A evolução em tons de vermelho: Uma história da feomelanina

rutilismo que já abordamos no ‘Pergunte ao evolucionismo‘ está principalmente associado a mutações no receptor de melanocortina 1 (MC1R) que resultam em uma maior proporção de síntese da variante da melanina, conhecida como feomelanina. Este pigmento alaranjado-avermelhado e infelizmente não só não é uma boa barreira contra a radiação UV (como é o seu ‘primo químico’ castanho escuro a eumelanina), como os produtos da fotodegradação da feomelanina são genotóxicos e, portanto, potencialmente carcinogênicos. Isso leva a pergunta:

Afinal, por que os ruivos existem?’

PZ Myers, em seu blog Pharyngula, discute algumas possibilidades que podem explicar a existência de pessoas com cabelos em tons alaranjados, pele clara cheia de sardas, resistente ao bronzeamento e que tende a ficar bem avermelhada com a exposição ao sol, mesmo que existam tantas desvantagens nessas características:

Em primeiro lugar não devemos assumir simplesmente que por que uma característica é danosa ela será automaticamente eliminada pela seleção natural. Pelo jeito, apesar de algumas desvantagens, ser ruivo não é tão ruim assim de um ponto de vista da sobrevivência e reprodução. O fato é que a seleção natural age de acordo com as vantagens relativas que podem ser limitadas pelas características do sistema de herança, a forma como a população me questão é estruturada  e principalmente pelo tamanho da mesma; neste caso a deriva genética e outros processos estocásticos (como o ‘efeito carona’ de uma mutação vantajosa nos alelos neutros ou ligeiramente deletérios, que estão nas proximidades cromossômicas do gene vantajoso) podem ser a causa da prevalência de uma característica como essa. Porém, esta parece ser só parte da história pois a via de síntese da feomelanina é largamente distribuída entre os vertebrados e é provável que ela traga vantagens intrínsecas e, quem sabe, eventualmente possam fazer com que os ruivos em nossa espécie sejam reprodutivamente mais bem sucedidos em algumas situações.

A seleção sexual é um desses fatores que podem explicar as vantagens do excesso de produção de feomelanina. Em aves, por exemplo, a feomelanina é usada como um marcador para o sexo e faz parte dos complicados sistemas de exibição e corte que muitos desses animais se envolvem com seus potenciais parceiros. Talvez algo semelhante tenha ocorrido em nossa espécie e os cabelos avermelhados e a pele sardenta tenham tido esse efeito, algo que me parece ter um forte apelo intuitivo, pois além de chamativo as características típicas dos ruivos e ruivas podem ser bastante atraentes para muitas pessoas.

Existe uma outra ideia, entretanto, também bem especulativa e sem evidências diretas em seu favor, mas bem interessante. Ela vem da observação que a via de síntese para a feomelanina tem como uma de suas desvantagens a utilização de uma molécula importante para outras vias metabólicas, como as associadas ao aminoácido cisteína. Isso acontece por que para que a feomelanina seja formada é preciso de glutationa reduzida (GSH). Porém existem certas condições em que a cisteína se acumula demais e como resultado pode ter efeitos bioquímicos danosos, inclusive com os níveis altos de cisteína estando correlacionados com doenças como artrite reumatóide, lupus eritematoso sistêmico, doenças de Parkinson e de Alzheimer, além de várias doenças cardiovasculares.

Desta maneira o sequestro da GSH, de acordo com novo estudo publicado na revista BioEssays [Volume 34, Issue 7, páginas 565–568, Julho de 2012], nesses casos em que a cisteína se acumula e atinge concentrações perigosas, seria muito útil e, portanto, possuir uma via de síntese como a da feomelanina poderia ser a saída. Esta constatação levou a sugestão que esta via teria como tarefa funcionar como um sumidouro para o excesso de cisteína. Por isso, como consequência os ruivos poderiam ter vantagens já que estas vias neles estariam hiperativadas podendo protegê-los das condições citadas que estão ligadas ao acumulo de cisteína-GSH.

Os autores do artigo, Ismael Galván, Ghanem Ghanem e Anders P. Møller (pesquisadores de institutos de pesquisa da França e Bélgica, oferecem alguns indícios circunstanciais de como este processo poderia ter ocorrido durante a evolução humana. Eles começam por enfatizar que existem evidências de que o estresse térmico esgota os níveis de GSH dos glóbulos vermelhos humanos; e como este tipo de estresse tende a diminuir com o aumento da latitude – e concomitante diminuição das temperaturas – as maiores concentrações de GSH-cisteína no norte da Europa, por exemplo, tenderiam a promover feomelanogênese e inibir a eumelanogênese, tornando mais favorável a síntese de feomelanina, como de fato parece corresponder às observações. Em segundo lugar, os pesquisadores lembram que existe um maior prevalência de parasitas humanos em baixas latitudes. Assim, como os parasitas geram estresse oxidativo em seus hospedeiros, tem sido sugerido que os níveis elevados de eumelanização da pele humana dos povos próximos ao equador estariam envolvidos na resposta a estes efeitos oxidativos, já que a GSH é um composto antioxidante – que teria evoluído, portanto, neste contexto de proteção frente a grande diversidade desses seres nos trópicos. Porém, sem esses níveis mais altos de estresse oxidativo devido a menor incidência de parasitas, a GSH poderia acabar se acumulando em níveis perigosos nos indivíduos que migraram para as latitudes mais altas, favorecendo assim a via de depleção de cisteína-GSH através da síntese de feomelanina e portanto os ruivos.

Este segundo cenário adaptativo pode de fato complementar a ideia mais convencional de que na Europa, por causa das menores pressões seletivas associadas as desvantagens da pele clara – sardenta, facilmente ‘queimável’ pelo sol e ‘inflamável’ (inchaço, vermelhidão) -, o fenótipo ruivo teria surgido a partir de mutações no gene MCR1 que teriam aumentado inicialmente de frequência como efeito da deriva genética (por causa do afrouxamento da seleção), mas se mantido e até se espalhado mais tarde por causa da maior habilidade em se livrar do excesso de cisteína-GSH e/ou por causa das vantagens ligadas a atração de parceiros.

Até agora, infelizmente, não existem evidências diretas que mostrem que os ruivos estejam realmente em vantagem metabólica, por exemplo, sendo realmente mais resistentes as várias condições ligadas ao excesso de cisteína-GSH, especialmente por que muitas delas são tremendamente dependentes de certos fatores ambientais (como as cardiovasculares) e outras, como Parkinson e de Alzheimer, em geral, só tem seu efeito em idades mais avançadas (com exceção de formas precoces bem mais raras). Desta maneira, o significado adaptativo desses fenótipos ainda é bem incerto, mesmo que a base bioquímica dele tenha realmente evoluído em um contexto similar ao proposto nos vertebrados mais primitivos, nossos ancestrais.

Como pode ser observado acima [através do esquema retirado do artigo da Bioessays, 34: 565–568. doi: 10.1002/bies.201200017], o aminoácido cisteína é utilizado na síntese de proteínas. Ele pode ser recuperado também através da degradação dessas mesmas proteínas, além de poder ser utilizado na síntese de glutationa reduzida (GSH) que é a forma de armazenamento principal da cisteína, atuando assim como uma reserva deste aminoácido. Quando os níveis de cisteína elevam-se além de um certo ponto – acima do necessário para a funções descritas, especialmente a síntese de proteínas -, ela torna-se tóxica, podendo ser parcialmente eliminada por sulfoxidação da cisteína, um processo essencialmente catalisado pela enzima cisteína dioxigenase (CDO) em que os produtos são todos menos tóxicos do que a própria cisteína, tais como sulfato e taurina.

Nas aves, os excessos de cisteína-GSH vindos do consumo dietário de aminoácidos podem  também serem desviados para a síntese de ácido úrico que é o principal produto de excreção desses animais; mas, além disso, a cisteína também reage com a dopaquinona, participando, desta maneira, da síntese do pigmento feomelanina que acontece em organelas específicas dos melanócitos chamadas de melanossomas. Se a cisteína incorporada a esta via biossintética vier de um montante excessivo, a feomelanogênese, i.e, o processo de síntese de feomelanina, poderia funcionar como um escoadouro do excesso de cisteína-GSH, efetivamente assumindo o papel de um mecanismo de destoxificação desta moléculas e cumprindo assim um importante papel adaptativo nos animais.

Em termos evolutivos é importante separarmos a origem da característica em si (isto é, quando ela aparece e se fixa pela primeira vez) dos seus usos correntes em um linhagem ou em outra. O fato da via da feomelanogênese poder muito bem ter se originado neste contexto de destoxificação não garante que ela tenha a mesma função em nós seres humanos, especialmente nos ruivos. Ela poderia muito bem ter sido cooptada secundariamente para fins de seleção sexual em nossa espécie. Mesmo que esta cooptação não tenha necessariamente tido a ver com a existência de ruivos, pois algumas regiões de nosso corpo como lábios, mamilos etc que estão relacionadas a sensualidade e sexualidade humana são  apresentam as maiores proporções deste tipo de feomelanina as que mesmo em não-ruivos.

A ideia toda exposta no artigo do BioEssays e comentada no blog Pharyngula é muito interessante e se soma ao nosso arsenal explicativo, mas precisa ser testada de maneira rigorosa antes que possamos vê-la como mais do que uma especulação engenhosa. Felizmente, ela faz algumas previsões associadas a prevalência de certas condições de saúde e características metabólicas que podem ser realmente avaliadas e é por estes testes que devemos esperar.

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Referências:

  • Galván, I., Ghanem, G. and Møller, A. P. (2012), Has removal of excess cysteine led to the evolution of pheomelanin?. Bioessays, 34: 565–568. doi: 10.1002/bies.201200017

  • Myers, PZ (2012) The curse of the gingers Pharyngula Science Blogs, June 24, 2012.

Créditos das Figuras:

Adaptado do Original em Alemão “Biosynthese von Eumelanin und Pheomelanin”; Data: 6 de junho de 2009, Fonte: Wikicommons [Roland1952] Autor: Roland Mattern.

Feomelanina: Data: 4 de jinho de 2009, Fonte: Wikicommons [Roland1952]; Autor: Roland Mattern

Eumelanina: Data: 4 de jinho de 2009, Fonte: Wikicommons [Roland1952]; Autor: Roland Mattern

Cisteína: Data: 21 de março de 2006; Fonte: Wikicommons; Autor:Benjah-bmm27

Glutationa: Data: 28 de junho 2007; Fonte: Wikicommons; Autor:NEUROtiker

CHRISTINE HANSCOMB/SCIENCE PHOTO LIBRARY

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Um comentário

  • Legal, Francisco. Você também pode ler aqui mesmo no Evolucionismo a minha postagem “Lamarck não jogava conversa fora”, elaborada com o propósito de resgatar a imagem de Lamarck dentro do cenário da biologia evolutiva.

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