quarta-feira, junho 27, 2007

Penicilina.

Muitas bactérias patogénicas têm uma parece celular de peptidoglicano, uma rede de longos polissacáridos (glicano) interligados por curtas cadeias peptídicas A figura abaixo mostra um esquema desta estrutura molecular. Os círculos maiores representam os açúcares dos polissacáridos e os mais pequenos os aminoácidos das cadeias peptídicas (1).

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A reacção que liga estas cadeias peptídicas é catalisada por transpeptidases. Primeiro, uma destas enzimas liga-se à extremidade da cadeia peptídica, normalmente terminada em duas D-Alaninas. Isto quebra a ligação entre estes dois aminoácidos, liberta uma D-Alanina e deixa a enzima presa à parede celular. Em seguida a enzima liga a cadeia onde está presa a outra cadeia peptídica, criando uma ligação cruzada no peptidoglicano e libertando-se para catalisar nova ligação.

As penicilinas (há várias) interferem nesta reacção. São semelhantes a essa sequência terminal de duas D-Alaninas, e por isso a transpeptidase liga-se fortemente à penicilina. Tal como na síntese do peptidoglicano, a transpeptidase quebra uma ligação química, parte a penicilina em duas e fica presa a uma das partes. Mas agora não tem forma de se livrar da sobra e por isso fica incapaz de continuar o seu trabalho. Sem transpeptidases funcionais não há parede celular, sem parede celular a bactéria rebenta e nós ficamos bons. Foi o que aconteceu em 1944, quando começou o uso generalizado da penicilina. E vivemos felizes para sempre.

Bem, até 1946, quando começaram a aparecer estirpes resistentes. Nos anos 60 já a maior parte da bicharada resistia bem à penicilina, e tem sido meio século de corrida aos antibióticos para nos aguentarmos à frente das bactérias. Os criacionistas dizem que esta evolução não cria informação, que só degenera o genoma e enfraquece os organismos. Antes fosse. Com a proliferação de estirpes multi-resistentes, se isto fosse verdade já estava tudo tão degenerado que ninguém apanhava infecções. Infelizmente, é treta. E uma das formas de resistência à penicilina é um bom exemplo.

Muitas bactérias resistentes produzem enzimas que degradam a penicilina. Isto é uma capacidade nova. Não é degeneração ou perda de uma capacidade antiga. Estas enzimas, as beta-lactamases, são versões modificadas das transpeptidases. Por duplicação e mutação algumas bactérias adquiriram variantes das transpeptídases que fazem quase o mesmo, ligando-se à penicilina e quebrando uma ligação, mas que não ficam agarradas às sobras e rapidamente se libertam para destruir mais moléculas de penicilina. Com várias cópias e variantes destes genes uma bactéria pode resistir a muitos antibióticos diferentes.

Para mais detalhes recomendo a excelente série de posts do Laurence Moran no Sandwalk (2), sobre a penicilina e a resistência a estes antibióticos. Aqui quis apenas dar outro exemplo que contradiz o criacionismo. É falso que as mutações só façam perder capacidades. É falso que as mutações não possam criar novos genes. Para o debate com os criacionistas não adianta dizê-lo nem mostrar evidências. Eles não querem dialogar. Querem rezar, repetindo sempre as mesmas coisas e tentando não ouvir nada do que se lhes diz. Mas pode ser que ajude a criar resistências, «enzimas mentais» para destruir mais umas tretas criacionistas.

1- Wikipedia, Peptidoglycan
2- Bacteria Have Cell Walls, How Penicillin Works to Kill Bacteria, Penicillin Resistance in Bacteria: Before 1960, Penicillin Resistance in Bacteria: After 1960

27 comentários:

  1. Criacionistas... Onde estais?!?!?

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  2. Ludwig,

    Estou indignado!

    Está mal!

    Ao menos podias dar um pouco mais margem de manobra aos criacionistas neste post!:-))))))

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  3. Judas,

    Os tipos estão mais preocupados em vitimizar-se nos tempos que correm, do que em perder discussões. :-)

    Além de que quando as coisas que afirmam, porque pensam que a escala temporal não permite que os contradigam, acabam por ter prova em escalas temporais curtas, calam-se e assobiam para o lado, fingem que não é nada com eles, e vão contradizer este post, mas, num comentário de outro post, quando pensarem que o assunto já está adormecido.
    São as tacticazinhas fascizoides do costume.

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  4. Pois é António,

    A isso chama-se desonestidade, para com os outros e também para com eles próprios!

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  5. Judas,

    Cuidado! Isso de lhes chamar desonestos intelectualemnte pode ser descriminação religiosa. :-)

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  6. Olá Ludwig!

    Primeiro nem queira saber as saudades que este tema me trás do tempo em que eu era ratinho de laboratório. (mais propriamente de um laboratório de microbiologia)!!

    Sobre isto queria fazer-lhe um a perguntinha que me atormenta há algum tempo.
    Sabemos que essa capacidade de encontrar alternativas aos processos quimicos e biologicos que são afectados pelos antibioticos ou venenos o o que seja é bastante rapida nos microorganismos e até em organismos maiores como os insectos e alguns mamiferos pequenos como os ratos. Basta ver que um remédio para as pulgas tem em média uns 4 a 5 anos de eficacia, ao fim desse tempo já as pulgas arranjaram um processo biologico qualquer que torna o remédio ineficaz.
    No entanto no caso de mamiferos maiores isso parece não ser assim tão linear, porque?

    (A minha pergunta é extritamente cientifica e não tem nada a ver com religião, ouviram meninos :-))

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  7. Olá Joaninha,

    À primeira vista parece-me que as diferenças principais são o tamanho das populações, a taxa de reprodução (quanto maior maior a pressão selectiva que a população aguenta) e o tempo entre gerações.

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  8. Pois, nas moscas cada geração pode demorar poucos dias, por isso demorará menos tempo até que tenham passado centenas de gerações.
    E se cada mosca/bactéria tiver muitos filhos cada vez que se reproduz, a probabilidade de surgir uma mutação benéfica é maior. Ora as moscas têm muito mais filhos que os mamíferos...

    Por outro lado, é mais fácil fazer em laboratório um genocídio de moscas ou bactérias do que de ratos ou coelhos (nem seria certo). Com as moscas podemos matar altas percentagens da população de cada vez, o que pode aumentar muito a forma como um gene está adapatado, fazendo com que mais cedo se torne maioritário na população. A penicilina correspondia a isso mesmo.

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  9. É interessante notar que de ciência se passou para a discussão da teologia.



    Esta transição é importante, na medida em que, cientificamente, não existe nenhuma argumento que possa ser consistentemente mobilizado contra o relato do Génesis sobre a criação, a queda, a maldição, o dilúvio, Babel e a dispersão subsequente. Pelo contrário, esta grelha analítica fornece um quadro interpretativo muito plausível da realidade efectivamente observável.

    A Bíblia afirma que a vida não surgiu por acaso, que a vida surge da vida e que os seres vivos se reproduzem de acordo com a sua espécie, e é exactamente isso que a ciência confirma. Nada neste blog foi aduzido contra estas afirmações bíblicas. Do mesmo modo, a Bíblia afirma que toda a criação está corrompida e vai perdendo energia e informação e é isso mesmo que a entropia, as mutações aleatórias e a selecção natural comprovam.

    Do mesmo modo, os virus são uma evidência de corrupção, na medida em que, embora continuem a ser virus, vão alastrando a doença, a morte e o sofrimento, tal como a Bíblia diz. E a morte, a doença e o sofrimento não são boas notícias, do ponto de vista evolutivo, na medida em que deterioram a vida, sem a tornarem mais complexa e especificada nem darem origem a novas espécies.

    Vale a pena ler Michael Behe sobre o assunto, embora eu próprio pretenda voltar ao tema em novos posts.

    A Bíblia afirma a existência de um dilúvio global, e disso testemunham os biliões de fósseis abruptamente compactados que se encontram nos cinco continentes, juntamente com as evidências de catastrofismo que a corrente neo-catastrofista da geologia têm vindo a reconhecer. Do mesmo modo, tem sido reconhecido que camadas de rochas sedimentares e rochas metamórficas podem surgir em muito menos tempo do que milhões de anos.

    Verificadas certas condições, o processo pode levar dias, semanas, meses ou anos. Mas não milhões de anos. Do mesmo modo, existe hoje evidência crescente de decaimento acelerado de isótopos radioactivos.

    A Bíblia afirma que Deus criou o Homem com capacidade comunicativa e criou as diferentes línguas, e a verdade é que não existe nenhuma explicação naturalista para o surgimento das línguas, sendo que as línguas antigas eram mesmo mais complexas, so ponto de vista gramatical, do que as línguas actuais. Por exemplo, o Latim era mais complexo do que o Italiano, o Espanhol ou o Português.

    Do mesmo modo, teorias astrofísicas como a inflação do Universo e a dilação gravitacional do tempo conferem grande plausibilidade ao relato bíblico da criação recente em 6 dias. No mesmo sentido militam a irredutível complexidade da vida e das máquinas moleculares e a descoberta de hemoglobina, vasos sanguínios e tecidos moles em ossos de dinossauro.

    A avaliar pela obra de Michael Behe The Edge of Evolution, tudo indica que o Darwinismo vai continuar a ser fustigado impiedosamente, para desespero dos seus defensores. À medida que a complexidade da vida vai sendo desvendada, mais problemática se torna a afirmação de que ela surgiu e se desenvolveu por acaso. De resto, entre outras coisas, Michael Behe afirma que a probabilidade de 3 proteínas se juntarem por acaso no “espaço-forma” é infinitesimal e biologicamente irrazoável.

    Assim sendo, compreende-se que a discussão se desloque para o problema da Teodiceia e da Teologia. Sobre isso há muito a dizer e as opiniões variam. As questões são complicadas, na medida em que ninguém está em condições de compreender completa e precisamente os desígnios de Deus. Apenas podemos concluir que para Deus o Universo é um todo físico, espiritual e moral, em que, a despeito da autonomia relativa que nos foi concedida, é Ele, como Criador, que tem a primeira e a última palavra. Daí Jesus ter dito: “Eu sou o Alfa e Ómega, o princípio e o fim, o primeiro e o derradeiro”.

    Se Deus criou o Universo, Ele define as respectivas regras. A violação de uma só dessas regras macula todo o Universo. Em todo o caso, Deus providenciou um Redentor para restaurar o Universo, começando por todos aqueles que O aceitam com salvador. Nós, como criaturas, não temos competência para julgar Deus. De resto, falhamos miseravelmente quando nos julgamos uns aos outros. No entanto, podemos aceitar, pela fé, a salvação que nos foi concedida gratuitamente.

    O essencial da mensagem Cristã reside no conhecimento de Deus como Criador, Sustentador e Redentor do Universo, no amor a Deus com todo o coração, todas as forças e todo o intelecto e no amor ao próximo como a nós mesmos. Nisso convergem os ensinamentos do Velho e do Novo Testamento.

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  10. Caro Anónimo,

    Não acho muito interessante ter virado a conversa para a teologia, mas gostos não se discutem. Quanto a:

    «Do mesmo modo, os virus são uma evidência de corrupção, na medida em que, embora continuem a ser virus, vão alastrando a doença, a morte e o sofrimento, tal como a Bíblia diz. E a morte, a doença e o sofrimento não são boas notícias[...]

    Vale a pena ler Michael Behe sobre o assunto»

    Vale a pena salientar que Behe, no seu último livro, dá o parasita da malária como um exemplo de design inteligente. Se assumirmos que o anónimo e Behe concordam, design inteligente é o mesmo que corrupção.

    Isso já explicava muita coisa... :)

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  11. O "anonimo", objectivamente, não refutou o post...

    Mas o mais interessante é: sempre que o "anónimo", acedendo da universidade de Coimbra, entra sempre (Visit Entry Page) no ktreta por um post que refere explicitamente o Jonatas Machado, basta ver no "sitemeter", e até à data tem sido SEMPRE assim. Ou seja, um dos favoritos do explorador de Internet que o "cromo" tem memorizado é um post Ludwig no qual, no título, refere o Jonatas Machado, curioso... Mas isto não seria necessário, pois pela forma
    particular, e longa de escrever, o "anónimo" deixa de o ser.

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  12. Ou seja: o "cromo" entra sempre por posts que referem o Jonatas Machado...
    O senhor em causa tem a colecção de varia entradas do Jonatas Machado neste Blog, e é por elas que entra.
    Gato escondido com Machado de fora

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  13. Ou tantas vezes o machado vai à fonte que um dia... enferruja!

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  14. Os argumentos a favor da evolução deste blog são:

    Os virus evoluem para... virus!?

    As bactérias evoluem para... bactérias!?

    As moscas evoluem para... moscas!?

    As gaivotas evoluem para...gaivotas!?

    As chitas evoluem para...chitas!?

    Os etc. evoluem para... etc.!?

    Nessa evolução nenhum criacionista tem dificuldade em acreditar.

    Ela dá uma considerável margem de manobra aos criacionistas!

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  15. Ah!Ah!Ah!

    Então uma bactéria é como uma gaivota?

    Que eu saiba, bactéria é uma divisão mais vasta do que "mamífero" ou "réptil". É uma divisão tão vasta quanto "planta", "animal", "fungo".

    Ou seja: as bactérias referidas neste artigo mudam. E ficam muito diferentes entre si, com mais diferenças do que as que separam uma gaivota de um pardal.

    E isto para não falar na informação ganha com as mutações filtradas pelo processo de selecção natural. Não era isto que não podia acontecer?...

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  16. O Ludwig diz:

    "Com várias cópias e variantes destes genes uma bactéria pode resistir a muitos antibióticos diferentes."

    Ou seja, temos cópia de informação existente e alguma variação dentro da mesma. Onde está uma explicação plausível para a origem dos genes e das bactérias?

    Na verdade, a explicação inicial do Ludwig indicia uma elevada complexidade à partida.

    As enzinas são geralmente muito especializadas relativamente a um tipo de molécula (o substrato), sendo que essa especialização é essencial ao exercício das funções celulares.

    Uma mutação pode reduzir a efectividade da função primária da enzima, prejudicando a efectividade da realização da sua função primária.

    Essa perda de especificade é, na prática, uma redução da informação complexa e especificada da enzima, mesmo quando isso se traduza na obtenção de resistência a vários antibióticos.

    A perda de especificidade é perda de conteúdo informativo.

    Ora, perda de conteúdo informativo não é uma boa notícia para a suposta evolução de partículas para pessoas ao longo de milhões de anos.

    A evolução supõe um acréscimo de conteúdo informativo começando com os organismos mais simples, o mycoplasma com 580 000 ‘letras’ (482 genes), até qualquer coisa equivalente a 3 biliões de letras, como ocorre no ser humano.

    Para isto acontecer, deveríamos poder observar inúmeras mutações
    com ganhos elevados de informação complexa, especificada integrada, sem imput inteligente.

    Mas não observamos isso, nem sequer no exemplo do Ludwig.

    Considerando que o junk-DNA foi definitivamente desbancado pela literatura científica não criacionista mais recente, o problema dos ganhos de informação genética a partir de mutações torna-se insuperável.

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  17. outro anónimo28/06/07, 14:53

    Quem afirma "a morte, a doença e o sofrimento não são boas notícias, do ponto de vista evolutivo" não percebe óbviamente absolutamente nada de selecção natural.

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  18. Realmente, o facto de uma pessoa conseguir dar umas braçadas na praia das Maças não significa que a mesma consiga nadar de Portugal até aos Estados Unidos.

    Uma coisa é uma enzima perder especificidade e conseguir ganhar resistência a alguns antibióticos.

    Outra coisa, bem diferente, é uma molécula transformar-se em pessoa através de um processo evolutivo cego e sem quaisquer garantias de coerência, aumentando sucessivamente a quantidade e especificidade da informação.

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  19. Quando escrevi a pergunta tomei em consideração esses dois factores. Mas parece-me sempre que a nossa "incapacidade" de "criar" resistencias a productos toxico com os quais estamos em contacto é tão pequena a comparar com a capacidade desses organismos ou seja, muitas bactérias são hoje resistentes a toxicos que até á pouco tempo as destruiam, mas nós estamos em contacto com alguns toxicos á milhões de anos e ainda não conseguimos desenvolver mecanismos de defesa contra eles.

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  20. A selecção natural, ao eliminar a informação genética dos menos aptos e a preservar apenas a dos mais aptos, contribui para a destruição da quantidade total disponível de informação genética.

    Em termos de informação genética, a selecção natural é um jogo de soma negativa. Ela vai progressivamente eliminando informação genética.

    A mesma não explica a origem e o aumento de informação genética. Do mesmo modo, a selecção natural não cria sistemas complexos.


    Será que são apenas os criacionistas que vêem isso?

    Claro que não!

    Vejamos o que os próprios evolucionistas afirmam sobre a selecção natural:

    a)

    "... natural selection over the long run does not seem to improve a species' chance of survival but simply enables it to 'track', or keep up with, the constantly changing environment."

    Richard C. Lewontin (1978)
    "Adaptation"
    Scientific American, Vol. 239, No. 3, September, pp. 212-230

    b)

    "It is fair to say that Darwin simply assumed that gradual improvement was possible in general... Darwin's assumption, I will try to show, was almost certainly wrong. It does not appear to be the case that gradualism always hold. In some complex systems, any minor change causes catastrophic changes in the behavior of the system. In these cases ... selection cannot assemble complex systems. Here is one fundamental limit to selection."

    Stuart Kauffmann
    At Home in the Universe, p.152

    c)

    "The essence of Darwinism lies in a single phrase: natural selection is the creative force of evolu-tionary change. No one denies that selection will play a negative role in eliminating the unfit. Darwinian theories require that it create the fit as well."

    Gould, Stephen J. (1977)
    "The Return of Hopeful Monsters"
    Natural History, Vol. 86, June/July, p. 28




    Os criacionistas acreditam nas mutações e na selecção natural.


    Apenas dizem que elas nada têm que ver com a pretensa evolução de partículas para professores de biologia. E, como se vê, existem muitos evolucionistas que reconhecem isso mesmo.

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  21. Tudo o que anónimamente foi afirmado, citando frases até poderia ter terminado num excelente ponto de convergência, mas, como sempre estragam os argumentos quando iam no caminho certo, e depois dão em criacionistas:
    1- A selecção natural efectivamente não cria informação genética, por si só. A selecção (como o nome indica) apenas selecciona/filtra o resultado das mutações genéticas.

    2- As mutações genéticas, essas sim, modificam e/ou acrescentam informação, que a selecção natural vai permitir sobreviver ou desaparecer com base nas condições ambientais existentes.

    3- Se tivesse um pouco atenção, o João Vasco já explicou como é que o seu argumento de ser impossível evoluir de particulas até organismos, que você tenta explicar no reino das probabilidades é falacioso. Depois de uma sequência acontecer, não importa o quanto improvável ela seria de repetir, pois a realidade é que já aconteceu, e permanece se tiver capacidade de se replicar, e caso esteja desinformado, um clone seu é apenas uma cópia fisica sua, porque se o ambiente em que cresce for melhor que o seu, até pode não ser criacionista, e mesmo que o seja, pode não ser cobarde e não se tentar esconder no pseudo-anonimato.

    4- Não é a selecção natural, nem a evolução que aumentam a complexidade dos organismos. Estas só determinam o seu sucesso de sobrevivência ou não, e a sua viabilidade. As mutações é que determinam se as células se associam ou não, e depois de associadas se sobreviverem, perpetuam essa informação, e é um processo gradual, de milhões de anos, e não uma alegoria de 6000 anos.

    E já agora... Já viu passar algum camelo pelo buraco de uma agulha? É que a biblia fala disso... E ainda estou à espera.

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  22. Joaninha,

    As bactérias não criam essas defesas como reacção aos antibióticos. O que acontece é que, quando expostas ao antibiótico, algumas já têm mutações que as tornam um pouco mais resistentes. Se essas sobrevivem e as outras morrem, a seguir temos uma população que é, em média, mais resistente porque é composta pelos descendentes das mais resistentes.

    Agora essa população também tem mutantes. Uns serão menos resistentes, outros mais. Outra dose de antibiótico e lá ficam só os mais resistentes. E assim por diante.

    Moral da história: toma sempre os antibióticos até ao fim (podemo-nos tratar por tu, certo?), mesmo depois de passar a doença, senão a recaida pode ser pior.

    Os mamíferos é que têm menos mutações, populações menores, demoram mais tempo a recuperar. Mas aposto que se uma doença eliminasse 99% dos seres humanos, daqui a 10 gerações os descendentes dos mais resistentes seriam mais resistentes que a média de agora. Essa foi um dos factores mais importantes na conquista das américas. Os Europeus eram portadores resistentes a doenças que dizimavam as populações nativas.

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  23. Caro Anónimo,

    «Os virus evoluem para... virus!?...»

    Os meus filhos, com seis anos, nunca observaram uma criança crescer até ficar adulto. Se fossem incapazes de inferir que isso é possível extrapolando de outras evidências que possam recolher, iam ficar convencidos que um deus tinha criado uns adultos, outros velhos, outros crianças, cada um de acordo com a sua idade, que reteriam para sempre.

    Felizmente, são capazes de juntar as peças do puzzle e ir para além do que as suas curtas vidas lhes permitiram observar directamente.

    Mas se quiser levar à letra essas divisões arbitrárias que nós inventamos, considere a que divide os répteis dos mamíferos. Bastou uma mutação mínima que finalmente libertou o osso quadrado da articulação da mandíbula e o réptil ficou mamífero.

    Se por acaso não estava cá nos tempos em que o Jónatas Machado nos visitava, por favor dê uma olhada aqui:

    Os filhos como os pais

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  24. Caro anónimo, novamente,

    A teoria da evolução é mais que a selecção natural. A sua crítica faz tanto sentido como deitar fora a física porque nem tudo se explica por trajectórias balisticas.

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  25. É pá essa do tu.....hihihi
    desculpa eu é que não sabia se podia ;)

    Claro que sim!!!!

    Acho que então aquilo que me confunde é mesmo a questão do tamanho das populações e das taxas de reprodução e de mutação.

    Ou seja se nós vivessemos á velocidade das bactérias e tivessemos as suas taxas de reprodução e mutação teriamos a mesma velocidade de resposta, certo?
    Mas porque raio é que temos menos mutações?

    É que quando a malta está ali a olhar para antibiogramas e vê aquele descalabro pergunta sempre como é que é possivel a velocidade a que as bactérias criam resistencia as drogas!!!

    Quanto a tomar os antibioticos, sim sou muito bem comportada, quando tenho de tomar, tomo sempre até ao fim e sempre receitado pelo médico. Porque quem já viu a consequencia do mau uso dos antibioticos, pensa sempre duas vezes!!



    Bj

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  26. Temos menos mutações porque os eucariotas têm mecanismos mais sofisticados de reparação do ADN. Temos genomas maiores, mais coisas para coordenar, mais possibilidade de correr mai, por isso mais cuidado com as cópias.

    As bactérias preferem despachar-se na divisão celular que andar com picuinhices.

    Além disso as bactérias são muito promíscuas, e não ligam nada às nossas divisões de espécies e estirpes. Podem trocar plasmídeos facilmente (pequenas argolas de ADN com genes), e até obter genes novos por transformação, apanhando-os directamente dos restos das outras.

    Enquanto que em organismos como nós os genes andam quase sempre em pacotinhos bem fechados (salvo os que os virus transportam de um lado para o outro, alguns transposões, etc... há sempre excepções :) nas bactérias o melhor é imaginar uma multidão de genes que nesta bolinha se agrupa desta forma e naquela se agrupa da outra.

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  27. Os meus filhos, com seis anos, nunca observaram uma criança crescer até ficar adulto.[...]
    Felizmente, são capazes de juntar as peças do puzzle e ir para além do que as suas curtas vidas lhes permitiram observar directamente.


    que grande exemplo... só há uma pequena diferença. É que o crescimento/desenvolvimento humano é empiricamente observável. Os vírus para pessoas não.

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