Ensinando evolução através de filogenias - I

As próximas postagens derivam de três artigos meus, publicados em parceria com o prof. Adolfo Calor (da UFBA) nos anos de 2007 e 2008. Como já foi discutido aqui nesse blog de forma sucinta, nossa idéia foi a de apresentar uma proposta de utilização do raciocínio filogenético no ensino da teoria evolutiva, levando em consideração também a importância de se discutir evolução à luz de conceitos de filosofia da ciência – que são válidos não apenas nos domínios da biologia.

Evolução e filogenias

Em 2009, ano do sesquicentenário da publicação do On the origin of species, obra-magna de Charles Darwin (que completaria 200 anos se estivesse vivo e se fosse da família MacLeod), não há pessoa instruída que não tenha ouvido falar da teoria evolutiva como unificadora da biologia. Também já faz parte do senso comum a idéia de que todos os organismos do planeta (incluindo as espécies extintas e o homem) compartilham um ancestral em algum nível hierárquico, por mais remoto que seja, e que, dessa forma, todas as espécies estão conectadas. Após os trabalhos de Alfred Wallace e Charles Darwin (os artigos de 1858 e o clássico supracitado de 1859) e especialmente depois da fusão com a genética redescoberta no início do século XX, novos achados paleontológicos e descobertas naturalistas, a teoria da evolução transformou-se no paradigma central da biologia, influenciando inúmeras outras áreas do conhecimento humano. Hoje, como qualquer um que lê regularmente jornais sabe, o mundo todo fala a respeito de evolução (muita gente, infelizmente, demonstra "amplo" conhecimento na área quando este apenas arranha o real espectro da pesquisa séria em biologia evolutiva). Nas palavras do ornitólogo Ernst Mayr (1904-2005), em um interessante artigo publicado na Scientific American em 2000, “a forma como concebemos o mundo e o lugar que ocupamos nele neste início do século XXI difere radicalmente daquela vigente no início do século XIX”. O estabelecimento da teoria da evolução nas ciências naturais foi crucial para essa nova concepção da realidade.

Uma vez que a teoria da evolução é o arcabouço estrutural das ciências biológicas, é lógico pensar que ela pode ser tomada como o princípio organizador do ensino de biologia, em qualquer nível, desde o primeiro contato do estudante com os seres vivos (eu diria antes mesmo do primário!). No entanto, as escolas ainda restringem a evolução a uma limitada visão descontextualizada tanto em termos históricos quanto conceituais. Não há quem não tenha ouvido algum professor falar, ou visto em algum material “didático”, que a evolução pode ser sintetizada em duas grandes figuras, Darwin e Lamarck. Aproximações grosseiras da teoria, juntamente com a falta de cuidados na sua exposição, aliada ainda a preconceitos de docentes e alunos culminam em um aprendizado deficiente. É triste mas verdadeiro: por mais que se fale a respeito de evolução, por mais que se publique na grande mídia textos sobre o assunto, a percepção do grande público ainda está muito aquém do mínimo suficiente para possibilitar uma opinião crítica balizada não apenas em achismos ou na palavra da “autoridade” eclesiástica.

Quem já se encontrou falando sobre evolução em público (em uma sala de aula, por exemplo) provavelmente identificou muitas das dificuldades inerentes à aventura de se discutir o tema. Ouvi várias vezes frases como “professor, existem duas teorias que explicam a evolução, certo? Darwin e a religião” ou “mas não é possível que os animais tenham evoluído tão rápido!” (como se 600 milhões de anos fosse pouca coisa!). Assim como é difícil conceber o que seria 600 milhões de reais, não é tão fácil assimilar o que significariam 600 milhões de anos de mudanças evolutivas. Ainda mais complicado é falar sobre como não há uma tendência para o progresso na evolução ou como não podemos dizer que há sempre um aumento de complexidade durante a história das linhagens. Quando o assunto é a descoberta de ancestrais ou o encontro de elos perdidos, tudo fica nebuloso – nesse momento, um em cada dois estudantes está mentalmente abrindo a geladeira da sua república em busca da última cerveja. Ao discutirmos a questão da ancestralidade do homem e sua semelhança com outros primatas, a atenção volta, mas a compreensão continua diminuta. Junta-se à esse caldeirão uma série infindável de falsas concepções transformadas em clichês pela publicidade e mídia não especializada. O que temos? Um ciclo infinito de interpretações equivocadas, desinteresse e desinformação.

Há uma solução para todos esses problemas? Qual a resposta para essa pergunta fundamental? 42? Mesmo sendo o homem apenas a terceira espécie mais inteligente da Terra, fomos capazes de criar ferramentas para nos guiar por essa floresta escura.

Apesar de normalmente aplicada a estudos acadêmicos de classificação biológica, a sistemática filogenética pode ser utilizada para enfraquecer o paradigma essencialista corrente no ensino de biologia, incutindo na disciplina a idéia de que a melhor metáfora para a evolução NÃO é uma fila indiana que vai de organismos mais “simples” até aqueles mais “complexos” ou dos menos até os mais evoluídos, e sim uma árvore toda ramificada. Simples assim: ao pensar em evolução, tenha em mente um diagrama ramificado que conecta ancestrais e descendentes. Nessas árvores, que mostram as relações de parentesco entre os grupos, podemos sintetizar muita informação biológica (tais como características de morfologia externa, embriologia, fisiologia e comportamento). Ao utilizarmos (bem) essas árvores filogenéticas, também podemos começar a trabalhar conceitos relativos à construção, corroboração e refutação de hipóteses científicas. Tudo em um mesmo pacote.

O método de Hennig

Foi o entomólogo alemão Willi Hennig (1913-1967) o primeiro a propor um conjunto de regras para se estabelecer as relações de parentesco entre os seres vivos, fundamentado no evolucionismo, que ele chamou de sistemática filogenética. Prisioneiro de guerra em 1945, Hennig escreveu um o primeiro rascunho da obra Grundzüge einer Theorie der Phylogenetischen Systematik (Fundamentos de uma teoria da sistemática filogenética) ainda na cadeia, sem dispor de bibliografia ou de anotações! O método representou uma reviravolta na prática da classificação biológica, que à época afundava no autoritarismo dos taxonomistas clássicos como Mayr. A idéia de Hennig foi a de construir um método que permitisse o reconhecimento das relações genealógicas entre os organismos resultantes da sua descendência com modificação a partir de um ancestral comum.

Segundo Hennig, entre os organismos somente poderiam ser conhecidas as relações de parentesco colaterais ou de grupos-irmãos (quando dois táxons são evolutivamente mais próximos entre si em relação a um terceiro). A reconstrução dessas relações depende do levantamento e da análise de características homólogas presentes nos grupos estudados (veja um ensaio sobre homologia aqui). Em linhas gerais, caracteres homólogos são atributos semelhantes que surgiram no ancestral comum de grupos evolutivamente relacionados que se modificaram com o passar das gerações. A partir do reconhecimento das relações de grupos-irmãos, expressas nas árvores evolutivas (ou cladogramas, usando a terminologia contemporânea), pode-se contar um pouco da história evolutiva dos grupos biológicos considerados.

Outro conceito fundamental para Hennig é a idéia de grupo monofilético (discutida aqui). Desde a Antigüidade clássica, procurava-se uma maneira de se identificar, na natureza, quais grupos teriam existência real e quais seriam apenas construções da perturbada mente humana. Eu consigo distingüir que baratas, moscas, abelhas e borboletas são parentes próximos mas o que dizer de um grupo contendo insetos, pterossauros, aves e morcegos? Todos têm asas! Seria esse um grupo natural, considerando o processo evolutivo? Hennig propôs que apenas os grupos monofiléticos são naturais, pois são os únicos que carregam a informação da história evolutiva e, assim, refletem o processo de descendência com modificação. Grupos monofiléticos contêm o ancestral comum mais recente e todos os seus descendentes, sendo portadores de homologias exclusivas não apresentadas por outros grupos. Nesse sentido, o grupo dos animais "alados" é uma construção artificial.

Ah, você pode estar pensando, como é que eu vou falar sobre grupos monofiléticos e homologias na sexta série? Isso não é necessário. O mais importante é mostrar o raciocínio subjacente, apontando para a necessidade de pensar em diagramas ramificados ao tratar de evolução. Ensinar biologia através de uma abordagem filogenética não significa utilizar o método e seus algoritmos na sala de aula. Isso seria muito pouco efetivo (até mesmo no ensino universitário de biologia!). No entanto, árvores filogenéticas são ferramentas poderosas na organização e apresentação dos conteúdos biológicos. Por exemplo, em uma aula voltada à citologia, a partir de uma árvore que mostre as relações entre as bactérias, as arqueobactérias e os eucariotos, pode-se mostrar a evolução da respiração celular nas espécies com carioteca a partir de características já existentes em alguns procariotos. Uma árvore filogenética dos animais permite mostrar a mudança dos padrões de simetria no tempo, os compartilhamentos de estruturas e genes e mesmo as características exclusivas desse ou daquele grupo. Essas árvores filogenéticas orientam os professores antes e durante as aulas, permitindo ao aluno visualizar os padrões hierárquicos entre as espécies à luz da teoria da evolução. Continua...

fonte da figura: http://www.camiseteria.com/design.aspx?did=20399