Parte 7: Melanismo Industrial

"A seleção natural não é o exclusivo nem o mais importante mecanismo de modificação evolutivo. O melhor que Darwin pode oferecer foi 'uma ou duas ilustrações imaginárias'.Na década de 50 do século 20, o médico Bernard Kettlewell ofereceu o que parecia ser exemplo conclusivo da seleção natural em ação: o melanismo industrial nas famosas mariposas de Manchester [Biston betularia]. Mas, na década de 80 daquele século, pesquisadores descobriram: a história oficial estava incorreta, inclusive o fato importante de as mariposas em questão não costumam repousar em troncos de árvores, mas voam de noite e escondem-se durante o dia embaixo dos galhos superiores. Uma situação inexistente na Natureza foi artificialmente criada: as mariposas foram soltas durante o dia e 'coladas' nos troncos de árvores para ilustrar 'a seleção natural em ação'. [Giuseppe Sermonti e Paola Catastini, 'On industrial melanism: Kettlewell's missing evidence', Rivista di Biologia 77 (1984), p. 35-52; Atuhiro Sibatani, 'Industrial Melanism Revisited', Rivista di Biologia 92 (1999), p. 349-356. O que um pouco de cola Super Bonder não faz pela ciência..."
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Antes de apresentar a sua opinião sobre o fenômeno do melanismo industrial, o autor do artigo diz que a seleção natural não é o mais importante mecanismo de mudança evolutiva,o que nos leva a acreditar que ele acredita que existe um que é ainda mais importante.Mas se esqueceu de dizer qual é esse mecanismo, quando, como e porque ele ocorre.Também tenta desmerecer Darwin dizendo que o máximo que ele pode oferecer foi 'uma ou duas ilustrações imaginárias', mas a verdade é que ele mostrou cinqüenta ou sessenta fenômenos facilmente explicáveis pela seleção natural, mas um tanto refratário para a criação especial e igualmente inexplicável para o projeto inteligente (Mayr,2005.p.102).Se as inúmeras evidências diretas vieram apenas depois de sua morte, isso é outra história.Mas é preciso ter em mente que a seleção natural foi postulada baseada na observação de seleção artificial de espécies domesticadas pelo homem.

Sobre o melanismo industrial em mariposas, esse é um dos exemplos mais freqüentemente usados da seleção natural em ação.O melanismo industrial se refere ao escurecimento da cor que ocorreu em um número de espécies de insetos depois da revolução industrial. Esta mudança parece ser relacionada ao aumento de poluentes no ambiente. Antes, as mariposas da espécie da Biston betularia eram predominantemente claras em relação às escuras. No fim do século 19, a fuligem das fábricas escureceu as árvores em que as mariposas repousavam.Com um fundo escurecido, pássaros podiam ver as mariposas claras e comer mais delas.Esta mudança bem foi documentada e conduziu a James W. Tutt a criar em 1896 a hipótese que esta mudança era um resultado das árvores manchadas pela poluição que afetarem o potencial de camuflar mariposas.

Nos anos 50, Bernard Kettlewell decidiu testar a hipótese que a seleção natural trabalhava na
camuflagem diferencial das mariposas. A fim de fazer isto, liberou as mariposas claras e escuras marcadas em florestas poluídas e não-poluídas. Encontrou que os pássaros parecem caçar seletivamente mariposas claras em florestas poluídas e mariposas escuras em florestas não poluídas e assim que documentado a idéia da seleção natural afeta os padrões da cor nas mariposas por meio dos pássaros. Depois que as leis anti-poluição começaram a fazer efeito, as populações da mariposas em áreas anteriormente poluídas retornaram às distribuições precedentes. Criacionistas alegam que a história das mariposas salpicadas está cheio de inverdades. A discussão de criacionistas centra-se em três pontos onde acredita que os livros-texto estão errados, alegando que (1) os lugares de descanso diurno das mariposas salpicadas invalidam os resultados experimentais de Kettlewell; (2) os padrões da recuperação das populações dominadas por mariposas claras depois que os níveis da poluição foram reduzidos não cabem no "modelo”; (3) as fotos das mariposas "montadas" mostram uma situação irreal na natureza. Todas as três objeções são falsas.

Dizer que "as mariposas em questão não costumam repousar em troncos de árvores" é falso e irrelevante.Contrariando as afirmações de Enézio, dados de Michael Majerus (1998,p. 338) indicam que as mariposas tem sim o hábito de descansar nos troncos das árvores.As mariposas foram achadas descansando nos troncos das árvores em 25,6% das vezes ; na junção tronco-ramo das árvores, 42,6%; e nos ramos apenas 31,9% (nº de mariposas observadas=47*[1]). Números semelhantes são encontrados em armadilhas próximas:34,4 % nos troncos e 32,5% na junção tronco-ramo das árvores (número de mariposas observadas=203).Duas coisas são fundamentais numa análise do fenômeno.Chegou-se a criticar Kettlewell porque ele fez um experimento de coleta.Ou seja, ele utilizou as duas formas de mariposas mortas e depois verificou com o passar do tempo quais eram as que desapareciam.Isso mostrou-se inadequado porque na década de 80 os pesquisadores ficaram sabendo que as mariposas geralmente descansam na parte da frondosa das árvores.Mas ele também fez experimento de marcação-recaptura, utilizando mariposas vivas.Como os pássaros também demonstraram atacar a forma menos camuflada em vários delineamentos, o fenômeno de melanismo industrial não depende de qualquer experimento em particular; porque todos resultados dos experimentos de coletas e marcação-recaptura foram similares de forma que o fato que as mariposas tenham sido coletadas no local não influenciou as estimativas de valor adaptativo (Ridley,2006.p.142).Já se revisou cerca de 30 estimativas de valor adaptativo experimentais, e o valor adaptativo das duas formas de mariposas são os resultados mais repetidos da biologia evolutiva (Cook,2000).
Também é totalmente irrelevante a observação que as mariposas "voam de noite e escondem-se durante o dia embaixo dos galhos superiores*(2)".Elas são encontradas em toda a árvore, o que não é uma surpresa para os pesquisadores.As árvores inteiras são manchadas pela poluição (Kettlewell,1973.p.423) -- e assim que as cores das mariposas são o que importam, não onde elas descansam na árvore.O argumento implica que os pássaros predadores podem somente ver as mariposas que estão em troncos expostos.Mas como diria um biólogo que revisou este argumento:

"Fazendo este argumento, entretanto, Wells mostra uma ignorância aparente sobre a ecologia dos pássaros e dos ecossistemas da floresta. Se você andar em qualquer floresta, se pode ver que os pássaros voam da árvore a árvore, de ramo a ramo, e caçam em todos os níveis da floresta. As espécies dos terrenos arborizados que caçam mariposas e outros insetos vivem e caçam nas copas (a parte frondosa das árvores). As espécies dos terrenos arborizados não caçam do lado de fora, e voando sobre as árvores como os falcões, como o argumento de Wells requereria" (Gishlick,2003).

Esse mesmo biólogo mostra os trabalhos que demosntram que é claro que os pássaros predadores patrulham as todos os níveis da floresta (os troncos, junções tronco-ramo e o alto da copa das árvores):

Colquohoun, M. K, and Morley, M.(1943).Vertical zonation in woodland bird communities. Journal of Animal Ecology 12:75-81.

Hartley, P. H. T.(1953). An ecological study of the feeding habits of the English titmice. Journal of Animal Ecology 22:261-288.

Para a afirmação que os pássaros aprendem a distinguir as presas em diferentes fundos e predam preferencialmente aquelas onde elas foram achadas no passado, os trabalhos são esses:

Pietrewicz, A. T. and Kamil, A. C.( (1977). Visual detection of cryptic prey by blue jays Cyanocitta cristata. Science 195:580-582.

Pietrewitz, A. T., and Kamil, A. C.(1981). Search image and the detecting of cryptic prey: an operant approach. In A. C. Kamil and T. D. Sargent eds. Foraging behavior. Ecological, ethological and psychological approaches. Garland Press, New York, 311-331.

Considera-se que mesmo nos ramos das árvores o criptismo é importante para as mariposas (e isso pode ser visto diretamente nas fotografias apresentadas no livro Evolução, 3ª edição de Mark Ridley, na página 139), assim como se considera também que não há diferença significativa nas proporções de mariposas pegas por pássaros em posições expostas e posições não-expostas nos troncos (Howlett & Majerus,1987;Matzke, 2002).Como nenhum pesquisador duvida que as mariposas descansam nas árvores (Clarke et al. 1994; Majerus 1998), então não importa onde a mariposa descansa na árvore, ela é visível aos pássaros predadores, e assim o criptismo diferencial é importante onde quer que ela esteja.Outra insinuação é que porque Kettlewell liberou as mariposas durante o dia,elas não foram encontrados descansando em lugares "normais". Mas as experiências da liberação e da captação ocorreram sobre um número de dias, assim as mariposas poderiam ser capazes de escolher posições naturalmente, mesmo que o primeiro dia não fosse perfeitamente "natural" (Kettlewell, 1973.p.423).Essas mariposas presumivelmente se comportam de maneira natural, incluindo aquelas de outros experimentos similares.Além disso, as experiências de Kettlewell não eram perfeitas (assim como a maioria das pesquisas de campo) e podem ter ampliado o grau de seleção, mas os investigadores sérios no campo concordam que não eram certamente assim ampliados a ponto de invalidar suas conclusões qualitativas básicas.Para o fenótipo melânico passar de uma frequência genotípica de 0,00001 para 0,8 em 50 gerações é necessário um coeficiente de seleção (s) de 0,33(significa que as mariposas claras tinha uma taxa de sobrevivência de 2/3 das formas melânicas).Kettlewell detectou que s=0,57, mas como essas estimativas são imprecisas, pode ter contribuído o erro de amostragem ou que a frequência genotípica inicial era menor que a estimada(Ridley,2006.p.142).

O segundo criticismo que não é citado por Enézio, tem haver com a recuperação das formas claras depois da instituição de leis do controle de poluição. O argumento principal é que porque a recuperação de líquens claros não se correlaciona com a recuperação da formas claras das mariposas, então a história inteira está incorreta*(3). Exploram o fato que inicialmente os investigadores pensaram que o criptismo das mariposas claras dependesse da presença do líquen. Entretanto, como as formas claras recuperaram antes que os líquens, os criacionistas concluíram que a seleção natural não tinham nada a ver com a história. Embora seja verdadeiro que as mariposas sejam bem-camufladas aos líquens, e os líquens terem sido destruído pela poluição, camuflar as mariposas depende finalmente da cor das árvores , que refletem a quantidade de fuligem que mancha as árvores. Embora os líquens tenham um papel camuflador, não são necessários.Quando o controle de poluição foi introduzido, as superfícies das árvores em áreas industriais intensamente poluídas tornaram-se mais claras (Bishop & Cook, 1975).A seguir, as mariposas começaram a ficar mais claras. E mais, em todas as áreas, as mariposas claras se recuperaram, como predito pela hipótese. Como evolução é definida pela mudança na freqüência das características herdadas ao longo do tempo, e a freqüência da forma melânica da mariposa Biston betularia aumentou e agora diminuiu em decorrência das leis anti-poluição, isto é prova de evolução.Na realidade, a evidência do melanismo industrial é ainda mais forte de quando Kettlewell a postulou.Existem dois mapas comparativos que mostram a extensão dessa recuperação mostrada por Bruce Grant no Journal of Hereditye neste mapa e republicada no artigo de Nick Matzke intitulado "Icon of Obfuscation" no Talk Origins Archive.Comentário de Grant sobre esses mapas:

“Os mapas mostram a comparação antes-depois da distribuição geográfica dos fenótipos melânicos em mariposas salpicados baseado na pesquisa de Kettlewell e em 40 anos mais tarde por meus colegas e por mim (mapa à direita).As porções pretas nos gráficos indicam a percentagem de melanismo em vários locais.Claramente o melanismo tem declinado em todo lugar onde outrora era comum.”( Grant et al., 1998).

Criacionistas alegam que formas melânicas já foram detectadas em até 80% de frequência no leste da Inglaterra, onde a poluição é baixa.E que a freqüência de mariposas claras em algumas áreas foi menor que o esperado.No entanto, as mariposas macho podem voar longas distâncias para encontrar fêmeas, e uma mariposa sarapintada macho acasala-se, em média, 2,5 km distante do lugar onde nasceu.Não é apenas a seleção visual que é responsável pelas freqüências gênicas.Outros fatores além da seleção visual afetam as freqüências, entre eles está a migração.Outro fator adicional é que as duas formas podem diferir em valor adaptativo, independentemente da predação por pássaros.Creed (1980) analisou medições que foram realizadas em relação a sobrevivência até a fase adulta de 83 mariposas, contendo 12.569 descendentes.A viabilidade dos homozigotos de coloração clara foi cerca de 30% menor do que os homozigotos melânicos.Alguns biólogos aceitam que as três coisas (predação por pássaros, migração e vantagem inerente do genótipo melânico) tem influência significativa para explicar a mudança na frequência dos genótipos; outros biólogos só aceitam a predação por pássaros e a migração, porque o declínio do genótipo melânico nos últimos anos enfraqueceu a tese da "vantagem inerente" (Ridley,2006.p.144).

Em sua terceira objeção, criacionistas afirmam que as fotos ilustrativas foram "montadas".Nem odas são assim, pelo menos as que Majerus mostrou em Melanism: evolution in action são fotos de mariposas que estão nos locais onde elas foram achadas no campo.Vejam este email de Michael Majerus publicada na American Scientific Affliation:Peppered Moths - round 2 (part 2 of 2).Essas fotos publicadas no livro deste pesquisador ainda não fez uma única pessoa perceber e demonstrar que diferença significativa existe entre uma foto "montada" e uma "não-montada".Mesmo em outros casos, a questão importante não é como as fotos foram feitas, mas sua intenção. Não é verdade que o sentido das fotos era mostrar uma condição para provar que as mariposas descansam em troncos.As fotos estão para demonstrar a visibilidade das formas diferentes da mariposa em árvores poluídas em árvores poluídas e não-poluídas.Que diferença existe entre uma foto de uma mariposa "posicionada manualmente" e uma mariposa "posicionada naturalmente"?Especialmente no caso de uma foto com as duas formas de mariposas, é um absurdo pedir a um fotógrafo esperar até que duas mariposas diferentemente coloradas apareçam lado a lado. E mais, dá excessiva importância a este detalhe é apenas uma meio de desviar a atenção dos dados reais.

Existem duas opções para a história das mariposas.Uma que diz que as mariposas escuras passaram da quase inexistência até a mais de 90% em regiões industrializadas de 1848 a 1898 e depois se recuperaram seu número na década de 70, todos esses eventos apresentando uma incrível coincidência com eventos que influenciam a taxas de predação delas. A outra diz que é praticamente impossível existir essa mudança na frequência gênica sem ação da seleção natural.Tudo isso levando em conta que é confirmado que as mudanças nas frequências gênicas na década de 70 igualam-se perfeitamente a diminuição da poluição do ar (Ridley,2006.p.142).Analisando tudo, percebe-se que não é incorreto que muitos livros-textos afirmem simplesmente que a predação por pássaros foi influente na determinação das frequências gênicas das mariposas.Simplificar tópicos complexos é adequado para iniciantes.A história das mariposas é longa e omitir as complexidades da história em livros-textos do Ensino Médio talvez seja apropriado porque permite aos professores fazerem o mesmo, se eles julgarem que os estudantes que não estão prontos para esse nível mais elevado da aprendizagem.Já livros de nível universitário não precisam fazer isso.A maneira como é narrada a história das mariposas no livro Evolução (3ª edição) de Mark Ridley é um exemplo claro disso.

Nota bene[1]:Num artigo em seu blog intitulado "O MEC não adverte: os livros-texto de Biologia do ensino médio fazem mal à educação - Parte 3 " Enézio diz: "Em diversas décadas de pesquisa de campo, envolvendo dezenas de milhares de mariposas, somente 47 foram encontradas repousando ao ar livre..."Obviamente, não há como entender que relação existe entre o número de mariposas liberadas em todos os experimentos e o número de mariposas das amostras do registro de Majerus coletadas no campo em posição de descanso.Além de desprezar o número de mariposas achadas em armadilhas próximas, o "somente 47" dá a impressão que ele imagina que achar uma mariposa repousando ao ar livre é de uma facilidade comparável ao de liberar uma, que todos os pesquisadores do campo que estudaram o fenômeno de melanimo industrial listaram os locais de descanso natural destes insetos e que esse número de mariposas não se refere apenas aos dados de Majerus.

* Nota bene(2):Não há dados que confirmem que as mariposas geralmente descansam no alto da copa das árvores ou algo do tipo.Wells cita Sargent et al (1998) que diz:"Foi Mikkola (1979) que obteve a primeira evidência experimental que estas mariposas tendem a descansar no alto das árvores, principalmente embaixo dos pequenos ramos horizontais."Daí Wells concluiu (equivocadamente) que é dito na literatura científica que as mariposas normalmente descansam em posições altas na copa das árvores.Ver a discussão de Donald Frack na American Scientific Affliation:Frack, Peppered Moths - round 2 (part 1 of 2) . Outros dados de Mikkola (1984), desta vez utilizando mariposas em viveiros, mostrou que as proporções das posições de descanso são de 40% para troncos e 60% para os ramos, considerando alguns
problemas notados pelo autor e a "artificialidade" do experimento.Ver:Frack, "Peppered moths, round 3" .Outra distorção de Wells vista no último link é uma anedota de Clarke et al (1985) sobre avistamento de mariposas ser considerada uma conclusão baseada em pesquisa de campo.

*Nota bene (3):Uma versão forte deste engodo diz que o retorno das mariposas claras em muitas localidades precedeu às mudanças significantes na cor dos troncos das árvores.Entretanto, Mark Isaac do Talk Origins consultou as doze referências citadas pelo artigo Biology Textbooks do Discovery Institute e concluiu que NENHUMA mostra um único fragmento de evidência que dê suporte a esta afirmação e apenas três faziam referência a versão "suave" do engodo (que foi analisada neste artigo).Vejam: http://www.talkorigins.org/indexcc/CB/CB601_2_5.html .Notem também que o artigo de Enézio citado na nota bene 1 é um plágio do texto sobre as mariposas do Discovery Institute.

Referências:


Bishop, J. A. and Cook, L. M. (1975). Moths, melanism and clean air. Scientific American 232: 90-99.

Clarke C.A., Mani, G.S., Wynne, G.(1985). Evolution in reverse: clean air and the peppered moth. Biological Journal of the Linnean Society 26: 189- 199.

Clarke, C. A., Grant, B. S., Clarke, F. M. M. and Asami, T.(1994).A long term assessment of Biston bettularia (L.) in one UK locality (Caldy Common near West Kirby, Wirral), 1959-1993, and glimpses elsewhere. Linnean 10:18-26.

Cook, L. M. (2000).Changing views on melanic moths.Biological Journal of the Linnean Society, 69: 431-441.

Creed, E. R., Lees, D. R. and Bulmer,M. G.(1980). Pre-adult viability differences of melanic Biston betularia (L.) (Lepidoptera), Biol. J. Linn. Soc. 13: 251-262.

Gishlick, A.(2003). Why much of what Jonathan Wells writes about evolution is wrong:The story of the peppered moth.Link: http://www.ncseweb.org/icons/icon6moths.html

Grant, B. S., Cook, A. D. , Clarke, C. A., and Owen, D. F.(1998).Geographic and temporal variation in the incidence of melanism in peppered moth populations in America and Britain. Journal of Heredity 89:465-471.

Howlett R.J. and Majerus M. (1987).Biological Journal of the Linnean Society 30: 31-44.

Kettlewell, H. B. D.(1973). The evolution of melanism: the study of a recurring necessity; with special reference to industrial melanism in the Lepidoptera. Clarendon Press, Oxford.

Majerus, M. E. N.(1998). Melanism: evolution in action. Oxford University Press. New York. 338p.

Matzke, M.(2002).Icon of Obfuscation:Jonathan Wells's book Icons of Evolution and why most of what it teaches about evolution is wrong-Chapter 7: Peppered Moths. Link:http://www.talkorigins.org/faqs/wells/iconob.html#moths

Matzke, M.(2002).Response to Casey Luskin. Link:http://www.talkorigins.org/faqs/wells/luskin.html

Mayr, E. (2005).Biologia, Ciência Única.Editora Companhia das Letras, São Paulo-SP.

Mikkola K. (1984). On the selective forces acting in the industrial melanism of Biston and Oligia moths (Lepidoptera: Geometridae and Noctuidae). Biological Journal of the Linnean Society 21: 409-421.

Ridley, M. (2006).Evolução, 3 ª edição, Editora Artmed, Porto Alegre-RS.

Sargent, T.D., Millar, C.D. and Lambert, D.M.(1998).The ‘Classical’ Explanation of Industrial Melanism: Assessing the Evidence.Evolutionary Biology 30 (1998), 299-322, pp. 318.