Numeração Digital e Desenvolvimento de Extremidades

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• Desenvolvimento dos Dedos

Os Alegados Problemas de Sarfati para a Evolução

A Answers in Genesis tem a biologia evolutiva em apuros agora. Em um artigo de 2002, Ovos de avestruz derrubam a teoria de dinossauro-pássaro, eles explicam que o desenvolvimento mostra que a evolução está totalmente errada, já que as vias de desenvolvimento em animais diferentes são completamente diferentes, e não podem ser o resultado de transformações graduais.

A primeira peça de evidência contra a evolução é o antigo problema dos dígitos avianos. Os pássaros não poderiam ter evoluído dos dinossauros, porque eles têm a ordem dos dedos errada!

A pesquisa demonstrou conclusivamente que apenas os dedos dois, três e quatro (correspondentes aos nossos dedos indicador, médio e anelar) se desenvolvem em aves. Isso contrasta com as mãos dos dinossauros, que se desenvolveram a partir dos dedos um, dois e três. Feduccia apontou:

‘Isso cria um novo problema para aqueles que insistem que os dinossauros foram ancestrais das aves modernas. Como uma mão de ave, por exemplo, com dedos dois, três e quatro, pode evoluir de uma mão de dinossauro que tem apenas os dedos um, dois e três? Isso seria quase impossível.’

O segundo problema é que sapos e humanos desenvolvem mãos de maneiras completamente diferentes, maneiras que são ainda mais diferentes do que a ordem dos dedos.

Este não é o único exemplo em que estruturas superficialmente homólogas se desenvolvem de maneiras totalmente diferentes. Uma das provas de evolução mais frequentemente argumentadas é o padrão do membro pentadátil, ou seja, os membros de cinco dígitos encontrados em anfíbios, répteis, aves e mamíferos. No entanto, eles se desenvolvem de maneira completamente diferente nos anfíbios e nos outros grupos. Para ilustrar, o embrião humano desenvolve um espessamento na ponta do membro chamado AER (crista ectodérmica apical), e então a morte celular programada (apoptose) divide o AER em cinco regiões que depois se desenvolvem em dígitos (dedos das mãos e dos pés). Por contraste, nos sapos, os dígitos crescem para fora de brotos conforme as células se dividem (veja o diagrama, à direita).

Estes parecem ser problemas intratáveis, mas há uma resolução. Parece-me que Jonathan Sarfati está simplesmente confuso sem esperança sobre o primeiro problema (eu não posso realmente culpá-lo, embora seja uma questão complicada que tem sido objeto de debates científicos durante dois séculos), e está simplesmente totalmente errado sobre o segundo (e esse eu o culpo. Tsk, tsk.)

Ordem dos Dedos

Primeiro, vamos abordar o problema delicado da identidade dos dígitos na evolução. Estenda a mão direita à frente de você, palma para baixo. Seu polegar deve estar apontando para a esquerda e, por convenção, esse é o Dígito I. Contando da esquerda para a direita, seu dedo indicador é o Dígito II, o dedo médio é o Dígito III, o dedo anelar é o dígito IV e seu dedo mindinho é o Dígito V. Temos a mão pentadátil primitiva (de cinco dedos), então descobrir quem é quem é relativamente fácil. As dificuldades surgem em espécies que reduziram o número de seus dígitos — quando elas estendem sua mão de três dedos, temos que descobrir quais dígitos estão ausentes antes de atribuir números aos dedos restantes.

Uma maneira é observando a anatomia adulta. Olhando para sua mão, você provavelmente nota que seu polegar é quantitativamente diferente dos outros dedos: ele tem apenas duas articulações, em vez de três. Isso é comum, pois o Dito I tem menos falanges, ou segmentos, que os outros, e é esse tipo de propriedade que permite aos anatomistas determinar se o Dito I está presente ou não. À direita, por exemplo, está a mão direita do raptor Deinonychus com sua numeração dos dedos, de DI a DII a DIII, uma atribuição feita com base na anatomia. Você pode ver que o 'polegar', DI, tem menos falanges que os outros.

Você pode tentar fazer a mesma coisa com os dedos das aves, mas é mais difícil. Os dedos avianos são reduzidos e fundidos naquele ponto agudo que você encontra na extremidade de uma asa de galinha, e é necessário um especialista para discernir quais ossos estão fundidos ali. Os anatomistas tentaram, contudo, e inicialmente e há muito tempo (Meckel chegou a essa conclusão em 1825), decidiram que os ossos eram numerados DI, DII e DIII, exatamente como os que vemos em dinossauros de três dedos... então, sem dilema, certo?

Errado. Existe outra maneira de analisar a identidade desses ossos, e é observando como eles se desenvolvem. O que algumas aves fazem é começar a formar cinco dedos — elas criam quatro ou cinco pequenos nódulos de cartilagem, chamados condensações, e depois desligam o desenvolvimento de alguns deles. O que um antigo anatomista notou (Owen, em 1836) foi que uma das condensações que foi descartada foi a primeira — o que significa que os dígitos das aves são, na verdade, derivados da Condensação II, Condensação III e Condensação IV. Os dados são ainda mais fortes nesta era dos marcadores moleculares: os dígitos das aves surgem embrionariamente a partir das segunda, terceira e quarta condensações cartilaginosas.

Agora, isso é uma complicação para a evolução. Temos dinossauros de três dedos e pássaros de três dedos, mas parece que não são os mesmos dedos. Os ancestrais dos pássaros teriam tido que ressuscitar seu Digit IV descartado, depois eliminar o Digit I, tudo antes de fundir todo o conjunto em um gemisch ósseo de qualquer maneira. Não é nada parcimonioso. (Claro, é ainda menos parcimonioso descartar mais de um século de dados que apoiam a evolução, como Jonathan Sarfati gostaria que fôssemos fazer.)

Existe outra, melhor explicação que Wagner e Gauthier fizeram que esclarece tudo para mim, pelo menos.

Observe que os anatomistas inicialmente atribuíram os números dos dígitos I, II e III às patas das aves com base em sua forma, mas posteriormente tiveram que revisar isso para II, III e IV com base na embriologia. Os dígitos dos dinossauros são atribuídos os números I, II e III com base em sua forma adulta (que, admitidamente, é muito menos ambígua do que os dígitos adultos das aves!)… mas e quanto à embriologia deles? Se tivéssemos acesso a informações sobre a expressão de marcadores moleculares e condensações iniciais no membro do dinossauro, teríamos que revisar seus números de dígitos?

Não temos mãos de dinossauro fetal para experimentar, mas nosso crescente conhecimento sobre como os membros se desenvolvem sugere que isso pode ser exatamente o caso. Este diagrama ilustra a sequência de desenvolvimento na mão de um jacaré (a) e de um avestruz (b).

O que você está vendo é o padrão de condensações iniciais no membro. Nós, tetrapodes, temos um padrão padrão: o primeiro dígito a se desenvolver como uma extensão do membro é a Condensação IV, seu dedo anelar, formando o que é chamado de eixo metapterigial. Em seguida, o dedo mindinho (CV) se forma como uma pequena ideia tardia ao longo de um lado do eixo metapterigial, e um novo eixo de condensação se encaixa sobre a palma da mão, com o dedo médio (CIII) se formando em seguida, depois o dedo indicador (CII) e, por fim, o polegar (CI). Do ponto de vista do desenvolvimento, os dígitos mais fáceis de perder são aquele estranho CV e o polegar, CI. O CI é o último a se formar, então você pode impedir sua formação alterando o tempo do desenvolvimento em um processo chamado heterocronia, e simplesmente interrompendo o desenvolvimento desse eixo que se encaixa sobre a palma da mão precocemente. Você pode ver isso no avestruz, que simplesmente para de formar dedos após o CII, então o CI não se forma. O dígito mais difícil de perder é o CIV, porque é, de certa forma, a peça central do processo—todos os outros dígitos seguem após o IV, então seria difícil suprimir o IV sem perder todos os outros dígitos. (Quem teria pensado que o dedo anelar era tão central e importante para o desenvolvimento da mão?)

A numeração do membro do dinossauro é um problema então... isso sugere que eles não possuem um Dito IV, o que parece ser algo complicado e improvável de acontecer. Mas eles possuem um 'polegar', ou Dito I. Como resolvemos essa aparente contradição?

A resposta é que existem dois processos de desenvolvimento ocorrendo. O primeiro é a formação das condensações, de CI até CV. Este processo particiona a região terminal em um número apropriado de segmentos, mas não especifica realmente a identidade dos dígitos. O segundo processo toma cada um desses segmentos e atribui uma identidade de dígito a eles, e este processo é, em certa medida, independente do primeiro e utiliza um conjunto diferente de sinais. Wolpert et al. notaram isso em embriões modernos:

Por exemplo, a identidade dos dígitos é especificada em uma fase surpreendentemente tardia do desenvolvimento dos membros, e a identidade permanece labil mesmo quando os primórdios dos dígitos já se formaram. Agora parece que a identidade dos dígitos é especificada pelo mesênquima interdigital e requer sinalização de BMP. Há também evidências de que mecanismos além de um morfógeno difusível operam para estabelecer o padrão inicial de cartilagem, que é então modificado por um sinal da região polarizadora…

O que Wagner e Gauthier propõem é que dinossauros de três dedos realizaram essa redução descartando os dois dedos mais fáceis de perder, CI e CV, de modo que, se os enumerássemos pelos mesmos critérios que usamos em aves modernas, eles possuiriam as condensações II, III e IV. O que também aconteceu, no entanto, foi que houve um deslocamento de quadro no mecanismo que atribui identidade aos dedos, de modo que CII se desenvolve como DI, CIII como DII e CIV como DIII.

A mudança de quadro não é apenas uma ideia arrancada do nada, uma explicação conveniente para fazer um problema desaparecer. Temos um exemplo de um animal que reduz seus dedos a dois, um pássaro que não voa, o kiwi.

Uma mudança semelhante na identidade dos dígitos com perda de condensação é evidente na mão da asa vestigial do Kiwi. Os Kiwis possuem apenas dois dedos, e, na ausência (ou quase ausência) do dígito DI (CII), o dígito DII (CIII) às vezes pode exibir o número e a forma de falanges naturais ao dígito DI em vez do dígito DII ou uma combinação de atributos de ambos os dedos. É igualmente revelador que, nos Kiwis, a terceira condensação (CIII) nunca origina um terceiro dígito (DIII). A variação natural deste tipo demonstra inequivocamente que não há uma relação um-para-um entre a identidade do dígito (D) e a identidade da condensação (C).

O momento dessa transição pode ser mapeado na filogenia dos saurópsidos, e tudo faz sentido e é consistente. E não envolve levar a sério a sequência ridícula do relato bíblico, que apresenta os pássaros aparecendo antes de todos os animais terrestres.

Desenvolvimento dos Dedos

E quanto à segunda linha de evidência de Sarfati contra a evolução, de que sapos e humanos usam mecanismos completamente diferentes para construir seus membros?

Resposta simples: é tudo sem sentido. É uma negação descarada de informações básicas que você encontrará em qualquer livro-texto de biologia do desenvolvimento.

Agora temos uma compreensão bastante sólida do esboço do desenvolvimento de membros em múltiplas linhagens de tetrápodes, e todos eles utilizam as mesmas ferramentas. Em contraposição à implicação de Sarfati, todos possuem cristas ectodérmicas apicais (com algumas raras exceções em alguns sapos altamente derivados de desenvolvimento direto) e zonas de atividade polarizadora; todos utilizam o mesmo conjunto de moléculas, incluindo FGF-4 e FGF-8, os mesmos genes Hox e ácido retinoico e BMPs. Se há uma coisa que sabemos, é que o desenvolvimento de membros é deslumbrantemente bem conservado.

É verdade que os sapos têm menos apoptose entre os dedos do que nós, mas isso ocorre porque eles possuem pés palmados. Suprimir a apoptose em outros vertebrados resulta no mesmo fenômeno: a retenção de membranas entre os dedos. Existe uma razão funcional simples para essa diferença, que aproveita uma propriedade comum do desenvolvimento dos membros em todos os tetrápodes.

Posso simpatizar com Sarfati ao ter dificuldade em classificar a numeração dos dígitos — é sutil e astuto e tem confundido pessoas mais inteligentes que nós dois. Mas a rejeição por parte de quem não está informado de alguns dos exemplos mais diretos e claros de mecanismos comuns no desenvolvimento, algo que você pode encontrar descrito nos livros de biologia mais introdutórios... isso é difícil de perdoar.