ENSAIOS HISTóRICOS

A biodiversidade e seus registros para leitura einterpretação histórica

roldRodé

0presente ensaio histórico demanda uma justificativa poraparentemente se desviar da

linha temática escolhida para a sériededicada às manufaturas papeleirasDo terceiro ensaio da série 0 Papeljunho 1994 transcrevemos Antesde nos adentrar na história evolutiva

das tecnologias da feitura manual depaél é conveniente proceder a umapequena revisão dos constituintes princípais das fibras vegetais da sua arquiietura estrutural assim como dassuas características físicoquímicasmais relevantesCom este propósito o presente ensaio focaliza agrandes traços o sistema declassificação botânica e deverá ser complementado por outros dois ensaios relativos à composição química e àmorfologia das fibras formando umconjunto mutuamente complementar

0 grande objetivo da história nãoé satisfazer curiosidades sobre acon

tecimentos passados Estes são merasinfaçõescujo levantamento permiteeslabelecer os traços principais quedefinem evoluções da humanidade edo seu mundo físico circundante

Estes conhecimentos Niiiiicm anteversituações em horizontes futurospossibilitando a tomada de medidascorretivas em tempo hábil As

informações que os historiadoresprocuram para elaborar prospeçõeshistóricas estão disponíveis numagrande variedade de registros que incluem entre outros os documentos

manuscritos os monumentos as ruí

nas de grandes aglomerados urbanoscom seus templos suas defesas seus

sistemas de captação dágua e seusesgotos

Uma parte importante da históriahumana diz respeito à biodiversidadeda qual fazemos parte Nela estãotambém disponíveis registros deacontecimentos passados que podemajudar a visualizar eventos futurosInicialinente o estudo da biodiversi

dade mostrou diferenças e semelhanças entre os seres vivos e seguidamente foi mostrando as leis que regem a evolução dos sistemas de vidaisto é as regras que determinam assucessivas transformações de umagregado de partes homogéneas emoutro mais complexo

A biodiversidade é representadana maioria das vezes mediante a des

crição de espécies definidas atravésde sua morfologia No entanto a forma é somente uma parte da expressão fenotípica da espécie representada É necessário portanto complementar estes conhecimentos com levan

tamentos relativos à prupri e caracterisúcas ao nível micro isto é ao

nível molecular especificamente bioquímico abrindo uma nova disciplinaaquímicobiologia ciência queprocura determinar ás peculiaridadesde organismos vivos com relação àssuas propriedades estruturais

0 presente ensaio visa apresentara obra do Dr Otto R Goltlieb e suas

colaboradoras Dra Maria Auxilia

dora C Kaplan e Dra Maria Renatade MB Borre trabalho publicadopela Editora UFRJ 1996 sob o títuloBiodi verss idade Uni EnfoqueQuímicoBiológico A leitura deste

livro permitirá atualizar aqueles trêsensaios históricos iniciais com os

novos conceitos apresentados pelaequipe liderada pelo Dr Otto Mesmopreliminares os resultados permitemjáviwilizir ínterpretações inovadoras sobre a biodiversidade e sua evo

lução 0 livro formula uma perguntafundamental é possível a existénciade alguma relação entre a química ea morfologia vegetal As respostas àesta pergunta vão descortinando emsucessivos capítulos a vertebralidadeda obra lnicíaltnente aponta o descompasso temporal entre w i nfonimções morfológicas macrodipoim cidesde o início das civilizações e osconhecimentos da biologia celular aonível molecular micro apenas disponíveis a partir do século XIX

Metabolismo celular

wolundo capítulo é dedicado aometabolismo celular descrito como

urna complexa maquinaria físicoquímica que participa da origemdesenvolvimento e morte dos seres

vivos numa total interdependênciados três estágios As organelas envoltas numa membrana fosfolipídicasustentadas por um citoesqueleto protéico dispersas num citossol aquosotambém separado do ambiente poruma membrana celular fosfolipídicasão descritas como partes fundamentais desta maquinaria que em plantas está provida de unidades informativas genes que controlam a reprodução a formação de catalisadoresenzímas para síntese de metabolitosprimários fornecedores de mais ria

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prima e energia para outro conjuntometabólico designado coletivamentede metabolitos especiais por sua importância neste contexto

Entre os metabolitos primários figuram os açúcares construídos sob ainfluência da radiação solar Esta fotossíntese é uni processo que se rnanteve em funcionamento por bilêniossendo o processo físicoquímicobiológico que abastece quase toda a vidaatravés de duas reações uma que produz matériaprima orgânica a outraque permite armazenar energia química 0 metabolismo básico e inter

mediãrio de plantas autotróficascombina fotossítese com respiraçãoassim formandoumísternaque integra dois novos grupos de metabolitosque resultam de urna primeira divisãometabólica e levam por uni lado auni domínio macroniolecular primário e a outro especial onde encontramos substâncias de biossfnese

SillIJACS tais COMO ligninal C taninoscondensados A conipartimentalização mediante membranas seletivamente permeáveis e paredes estruturais para sustentação das organclasmediante endo e exoequeleosevitam cruzamentos e colisões potencialmente desastrosas

Tanto no citossol como nos plastídeos existem dois ciclos de carboi

dratos o das hexoses e o das pentosesEnquanto as hexoses do cítosol servem para a construção da celuloseas dos plastideos fornecem amido Afotossíntese somente ocorre com base

nas pentoses dos plastídeos responsáveis ainda pela biossíntese de ácidosgraxas e terpenos

0 capítulo focaliza a importânciadas membranas na origem da vida aqual não poderia ter se originado semum primeiro gradiente íônicolelétrico ou de concentração de substâncias entre as duas faces da primeiramembrana celular Posteriormente a

permeabilidade seletiva em membranas permitiu a formação de cavidades e canais A diferenciação evolutiva do primitivo fi Ião botânico decorreu da proteção da parede iniciamediante abundantes deposições decelulose nessa parede Isto demandaum processo autônomo de produção

fotossintética de carboídratos de

monstrando o quanto a forma depende da química Um rígido controlegenético determina a estrutura de cada nova camada da parede celular eapenas após o término da divisãocrescimento e extensão celulares omaterial lignínico preenche a matrizprimária celulósica de ai modo quea quantidade produzida de lígnina esua localização são controladas pelomolde celulósico

0 metabolismo especial é lema doterceiro capítulo onde são apreseniadas seis propriedades que caracterizmil os metabolitos especiais entrea quais merecem ser destacadas apolaridade e o tamanho molecular reduzido por facilitar o transporte através dosestreitos canais das membranas quecomparti mentalizam os metabolismos celulares assim controlando a

associação dos metabolitos A reatividade ou variabilidade estrutural

está ligada à modulação das mensagens e o potencial antioxidanteprotege o metabolismo vegetal contraa ação do agente destruidor que elamesma produz o oxigêni

Metodologia no coleto de dados ecritérios para elaboração de índices

A cuidadosa metodologia a serseguida na coleta de informaçõespara formar o banco de dados quedeverã alimentar os trabalhos é o

tema do capítulo 5 onde é mostradocomo as ocorrências botânicas foram

codificadas de modo a agrupar osgêneros e sucessivamente as famílias ordens e subclasses Dentrode cada subclasse foram relacionadas

em seqüência crescente de um índicemorfológico evolutivo 15 primeiroas ordens e depois as famílias Foicalculado o índice de herbacidade

M para cada família e o númerode substâncias isoladas em cada

espécie Estes e mais seis índicesconstam dos arquivos de OcorrênciasComo exemplo do nível de complexidade deste índices cabe mencionar

índice Morfológico IS mediantequal foram quantificadas Spor

ne 1980 as feições evolutivas de angiospermas para o cálculo de umíndice porcentual de avanço evolutivo que representa a freqüência coma qual 30 caracteres considerados prí

Esquema dinâmico do reino vegetal configurando a inteirconversãocampina4floresta favorecida por incremento de luz temperatura

água e oxigênio e floresta campina favorecida por diminuição dosmesmos fatores ambientais

Luz

em espécies O

TeMP

floresta d1Versi1ícaçã linaCm

Luz

em taxonsTemp

0 PapelDezembro 1996 25

mitivos estão ausentes em cada umadas 291 famílias

0 índice de Herbacídade IH indica a tendência de uma família a se

fazer representar por formas herbáceas e foi calculado para cada famíliaflorífera atribuindo valores de 1 a

100 segundo o tipo de hábito predominante Um índice químico importante é o Número de Ocorrências

NO por fornecer o grau de relevância de uma categoria metabólica Xpara um taxon escolhido A

Outros índices permitem diversosarranjos hierárquicos de categoriasbiossintéticas tais como os níveis

de oxidação 0 e de especializaçãode esqueleto E perfis metabólicosPM que permitem comparar ou prever tendências de diferenciaçãoquímica entre famílias

isLeitura d ri

tros disponíveis nabi

egodiversldOICsobre sua evoluçãoUma seqüência de estruturas mo

leculares coloca em evidência rela

ções evolutivas que podem passardesapercebidas nos fenótipos clássicos fato que induziu um gradualdeslocamento da base para definir ostaxons do nível morfológico para onível molecular

0 capítulo 7 mostra a função dosmetabolitos especiais numa seqüênciade etapas biodiversificadoras na evoI ução dos organismos A primeira etapa consistiu no desenvolvimento demembranas seguida de uma segundaetapa na qual as condições ambientaisanaeróbias mudaram para aeróbiasUma terceira etapa presenciou oaparecimento dentro das células dasorganelas e suas membranas Naquarta bem mais recente a célula jáadministra os genomas que orientamo desenvolvimento celular diferen

ciado mediante uma conveniente co

dificação dos sinais armazenadospassíveis de reordenação durante areprodução sexuada Esta capacidadede reordenação propiciou soluçõesotimizadas para a alimentação problema comum e permanente para ostrês maiores grupos de seres vivosAssim surgiram três estratégias bemsucedidas a produção autônoma

plantas a absorção fungos e a ingestão animais

Sista integradora de registrosNnxm e micro

0 capítulo 8 descreve a potencialidade do uso de metabolitos especiais como critérios classificadores A

biossíntese das micromoléculas obe

dece a fatores endógenos genéticose a morfologia é ditada principalmente por fatores exógenos ambientais Assim sendo uma integraçãodas duas categorias de dados paraestabelecer uma sistemática nova na

classificação vegetal demanda vísualizar conjuntamente as variaçõesmorfológicas e metabólicas

Os conceitos de disparidade e diversidade são comentados e exem

plificados permitindo asseverarque a natureza e a substituição decategorias metabólicas na evoluçãohorizontal disparidade evolutivade angiospermas foram determinadas pela tendência evolutiva à herbacídade

Para poder atingir o objetivo básicode passar a biodiversidade contidano nosso planeta em boas condiçõesàs gerações futuras é preciso entender bem a relação fundamental entrebiodiversidade e a susteniabilídade

de uma comunidade biológica A única forma de avaliar as potencialidadesfuturas de vida na Terra é mediante

extrapolação das condições alternativas que influenciaram a biodiversidade ao longo das épocas geológicassendo necessário entender como

mutações genéticas submetidas àseleção natural desenvolveram apartir de umas poucas formas de vidaas infindáveis formas atuais

Mecanismos do convivência com o

oxigênioA fisiologia dos organismos vivos

está ligada indissoluvelmente aooxigénio elemento indispensávelpara a produção de energia para síntese de componentes estruturais ede micromoléculas Por outro lado

o oxigênio e responsável pelo envelhecimento biológico e decompõea nitrogenase responsável pela fixa

ção do nitrogênio A vida pode serconsiderada como uma luta travada

pelas unidades do organismo contraas degradações hidrolíticas provocadas pelo ambiente oxidante Metabolitos antíoxidantes podem agircomo mutagênicos porquanto os requisitos estruturais que dão condições mutagênicas ao metabolito especíal são os mesmos que o caracterizam como captor de radicaisPossivelmente a sua estrutura mole

cular e o grau de conjugação eletrônica que a determina permitem urnainteração específica com o DNAEstes metabolitos especiais podemser equiparados a mensageiros intrae extracelulares

Mapeamento biogeogré0 capítulo 12 salienta a necessi

dade urgente de inventariar a biodiversidade A urgência decorre daprevisível extinção de um quinto dasespécies durante os próximos 30anos Simultaneamente a populaçãohumana deverá duplicar nas regiõesmais quentes da Terra Com a disponibilidade atual de mãodeobraespecializada e de verbas o inventário

nos neotrópicos da flora e de fungoslevaria mais 350 e 950 anos respectivamente Este quadro dramáticoleva a considerar soluções de compromisso visando quantificar com razoável aproximação grupos de organismos previamente selecionados Osresultados dos inventários deveriam

ficar disponíveis para propiciar novose melhores métodos de cultura otimi

zar a sustentabilidade do solo disponível e aperfeiçoar os conhecimentoscientíficos e tecnológicos

Para melhor compreensão do desenvolvimento da radiação e da relevâncía da biodiversidade é necessário correlacionar as características

macro e micromoleculares inte

grandoas com a biogeografia Vários exemplos apresentados mostram que os gradientes evolutivosde características morfológicas e osgradientes químicos das linhagensvegetais estudadas apontam na suatendência para uma mesma direçãoespacial

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A difícil quantificação dobiodiversidade

Uma situação dramática surge aocontrastar a urgência da prospeçãovegetal necessária e a insuficiênciados recursos disponíveis para suaexecução É lembrado um plano decinco pontos apresentado por Wilson19881992 como possível caminhode sobrevivência No entanto paraexecutar qualquer plano em prazosrazoáveis será necessário desenvol

ver métodos para avaliar o potencialde riqueza morfológica e química davegetação natural e assim ter condições de julgar a procedência da escolha de áreas destinadas à conservaçãoà pesquisa ou para orientar zoneanie pios para fins produtivos imediaiiscas tais como mineração barragenshidroelétricas aglomerações urbanasentre outras

Q capítulo sugere que a racionalização da biodiversidade pela teoriade energiaestabilidade área debiodiversidade proposta por Wilsonconsidera exclusivamente fatores

externos ignorando as tendênciasendógenas do tipo genéticoevolutivasllembrado oportunamente queo fato da biodiversidade ser normal

mente expressa pelo número de espécies numa certa área fornece dadas

sobre a produtividade sem indicar aimportância da região para conservação ou para estabelecimento de umbanco genético

A consideração da diversidade vegetal apenas por critérios morfológicos minimiza a importância do metabolismo Apenas pela consideraçãoconjunta de morfologia metabolismoe ecogeografia é possível aumentara eficiência da busca de produtosnaturais específicos

Contrariando ao que a literaturamundial propõe para a diversidadeem espécies a diversidade em taxonsde níveis hierárquicos superioresaumenta do equador aos pelos Assim a Amazônia apresenta uma altadiversidade em espécies e baixa diversidade em taxons superiores Emsuas florestas fechadas a evoluçãoem direção a taxons mais avançadosplantas herbáceas necessita de ener

gia luminosa obviamente insuficientenas matas fechadas

A biossíntese e a biodegradaçãoocorrem ao longo de caminhos cíclicos de reações metabólicas com duassardas importantes em direção a materiais poliméricos Por um lado o processo redutïvo levando à glicose quepor desidratação produz celulose poroutro lado o processo oxidativo levando aos precursores feri ilpropanoídicos das ligninas

Teoricamente nas regiões equatoriais a produção de biomassa lignocelulósica deveria atingir um rendimento máximo sustentado por rendimentos elevados dos dois processosfornecedores de biomassa cuja rápidaprodução aumentaria a área cobertaaumentando assim as probabilidadesde adaptação morfológica

No epílogo são condensadas asconclusões do livro mediante as res

postas a três perguntas sobre a biodiversidade como segue

onde se encemhraNa Amazónia onde a biomassa

exerce um papel importante na regulação do clima mundial e no cerradoonde ela ainda conserva uma grandediversidade vegetal fato que o tornauma reserva cuja preservação é imprescindível No entanto a respostaexige o mapeamento químicomorfológico de regiões brasileiras paraseleção de áreas seja para conservação e estudo seja para finalidadesutilitárias como extrativismo mine

ração silvicultura agricultura pecuária ou formação de barragens

Pear que esta láA tendência evolutiva mais ïm

portante em angiospermas a passagem progressiva de formas lenhosasa formas herbáceas envolve a substi

tuição da via do chiquimato responsável pela formação de ligninas pelado acetato com maiores possibilidades arquitetônicas dos seus produtos A profunda complexidade molecular daí resultante torna compreensível o aumento de diversidade

em taxons ao passar da floresta paracampos abertos

Qual é o seu futura

A triplicação do número de espéciesvegetais nos últimos 100 milhões deanos indica que o ciclo biológico dediversificação herbácea de arigiospermascontinua com seu vigor inicial e assinalaque a pressão contra as árvores dasflorestas deverá provavelmente elevar adiversidade em taxons

0 químico com seu conhecimentode reatividade molecular conseguevisualizar mais facilmente a passagem evolutiva de sistemas simplespara sistema estruturalmente maiscomplexos dotados de propriedadesinovadoras Dentro desta moldura con

ceitual deverão ser avaliados os dados

experimentais acumulados até hoje0 que estes dados sugerem nestemomento é esclarecido resumidamen

te em dez pontos que praticamentecondensam os 13 capítulos anteriores

A bibliografia oferece um total de296 referências bibliográficas sobreo tema 80 internacionais e 20r

nacionais Do total 37 foram

publicadas durante os últimos cincoanos

A leitura do livro do Dr Otto

Gottlieh e colaboradores provocareflexões sobre unia problemáticafundamental situada na fronteira

dos conhecimentos científicos

relativos â vida á diversidade desuas expressáes visíveis caos mecanismos invisíveis que determinam sua contínua evolução se acomodando ao contorno ambiental e

acompanhando as mudanças geológicas que o determinam Pelas reflexões provocadas sua leitura émais desafiante do que fácil porquanto freqüentemente precisaatualizar conceitos que andammeio perdidos no fundo da memória No entanto ela é muito conveniente para ajudar a entender epoder opinar sobre os próximos eimportantes passos no campo dasrealizações ou frustrações biotecnológicas a

o PapelfDezembro 1996 27