Classificando a Seleção como Natural, Artificial, Neutra ou por Design

Post do Mês: Agosto de 2010

por
Howard Hershey 

Assunto:    | Diferença entre aleatoriedade e seleção automatizada
Data:       | 11 ago 2010
Message-ID: | d264a418-82d5-4769-b2ce-1f0289cc451d@l20g2000yqm.googlegroups.com

Howard Hershey havia solicitado anteriormente a justificativa de um ponto em termos de Seleção Natural (SN):
>> But you may continue to present the rest of this with appropriate
>> citation as to when, where, and who and how it fits into whatever
>> argument you have (if any) with the *modern* scientific understanding
>> of NS.

Fazer um protagonista perguntar o que é a SN:
> What would this be?

A compreensão científica moderna da SN? Já a descrevi. Deixe-me repetir:

Howard reenvia uma de suas explicações anteriores:
Rather than use examples unrelated to the biological meaning of the phrases "natural selection", "artificial selection", and "selective neutrality", let's use examples that clearly point out their meaning. I will give you an opportunity to make simple replies, but you will também have to justify those replies. I will justify what I say by always giving a "because" explanation of why I made the choice of terms I did.

Lembre-se de que a "seleção natural" envolve uma comparação de duas características alternativas em um organismo em relação a alguma métrica de "sucesso reprodutivo diferencial". Usarei a métrica de "sobrevivência diferencial até a maturidade reprodutiva" nos meus exemplos, mas lembre-se de que existem outras maneiras possíveis de medir o 'sucesso reprodutivo'.

Vamos analisar um organismo imaginário (mas que possui características semelhantes a muitas reais), as Ostras do Lago Monroe. As ostras possuem duas características alternativas: algumas são vermelhas e têm gosto de merda, outras são azuis e têm gosto de ambrosia. Uma vez por ano, as ostras, cerca de mil em número, estendem suas pequenas pernas e caminham até um pequeno lago pertencente ao Gene Poole, onde despejam todos os seus gametas (espermatozoides e óvulos) e depois morrem sem jamais retornar ao Lago Monroe. Mas, 10 dias depois, todos os pequenos bebês ostras (cerca de 10.000 em número) caminham do Lago do Gene Poole de volta ao Lago Monroe, onde ou crescem ao longo do próximo ano ou morrem. Os sobreviventes então repetem o processo para gerar a próxima geração. E assim por diante.

Exemplo 1: Os adultos que vão ao Lago Gene Poole são 30% vermelho/fezes e 70% azul/ambrosia. Eles despejam seus gametas no Lago Gene Poole e, porque a fusão para produzir zigotos é um processo aleatório de acordo com a genética mendeliana e de acordo com as regras de Hardy-Weinberg, obtemos quase 30% de vermelhos e 70% de azuis na prole no lago que viajarão de volta ao Lago Monroe. Um número considerável dessa prole (cerca de 90%) morrerá ao longo do ano (veja Malthus para uma explicação). Mas, quando olhamos para a prole que sobrevive ao seu ano no Lago Monroe e volta ao Lago Gene Poole para a próxima orgia de ostras, observamos que 30% são vermelhos e 70% são azuis. O que isso significa é que não houve "sobrevivência diferencial até a maturidade reprodutiva" em relação às duas características alternativas (fenótipos) que estamos seguindo: vermelho ou azul. Ou seja, toda a morte que ocorreu foi devido apenas ao acaso ou a características não ligadas à cor/sabor das ostras. A característica chave a observar é a porcentagem de vermelhos versus azuis na geração parental ao nascer (na verdade, na fusão de zigotos) e nos adultos reprodutores.

Agora, é claro, as porcentagens reais provavelmente não serão exatamente 30/70 pela mesma razão pela qual você não esperaria obter exatamente 50 caras: 50 corações a cada vez que você lançasse uma moeda honesta 100 vezes. Mas existem métodos estatísticos para estimar se o resultado observado é significativamente diferente de tal expectativa aleatória. Observar uma proporção de 31% a 69% não seria um resultado surpreendente se os números forem pequenos o suficiente na população ou em uma amostra aleatória da população. Neste caso, observaríamos 310 vermelhos para 690 azuis nos reprodutores adultos. Uma desvio da expectativa tão grande ou menor do que o esperado 300 e 700 aconteceria por acaso aproximadamente metade das vezes, então eu consideraria isso apenas um desvio por acaso e não um desvio significativo. [Estou usando um teste qui-quadrado simples e considero qualquer desvio que possa ocorrer por acaso 95% das vezes como não significativo.]

Um segundo ponto menor, mas evolutivamente importante, é que, como muitos apostadores descobriram, "a sorte não tem memória". Se a nova % entrando no Lago Gene Poole é de 31%/69%, a expectativa da sorte é que essa (e não 30/70) seja a % esperada entrando no Lago Monroe e saindo dele no ano seguinte. Esta é a razão pela qual a neutralidade seletiva leva à deriva neutra e à fixação eventual de um ou dos outros fenótipos.

Um terceiro ponto menor. Estou ignorando a genética diplóide deste caso, por isso não estou examinando genótipos específicos. Se o fizesse, poderia descobrir que este é um exemplo de "seleção estabilizadora", como a observada na anemia falciforme. Isso só seria observável ao longo de várias gerações (por desvio das expectativas da deriva genética) ou examinando as proporções de homozigotos e heterozigotos nos genes.

Este é um exemplo da ausência de "seleção diferencial significativa". Ou, se preferir, um exemplo onde nenhuma das cores teve qualquer efeito diferencial na sobrevivência. Na biologia, esse processo puramente aleatório NÃO é chamado de "seleção natural" precisamente porque não há seleção diferencial relacionada às características. Este exemplo é (provisoriamente) chamado de "neutralidade seletiva" e leva à "deriva neutra". Novamente, isso NÃO é considerado "seleção natural". No entanto, o passeio aleatório que ocorre por meio da "deriva neutra" leva à evolução (mudança genética) ao longo do tempo na medida em que essas características são genéticas. [E isso também levaria à descoberta da "seleção estabilizadora" se essa fosse a razão para a aparente ausência de mudança.]

Para resumir: na ausência de evidências para seleção, não há "seleção natural"; há "neutralidade seletiva" levando à "deriva neutra". Ou seja, pura sorte e apenas sorte NÃO é "seleção natural". É a "neutralidade seletiva" e apenas a neutralidade seletiva que representa pura sorte. Não há seleção diferencial alguma no caso de neutralidade seletiva, a menos que tenha sido feito por um projetista que estava tentando e conseguindo imitar um processo completamente aleatório (o que é muito difícil para humanos fazerem sem usar algum tipo de gerador de números aleatórios), não há como chamar tal resultado de produto de "design". Portanto, a "neutralidade seletiva" é quase sempre um "padrão" e especificamente é sempre um "padrão aleatório" em relação à métrica medida de "sucesso reprodutivo diferencial entre as duas características alternativas". A única maneira tal resultado pode ser um "design" é quando um "projetista" com sucesso imita um resultado aleatório, de pura sorte.

A única maneira de saber isso é através do conhecimento da existência e da intenção do "projetista". Seria impossível determinar isso apenas pela análise do "padrão". E, inicialmente, não é possível (se a genética for desconhecida) distinguir entre "seleção estabilizadora" devido à vigorosidade do heterozigoto e "neutralidade seletiva". A diferença entre elas só se tornaria evidente quando o padrão se desviasse, ao longo de muitas gerações, das expectativas de probabilidade da deriva neutra.

Agora, é sua vez. O processo descrito acima como aleatório e não seletivo, que os biólogos chamam de "neutralidade seletiva", produz "padrão" ou "design". Explique por que você acha que é assim, caso seu raciocínio difira do meu.

Exemplo 2: Os adultos que vão ao Lago Gene Poole são 30% vermelhos/fezes e 70% azuis/ambrosia e produzem quase 30% de descendentes vermelhos e 70% de descendentes azuis no lago que viajarão de volta ao Lago Monroe. Um número considerável desses descendentes morrerá ao longo do ano (veja Malthus para uma explicação). Mas, quando olhamos para os descendentes que sobrevivem ao seu ano no Lago Monroe e voltam ao Lago Gene Poole para a próxima orgia de ostras, observamos que agora 80% são vermelhos e 20% são azuis.

Os humanos haviam sido proibidos em qualquer lugar da bacia do Lago Monroe durante todo o ano devido a uma floração de algas tóxica (para humanos). O lago também estava muito mais quente do que o habitual.

Mas este é um caso em que houve um impacto significativo diferencial na métrica de "sobrevivência diferencial até a maturidade reprodutiva" que está claramente fortemente correlacionada com a cor das ostras. Ostras vermelhas aumentaram em frequência de 30% para 80%, com uma concomitante diminuição nas ostras azuis. Tudo isso na ausência de intervenção humana. Completamente na ausência de qualquer "designer" ou intenção conhecido. Este é um exemplo do que Darwin quis dizer com "seleção natural". E, não surpreendentemente, também atende ao requisito de "sucesso reprodutivo diferencial devido a fenótipo alternativo" visto na definição moderna de SN. Um simples teste qui-quadrado mostra que a probabilidade de tal diferença ocorrer por acaso é muito menor que 0,01%. Ou seja, a diferença no "sucesso reprodutivo diferencial" (medido pela sobrevivência diferencial até a idade reprodutiva) é estatisticamente significativa.

Um biólogo poderia hipotetizar que este exemplo de "seleção natural" pode ser devido às ostras vermelhas serem mais resistentes ao toxina das algas ou a um efeito de temperatura (diretamente ou indiretamente), mas identificar ou mesmo corretamente identificar a causa não é necessário para declarar que isso atende ao requisito de ser "seleção natural" ala a ideia descrita por Darwin quando ele usou esse termo. Tudo o que é necessário é evidências para apoiar que isso é significativamente diferente das expectativas do acaso sozinho (que é descrito no Exemplo 1) e não é conhecido como sendo o produto intencional de um agente consciente.

Para resumir: Este é um exemplo de "seleção natural", ou seja, sucesso reprodutivo diferencial significativo de um fenótipo em detrimento do alternativo na ausência de intervenção humana em um ambiente especificado (Lake Monroe naquele ano). É a ausência de intervenção humana consciente que torna esta "seleção" "natural" e não "artificial" na terminologia de Darwin. Como não houve um "projetista" observável envolvido que tivesse a intenção ou consciência de alterar seletivamente a proporção em relação às expectativas de um "padrão aleatório", não se pode chamar este exemplo de "seleção natural" de "design". O resultado devido a esta "seleção natural" é um "padrão" e especificamente um "padrão não aleatório" porque da seleção diferencial e da ausência de um projetista.

Sua vez: Você concorda que o exemplo acima é um exemplo de "seleção natural" como o termo foi usado por Darwin?, tanto porque envolve seleção quanto porque não envolve humanos (e, portanto, não é "artificial" segundo o seu uso). Você concorda que é SN conforme definido e concebido por cientistas biológicos modernos? Você concorda que este é um exemplo de um "padrão" em vez de "design" devido à ausência de envolvimento de um humano ou outro designer e também que ele representa um "padrão não aleatório". Explique.

Exemplo 3: Comece com a mesma proporção de 30/70 de ostras vermelhas/azuis. Mas agora introduzimos humanos que amam as ostras azuis e, de fato, fazem parte de uma Culto das Ostras Azuis. O Culto das Ostras Azuis observou o ciclo de vida das ostras e conscientemente reconhece que, se forem ao Lago Gene Poole e impedirem que as ostras vermelhas de gosto desagradável cheguem ao lago, terão mais do saboroso tipo azul. Então, freneticamente, removem as ostras vermelhas (e as composteiam). Apenas 1/6 das ostras vermelhas iniciais de 30% ainda conseguem chegar ao lago. Ou seja, a proporção de novas ostras no lago agora é de 5 para 70 (7% para 93%) de vermelhas para azuis. A próxima geração a chegar ao lago também é agora de 7%/93% (indicando que, na ausência da intervenção humana, as características eram indistinguíveis de serem neutras em relação à seleção em relação umas às outras; neste caso, podemos descartar a "seleção estabilizadora" por vantagem do heterozigoto). Este é um exemplo do que Darwin quis dizer com "seleção artificial" e representa uma mudança significativa e consciente na frequência devido às ações conscientes dos humanos para selecionar favorecer a característica azul sobre a vermelha.

Isso seria um exemplo de "design", assim como qualquer exemplo de "seleção artificial" consciente.

Sua vez. Você concorda que este é um exemplo de "design" de acordo com sua compreensão desse termo e de "seleção artificial" como foi usado por Darwin? Você concorda que a característica definidora de "design" exige a participação de humanos ou outros agentes animados de design (no mínimo, embora eu adicione que o agente de design realize sua seleção por meio de ação consciente)? Explique, especialmente se você tiver outra maneira consistente de identificar o design que não exija conhecimento de um projetista.

Os três exemplos acima são bastante claros. Eles cobrem os exemplos típicos de seleção natural, seleção artificial e neutralidade seletiva. É claro que, como em toda a ciência e na ciência baseada em indução e estatística, todas as conclusões sobre aleatoriedade e não-aleatoriedade são provisórias e podem existir casos marginais em que não se tem certeza se o resultado se deve à aleatoriedade (ou seja, neutralidade seletiva), à seleção natural (não-aleatória e sem um projetista) ou à seleção artificial (não-aleatória devido à ação consciente de um agente projetista).

Já mencionamos a possibilidade de um projetista tentar conscientemente imitar um resultado não seletivo, e apontamos que isso é difícil para os humanos alcançarem. Também apontamos um possível mecanismo "seletivo" (vantagem do heterozigoto) que poderia imitar temporariamente a "neutralidade seletiva" se não se conhecesse a genética do sistema. Isso é parte da razão pela qual as explicações científicas são sempre provisórias e sujeitas a mudanças à luz de novas evidências. Da mesma forma, poderíamos reconsiderar um exemplo de "seleção natural" se empírica evidência se apresentasse de um projetista provável.

Mas há pelo menos outro exemplo que é ambíguo. A saber, a seleção por um agente projetista que é inconsciente ou desconhece que está produzindo um resultado não aleatório. E este exemplo já foi observado no mundo real em relação ao tamanho dos peixes na maturidade.

Exemplo 4: Como nos outros exemplos, a população inicial é 30% de ostras vermelhas e 70% de ostras azuis, e isso também é a %s da prole que entra no Lago Monroe para amadurecer. Mas agora os humanos, que adoram o sabor da ostra azul, em vez de fazerem seleção para aumentar a frequência de ostras azuis como no Exemplo 3, colheram ostras azuis maduras no Lago Monroe logo antes da época do ano em que as ostras caminham até o Poço Gene Poole para se acasalar. Eles colocaram as ostras azuis em suas panelas, cozinhando-as, e devolvem as ostras vermelhas porque adoram comer as azuis e se sentem repugnadas pelas vermelhas. Os humanos ignoram as ostras depois que elas deixam o Lago Monroe e caminham até o Poço Gene Poole. Não surpreendentemente, a % que chega ao poço agora é alterada, para um significativamente diferente 50% de vermelhas e 50% de azuis, devido à seletiva colheita de ostras azuis pelos humanos.

Assim, a próxima geração de ostras agora é 50:50 vermelha:azul, em vez de 30:70, e há cada vez menos ostras azuis e cada vez mais ostras vermelhas no Lago Monroe, aumentando significativamente o valor e o custo das ostras azuis. Isso é obviamente não a intenção consciente dos (bastante ignorantes) humanos que colhem as ostras, já que isso significa que haverá cada vez menos das desejadas ostras azuis. Mas superficialmente é uma "seleção artificial" tanto porque se deve à intervenção humana quanto representa uma seleção diferencial não aleatória dos tipos alternativos de ostra. Então, isso é um exemplo de "padrão" em vez de "design" porque a seleção não foi feita conscientemente para produzir o resultado, mas o resultado foi uma consequência inadvertida de predação seletiva feita sem pensamento ou visão inteligente quanto às consequências (que são opostas às que um humano consciente gostaria)? Ou isso é um exemplo de "design" porque é um resultado não aleatório produzido por um agente designer ativo, mesmo que esse resultado não fosse a intenção do designer? Talvez "seleção artificial" deva ser restrita a aquelas que os humanos fazem conscientemente para seus próprios propósitos, como fazer poodle de brinquedo porque são fofos e cães de rebanho porque são úteis aos pastores.

A seleção inconsciente por predação diferencial sem intenção de criar seletivamente, poderia melhor ser considerada "natural" mesmo que feita por humanos, assim como seria se feita por lobos. Diferente dos outros exemplos, que são bastante claros, este é mais ambíguo e eu poderia apoiar chamar isso de "design" ou "padrão" dependendo da definição particular desses termos que se está usando. Se você limitar "design" a aqueles padrões produzidos conscientemente com aquele padrão como a intenção do designer, então isso não é "design". Isso também significa que formigueiros e escravos de pulgões não são "design" porque os organismos que projetam aqueles não têm consciência, mas apenas instinto. Mas sinta-se à vontade para fazer um argumento para um ou para o outro. Tudo o que peço é que você seja consistente, se puder.

Exemplo 5: Invente um agente superinteligente e onipotente invisível e indetectável que possa produzir o que quiser e o que for observável sem ser observado por si mesmo. Explique todas ou qualquer subconjunto aleatório dos outros exemplos como sendo devidos às ações deste agente invisível e indetectável; assim, tudo é devido às ações deste agente inobservável. Então, tudo é "design"? Ou ainda existem alguns resultados que são apenas "padrão"? Quais são eles?

And tell me why Example 2 ("natural selection") is a tautology?