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O flagelo bacteriano

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1 O flagelo bacteriano em Sex Jan 01, 2016 7:50 am

Admin


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O flagelo bacteriano: o "mascote" da TDI.

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Figura 1. O motor mais espetacular e mais inteligente e eficiente deste planeta: o flagelo bacteriano.

Nadar, como você sabe, não é fácil. Muitos de nós nem sequer arriscam. Imagine, então, construir um equipamento automatizado que nade, e nade muito bem. Um barco com motor, tipo um submarino, e com um super motor, e com suprimento contínuo de energia. Uma engenhoca que nade em um líquido denso e com um motor que gire a mais de 100 mil rotações por minuto (RPM). E se o "barco" que você precisa projetar e construir fosse um "nanobarco", tipo um "nanosubmarino", que precisasse de um nanomotor, você conseguiria fazê-lo? Com um nanomotor molecular, automatizado, e que gire freneticamente, e que saiba parar de girar, e alternar o sentido de rotação em 1/4 de volta? E que consiga inverter o sentido de seu giro em uma fração de segundos. E que se autoconstrua em segundos também, além de se autoconsertar mesmo funcionando, girando a 60 mil RPM?

Pois é, tal tarefa parece mesmo impossível. Será que os engenheiros italianos da Ferrari ou os japoneses da Honda ou os alemães da Mercedez seriam capazes de construir um motor assim? Mas muitas bactérias exibem um maravilhoso dispositivo de natação - o Flagelo Bacteriano (Figuras 1 e 2) - que tem todas as características do "nanomotor" que descrevemos. Visto de longe, o Flagelo parece uma estrutura rudimentar, mas de perto, e ao nível molecular, este nanomotor se mostra como uma das maiores maravilhas high tech deste Universo. O Flagelo é uma máquina fantástica, sem igual, e sem concorrentes, e se encontra instalada no que? Em bactérias. O Flagelo é o nanomotor na proa do "nanosubmarino bacteriano". Nano em tamanho, mas mega em inteligência e sofisticação. Uma maravilha da nanoengenharia, com nada igual a lhe fazer páreo, e um exemplo aparentemente incontestável de design hiper mega inteligente. De longe, o Flagelo é o motor mais eficiente deste Universo. Mas e os motores da Fórmula 1, ou da Ferrari, você poderia perguntar, não são também espetaculares? Sim, mas nem perto chegam. E tudo no Flagelo é orquestrado por informação. Por um conteúdo estupendo de informação, daquela imaterial, aperiódica, arbitrária mas funcional, presente no DNA bacteriano e em seus múltiplos códigos.



Figura 2. O nanomotor molecular do Flagelo em movimento aqui em camera lenta. Observe o Design Inteligente das partes, e a semelhança com motores criados pelo homem. Mera coincidência?

O Flagelo é composto de cerca de 40 a 50 complexos proteicos e requer, portanto, dezenas de genes imensos para a sua expressão. São, então, milhões de bits de informação e dezenas de macromoléculas com milhares e milhares de átomos em cada uma, todas finamente ajustadas, que se encaixam no Flagelo em um balé elegante de extrema beleza e exatidão. E tudo funciona com uma complexidade mega irredutível. São milhares e milhares de aminoácidos (AAs) engenhosamente dispostos sequencialmente nas cadeias peptídicas destas proteínas para que, em um equilíbrio nanométrico perfeito de forças inter e intramoleculares, e como resultado de um trabalho minucioso de uma habilidade sem par no Universo molecular da Vida, possam estes complexos protéicos, todos em sincronia perfeita, formar as diversas peças nanomoleculares, orquestradas sequencialmente, que compõem o Flagelo. São rotores nanomoleculares, são eixos nanomoleculares, são estatores nanomoleculares, são "o-rings" nanomoleculares, são junções nanomoleculres, e é uma "hélice" nanomolecular, que todos juntos formam estruturas 3D corretas e sincronizadamente encaixadas. E o Flagelo funciona através de energia química gerada pela circulação de prótons, ou seja, por uma força "próton-motriz" que provoca movimentos elásticos sincronizados nos seus complexos proteicos.

E toda esta tecnologia e sofisticação precisam estar juntas- no mesmo lugar e na mesma hora, e na quantidade exata - para que esse nanomotor opere com perfeição. E o pior ainda: o Flagelo para nada prestaria se tudo isto não fosse perfeitamente encaixado e fixado nas membranas celulares dupla camada da bactéria (Figura 3). Membrana essa que precisa suportar o Flagelo senão se romperia com o torque tremendo que é produzido pelo motor em movimento. Um nanomotor que chega a girar em até 100.000 mil RPM - lembre-se que o motor de uma Ferrari roda a cerca de 8.500 RPM - e que, em somente 1/4 de volta, é capaz de inverter o sentido de sua rotação. Um motor que tem marcha e ponto morto, ou seja, câmbio automático (Figura 3).



Figura 3 . O Flagelo perfeitamente encaixado na membrana dupla camada das células. Com o filamento, o motor do Flagelo movido por prótons roda até a 100.000 RPM; sem o filamento, roda então a 200.000 RPS (rotações por segundo). Um "monstro" molecular com massa de cerca de 1.000.000.000 Da.

Você entendeu então o porque da TDI ter escolhido o Flagelo como seu "mascote"? E o apresentar como um dos exemplos mais contundentes de Design Inteligente? E como um exemplo clássico de complexidade irredutível? Como também acontece nas macromáquinas complexas que conhecemos, retire ou danifique uma das partes do Flagelo e ele perde sua função, por completo. Mude uns poucos AAs das dezenas de milhares necessários na sequência certa de suas proteínas e a formas 3D se perdem, e o motor entra em colapso total. Tente construí-lo sem toda a inteligência, informação e maestria necessária que lá no DNA da bactéria está armazenada e veja no que dá. Ou seja, o Flagelo apresenta uma complexidade absurda e de um tipo muito especial: a complexidade especificada e irredutível, e sofisticada, um dos pilares mestres da TDI. Aquela complexidade que não se pode reduzir, ou diminuir.

E não é só complexidade, e não é só informação, mas o Flagelo apresenta também vários exemplos de antevidência genial. Como a que vemos no planejamento prévio do guia perfeito que foi projetado para orientar a formação da trança de filamentos proteicos de sua cauda (Figura 6), pois sem ele a trança perderia a coerência. As evidências indicam - e eu por ficar indesculpável concordo - que o Flagelo foi feito pronto: tudo ou nada, desde o princípio. E tem mais uma caracterítica incrível no Flagelo: a sua automontagem, coisa de dar inveja até aos Transformers. O Flagelo se automonta todo em apenas 20 segundos, na sequência exata necessária de encaixe de suas mais de 40 partes nanomoleculares. Compare com a montagem do motor de uma Ferrari e veja quanto tempo gastam os diversos robôs e mentes inteligentes envolvidas no processo. Ou seja, não é só o Flagelo que aponta para o DI mas também toda a sua fábrica frenética e automatizada simplesmente perfeita. Uma maravilha de automação nanomolecular que aparenta ser imagem e semelhança de quem o elaborou.

Por isso tudo que o Flagelo tem sido uma enorme "pedra no sapato" da evolução. Pois não há nem sequer como "imaginar" a formação do Flagelo através de processos não guiados, graduais e contínuos, que têm apenas forças naturais a ajudá-los, muitas vezes a atrapalhá-los. Algumas "alucinações" tem sido propostas, mas nada de mecanismos viáveis. Nem os super poderes da heroína da evolução, a super seleção natural, cega e despropositada, e o seu parceiro-mór, o são mutações randômicas, e o "são Tempo", ajudam aqui. Pois o Flagelo é um salto quântico de complexidade, de informação e de antevidência, e saltos assim sincronizados, rápidos e imensos são coisas que a evolução e seus santos- com seus "pulinhos cegos e caóticos" - teria chance zero de fazer. O Flagelo é uma descoberta científica recente que lançou uma imensa pá de cal no túmulo da evolução. Uma pá de cal de química e da bioquímica, e da engenharia e informação também. Um fato científico que aparenta refutar a evolução e ao mesmo tempo apresentar evidência fortíssima a favor do DI, gostemos ou não de suas implicações filosóficas e teológicas.

Há também no Flagelo uma implicação filosófica e teológica muito profunda. Veja que a estrutura do Flagelo foi desvendada só recentemente pela Ciência. E perceba então o homem, como o Henri Ford por exemplo, nada sabia de sua existência quando começou a arquitetar os seus motores. Mas, para surpresa geral, se percebe agora que a lógica, o design, e a arquitetura usados no Flagelo são os mesmos que o homem utilizou em seus motores. É "plágio", diriam. Pois todas as partes do Flagelo encontram similares nos motores criados pelo homem. Veja a semelhança de projeto: são rotores nanomoleculares muito semelhantes aos rotores criados pelo homem. Compare os anéis, as junções, e o câmbio automático (Figura 4). Quem tem olhos, que veja.



*Figura 4. O Flagelo em ponto morto (L) e engatado (posição D nos câmbios automáticos). Eu já era - mas acho que fiquei ainda mais - indesculpável.

A conclusão aqui parece óbvia e as implicações profundas: homens criaram motores "à imagem e semelhança" de quem criou o Flagelo bacteriano. Uma constatação da Ciência com fortes implicações filosóficas e teológicas, eu sei. Pois eu e você conhecemos bem aquele versículo. Mas sigamos indiferentes às implicações, pois em ciência queremos encontrar a resposta certa - doa a quem doer. O biólogo David DeRosier disse uma vez: “more so than other motors, the flagellum resembles a machine designed by a human.” ou em português: "mais do que outros (nano)motores, o Flagelo se assemelha a uma máquina planejada pelo homem". Veja a Figura 5 e decida se DeRosier tinha razão.



Figura 5. Um motor de um barco e o namo motor de uma bactéria. Imagem e semelhança um do outro?



Figura 6. Construção da "hélice" do Flagelo automaticamente guiada por um molde 3D nanomolecular. Antevidência genial ou seria apenas uma falsa aparência de antevidência?

Outro exemplo ímpar de antevidência genial no Flagelo se refere à construção de seu filamento. No processo, fios proteicos são trançados com uma precisão estonteante em um processo "automatizado" de tirar o fôlego. Tranças de fios tendem a se embaralhar com muita facilidade, pois forças naturais "não guiadas" são na realidade inimigas da Vida. Em um lance, então, de antevidência genial, preparou-se um molde namomolecular 3D (Figura 6). Um guia perfeito que orienta com maestria o balé sincronizado de forças moleculares, balé este que produz o perfeito deslizamento sincronizado dos fios a criar um filamento trançado perfeito. E como esse fio cresce? Na base do Flagelo, um sistema tipo T3SS bombeia monômeros de flagelina - os fios nanomoleculares - através do interior da cauda em formação. Cada fio de flagelina já instalado empurra o novo fio para a ponta, onde o molde molecular proteico trança-o com perfeição, aumentando assim a cauda. O fio é formado a uma velocidade frenética, que se inicia a 9 nm/s. Flagelo, coisa de amador ou profissional? Coisa do relogoeiro cego da evolução ou de um gênio?

Mas e as "explicações" naturalistas para o Flagelo, existem? Sim, pois frente ao desespero total que se abateu sobre os defensores do evolução darwiniana pela "catástrofe" da descoberta do Flagelo, os biólogos evolucionistas têm desesperadamente tentado apresentar propostas de como o Flagelo teria evoluído. A principal destas propostas, com zero de química e fortemente recheada do ingrediente mais comum nas explicações evolucionistas - retórica e analogia morfológica - veio com modelo da "cooptação". Kenneth Miller disse uma vez: "A questão, que a ciência há muito tempo entendeu, é que pedaços e partes de máquinas supostamente de complexidade irredutível, podem ter tido diferentes funções. A evolução produz máquinas bioquímicas complexas, copiando, modificando e combinando proteínas previamente usadas para outras funções". Veja aqui que, antes de justificar sua teoria, Miller já tenta nos persuadir a acreditar nela de antemão, pois a apresenta como um fato inquestionável, coisa há muito tempo estabelecida pela Ciência. Essa é uma estratégia de persuasão que permeia muitas das explicações e argumentações evolucionistas. E pior, na "explicação" que se segue nota-se que, na total impossibilidade de explicar o Flagelo por um processo evolutivo gradual, opta-se por formá-lo "copiando, modificando, e combinando" partes já existentes, e já operacionais, que evoluiram para outros fins. Partes que agora eu me esquivo de explicar, pelo simples fato de já estavam "disponíveis" em outras partes da célula. Pode?

Para dar um exemplo "didático" do processo de "cooptação" de Miller, imagine que você vai construir uma ratoeira. Ao invés de construir todas as partes originais você, segundo Miller, decide "cooptar" partes de outros equipamentos: a mola será uma de amortecedor, a base será uma tábua de bater carne; e o pino de fixação poderia ser um clips de papel ou um prendedor de gravata, e assim por diante. Bastaria segundo Miller "copiar, modificar e combinar" estas partes já disponíveis e com outras funções e "cooptá-las" e pronto: você tem agora uma ratoeira. Simples, não é? Mas será? Pois quem foi capaz de "copiar, modificar e combinar" com propósito, perfeição e encaixes perfeitos tais partes e cooptá-las para formar o Flagelo? Quem teria tais "super poderes sobrenaturais", coisa que os super heróis "naturais" simplesmente não têm? E o são tempo, ajudou no processo de "copiar, modificar e encaixar"? Parece que não, pois ou se encaixa tudo certo, com rapidez ou eficiência, ou a seleção natural elimina tudo que não fosse um encaixe perfeito. Desculpa ai, Miller, mas parece que o motor mais complexo, sofisticado e eficiente deste Universo não poderia se formar por esse seu processo de "cata e junta" não. Esse "copiar e colar" "sobrenatural" tipo "colcha de retalhos moleculares" não colou, não.

A "cooptação" de Miller só se salvaria com o que eu chamo do "efeito MacGyver" (Figura 7). Pois para realizar esta mega tarefa nanomolecular de "copiar, modificar e combinar" as peças moleculares com a perfeição que o Flagelo exige temos que contar com mais um "super herói" na evolução, ou seja, o "MacGyver de Darwin". Um super herói que habita apenas um lugar neste Universo: na imaginação de Miller e de outros biólogos evolucionistas que crêem na cooptação, fruto de seus "delírios" evolucionistas.



Figura 7. Um outro super herói da evolução: o "MacGyver de Darwin", aquele criado no "mundo imaginário" de Miller para explicar, via o "milagre da cooptação", a evolução do Flagelo.

Outra "desesperação" naturalista para o Flagelo é aquela que assume que tal nanomáquina não foi cooptada, mas teria evoluído gradualmente. E que se olharmos bem ao redor encontraremos até os seus ancestrais por aí. O favorito é o sistema de secreção tipo III (T3SS, Figura Cool que compartilha com o Flagelo algumas proteínas homólogas ou semelhantes. Note que designers têm seu estilo próprio e costumam repetir as mesmas partes em peças distintas. Mas qual o problema com esta segunda "desesperação" naturalista? Bem, os problemas são muitos. Primeiro porque há um abismo, ou um salto quântico de complexidade e informação entre os dois sistemas. É como tentar explicar como alguém, saltando a partir da Terra, chegou até Marte. E aí usar a Lua como uma possível rota. Pode? Outro imenso problema é explicar como o T3SS, já irredutivelmente complexo, teria evoluído. Explicar primeiro como se chegou à Lua. Outro imenso problema é explicar dados de genética comparativa - a "cereja da evolução" (filogenética) - que apontam para a existência de parentesco algum entre as duas estruturas, e que se alguém derivou de outro aqui, foi o T3SS. Ou seja, se há um parentesco, o Flagelo é o pai do T3SS, e não um de seus filhos. Ou seja, teria ocorrido aqui uma "involução"? Será?



Figura 8. O sistema T3SS. Pai ou filho do Flagelo, ou existiria algum parentesco? A Lua, seria um bom degrau para que, pulando, você chegasse em Marte?

Mas o inesgotável Flagelo parece mesmo inesgotável. Recentemente, se descobriu outra "mágica" que só o Flagelo parece ser capaz de fazer. Ele simplesmente se "autoconserta" e mais ainda, faz isto sem interromper seu funcionamento.1 Rodando em até 60 mil RPM, o Flagelo simplesmente faz uma troca dinâmica de partes em pleno funcionamento. A bactéria então não precisa fazer "pitstops". No meio da "corrida", rodando a uma velocidade frenética, o motor troca partes e se autoconserta. Dá prá acreditar? Mutações randômicas filtradas por um processo acéfalo, cego e despropositado teria como formar tal maravilha? Veja na Figura 9 uma visão mais aprofundada do magnífico Flagelo e veja se há nele evidências de acaso ou DI.



Figura 9. Vista em corte lateral de um flagelo. O diâmetro do anel C é de 60 nm. E mais ainda, a estrutura arquitetônica da cauda e a bomba de próton e as engrenagens que giram o motor. A semelhança aqui seria mera coincidência?

Ainda mais espetacular tem sido descobrir que alguns germes têm mais do que um flagelo. Mas como então estes germes conseguem coordenar o funcionamento sincronizado destes vários nanomotores? Se cada um girar para um lado, não seria um kaput para este germe? Pior ainda, descobriu-se recentemente2 um germe que possui sete flagelos que funcionam juntos e bem empacotados. O mistério de como estes sete motores rodariam juntos e sincronizadamente, foi também recentemente desvendado por imagens moleculares de criotomografia eletrônica. Descobriu-se que os sete flagelos são rodeados por fibrilas (24 fibras minúsculas), em um arranjo hexagonal ordenado com um design prá lá de mega inteligente. As fibrilas - engrenagens nanomoleculares - rodam na direção oposta aos flagelos (Figura 10), o que permite aos sete flagelos rodarem todos no mesmo sentido, e livremente. Estas engrenagens permitem ainda que os flagelos girem muito rápido, de modo que o germe possa nadar a uma velocidade espetacular de cerca de 300 μm/min, ou 10 vezes mais rápido do que outras bactérias monoflagelares. Um germe "turbinado", dez vezes mais rápido, uma "lancha a jato".




Figura 10. Os sete flagelos (amarelos) e as 24 fibrilas (verdes, engrenagens nanomoleculares) que giram no sentido contrário aos flagelos criando assim um "motor turbinado". Será que alguém viu design inteligente aqui?

Theodosius H. Dobzhansky, geneticista e biólogo evolucionista, disse uma vez, e publicou um ensaio com o mesmo título: "Nothing in Biology Makes Sense Except in the Light of Evolution". Essa frase se tornou então na maior declaração de fé do naturalismo filosófico: "Nada em Biologia faz sentido senão à luz da Evolução". Mas livres hoje do obscurantismo da observação morfológica superficial a la bicos de passarinhos, que no passado nos cegava os olhos, e agora que vemos ao nível molecular, pelo trabalho árduo de "profissionais de outras áreas do conhecimento", como a Vida e suas máquinas maravilhosas como o Flagelo são constituídos e como funcionam, podemos parafrasear Dobzhansky e dizer: "Nada no Flagelo faz sentido senão à luz do Design Inteligente ."

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1. Delalez et al, “Signal-dependent turnover of the bacterial flagellar switch protein FliM,” Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 2010. doi: 10.1073/pnas.1000284107.

2. Ruan J et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012, 10920643. Architecture of a flagellar apparatus in the fast-swimming magnetotactic bacterium MO-1.

3. Jonathan McLatchie. The Bacterial Flagellum: A Motorized Nanomachine. Sep. 2012.

4. Structure of the torque ring of the flagellar motor and the molecular basis for rotational switching Lawrence K. Lee, Michael A. Ginsburg, Claudia Crovace, Mhairi Donohoe, Daniela Stock Nature, 466, 996, 2010.

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