VIDA - Cap 01-b[1]

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núcleo tem a aparência de um denso cem e, dando a estas célu-
las o seu nome: eucariotos (do grego eu, "verdadeiro", e karyon,
"cerne"), o que as distingue das células de procariotos, que não
possuem compartimentos internos (pro,"antes").
Hipóteses indicam que as organelas se originaram de células
que ingeriram outras menores (ver Figura 4.26). Por exemplo, a
organela especializada em conduzir a fotossíntese, o cloroplasto,
poderia ter se originado de um procarioto fotossintético ingerido
por um eucarioto maior. Se as células maiores não quebraram o
provável objeto alimentar, poderia ter evoluído uma associação
na qual o procarioto ingerido fornecesse os produtos da fotos-
síntese e a célula hospedeira, um bom ambiente para o seu par-
ceiro menor.
A multicelularidade surgiu e as
células se especializaram
Há aproximadamente 1 bilhão de anos, todos os organismos que
existiam - procariotos ou eucariotos - eram unicelulares. Outro
importante passo evolucionário ocorreu quando alguns eucario-
tos falharam em se separar após a divisão celular, permanecendo
ligados uns aos outros. A permanente associação das células pos-
sibilitou que algumas células se especializassem em certas fun-
ções, como reprodução, enquanto outras se especializassem em
outras finalidades, como a absorção de nutrientes e sua distribui-
ção para células vizinhas. Essa especialização celular permitiu
aos eucariotos multicelulares aumentarem seu tamanho e se tor-
narem mais eficientes na obtenção de recursos e na adaptação a
ambientes específicos.
Archaea e Eukarya
compartilham um
ancestral comum
não compartilhado
pelas bactérias.
A célula eucariótica provavel-
mente evoluiu somente uma
vez. Muitos grupos diferentes
de eucariotos microbianos
(protistas) surgiram de um
ancestral comum.
Antigos ------------------_.. Atuais
Tempo
Os biólogos' podem delinear a
árvore evolutiva da vida
Se todas as atuais espécies de organismos no planeta são descen-
dentes de um único tipo de organismo unicelular que viveu há
quase 4 bilhões de anos, como elas se tornaram tão diferentes?
Já que indivíduos dentro de uma população se acasalam ale-
atoriamente, mudanças funcionais e estruturais podem evoluir
dentro daquela população, mas esta permanecerá uma espécie.
Entretanto, se algum evento isola alguns membros de um grupo
de outros, diferenças funcionais e estruturais entre eles podem se
acumular ao longo do tempo. Em resumo, as vias evolucionárias
dos dois podem divergir para o ponto onde seus membros não
podem mais se reproduzir entre eles. Transformaram-se em espé-
cies diferentes. Esse processo evolucionário, chamado especiação, é
detalhado nos Capítulos 22 e 23.
Os biólogos dão a cada espécie um nome científico formado
por dois nomes latinizados (binomiaD. O primeiro nome identifica
o gênero da espécie - um grupo de espécies que compartilha um
ancestral comum recente. O segundo é o nome da espécie. Por
exemplo, o nome científico da espécie humana é Homo sapiens:
Homo é o nosso gênero e sapiens é a nossa espécie. Os nomes
científicos geralmente se referem a alguma característica da espé-
cie. Homo deriva da palavra latina para "homem" e sapiens deriva
da palavra latina para "inteligente" ou"racional".
Em torno de 30 milhões de espécies de organismos podem
existir na Terra hoje. Algumas espécies viviam no passado, mas
atualmente estão extintas. Milhões de eventos de especiação cria-
ram essa vasta diversidade, e o desdobramento desses eventos
pode ser diagrama do como uma "árvore evolucionária", demons-
trando a ordem na qual as populações se dividem e, finalmente,
evoluem em novas espécies. Uma árvore evolucionária traça os
descendentes dos ancestrais que viveram em diferentes tempos
no passado. Assim, os organismos de qualquer ramo comparti-
lham um ancestral na base daquela linha. Os grupos mais pro-
ximamente relacionados são colocados juntos no mesmo ramo;
enquanto os organismos mais distantemente relacionados estão
em diferentes ramos. Neste livro, adotamos a convenção de que o
tempo flui da esquerda para a direita, de modo que a árvore na Fi-
gura 1.11 (e outras árvores neste livro) se posiciona sobre seu lado,
com sua raiz - o ancestral de toda a vida - na esquerda. Muitos
detalhes ainda precisam ser esclarecidos, mas os aspectos gerais
da Árvore da Vida foram determinados. Seus padrões de ramifi-
cação estão baseados em um rico conjunto de evidências obtido
com base em fósseis, em estruturas, em processos metabólicos,
em comportamento e em análises moleculares de genomas.
Não existem fósseis para nos ajudar a
determinar as divisões anteriores na linha-
gem da vida, já que aqueles organismos
unicelulares não possuíam partes que po-
deriam ser preservadas como fósseis. En-
tretanto, evidências moleculares têm sido
usadas para separar os organismos vivos em
três domínios principais: Bacteria, Archaea
e Eukarya (Figura 1.11). Os organismos de
cada domínio têm evoluído separadamente
de organismos em outros domínios por mais
de um bilhão de anos.
Os organismos dos domínios Archaea e
Bacteria são procariotos. Archaea e Bacteria
diferem tão fundamentalmente entre si nos
seus processos metabólicos que acredita-se
que eles se separaram em linhagens evoluti-
vas distintas muito antes.
Três principais
grupos de
eucariotos
multiceiulares
evoluíram de
diferentes grupos
de eucariotos
microbianos.
Figura 1.11 A árvore da vida O sistema de classificação usado neste livro divide os organis-
mos terrestres em três domínios: Bacteria, Archaea e Eukarya. Os ramos não marcados em azul
representam vários grupos de eucariotos microbianos, comumente conhecidos como "protis-
tas". 0Jer Apêndice A para uma versão mais detalhada da árvore.)
Membros do terceiro domínio - Eukarya - possuem células
eucarióticas. Os três principais grupos de eucariotos multicelula-
~es- plantas, fungos e animais - evoluíram a partir de eucariotos
":icrobianos, geralmente referidos como protistas. O protista fotos-
~:ntético, que deu origem às plantas, era completamente distinto
io ancestral dos animais e fungos, como pode ser visto pelo pa-
.irào de ramificação da Figura 1.11.
Algumas bactérias, algumas archaea, alguns protistas e a
_ aioria das plantas são capazes de fazer fotossíntese. Esses or-
ganismos são chamados de autotróficos (auto-alimentadores). As
::lOléculasbiológicas que eles produzem são o alimento primário
?ara quase todos os outros organismos vivos.
Os fungos incluem mofos, cogumelos, leveduras e outros orga-
:-c'smossemelhantes, sendo todos heterotróficos (alimentam-se de
vatras fontes), ou seja, eles precisam de uma fonte de moléculas
~tetizadas por outros organismos, que são quebradas para obter
,,_ergia para os seus processos metabólicos. Os fungos degradam
__.oléculas de alimento ricas em energia no seu ambiente e, então,
=..- sorvem os produtos do processo para suas células. Alguns fun-
~os sào importantes decompositores de resíduos e corpos mortos
::e outros organismos.
Como os fungos, os animais são heterotróficos, mas, ao con-
=ário dos fungos, eles ingerem sua fonte de alimento, então de-
~ dam o alimento no trato digestivo. Os animais ingerem outras
:'.J~as de vida, inclusive plantas, fungos e outros animais. Suas
:é:ulas absorvem os produtos da degradação e obtêm energia
::_ res produtos.
1.2 RECAPITULAÇÃO
primeira vida celular na Terra foi procariótica e surgiu há
cerca de 4 bilhões de anos. A complexidade dos organismos'
que existem hoje é o resultado de diversos eventos evolu-
cionários importantes, incluindo a evolução da fotossíntese,
as células eucarióticas e da multicelularidade. As relações
genéticas de todos os organismos podem ser demonstradas
como uma ramificação da Árvore da Vida.
Você pode explicar o significado evolutivo de fotossíntese?
Verp. 11.
O que os domínios da vida representam? Quais são os prin-
cipais grupos de eucariotos? Verp. 12 eFigura 1.11.
~ ze\'ereiro de 1676, Robert Hooke recebeu uma carta do físi-
:::-saac Newton. Nessa carta, Newton comentou com Hooke,
.::'-"eu vi mais longe, foi por estar em pé sobre os ombros dos
~? tes". Todos estamos sobre os ombros de gigantes, cons-
=--=-do com base na pesquisa dos cientistas do passado. No fi-
:-.=- .ieste curso, você saberá mais sobre evolução do que Darwin
~:: ria saber e conhecerá infinitamente mais sobre células do
.::.:::'Schleiden e Schwann sabiam. Veremos os métodos que os
:-:::>:0 os usam para expandir nosso conhecimento a respeito
-.= -~ a.
3 Como os biólogos investigam a vida?•
: ~jólogos usam muitas ferramentas e métodos na sua pesqui-
x. =tas independentemente dos métodos utilizados, os biólogos
- ~::am duas abordagens básicas para suas investigações sobre a
2: observar o mundo e conduzir experimentos.
Os biólogos têm observado o mundo ao seu redor, mas hoje
suas habilidades para observar são bastante aumentadas por
tecnologias sofisticadas, como microscópios eletrônicos, chips
de DNA, imagens por ressonância magnética e satélites de po-
sicionamento global. Os avanços na tecnologia têm sido res-
ponsáveis pela maioria dos progressos na biologia. Por exemplo,
há certo tempo era extremamente difícil ,e se despendia muito
tempo para decifrar a seqüência de nucleotídeos que constituem
um gene. Novas tecnologias permitiram aos biólogos realizar o
seqüenciamento completo do genoma humano em apenas 13
anos (1990-2003). Os cientistas agora usam esses métodos roti-
neiramente, seqüenciando os genomas dos organismos (incluin-
do os que causam sérias doenças) em alguns dias. Exploraremos
algumas dessas tecnologias e o que aprendemos a partir delas
na Parte 4 deste livro.
Nossa habilidade de observar as distribuições dos organismos,
como os peixes nos oceanos ao redor do mundo, também melho-
rou significativamente. Há pouco tempo, pesquisadores poderiam
colocar marcas físicas nos peixes e então esperavam que algum
pescador pescasse um desses peixes e enviasse de volta a marca, o
que poderia ao menos revelar até onde o peixe chegou. Hoje, dis-
positivos eletrônicos de registro ligados ao peixe podem registrar
continuamente não só onde o peixe está, mas também a que pro-
fundidade ele nada nos diferentes períodos do dia e a salinidade
e temperatura da água ao seu redor (Figura 1.12). Em determina-
dos intervalos, esses dispositivos encaminham informações para
um satélite, que são retransmitidas para os pesquisadores. Assim,
estamos adquirindo muito conhecimento sobre a distribuição da
vida nos oceanos.
Figura 1.12 Rastreamento de atuns A bióloga marinha Bár-
bara Blockprende uma etiqueta com registro computadorizado de
dados (verfiguramenor) em um atum-azul. O uso de tais etiquetas
permite acompanhar os atuns de forma individual,onde quer que
eles viajemnos oceanos do mundo.
o método científico combina
observação e lógica
As observações conduzem a questiona-
mentos que são respondidos pelos cien-
tistas por meio de observações adicionais
e de experimentos. A abordagem con-
ceitual, que fundamenta o planejamento
e a condução da maioria das modernas
investigações científicas, é chamada de
método científico. Trata-se de pode-
rosa ferramenta, também chamada de
método hipotético-dedutivo (H-P), cuja
abordagem conceitual fornece uma forte
fundamentação para produzir avanços
no conhecimento biológico. O método
científico tem cinco passos:
• fazer as observações;
• formular questões;
• formular hipóteses ou tentativas de
responder às questões;
• realizar predições com base nas hipó-
teses;
• testar as predições, fazendo observa-
ções adicionais ou realizando experi-
mentos.
EXPERIMENTO
HIPÓTESE: Algum fator ambiental está causando anormalidades nas patas
de rãs do Pacífico (Hy/a regilla).
1. Identificar uma área teste de pequenos lagos em uma
área onde as rãs anormais foram encontradas (terra
cultivável no Condado de Santa Clara, Califómia).
2. Coletar e analisar amostras de água dos lagos.
3. Pesquisar os organismos nos lagos.
4. Procurar correlações entre a presença das
anormalidades nas rãs e as características dos lagos.
RESULTADOS
As rãs do Pacífico foram encontradas em 13 dos 35 lagos.
Aquelas com anormalidades nos membros foram
encontradas em 4 dos 13 lagos. As análises e pesquisa dos
13 lagos com rãs não revelaram diferença na poluição da
água, mas revelaram a presença de lesmas infestadas com
um parasita do gênero Ribeiroia nos 4 lagos com rãs
anormais.
Lagos com
Não Não Não Nãorãs normais
Lagos com Não Não Não Sim
rãs anormais
Uma vez que uma questão tenha sido
proposta, o cientista usa a lógica indutiva
para propor uma resposta provável para
a questão. A resposta provável é chama-
da de hipótese. Por exemplo, no início
deste capítulo, você ficou sabendo que
Pieter Johnson observou rãs anormais
em certos lagos. A primeira questão es-
timulada por essa observação foi: existe
algo nesses lagos que induziram as rãs a
desenvolverem anormalidades anatõmi-
cas extremas?
Ao formular uma hipótese, os cientistas utilizam os fatos que
já conheciam para elaborar uma ou mais respostas possíveis para
a questão. Pieter sabia que provavelmente existiam contaminantes
nos lagos onde as rãs deformadas foram encontradas, porque pes-
ticidas eram intensamente usados na agricultura da região. Além
disso, a mineração de mercúrio já tinha sido feita na região, e as
minas abandonadas poderiam ser fonte de metais pesados en-
contrados na água. Ele também sabia que existiam lagos vizinhos
com rãs normais. A sua primeira hipótese, portanto, foi de que os
contaminantes na água causaram mutações nos ovos das rãs.
O próximo passo, no método científico, é aplicar uma diferen-
te forma de lógica - a lógica dedutiva - para fazer predições basea-
das em hipóteses. Com base nas suas hipóteses, Pie ter deduziu
(1) que encontraria contaminantes nos lagos com rãs anormais;
e (2) que os ovos desses lagos produziam rãs anormais quando
mantidos em laboratório.
Bons experimentos têm o potencial
de descartar hipóteses
Resíduos de
pesticidas
na água?
Metais
pesados
na água?
Contaminantes
industriais
na água?
Ribeiroia
na água?
Larvas de
Ribeiroia
nas rãs?
Lesmas
na água?
CONCLUSÃO: A infecção pelo parasita Ribeiroia pode causar anormalidades
no desenvolvimento das patas de rãs do Pacífico.
Figura 1.13 Experimentos comparativos procuram diferenças entre grupos Pieter
Johnson analisou as diferenças entre os lagos, nos quais rãs deformadas estavam presentes
versus lagos próximos, em que não existiam rãs deformadas. Tais comparações podem re-
sultar em valiosas descobertas.
Uma vez que as deduções são feitas com base em uma hipótese, os
experimentos podem ser desenvolvidos para testar essas deduções.
Os experimentos mais informativos são aqueles que têm a habili-
dade de demonstrar que a dedução está errada. Se a dedução está
errada, a hipótese deve ser questionada, modificada ou rejeitada.
As duas deduções iniciais de Pieter Johnson provaram estar
erradas. Ele analisou rãs e outros organismos em 35 lagos na re-
gião onde os anfibios deformados tinhan1 sido encontrados e me-
diu os agentes químicos na água. Treze dos lagos eram o habitat
das rãs do Pacífico,mas ele encontrou rãs deformadas em somente
quatro deles. Para a surpresa de Pieter, a análise das amostras da
água não revelou altas quantidades de pesticidas, agentes quími-
cos industriais ou metais pesados nos lagos com rãs deformadas.
Surpreendentemente, quando coletou ovos naqueles lagos e os
manteve no laboratório, ele sempre obtinha rãs normais. A hipó-
tese original de que contaminantes causaram mutações nos ovos
das rãs tinha sido rejeitada. Uma nova hipótese foi formulada e
novos experimentos foram conduzidos.
Existemdois tipos de experimentos gerais e Pieter usou ambos:
• Em um experimento comparativo, deduzimosque existirá
uma diferença entre as amostras ou grupos com base em nossa
hipótese. Então testamos se a diferença prevista existe ou não.
• Em um experimento controlado, também comparamos amos-
tras ou grupos, mas, neste caso, começamos o experimento com
grupos tão semelhantes quanto possível. Deduzimos com base
nas quatro hipóteses que algum fator ou variável desempe-
nhou um papel no fenômeno que estamos investigando. Então
usamos algum método para manipular aquela variável em um
grupo" experimental", enquanto deixamos o grupo" controle"
inalterado. Dessa forma, testamos se a manipulação criou a di-
ferença prevista entre os grupos experimental e de controle.
EXPERIMENTOS COMPARATIVOS Experimentos comparati-
vos são valiosos quando não sabemos ou não podemos contro-
lar as variáveis críticas. Pieter Johnson realizou um experimento
comparativo quando testou a água nos lagos (Figura 1.13). O
seu desafio foi encontrar algumas variáveis que diferiam entre os
lagos com rãs normais e anormais. Sem encontrar diferenças na
química da água nos dois tipos de lagos, ele rejeitou a hipótese
de que contarninantes ambientais estivessem causando mutações
nas rãs. Então, ele comparou os dois tipos de lagos para observar
quais variáveis eram diferentes entre eles.
Pieter constatou que uma espécie de lesma aquática estava
presente nos lagos com rãs anormais, mas ausente nos lagos com
rãs normais. As lesmas aquáticas eram hospedeiras de muitos pa-
rasitas. A nova hipótese era de que um parasita infectando as les-
mas era, de alguma forma, responsável pelas deformidades das rãs.
Para testar essa hipótese, ele realizou experimentos controlados.
EXPERIMENTOS CONTROLADOS Em experimentos contro-
lados, uma variável é manipulada enquanto outras são mantidas
constantes. A variável manipulada é chamada de variável indepen-
dente e a resposta, que é medida, configura-se na variável depen-
dente. Um bom experimento controlado não é fácil de planejar,
porque variáveis biológicas são tão inter-relacionadas que é difícil
isolar apenas um fator.
Muitos parasitas possuem complexos ciclos de vida com di-
versos estágios, cada um dos quais exige um específico animal
hospedeiro. Pieter analisou a possibilidade de que algum parasita,
que usava lesmas aquáticas como um de seus hospedeiros, estava
infectando as rãs e causando as deformidades. Pieter encontrou
um parasita com este tipo de ciclo de vida: um pequeno platel-
minto chamado Ribeiroia, presente nos lagos onde as rãs defor-
madas foram encontradas.
No experimento controlado de Pieter, a variável independente
era a presença ou ausência da lesma e do parasita (Figura 1.14).
Ele controlou todas as outras variáveis pela coleta de ovos das rãs
e os manteve no laboratório. Dividiu os girinos resultantes em dois
grupos e os colocou em tanques separados. Introduziu as lesmas e
os parasitas em metade dos tanques (grupo experimental) e deixou
os outros tanques (grupo-controle) livres de lesmas e parasitas. Sua
variável dependente era a freqüência de anormalidades nas rãs que
se desenvolveram sob diferentes condições. Ele constatou que 85%
das rãs nos tanques experimentais com Ribeiroia desenvolveram
anormalidades, mas isso não ocorreu com nenhuma das rãs nos
demais tanques. Assim, os resultados de Pieter fundamentaram
sua hipótese, e ele poderia investigar como os parasitas causaram
as anormalidades nas rãs em desenvolvimento.
A Ribeiroia usa três hospedeiros nos lagos da Califórnia:
lesmas, rãs e pássaros predatórios, como garças. Para o
parasita completar seu ciclo de vida e se reproduzir, deve
ser capaz de se mover de uma rã para um pássaro. As
deformidades dos membros que Ribeiroia causa podem
realmente tornar as rãs infectadas mais fáceis de serem
capturadas pelos pássaros predatórios.
EXPERIMENTO
HIPÓTESE: A infecção dos girinos das rãs do
Pacífico pelo parasita Ribeiroia causa anormalidades no
desenvolvimento dos membros.
1. Coletar ovos de Hy/a regilla de um local sem registro de
rãs anormais.
2. Deixar os ovos eclodirem no aquário do laboratório.
Aleatoriamente dividir números iguais dos girinos
resultantes em grupos controles e experimentais.
3. Deixar o grupo-controle se desenVOlver
normalmente. Submeter os grupos experimentais a
infecção com Ribeiroia, um parasita diferente I,4/aria) e
uma combinação de ambos os parasitas.
4. Acompanhar o desenvolvimento dos girinos. Contar e
avaliar as rãs adultas resultantes.
Controle
(sem parasitas)
Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3
(com Alaria) (com Ribeiroia) (com Alaria
e Ribeiroia)
80
Cõ:o 60c
Q)
2 40Q)o-
20
O
Controle Alaria
• SobrevivênCia
(percentual de
girinos atingindo
a vida adulta)
• Taxa de
anormalidade
(percentual de
adultos com
anormalidades
nos membros)
Alaria
e
Ribeiroia
CONCLUSÃO: Ribeiroia causa anormalidades no
desenvolvimento dos membros em rãs do Pacífico.
Figura 1.14 Experimentos controlados manipulam uma variá-
vel A variável que Johnson manipulou foi a presença e a ausência
de duas espécies de platelmintos. Outras condições dos experi-
mentos permaneceram constantes.
Métodos estatísticos são ferramentas
científicas essenciais
Se estivermos realizando experimentos comparativos ou contro-
lados, ao final, temos de decidir se existe uma diferença entre as
amostras, indivíduos, grupos ou populações no estudo. Como de-
cidimos se uma diferença medida é suficiente para confirmar ou
não uma hipótese? Em outras palavras, como decidimos, de forma
objetiva, que a diferença medida é significativa?
A significância pode ser medida por métodos estatísticos. Os
cientistas usam a estatística porque eles reconhecem que a varia-
bilidade é ubíqua. Os testes estatísticos analisam esta variação e
calculam a probabilidade de que as diferenças observadas possam
ser devido à variação aleatória. Os resultados dos testes estatís-
ticos são, portanto, probabilidades. Um teste estatístico começa
com uma hipótese nula - premissa de que não existe diferença.
Quando as observações quantificadas, ou dados, são coletados, os
métodos estatísticos são aplicados para calcular a probabilidade
de que a hipótese nula esteja correta.
Mais especificamente, os métodos estatísticos nos dizem a
probabilidade de obter os mesmos resultados, por acaso, mes-
mo se a hipótese nula fosse verdadeira. Colocado de outra for-
ma, precisamos eliminar, na medida do possível, a chance de que
quaisquer diferenças demonstradas nos dados sejam, meramente,
o resultado de variação aleatória nas amostras testadas. Os cien-
tistas geralmente concluem que as diferenças que eles medem são
significativas se os testes estatísticos demonstram que a probabi-
lidade de eno (a probabilidade de que os resultados possam ser
explicados por acaso) é de 5 % ou menos. Em experimentos parti-
cularmente críticos, como testes de segurança de uma nova droga,
os cientistas exigem probabilidades muito mais baixas de erro, de
1 % ou mesmo 0,1 %.
Nem todas as formas de questionamento
são científicas
A ciência é um dos empenhos humanos que está ligada a certos
padrões de prática. Outras áreas do conhecimento comparti-
lham com a ciência a prática de fazer observações e questiona-
mentos, mas os cientistas se distinguem pelo que fazem com
suas observações e como respondem às suas questões. Dados,
sujeitos a apropriada análise estatística, são críticos no teste de
hipóteses. O método científico é a mais poderosa forma que os
humanos elaboraram para aprender sobre o mundo e como ele
funciona. As explicações científicas para os processos naturais
são objetivas e confiáveis porque a hipótese proposta deve ser
testável e deve ter o potencial de ser rejeitada por observações di-
retas e experimentos. Os cientistas claramente descrevem os
métodos que eles usaram para testar as hipóteses de forma
que outros profissionais possam repetir suas observações ou
experimentos. Nemtodos os experimentos são repetidos, mas
resultados surpreendentes ou controversos são sempre sujei-
tos à verificação independente. Todos os cientistas ao redor do
mundo compartilham esse processo integral de testar e rejeitar
hipóteses, dessa forma contribuindo para um corpo comum do
conhecimento científico.
Se você entender os métodos da ciência, poderá distinguir
ciência de não-ciência. Arte, música, literatura são atividades que
contribuem para a qualidade da vida humana, mas não são ciên-
cia' pois não usam o método científico para estabelecer o que é
um fato. Religião não é ciência, embora as religiões tenham pre-
tendido historicamente explicar eventos naturais, indo desde pa-
drões incomuns do clima para prejuízos na colheita até doenças
humanas e aflições mentais. Muitos desses fenômenos, que uma
vez eram misteriosos, agora apresentam explicações em termos de
princípios científicos.
O poder da ciência deriva da objetividade descomprometida e
da absoluta dependência das evidências que provêm de observa-
ções reprodutíveis e quantificáveis. Uma explicação religiosa ou espi-
ritual de um fenômeno natural pode ser coerente e satisfazer uma
pessoa ou um grupo que mantém esta visão, mas não é testável e,
portanto, não é ciência. Invocar uma explicação sobrenatural (tais
como um "designer inteligente", sem nenhuma ligação conheci-
da) é se afastar do mundo da ciência.
A ciência descreve os fatos sobre como o mundo funciona, não
como "deveria ser". Diversos dos recentes avanços científicos que
têm contribuído muito para o bem-estar humano também des-
pertam muitas questões éticas. Desenvolvimentos na genética e
biologia do desenvolvimento, por exemplo, agora nos permitem
selecionar o sexo das nossas crianças, usar células-tronco para re-
parar os nossos corpos e modificar o genoma humano. Embora o
conhecimento científico nos permita fazer esses procedimentos,
a ciência não pode nos dizer se devemos ou não fazê-Ios, nem
como devemos regulá-I os.
Tomar decisões prudentes sobre esses tópicos exige uma clara
compreensão das im.plicações da informação científica disponível.
O sucesso em uma cirurgia depende de um preciso diagnóstico,
assim como o sucesso no gerenciamento ambienta!. Entretanto,
para tomar decisões adequadas sobre política pública, também
precisamos empregar o melhor raciocínio ético possível na de-
cisão sobre quais resultados deveríamos buscar. Para um futuro
brilhante, a sociedade necessita de boa ciência e de boa ética, bem
como de um público educado, que compreenda a importância de
ambas e a importante diferença entre elas.
1.3 RECAPITULAÇÃO
o método científico do questionamento começa com a for-
mulação de hipóteses baseadas em observações e dados.
Experimentos comparativos e controlados são desenvolvi-
dos para testar hipóteses.
• Você pode explicar a relação entre uma hipótese e um ex-
perimento? Ver p.14.
• Ouais aspectos caracterizam as questões que podem ser
respondidas somente usando uma abordagem comparati-
va? Ver p.14 e Figura 1.3.
• O que é controlado em um experimento controlado? Ver
p.15 e Figura 1.14.
• Você compreende por que os argumentos devem ser fun-
damentados por dados quantificáveis e reprodutíveis com o
objetivo de serem considerados científicos? Ver p. 16.
A vasta quantidade do conhecimento científico acumulado ao
longo dos séculos da civilização humana nos permite compreen-
der e manipular aspectos do mundo natural de uma forma que
nenhuma outra espécie pode. Estas habilidades nos são apresen-
tadas com desafios, oportunidades e, acima de tudo, responsabili-
dades.Vamos ver como o conhecimento da biologia pode afetar o
desenvolvimento da política pública.
1.4 Como a biologia influenciaa política pública?
O eshldo da biologia tem tido relevantes implicações para a vida
humana. A agricultura e a medicina são duas importantes ativida-
des que dependem do conhecimento biológico. Nossos ancestrais
inconscientemente aplicavam os princípios da biologia quando
domesticavam plantas e animais. As pessoas também especula-
vam sobre as causas das doenças e buscavam métodos para com-
batê-Ias desde os tempos antigos. Antes de as suas causas serem
conhecidas, as pessoas reconheciam que as doenças poderiam ser
transmitidas de um indivíduo para outro. O isolamento dos in-
fectados era praticado desde que os registros escritos se tornaram
disponíveis, mas a maioria das então chamadas curas não era efe-
tiva até os cientistas encontrarem o que causava as enfermidades.
Hoje, graças ao deciframento dos genomas e à habilidade
para manipulá-Ios, existem diversas novas possibilidades para
melhor controle das enfermidades humanas e produtividade na
agricultura. Ao mesmo tempo, essas capacidades têm levantado
importantes questões públicas e éticas. Quanto e de que forma
deveríamos modificar a genética dos humanos e de outras espé-
cies? Quanto importa se nossos cultivos e animais domesticados
são alterados por tradicionais experimentos de reprodução ou por
transferência gênica? Quais regras deveriam governar a liberação
de organismos modificados geneticamente no ambiente? A ciên-
cia sozinha não pode fornecer respostas para essas questões, mas
decisões políticas prudentes devem ser baseadas em informação
científica precisa.
Outra razão para estudar biologia é compreender os efeitos do
aumento da população humana. Nosso uso de recursos naturais
está colocando sob estresse a habilidade dos ecossistemas terres-
tres de continuar a produzir os bens e os serviços dos o,.uaisRG"''''c.",
soc.i.ed.ad.~sl!>.-ep-eTloem.Às atividades humanas estão mudando o
clima global, causando a extinção de um grande número de espé-
cies e disseminando novas doenças enquanto facilitam o ressur-
gimento de doenças antigas. A rápida disseminação dos vírus da
SARS (síndrome respiratória aguda severa) e do Nilo Ocidental,
por exemplo, foi facilitada pelos modernos modos de transporte,
e o recente ressurgimento da tuberculose é resultado da evolução
das bactérias resistentes a antibióticos. O conhecimento biológico
é vital para determinar as causas dessas mudanças e para elabo-
rar políticas sensatas para lidar com elas. Uma compreensão da
biologia também ajuda as pessoas a apreciar a maravilhosa di-
versidade dos organismos vivos que fornece bens e serviços para
a humanidade e, também, enriquece nossas vidas estética e espi-
ritualmente.
Cada vez mais os biólogos são chamados para orientar as
agências governamentais a respeito de leis, regras e regulamen-
tações sobre como a sociedade lida com o crescente número de
problemas e desafios que tem ao menos uma parcial base bio-
lógica. Como um exemplo do valor do conhecimento científico
para avaliação e formulação de políticas públicas, vamos retornar
ao estudo de rastreamento do atum-azul, introduzido na Seção
1.3.Antes desse estudo, os cientistas e pescadores sabiam que os
atuns-azuis tinham uma região de reprodução no oeste do Golfo
do México e um campo de reprodução mais ao leste do Atlânti-
co, no Mar Mediterrâneo. A pesca exagerada colocava em risco a
população reprodutora do oeste. Considerou-se que os peixes dos
dois grupos reprodutores tinham regiões de alimentação separa-
das geograficamente, bem como campos de reprodução separa-
dos. Então, uma comissão internacional desenhou uma linha no
meio do Oceano Atlântico e estabeleceu cotas mais restritas no
lado oeste da linha. O objetivo era permitir que a população desse
ponto se recuperasse. Entretanto, novos dados revelaram que de
fato as populações de atuns-azuis do leste e do oeste se mistu-
ravam livremente nas regiões de alimentação (e, portanto, para
pesca) através de todo oAtlântico Norte (Figura 1.15). Assim, um
peixe pego no lado leste da linha poderia ser da população de re-
produção do oeste, de modo que a política estabelecida se revelou
inapropriada para atingir o objetivo pretendido.
Ao longo deste livro, acompanharemos«()R\ ,,\)<:..~àS'd\\'SÍ'dção
I.\~t's'tuà.ar os organismos vivos e ilustrar a rica variedade de mé-
todos que os biólogos usam para determinar por que o mundo
desses seres parece e funciona como tal. O mais importante mo-
tivador da maioria dos biólogos é a curiosidade. Muitas pessoas
são fascinadas pela riqueza e diversidade da vida, por isso querem
aprender mais sobre os organismos e como eles interagem uns
com os outros. A curiosidade humana pode até mesmo ser vista
Figura 1.15 O atum-azul não reconhece as linhas desenha-
das nos mapas por comissões internacionais. Considerou-se
que as populações reprodutoras ocidentais (pontos vermelhos)e
orientais (pontos dourados) do atum-azul também se alimentavam
nos respectivos lados do Oceano Atlântico.Por isso, cotas separa-
das de pesca foram estabelecidas para qualquer um dos lados de
45° de longitude (linhapontilhada).Acreditava-se que isso permitiria
que população em risco do oeste pudesse se recuperar. Entretanto,
os dados de rastreamento demonstraram que os dois grupos se
misturavam livremente,especialmente nas águas de intensa pesca,
no AtlânticoNorte (círculoazul);então, de fato, a políticaestabeleci-
da não protegia a população do oeste .
• Áreaorientalde procnação
• Áreaocidentalde procriação
como adaptativa, e poderia ter sido selecionada se indivíduos mo-
tivados a aprender sobre seus arredores provavelmente tivessem
sobrevivido e se reproduzido melhor, na média, do que seus pa-
rentes menos criativos!
Existe um vasto número de questões para as quais não temos
respostas, e novas descobertas normalmente criam questões que
ninguém pensou em perguntar antes. Talvezvocê finalmente par-
ticipe e responda a uma ou mais dessas questões.
RESUMO DO CAPíTULO
m O que é biologia?
Biologia é o estudo da vida em todos os níveis de organização,
desde as moléculas até a biosfera.
A teoria celular define que toda a vida consiste em células e to-
das as 'células provêm de outras preexistentes.
Todos os organismos vivos estão relacionados uns aos outros
através de descendentes com modificações. A evolução por
seleção natural é responsável pela diversidade de adapta-
ções encontrada em organismos vivos.
As instruções para a célula estão contidas no seu genoma, que
consiste em moléculas de DNA, formadas por seqüências de
nucleotídeos. Os específicos segmentos de DNA, chamados
de genes, contêm a informação que a célula usa para produzir
as proteínas. Rever a Figura 1.4.
As células são as unidades estruturais e fisiológicas básicas da
vida. A maioria das reações químicas vitais ocorre nas células.
Os organismos vivos controlam seu ambiente interno. Eles
também interagem com outros organismos da mesma espécie
e de espécies diferentes. Os biólogos estudam a vida em to-
dos esses níveis de organização. Rever a Figura 1.6.
O conhecimento biológico obtido com base em um sistema-
modelo pode ser generalizado para outras espécies.
m Como está relacionada toda a vida na Terra?
Biólogos usam fósseis, semelhanças e diferenças anatõmicas e
comparações moleculares dos genomas para reconstruir a
história da vida. Rever a Figura 1.9.
A vida surgiu primeiramente por evolução química. A evolução
biológica começou com a formação das células.
A fotossíntese foi um importante passo evolutivo porque mudou
a atmosfera da Terra e forneceu um meio de capturar energia
a partir da luz solar.
Os organismos mais antigos eram procariotos; os organismos
com células mais complexas, chamados de eucariotos,
surgiram posteriormente. As células eucarióticas têm compar-
timentos intracelulares separados chamados de organelas,
incluindo um núcleo que contém o seu material genético.
As relações genéticas das espécies podem ser representadas
como uma árvore evolutiva. As espécies são agrupadas em
três domínios: Bacteria, Archaea e Eukarya. Os domínios
Bacteria e Archaea consistem em procariotos unicelulares. O
domínio Eukarya contém os eucariotos microbianos (protis-
tas), plantas, fungos e animais. Rever Figura 1.11.
m Como os biólogos investigam a vida?
O método científico usado na maioria das investigações biológi-
cas envolve cinco passos: fazer as observações, formular as
perguntas, formular as hipóteses, realizar as predições e testar
essas predições.
As hipóteses são tentativas de respostas a questões. As predi-
ções são construídas com base em uma hipótese e testadas
com observações adicionais e dois tipos de experimentos:
experimento comparativo e experimento controlado. Rever
Figuras 1.13 e 1.14.
Os métodos estatísticos são aplicados aos dados para esta-
belecer sé as díferenças observadas são ou não significa-
tivas, ou se elas poderiam ser esperadas por acaso. Esses
métodos começam com a hipótese nula, de que não há
diferenças.
A ciência pode nos dizer como o mundo funciona, mas não pode
nos dizer o que devemos ou não fazer.
DI Como a biologia influencia a política pública?
Decisões prudentes relacionadas à política pública devem ter
base em informação científica precisa. Os biólogos são fre-
qüentemente chamados para orientar agências governamen-
tais sobre a solução de importantes problemas que tenham
algum componente biológico.