domingo, 5 de fevereiro de 2017

Diferenças entre humanos e primatas

De acordo com modelos evolutivos em voga, humanos começaram a se diferenciar/separar de chimpanzés&CIA, a mais de 6 milhões de anos atrás. Em termos de evolução, isso é um período bem curto e “rápido”. E como tal, inúmeras semelhanças são esperadas, e de fato existem, o que é tido pelos teóricos como evidência de ancestralidade comum. Mas uma profunda olhada nas diferenças entre nós e os primatas traz à tona fatos consideráveis…
Lembremos antes as diferenças entre (grandes) primatas e macacos. “Macaco” é um termo popular bem genérico, usado para designar qualquer espécie de primata. De acordo com a Wikipédia 1:


“A ordem dos Primatas tem sido tradicionalmente dividida em dois grupos: prossímios e antropóides. Prossímios possuem características dos primeiros primatas, e são os lêmures de Madagáscar, lorisídeos, e társios. Os antropoides incluem macacos e o homem. Mais recentemente, taxonomistas dividiram a ordem em Strepsirrhini, consistindo nos prossímios excluindo os társios, e em Haplorrhini, que são os társios e antropoides. Antropoides são divididos em dois grupos: Platyrrhini, ou “macacos do Novo Mundo”, da América do Sul e Central, e Catarrhini, que incluem o Cercopithecoidea e o Hominoidea, da África e Ásia. Os “macacos do Novo Mundo” são, por exemplo, os bugios, os macacos-prego e os saguis; os catarrinos são, por exemplo, os babuínos, os gibões, e os hominídeos.”


 Primatas
Haplorrhini
 Simiiformes
 Catarrhini
Hominoidea
Hominidae
Homininae
Hominini
  Humanos
 
  Chimpanzés
 
 
  Gorilas
 
 
  Orangotangos
 
 
  Gibãos (familia Hylobatidae)
 
 
   Macacos do Velho Mundo
 
 
  Macacos do Novo Mundo (parvordem Platyrrhini)
 
 
  Társios (infraordem Tarsiiformes)


Strepsirrhini
  Lêmures (infraordem Lemuriformes)
 
  Lorisiformes (infraordem Lorisiformes)


Tais classificações nos colocam mais próximos de chimpanzés, bonobos, gorilas, orangotangos, grupo taxado de “grandes primatas” (ape, em inglês). Nenhum destes possui cauda, enquanto que os “macacos” (monkey, em inglês) possuem. Os primeiros possuem grande volume cerebral e utilizam ferramentas, os últimos não. Vamos nos focar, portanto, nos chamados grandes primatas, e ver divergências latentes entre humanos e seus “parentes” evolutivos.


Dimorfismo sexual



Nos humanos, existem visíveis e marcantes diferenças físicas entre homens e mulheres. Entre os primatas, porém, machos e fêmeas são morfologicamente similares, retendo apenas ligeiras diferenças como tamanho de caninos, tamanho corporal, enfim, nada que seja distinguível sem olhar mais atento…


Crânio






Características únicas do crânio humano:
-Mandíbula menor com prominente queixo (primata nenhum tem queixo);
-Ausência de cristal sagital, o que representa menores músculos ligados à mandíbula, e com isso, menor força durante mordida (vários mamíferos e répteis possuem essas cristas);
-Ausência de focinho e face reta, sem protuberâncias como nos gorilas e chimpanzés, cujas mandíbulas se encontram deslocadas além da linha da testa, olhos;


chimpMsk[1].jpg
crânio de chimpanzé

-Ausência de crista nucal como presente em gorilas, por exemplo, onde músculos do pescoço se ligam;
-osso zigomático (“osso da bochecha”) reduzido com um espaço, por onde músculos da mandíbula passam;
-Ausência de dentes caninos genuínos, presentes em “outros” primatas;
-Mandíbula inferior começa larga e vai se estreitando em direção ao queixo, enquanto que em chimpanzés e gorilas ela possui formato retangular, não se estreitando de maneira “triangular” como  a nossa;
-Nossos dentes são igualmente posicionados tanto em cima quanto em baixo; em chimpanzés e outros primatas os caninos inferiores se encaixam entre as brechas entre os caninos superiores e os dentes próximos;
-Nosso foramen magnum (espaço no crânio que se encaixa na espinha dorsal) se localiza na parte de baixo do crânio (o que permite nossa postura ereta e auxilia no equilíbrio ao manter o centro de gravidade de nosso pesado crânio bem distribuído acima da coluna), ao passo que nos primatas, se localiza na parte de trás do crânio, o que exige músculos mais fortes no pescoço para que seus crânios se mantenham firmes;
-Em humanos, o primeiro dente pré-molar  possui duas cúspides, enquanto que o de “apes” possui apenas uma;


Esqueleto





-Nossa coluna possui um formato de ‘S’, ideal para distribuir o peso da parte posterior do corpo e manter o centro de gravidade acima da pélvis e pernas; nos primatas a coluna possui uma leve curva;
-Nosso quadril possui formato de bacia, e é mais baixo em altura do que o de primatas, outro ponto a favor de uma postura ereta;
-Nossas pernas tem uma leve inclinação pro centro, onde joelhos quase se tocam, localizando-se perto do centro do quadril (isso forma o chamado ângulo valgo). Quando uma perna se levanta, o joelho da outra, estando quase no centro de gravidade do quadril, garante o equilíbrio durante o caminhar. Quando primatas tentam caminhar eretos, eles balançam de um lado pro outro, afim de não perderem o equilíbrio e caírem;




-Nossos pés são arqueados e quase imóveis, pouco articulados, enquanto que os dos primatas são bem articulados e planos, projetados para se agarrar em galhos e segurar coisas. Nossos pés funcionam como bases, plataformas, daí seu ligeiro arqueamento (Tanto é que, pessoas com pé chato sofrem bastante principalmente ao correr, o que pode causar dores e problemas na tíbia, joelhos e até na coluna…);




-Nossas mãos são perfeitas para manipular, agarrar coisas, sem similar na natureza. Apesar de primatas possuírem polegares, os nossos são diferentes, mais longos, e com uma estrutura que permite que nosso polegar possa tocar todos os outros dedos. Nossas falanges são retas, ao passo que a de primatas são meio encurvadas, o que facilita que se pendurem de galho em galho com menos esforço;




-Nossa caixa torácica é mais reta do que as deles, que são mais “pontudas” para a frente, o que auxilia no equilíbrio;
-Nossos ombros e clavículas, são mais largos do que o de primatas;
-Nossas escápulas (“pazinha” localizadas nas costas) se encontram na parte de trás do tórax, e não nas laterais, como em quadrúpedes, por exemplo;


Pele


Nós temos muitos pelos corporais (principalmente em homens) como outros primatas, mas os nossos são muito mais finos e esparsos, e nós possuímos muito mais glândulas sudoríparas;


Cérebro





-Nossos cérebros são maiores em volume em relação ao tamanho da cabeça do que o de qualquer “outro” primata;
-As áreas de Wernicke e Broca do cérebro humano, responsáveis por compreensão e processamento de linguagem, comunicação, etc, apesar de existirem em primatas, nestes elas executam funções totalmente diferentes, sem qualquer relação com fala e linguagem;
-Estudos 2 demonstraram categoricamente diferenças significativas entre o nível de metilação  do DNA do tecido cerebral entre humanos e primatas. Este processo é essencial para a função de certas enzimas que agem no DNA, e o estudo mencionado manifesta claras e surpreendentes divergências na metilação de humanos e chimpanzés, gorilas, etc:


“Among the genes whose promoters are hypomethylated in the human brain but hypermethylated in the chimpanzee brain, expression-level data are available for 273 genes. A majority of these exhibit higher expression in the human brain than in the chimpanzee brain (168 out of 273…)”
“Entre os genes cujos promotores são hipometilados no cérebro humano mas hipermetilado no de chimpanzés, dados sobre nível de expressão estão disponíveis para 273 genes. A maioria desses exibe maior expressão no cérebro humano do que no de chimps (168 dos 273)”

“analyses of DNA-methylation levels of promoters and gene bodies of human-chimpanzee orthologs demonstrate that major principal components separate humans and chimpanzees”
“Análise dos níveis de metilação de promotores e corpo de genes de ortólogos humanos-chimpanzés demonstram que componentes majoritários principais separam humanos e chimps”

“We observed intriguing within- and between-species variation of DNA methylation in the brains of humans and chimpanzees. “
“Observamos intrigantes variações da metilação do DNA cerebral  de humanos e chimpanzés tanto dentro da mesma espécie como entre diferentes espécies”.


O que tem de mais nisso? Bem, os mesmos estudos revelam claramente que variações na metilação são fortemente associadas com suscetibilidade a um leque de doenças severas:


“Furthermore, promoters that are significantly differentially methylated between the brains of humans and chimpanzees are enriched in several functional categories, including protein binding and cellular metabolic processes. Strikingly, the list of genes harboring differentially methylated promoters includes disproportionately high numbers of those associated with human diseases “
“Além do que, promotores que são diferencialmente metilados de maneira significativa entre os cérebros de humanos e chimpanzés são enriquecidos em variadas categorias funcionais, incluindo ligação de proteínas e processos celulares metabólicos. Surpreendentemente, a lista de genes carregando promotores diferencialmente metilados inclui uma quantidade desproporcionalmente alta dos mesmos associada com doenças humanas (A Tabela 2 do artigo conta 468 genes cujos promotores são hipometilados em humanos, causando autismo, dependência química e majoritariamente, câncer…).

Trocando em miúdos, essa sensibilidade do organismo contra ligeiras diferenças na metilação, aliada à gritante diferença de metilação entre as espécies, põe a alegação do surgimento evolutivo das diferentes espécies de primatas em uma grande “saia justa”…


Faringe, cordas vocais e a fala





Sem contar nosso intelecto, inteligência, consciência e outras qualidades exclusivamente humanas, a fala é um dos mais marcantes divisores de água entre nós e os animais irracionais. Não bastando a participação de muitas partes do cérebro (como as já mencionadas áreas de Broca e Wernicke), genes e etc, ainda tem-se de levar em consideração a estrutura da faringe, boca, língua, cordas vocais; igualmente fundamentais para o processo.
Como relatado nas obras de Philip Lieberman 3, inúmeros fatores exclusivos dos humanos contribuem conjuntamente para a linguagem, tais como:
-Estrutura das vias aéreas ligadas supralaríngeas e dimensão/proporção do palato;
-Estrutura esquelética que sustenta músculos e ligamentos fundamentais ao trato vocal supralaríngeo;
-O tamanho e formato da língua, curvada, abrangendo toda a parte inferior da boca e a parte anterior da faringe, com maleabilidade suficiente para tocar o “céu da boca”e tomar as mais diferentes formas, essencial para a pronunciação de vogais e consoantes;
-A extensão do trato vocal alcançando desde o vestíbulo laríngeo até a epiglote;
-A localização da abertura laríngea, dentro do pescoço, na altura entre a 5ª e 6ª vértebras;
-Flexibilidade e mobilidade da laringe, que sobe e desce durante a fala, proporcionando os mais diferentes sons;
-Estrutura muscular  faringal bem diferente da de primatas e bebês humanos, assim como a linha basicranial flexionada, língua e laringe rebaixadas, peculiar orientação do basioccipital devido à dimensão e direção do músculo constritor faríngeo;

-A formação da faringe, que deve estar no ângulo correto em relação à cavidade oral e sua exata proporção;
-Distância correta entre o osso vômer e a sincondrose  esfeno-occipital;
E trocentas outras características presentes em humanos que não ocorrem em nenhum primata…
Experimentos, como com o bonobo Kanzi 4 5, tentaram a todo custo demonstrar que primatas podem “falar”.  Nascido em 1990, filho de Matata, uma bonobo trazida da África, começou a aprender a se comunicar através de um teclado especial “falante”. Treinamentos intensivos por vários anos somente conseguiram levá-lo a habilidade comunicativa de uma criança de dois anos… Apesar de ir além do comum entre primatas, esse experimento a nada provou, como lemos no livro de John Skoyles e Dorion Sagan 5:

“Kanzi shows that while chimps may have the potential to learn language, they require a “gifted” environment to do so. Kanzi was surrounded by intelligent apes with PhDs [i.e., human] who spoke to him and gave him a stream of rich interactions. They gave Kanzi’s brain a world in which it could play at developing its ability to communicate…. Therefore, as much as in his brain, Kanzi’s skill lies in the environment that helped shape it”
“Kanzi demonstra que, enquanto chimps podem ter o potencial de aprender linguagem, eles requerem um ambiente “dotado” para tanto. Kanzi estava cercado por macacos inteligentes com PhD [isto é, humanos] que falavam com ele e lhe deram uma torrente de ricas interações. Eles deram ao cérebro de Kanzi um mundo no qual ele poderia brincar de desenvolver habilidade para comunicar-se… Portanto, tanto quanto [depende] de seu cérebro, as habilidades de Kanzi dependem do ambiente que ajudaram-o a moldá-la.”


As limitações de Kanzi ficaram evidenciadas durante um programa da NOVA, chamado “Podem os macacos falar?”. Usando seu teclado, Kanzi errou inúmeras questões que lhe eram feitas, como: “Existe algum outro alimento que você gostaria de me trazer na mochila?” ao qual ele “respondeu”: “bola”…
O mais engraçado de tudo é que os animais que mais se aproximam dos humanos em termos de habilidade em pronunciar diferentes tons e sons nem sequer pertencem à clade dos mamíferos! Estou falando de aves! Papagaios e cacatuas superam os mais aptos mamíferos, como Toto, um papagaio africano cujo dono vive na Inglaterra, que pode pronunciar sons incrivelmente similares aos de humanos. Como Terrace Deacon escreveu 6:


“In fact, most birds easily outshine any mammal in vocal skills, and though dogs, cats, horses, and monkeys are remarkably capable learners in many domains, vocalization is not one of them. Our remarkable vocal abilities are not part of a trend, but an exception”
“De fato, muitas aves facilmente superam qualquer mamífero em habilidades vocais, e embora cães, gatos, cavalos e macacos sejam notoriamente capazes de aprender em muitos domínios, vocalização não é um destes… Nossa marcante habilidade vocal não faz parte de uma tendência, mas [sim], uma exceção.”


Genoma



Como já foi exposto em um post anterior (Link), recentes estudos revelaram uma similaridade genética entre humanos e chimpanzés não maior do que ~81%. Outro estudo 7 publicado na badalada Nature comparando genomas de gorilas, humanos, orangotangos, veio, não a corroborar evolução, mas sim causar mais danos à teoria. Como explícito lá, os pesquisadores aplicaram a velha garimpagem de material (o que em muito avulta o percentual de similaridade), mas nem isso ajudou a trazer resultados dignos de comemoração por parte dos mesmos:

“Filtering out low-quality regions of the chimpanzee assembly and regions with many alignment gaps, we obtained 2.01 Gbp of 1:1:1:1 great ape orthologous alignment blocks”
Filtrando regiões de baixa-qualidade da montagem (genômica) do chimpanzés com muitas lacunas no alinhamento, nós obtivemos 2.01 Gbp (gigabases pareadas, isto 2.01 bilhões de bases pareadas) de blocos de alinhamentos ortologos de grandes primatas”

Os resultados falam por si só:

“In 30% of the genome, gorilla is closer to human or chimpanzee than the latter are to each other; this is rarer around coding genes”
“Em 30% do genoma, o gorila está mais perto do ser humano ou do chimpanzé do que os últimos são um dos outro, o que é mais raro entre os genes codificadores”

“A comparison of protein coding genes reveals approximately 500 genes showing accelerated evolution on each of the gorilla, human and chimpanzee lineages, and evidence for parallel acceleration, particularly of genes involved in hearing.”
“Uma comparação dos genes que codificam proteínas revela cerca de 500 genes mostram “uma evolução acelerada” em cada uma das linhagens de gorilas, chimpanzés e humanos, e  evidencia aceleração paralela, particularmente de genes envolvidos na audição.” (“evolução acelerada”… Uma maneira sutil de falar que existem diferenças tremendas entre os genes e outros itens comparados…)

“We did not assemble a gorilla Y chromosome, but by mapping ~6× reads from the male gorillas Kwanza and Mukisi to the human Y, we identified several regions in which human single-copy material is missing in gorilla, comprising almost 10% of the accessible male-specific region. Across the Y chromosome there is considerable variation in the copy number of shared material, and the pattern of coverage is quite different from that of reads from a male bonobo mapped in the same way… Some missing or depleted material overlaps coding genes, including for example VCY, a gene expressed specifically in male germ cells which has two copies in human and chimpanzee but apparently only one in gorilla”
“Não fizemos a montagem do cromossomo Y (CY) de gorilas, no entanto, ao mapear ~6x leituras dos [cromossomos dos] gorilas machos Kwanza e Mukisi com o CY humano, nós identificamos inúmeras regiões nas quais materiais de cópia única de humanos está ausente em gorilas, compondo cerca de 10% da região acessível. Ao longo do CY existe considerável variação no número de cópias de materiais compartilhados, e o padrão de cobertura é deveras diferente das de leituras de um bonobo macho mapeado da mesma maneira… Alguns materiais depletados ou faltantes sobrepõem genes codificantes, como por exemplo o VCY, um gene expresso especificamente nas células germinativas masculinas que possui duas cópias em humanos e chimps, mas aparentemente uma só em gorilas”

Na figura 3 do artigo, notamos que, considerando as áreas de ligação do CTCF de humanos e gorilas, nós compartilhamos 24.370 áreas com os primatas, porém, outras 5228 são específicas de gorilas e 19451 são exclusivamente nossas

Com relação a “evolução” das proteínas, o artigo escreve algo assaz inusitado:

“In several cases, a protein variant thought to cause inherited disease in humans is the only version found in all three gorillas for which we have genome-wide sequence data (…) Why variants that appear to cause disease in humans might be associated with a normal phenotype in gorillas is unknown (…) Such variants have also been found in both the chimpanzee and macaque genomes”
“Em vários casos, uma variante proteica pensada ser causadora de doença hereditária em humanos é a única encontrada nos três gorilas dos quais nós temos dados de sequenciamento amplo do genoma… O porquê de variantes que aparentam causar doenças em humanos poderem ser associadas com fenótipo normal em gorilas ninguém sabe… Tais variantes foram também encontradas tanto em genomas de chimpanzés quanto em macacos resos”

Não poderia deixar de fora o estudo de Ingo Ebersberger & CIA 8, sobre a árvore genética humana… Leiamos:

“The human genome is a mosaic with respect to its evolutionary history”
“O genoma humano é um mosaico com respeito a sua história evolutiva”

“Based on a phylogenetic analysis of 23,210 DNA sequence alignments from human, chimpanzee, gorilla, orangutan, and rhesus, we present a map of human genetic ancestry. For about 23% of our genome, we share no immediate genetic ancestry with our closest living relative, the chimpanzee. This encompasses genes and exons to the same extent as intergenic regions.”
“Baseado na análise filogenética de 23.210 alinhamentos sequenciais do DNA de humanos, chimps, gorilas, orangotangos e resos, nós apresentamos um mapa da ancestralidade genética humana. Para cerca de 23% de nosso genoma, nós não compartilhamos de ancestralidade genética imediata com nosso “parente” vivo mais próximo, o chimp. Isto engloba genes e exons na mesma proporção que regiões intergênicas.”

“We conclude that about 1/3 of our genes started to evolve as human-specific lineages before the differentiation of human, chimps, and gorillas took place. “
“Concluímos que cerca de um terço de nossos genes começaram a evoluir” como linhagens específicas de humanos antes de ocorrer a diferenciação de humanos, chimpanzés e gorilas.”

“The corresponding genealogies are incongruent with the species tree. In concordance with the experimental evidences, this implies that there is no such thing as a unique evolutionary history of the human genome. Rather, it resembles a patchwork of individual regions following their own genealogy.”
As genealogias correspondentes são incongruentes com a árvore das espécies. Em concordância com as evidências experimentais, isto implica que não existe tal coisa como uma história evolutiva única do genoma humano. Pelo contrário, ela se assemelha a uma colcha de retalhos  de regiões individuais seguindo cada uma suas próprias genealogias.”


Referências



1 Primatas <http://pt.wikipedia.org/wiki/Primatas>
2 Zeng, J. et al. 2012. Divergent whole-genome methylation maps of human and chimpanzee brains reveal epigenetic basis of human regulatory evolutionAmerican Journal of Human Genetics. 91 (3):455-465. (Link AQUI)
3 Philip Lieberman The evolution and biology of language (Harvard University Press, 1984)
4 Savage-Rumbaugh, Sue and Roger Lewin (1994), “Ape at the Brink,” Discover, 15[9]:90-96,98.
5 Skoyles, John R. and Dorion Sagan (2002), Up from Dragons (New York: McGraw-Hill).
6 Deacon, Terrance (1997), The Symbolic Species: The Co-Evolution of Language and the Brain (New York: W.W. Norton).
7  Scally, A. et al. 2012. Insights into hominid evolution from the gorilla genome sequence. Nature. 483 (7388): 169-175. (Link AQUI)
8 Ingo Ebersberger et al. Mapping Human Genetic Ancestry, July 28, 2007 Mol Biol Evol (2007) 24 (10):2266-2276.doi: 10.1093/molbev/msm156 (Artigo AQUI)

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