Os humanos estão relacionados a toda a vida na Terra: por que isso é importante para a nossa saúde
À luz da inter-relação de toda a vida, temos a obrigação de remover silos e ampliar o pensamento biológico e biomédico.
Charles Darwin propôs que toda a vida evoluiu de “uma forma primordial”. Isso significa que os humanos estão relacionados até mesmo aos organismos mais simples e evolutivamente mais antigos. A inter-relação de toda a vida tem implicações importantes sobre como entendemos o funcionamento interno de nossa biologia e como desenvolvemos terapias para tratar as milhares de doenças que afligem nossa espécie.
Há evidências convincentes para apoiar a teoria dos ancestrais comuns de Darwin. No entanto, até que pudéssemos sequenciar prontamente genomas de muitos organismos diversos, não foi possível aplicar testes estatísticos rigorosos a essa ideia. Douglas Theobald na Brandeis University descreveu tais análises em um artigo recente publicado na prestigiosa revista Natureza . Ele concluiu que havia menos de 1 em cada 102.860chance de que toda a vida não tenha surgido de um ancestral comum. 102.860é 1 seguido por 2.860 zeros, um número incompreensivelmente grande.
A teoria do ancestral comum tem duas implicações importantes. Primeiro, compartilhamos as informações codificadas em nossos genes com todas as outras formas de vida. Um gene é uma pequena seção de uma grande molécula de dupla hélice de DNA. Os genes são instruções para a produção de proteínas, e as proteínas medeiam virtualmente todos os processos biológicos. Visto que compartilhamos nossos genes com todos os organismos, também devemos compartilhar nossa biologia com eles.
Em segundo lugar, a evolução é um processo que aumenta a complexidade das formas de vida ao longo do tempo. Qualquer que seja o nosso ancestral comum, era uma forma de vida simples, provavelmente algo que fazia pouco mais do que armazenar e copiar informações genéticas. Com o tempo, os genes são distorcidos por mutações que ocorrem quando o DNA é danificado ou copiado incorretamente. A maioria das mutações é irrelevante ou prejudica os organismos que as abrigam. No entanto, as mutações ocasionalmente darão origem a funções biológicas novas e vantajosas que permitem a um organismo explorar novos ambientes e recursos. À medida que novas funções biológicas são adicionadas, a complexidade aumenta.
Como isso afeta a saúde humana? Se a biologia de toda a vida está relacionada, é lógico que podemos obter insights essenciais sobre a biologia humana e as doenças estudando organismos que nem remotamente se parecem conosco. A diversidade da vida gerada pela evolução fornece aos cientistas muitos modelos experimentais exclusivos e poderosos. O estudo de organismos menos complexos acelera o ritmo das descobertas e reduz os custos de pesquisa. Em alguns casos, certos organismos possibilitam a realização de experimentos que não poderiam ser realizados de outra forma. Por exemplo, a primeira compreensão detalhada dos sinais elétricos usados por nossas células nervosas para se comunicarem entre si e com o resto do corpo veio do estudo das fibras nervosas gigantes da lula. Essas fibras permitiram aos fisiologistas medir e manipular a atividade elétrica das células nervosas de maneiras que não eram possíveis em outros animais. Nossa compreensão dessa atividade elétrica é a base de toda a neurociência e neuromedicina modernas. A minúscula lombrigaC. eleganscresce com facilidade e baixo custo em laboratório, produz descendentes abundantes, pode ser estudada usando métodos genéticos poderosos e tem uma vida útil de apenas 2-3 semanas. Essas características permitiramC. elegansbiólogos para identificar os primeiros genes que influenciam quanto tempo vivemos, abrindo assim a porta para o desenvolvimento de ferramentas terapêuticas para retardar as mudanças degenerativas associadas ao envelhecimento.
Organismos que muitos acham que nada têm em comum com os humanos estão até mesmo sendo usados na descoberta de medicamentos. O peixe-zebra, uma espécie comum de aquário doméstico, é um modelo poderoso usado em muitos tipos de pesquisa biológica básica. Cientistas em Boston estão usando peixe-zebra para entender doenças do sangue humano. Seus estudos recentes identificaram uma droga que aumenta a reposição de células sanguíneas nesses peixes após serem feridos pela radiação. Essa descoberta levou ao início dos testes clínicos de Fase I da droga como tratamento para leucemia e linfomas. No Laboratório Biológico de Mount Desert Island , um de nossos cientistas identificou recentemente uma droga que acelera drasticamente a regeneração e o reparo de tecidos danificados no peixe-zebra. A droga foi testada em humanos para condições não relacionadas e é bem tolerada. O trabalho está em andamento para começar a testar seus efeitos na cicatrização de feridas em pacientes. Por causa de sua biologia única, C. elegans está sendo usado por vários grupos como um poderoso sistema experimental para identificar compostos antibióticos novos e desesperadamente necessários.
O professor assistente Voot Yin, Ph.D, estuda a regeneração e o reparo de tecidos danificados em peixes-zebra no MDIBL.
Durante grande parte da história da biologia, os biólogos exploraram a diversidade da vida para definir os princípios biológicos fundamentais. No entanto, em meados dos anos 20ºa pesquisa biológica do século sofreu um estreitamento considerável, com um foco muito maior em um número limitado de modelos experimentais que podem ser manipulados genética e molecularmente. O uso desses modelos levou a um estreitamento ainda maior da pesquisa biológica com o estabelecimento de comunidades de pesquisa “centradas no modelo” que exibiram pouca ou nenhuma interação.
As ciências biológicas estão ameaçadas por um estreitamento ainda maior com o aumento do foco na pesquisa translacional, que é amplamente definida como o movimento das descobertas da pesquisa básica em pesquisas que terão um impacto de curto prazo na saúde humana. Os objetivos da pesquisa translacional são extremamente importantes e eu apoio totalmente. No entanto, é essencial lembrar que sem uma descoberta básica não haverá nada para traduzir.
O sequenciamento do genoma e a genômica revolucionaram as ciências biológicas e o que não precisamos é de mais estreitamento e especialização. O que é necessário agora é uma pesquisa interdisciplinar que nos permita ver e entender o quadro geral, não pequenas partes isoladas. Longe vão os dias de pensamento em torre de marfim e silos disciplinares. Acredito que seja essencial para os biólogos básicos enfrentar o considerável desafio intelectual de compreender, articular e promover o impacto potencial de seus esforços de pesquisa básica na saúde humana. Tão importante quanto, precisamos de uma mudança radical no empreendimento biomédico. Precisamos de cientistas biomédicos e clínicos, médicos e da indústria farmacêutica / biotecnológica para reconhecer a inter-relação de todas as formas de vida e compreender as importantes percepções sobre a saúde humana e as doenças que já foram e podem ser obtidas com o estudo de lombrigas, moscas da fruta, peixe-zebra, pulgas d'água, fermento, fungos viscosos e todos os outros organismos com os quais compartilhamos nossos genes e biologia. Não é uma opção, mas uma obrigação da sociedade remover os silos, enfatizar novamente a ciência evolucionária e ampliar o pensamento biológico e biomédico. Somente assim podemos esperar resolver a miríade de problemas de saúde humana da maneira mais rápida, econômica e inovadora.
O Mount Desert Island Biological Laboratory é uma instituição independente de pesquisa biomédica localizada na costa do Maine. Nossos principais valores científicos incluem pesquisa interdisciplinar, usando diversos modelos experimentais para acelerar o ritmo das descobertas e reduzir seus custos, e traduzir nossas descobertas em soluções para os mais desafiadores problemas de saúde humana e ambiental. Este blog apresentará exemplos de nossa pesquisa e como ela afeta vidas.
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