As metáforas nos são de grande serventia. Quando lidamos com temas muito complexos, ou difíceis de expressar precisamente sem recorrer a minúcias técnicas, recorremos a metáforas, que permitem transmitir uma ideia central, ainda que de modo imperfeito. Há muitas metáforas na biologia evolutiva, como “o gene egoísta” de Dawkins, “o balde chacoalhante” de Eldredge, e a “Árvore da Vida” de Darwin.
O próprio termo seleção natural funciona de forma metafórica. Claro que a natureza não seleciona nada, no sentido de fazê-lo intencionalmente. Darwin utilizou o termo “seleção” apenas para fazer uma alusão à seleção artificial, realizada pelos humanos para melhorar raças de animais e variedades de plantas. Assim, percebemos que as metáforas estão no coração da biologia evolutiva desde o início.
Uma metáfora muito comum na biologia evolutiva, que teve sua origem durante o período da “Síntese Moderna”, é a da "Paisagem Adaptativa". Formalizada por Sewall Wright em 1932, desde então tem sido amplamente empregada. Um dos livros de Richard Dawkins (1996), "A Escalada do Monte Improvável" (Climbing Mount Improbable), discute explicitamente essa metáfora.
A ideia central da Paisagem Adaptativa é representar de forma visual como a evolução modifica populações ao longo do tempo, conforme variam seus genótipos (as composições genéticas dos organismos) e fenótipos (as características observáveis, como forma, comportamento ou fisiologia). Imagine essa paisagem como um terreno com montanhas e vales. Se pensarmos em um diagrama em 3D, nos eixos horizontais (o plano, ou “terreno”) estão todas as possíveis combinações genéticas ou fenotípicas, enquanto no eixo vertical está a aptidão (fitness), isto é, o sucesso reprodutivo correspondente a cada combinação.
Nessa metáfora, os morros, montes e montanhas representam picos adaptativos, em que indivíduos têm maior aptidão relativa e tendem a sobreviver e deixar mais descendentes, enquanto os vales correspondem a combinações menos vantajosas, onde a sobrevivência e reprodução são menores. Nessa metáfora, a seleção natural atua como uma força que empurra as populações em direção aos picos, favorecendo variações que aumentam a aptidão e eliminando aquelas que a reduzem. Assim, a evolução pode ser vista como o movimento de uma população percorrendo essa paisagem, em busca das regiões mais elevadas (vantajosas). Por isso, o título do livro de Dawkins.
A paisagem pode ser pensada tanto em termos genotípicos, quando se consideram mutações e recombinação genética como os motores da mudança, quanto em termos fenotípicos, quando se observa como características externas mudam sob ação da seleção. As duas perspectivas são complementares, porque os genes influenciam o fenótipo, mas o fenótipo é o que realmente interage com o ambiente e sofre seleção.
Vale lembrar, ainda, que diferentes populações de uma mesma espécie podem e frequentemente encontram-se em diferentes picos da paisagem adaptativa. Ou seja, algumas populações têm uma aptidão média, no nível de indivíduo, maior/menor do que outras. Em termos metafóricos, populações abrigam montes de diferentes altitudes
Gosto de adicionar mais um elemento a essa metáfora. Se a seleção empurra as populações morro acima, qual o ímpeto? Na minha versão da metáfora, a paisagem está constantemente sujeita a alagamentos de diferentes intensidades. Esses alagamentos são o ímpeto da mudança, ou seja, constituem pressões seletivas. Em reação a elas, a seleção começa a empurrar.
Mas se a seleção só pode empurrar uma população morro acima (ou seja, nunca pode direcionar uma população para uma aptidão menor), surge um problema óbvio: populações podem ficar presas em picos baixos. Isso quer dizer que populações exibem uma aptidão boa, mas que poderia ser muito melhor. Existem picos mais altos. E o ideal é habitá-los!
Quando uma população atinge um pico local, como ela faz para alcançar outro? Bom, uma mutação poderia "teleportar" uma população para um pico superior. Mas, até onde sabemos, não é assim que a evolução, em geral, funciona. Raramente mutações únicas conseguem ter um efeito positivo drástico sobre o organismo portador. Na verdade, o mais comum é o contrário. Mutações tendem mais a ser deletérias do que positivas. Alternativamente, a população poderia descer o pico atual e começar a subir um novo... Mas espera aí! Eu não acabei de dizer que a seleção só pode forçar o movimento morro acima?
Sim, mas eu nunca disse que não existem mecanismos para descer a ladeira! A deriva genética (mudanças aleatórias nas frequências gênicas) pode ajudar uma população a escapar de um pico local e explorar novas soluções evolutivas, potencialmente melhores. A deriva é o mecanismo que contraria a Kate Bush (Running Up That Hill) e permite tanto subir quanto descer o morro. Essa dinâmica entre seleção e deriva é empregada em algoritmos evolutivos que nós, seres humanos, usamos para resolver os mais diversos problemas.
A metáfora da Paisagem Adaptativa ajuda a refutar o argumento da complexidade irredutível de forma contundente. Geralmente, quando as pessoas discutem esse tópico, usam a definição que Michael Behe forneceu em Darwin’s Black Box (1996), mas alguns anos depois ele definiu complexidade irredutível em termos de caminhos genéticos: “Um caminho evolutivo irredutivelmente complexo é aquele que contém um ou mais passos não selecionados (isto é, uma ou mais mutações necessárias, porém não favorecidas pela seleção)”.
Na linguagem da metáfora das Paisagens Adaptativas, falar de complexidade irredutível significa afirmar que uma sequência evolutiva precisa sair de um pico adaptativo inicial (onde a população já está bem adaptada) e chegar a um segundo pico ainda mais (ou pelo menos tão) alto, correspondente a uma solução evolutiva mais vantajosa. O problema, segundo esse argumento, é que entre o pico de origem (O) e o pico de destino (D) existe um vale adaptativo: uma ou mais combinações intermediárias que não aumentam a aptidão e, às vezes, até a reduzem. Ou seja, a seleção não pode tomar essa rota, pois é incapaz de empurrar uma população para um vale.
E esse ponto é verdadeiro dentro da lógica estrita da seleção natural atuando sozinha. Porém (e aqui está o erro conceitual dos defensores da complexidade irredutível), a evolução não depende apenas da seleção natural. Outros mecanismos, como a deriva genética, podem permitir que uma população atravesse esses “vales de lágrimas”, ou seja, regiões do terreno onde se reduz a aptidão. Mesmo que certas mutações intermediárias não tragam benefício (ou até tragam custos leves), elas podem persistir por acaso, e por tempo suficiente para permitir o acúmulo de mutações adicionais que, combinadas, levam ao novo pico. E isso é de conhecimento da genética de populações há quase um século.
Existem exemplos empíricos desse tipo de “travessia de vale”, conforme você pode conferir aqui, ou nesta coluna que escrevi já há algum tempo sobre evolução neutra construtiva.
A metáfora da Paisagem Adaptativa é útil, mas assim como toda metáfora, tem limitações importantes: simplifica um processo que, na realidade, envolve muitas dimensões ao mesmo tempo; muito mais do que conseguimos imaginar em um gráfico tridimensional com montanhas e vales (existem muito mais combinações genéticas ou fenotípicas do que conseguimos representar em um espaço tridimensional). Além disso, a paisagem não é uma entidade fixa, mas mutável: ela muda conforme o ambiente muda e conforme os genes evoluem, o que significa que um “pico adaptativo” hoje pode não ser vantajoso amanhã. Aliás, essa é uma das razões para rejeitar a ideia de que existem espécies mais evoluídas que outras.
Ainda assim, a ideia continua valiosa porque ajuda a visualizar, de forma acessível, como a evolução não segue um único caminho, mas explora diferentes possibilidades, algumas boas, outras ruins, até encontrar soluções funcionais. Além disso, é uma ótima ferramenta para entender por que há estruturas ou comportamentos subótimos na natureza: o processo evolutivo não encontrou o ótimo global! E nem precisa, necessariamente. Se está funcionando, está funcionando. E muitas vezes isso basta!
João Lucas da Silva é mestre em Ciências Biológicas pela Universidade Federal do Pampa, e atualmente doutorando em Ciências Biológicas na mesma universidade