EVOLUÇÃO ADAPTADA INDUZIDA PELA CULTURA HUMANA
Não há dúvida de que a agricultura e o seu desenvolvimento contínuo alterou muito o ambiente humano. As mudanças ambientais frequentemente induzem a evolução adaptativa, e os seres humanos não são excepção. Vou ilustrar isto primeiro com exemplos da evolução humana em resposta a doenças infecciosas. A agricultura alterou o ambiente humano de muitas maneiras, mas duas alterações importantes foram no número de seres humanos e na densidade populacional local. Desde o desenvolvimento da agricultura, a população humana tem crescido de forma aproximadamente exponencial. A agricultura induz um estilo de vida mais sedentário, e as pessoas precisam viver perto dos seus campos. Como resultado, mesmo os primeiros sistemas agrícolas resultaram em grandes aumentos nas densidades humanas locais. Esta combinação de aumento do número de pessoas e das densidades locais criou um novo ambiente demográfico que era ideal para a propagação de doenças infecciosas. Desta forma, a agricultura aumentou a importância dos agentes infecciosos como factores selectivos na evolução humana. Um bom exemplo disso é visto no trabalho pioneiro de Wiesenfeld.5 O sistema agrícola malaio, desenvolvido pela primeira vez no sudeste asiático, faz uso extensivo de culturas de raízes e árvores que são adaptadas a ambientes úmidos e tropicais. Os povos malaio-polinésios que desenvolveram este sistema agrícola também se tornaram excelentes marinheiros que colonizaram muitas ilhas, incluindo a ilha de Madagáscar ao largo da costa leste da África, há cerca de 2000 anos. O sistema agrícola malaio foi mais tarde retomado pelos povos de língua banto no continente africano há cerca de 1500 anos e espalhou-se rapidamente pelas zonas húmidas e tropicais desse continente. Nas florestas tropicais intactas de África, o paludismo é uma doença rara, mas nas áreas em que o complexo agrícola malaio foi introduzido, o paludismo tornou-se comum. O aumento do número e da densidade de pessoas permitiu que mais indivíduos fossem infectados a qualquer momento e que os indivíduos infectados estivessem muito próximos de indivíduos não infectados, o que por sua vez aumentou a probabilidade de transmissão do paludismo através dos mosquitos. Devido à agricultura, o paludismo tornou-se um agente infeccioso importante nesta e noutras populações humanas e, por conseguinte, um agente selectivo importante. O resultado é que as populações humanas começaram a adaptar-se ao paludismo através da selecção natural. Na África Subsaariana, uma das principais adaptações foi por selecção natural aumentando a frequência do alelo falciforme na hemoglobina β-chain locus, o que confere resistência à malária em indivíduos heterozigóticos para o alelo falciforme. Forças seletivas similares foram introduzidas onde a agricultura criou as condições para tornar a malária uma doença epidêmica sustentável, e as populações humanas, por sua vez, adaptaram-se à malária aumentando a frequência de um número de alelos em muitos loci diferentes, incluindo as várias talassemias e alelos de deficiência de glucose-6-fosfato-de-hidrogenase, além da falciforme.4 Em termos do número de pessoas afetadas, essas adaptações antimaláricas, por si só, constituem a grande maioria das doenças genéticas Mendelianas clássicas que afligem a humanidade. Outras doenças genéticas mendelianas também têm sido consideradas como hipóteses para serem selecionadas como adaptações a ambientes criados pelo homem. Por exemplo, as populações judaicas Ashkenazi têm altas frequências de alelos de doenças em quatro loci genéticos diferentes – Tay-Sachs, Gaucher, mucolipidose tipo IV e Niemann-Pick – que resultam todos em defeitos no armazenamento de esfingo-lípidos. Motulsky6 formulou a hipótese de que todas essas quatro doenças genéticas representam adaptações à tuberculose, que por sua vez se tornou um importante agente seletivo devido à formação de guetos, embora essa hipótese permaneça controversa.7 Independentemente disso, não há dúvida de que a maioria das doenças genéticas em humanos se deve à seleção natural adaptando populações humanas a agentes infecciosos cuja importância seletiva foi aumentada, não diminuída, pela evolução cultural.8
Apesar dos avanços da medicina moderna, os agentes infecciosos continuam sendo um importante agente seletivo nos humanos de hoje. O flagelo da malária não desapareceu, com 20.000 pessoas morrendo a cada semana de malária.9 Além disso, à medida que as populações humanas cresceram, alteramos nosso meio ambiente ao invadirmos os habitats de cada vez mais outras espécies. O resultado tem sido que muitas doenças infecciosas de outras espécies têm cada vez mais chances de infectar os seres humanos, e alguns desses agentes infecciosos entre espécies se adaptaram com sucesso aos seres humanos como seus hospedeiros. Estas mudanças ambientais culturalmente induzidas criaram toda uma nova área de preocupação com a saúde: as doenças infecciosas emergentes. Um dos exemplos mais dramáticos recentes tem sido a evolução do HIV a partir do SIV, um retrovírus que infecta outros primatas como os chimpanzés.10 A adaptação bem sucedida do HIV aos humanos criou, por sua vez, uma força seletiva para que os humanos se adaptem ao HIV, o que podemos realmente observar nas populações humanas atuais.11,12
Como os exemplos acima mostram, a evolução cultural humana não impediu que as populações humanas se adaptassem às doenças infecciosas, mas muito provavelmente intensificou a evolução adaptativa humana às doenças infecciosas. O mesmo é válido para as doenças sistêmicas. Em vez de ser uma herança evolutiva da idade da pedra, há muitas evidências de que os genes subjacentes ao risco de muitas doenças sistêmicas comuns foram selecionados por seus efeitos após o desenvolvimento da agricultura humana. Uma das doenças sistêmicas mais comuns que afligem os humanos hoje em dia é a diabetes tipo II, que está aumentando a um ritmo alarmante. Este aumento é tão rápido que não pode ser devido a mudanças evolutivas na população humana, mas sim a mudanças ambientais, tais como mudanças na dieta e estilo de vida.13 No entanto, a diabetes tipo II, e muitas outras doenças sistêmicas, ainda podem refletir o impacto da evolução adaptativa na história humana recente.
A idéia de que os genes que predispõem um indivíduo à diabetes tipo II poderiam representar a evolução adaptativa recente foi primeiramente proposta por Neel14 como a “hipótese do genótipo parcimonioso”. Esta hipótese postula que os mesmos estados genéticos que predispõem um indivíduo ao diabetes também resultam em um gatilho rápido de insulina mesmo quando o fenótipo do diabetes não é expresso. Esse gatilho rápido é vantajoso quando os indivíduos sofrem periodicamente de fome, já que minimizaria a perda renal de glicose e resultaria em uma utilização mais eficiente dos alimentos. Quando os alimentos são mais abundantes, a seleção contra esses genótipos seria leve porque a idade de início do fenótipo diabético é tipicamente após a maioria da reprodução e porque as dietas com alto teor de açúcar e altas calorias encontradas nas sociedades modernas que ajudam a desencadear o fenótipo diabético são muito recentes na história evolutiva humana.
Quando Neel propôs essa hipótese, pouco se sabia sobre fatores genéticos que predisporiam um indivíduo ao diabetes, mas muitos estudos de associação de genomas identificaram agora vários loci genéticos que possuem tais alelos predisponentes.15 Além disso, agora houve múltiplos estudos populacionais mostrando que a incidência de diabetes em um ambiente alimentar atual de alta caloria é maior em populações com histórico recente de exposição à fome ou dietas restritas a calorias.16-19 Por exemplo, os índios Pima do sudoeste americano eram anteriormente caçadores-coletores e agricultores que usavam irrigação para criar uma variedade de grupos, mas principalmente milho. Contudo, eles viviam numa parte árida do país, e o seu sistema agrícola baseado no milho estava sujeito a falhas periódicas durante os períodos de seca. Isto foi acentuado no final do século XIX quando imigrantes europeus americanos desviaram as cabeceiras dos rios utilizados pelos Pimas para irrigação, resultando em fome generalizada. Com o colapso do seu sistema agrícola, os Pimas sobreviventes dependiam de uma dieta dispensada pelo governo que consistia em alimentos ricos em gordura e altamente refinados. Atualmente entre os índios Pimas adultos, 37% dos homens e 54% das mulheres sofrem de diabetes tipo 2, uma das maiores incidências conhecidas nas populações humanas.19 Outro exemplo é dado pela população humana na ilha micronésia de Nauru.17,18 Os Nauruanos sofreram dois episódios extremos de seleção natural para genótipos parcimoniosos em sua história recente. Primeiro, a sua população foi fundada por pessoas que fizeram viagens de canoa entre ilhas que duraram várias semanas. Em numerosos exemplos atestados de viagens de canoagem tão longas, muitos viajantes morreram de fome. Em segundo lugar, os Nauruans foram então separados da maioria dos outros habitantes das ilhas do Pacífico pela sua extrema fome e mortalidade durante a Segunda Guerra Mundial. Ambos os episódios teriam resultado numa forte selecção para genótipos parcimoniosos. Após a Segunda Guerra Mundial, uma companhia mineira externa assinou um lucrativo acordo com os Nauruans pelos direitos do guano das aves ricas em fosfatos. Com a sua nova riqueza, a comida refinada tornou-se abundante. Neste novo ambiente alimentar, cerca de 28% da população adulta sofre de diabetes tipo 2 enquanto que na geração anterior a diabetes era praticamente desconhecida.
As observações resumidas acima suportam a hipótese do genótipo parcimonioso, mas talvez a evidência mais forte venha do desenvolvimento de métodos analíticos que podem detectar a presença de uma selecção positiva recente para um alelo pela assinatura que tal selecção deixa na região genómica em torno de uma variante seleccionada. Vários dos alelos predisponentes ao diabetes têm uma assinatura significativa de seleção positiva recente, particularmente nas populações mais suscetíveis ao diabetes.20-23 Estas observações mostram diretamente que os fatores de risco genético para o diabetes têm sido favorecidos pela seleção natural na história evolucionária humana recente. Além disso, esses mesmos novos métodos analíticos revelaram um grande número de outros genes que têm estado sob intensa seleção positiva em humanos e que estão relacionados a mudanças culturais recentes, particularmente na agricultura.24
Interessantemente, não há evidências convincentes que sugiram que o forrageamento e as sociedades agrícolas diferem tanto em sua freqüência quanto na gravidade da escassez de alimentos.25 Entretanto, a teoria matemática por trás de tais episódios seletivos esporádicos indica que a elevação da freqüência de tais alelos predisponentes é mais forte logo após a escassez de alimentos e deve decair com o tempo.26 Consequentemente, as fomes da idade da pedra são explicações improváveis para as atuais altas freqüências desses alelos. Além disso, as fomes da idade da pedra não predizem que o padrão observado desses alelos esteja nas frequências mais altas nas populações atuais que foram sujeitas à severa escassez de alimentos no passado recente. Infelizmente, a hipótese do genótipo parcimonioso tem sido frequentemente retratada como um exemplo de adaptação passada a um estilo de vida paleolítico25,27 apesar de Neel, o originador da hipótese, ter usado exemplos de populações sujeitas à recente escassez de alimentos, como os índios Pima, como o principal suporte para a hipótese.19 Assim, tanto as observações como a teoria indicam que genótipos parcimoniosos estão presentes nas populações humanas atuais como uma adaptação aos eventos recentes e não são um legado da evolução humana tendo parado no paleolítico.
O genótipo parcimonioso foi expandido e aplicado aos fatores de risco genético que predispõem os indivíduos a muitas outras doenças sistêmicas comuns, como a doença arterial coronariana,28,29 a síndrome metabólica,27 e a hipertensão arterial.27 Assim, a maioria das doenças sistêmicas comuns em humanos pode muito bem ser freqüente por causa da seleção natural operando em tempos recentes, até mesmo históricos. Nossa cultura constitui um ambiente que induz à seleção natural em humanos. A evolução adaptativa está, portanto, ocorrendo nas populações humanas modernas, e grande parte dessa evolução humana recente tem incidência direta sobre a incidência de doenças infecciosas, genéticas e sistêmicas nos seres humanos.