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Lados iguais: por que a simetria é tão comum na natureza?

Por| Editado por Luciana Zaramela | 28 de Março de 2022 às 12h36

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twenty20photos/Envato
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Uma equipe internacional e interdisciplinar de cientistas, liderada por Iain Johnston, professor do Departamento de Matemática da University of Bergen, na Noruega, saiu em busca de respostas sobre a relação entre biologia e simetria. Lados iguais são a regra e não a exceção: estrelas-do-mar se desenvolvem a partir de um raio central, nós, humanos, somos criaturas bilaterais, e plantas costumam ter folhas simétricas.

Na geometria, sistemas simétricos constituem uma parte pequena de todas as formas possíveis. Nos organismos, no entanto, a simetria está virtualmente por todos os lados. Até mesmo elementos microscópicos como proteínas — de função importantíssima no maquinário molecular de nossos corpos — são simétricas, com partes modulares repetidas. Partes repetidas podem ser vistas também em animais, como as centopeias, cujos segmentos são repetidos inúmeras vezes. Os exemplos são abundantes.

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Valorização da simplicidade

Se a simetria é preferida na biologia, ela deve apresentar alguma vantagem em relação a outras formas que a valorize na seleção natural, não é? Bem, mais ou menos. O que a seleção natural faz é tornar uma característica benéfica mais comum ou eliminar uma nociva, mas não forçar que uma apareça. Um inseto que se pareça mais com um galho, por exemplo, vai ser menos notado e predado por pássaros, fazendo com que se reproduza mais e passe isso aos filhotes. Isso não quer dizer, no entanto, que a semelhança com galhos seja trazida à existência — ela tem de surgir a partir de uma mutação genética aleatória. Se ela for uma vantagem, como nesse caso, será passada adiante na espécie, se tornando uma característica.

Com a simetria, a questão é um pouco diferente. Os pesquisadores mostram que a explicação mais plausível é que as formas simétricas são mais fáceis de ocorrer na natureza, e por isso aparecem mais vezes no processo de seleção natural. A razão para isso é que essas formas costumam precisar de menos informações para sua produção do que fromas assimétricas. Johnston usa um exemplo simples: ao receber a tarefa de ladrilhar um chão com a menor quantidade de elementos possível, não colocaríamos um ladrilho de formato de diamante, depois outro retangular, outro triangular, etc. Colocar ladrilhos quadrados é muito mais fácil, rápido e prático — e é uma receita altamente simétrica.

A equipe do cientista utilizou modelagem computadorizada para testar a recorrência dessa simplicidade na natureza. A simulação da evolução de uma proteína mostrou que mutações aleatórias têm uma probabilidade muito maior de gerar sequências genéticas simples do que complexas; se essas estruturas simples conseguem fazer seu trabalho com eficiência, a seleção natural irá preferi-las. Tanto na simulação dos pesquisadores quanto na natureza, estruturas simétricas com pouca complexidade são a esmagadora maioria, em detrimento de estruturas complexas assimétricas.

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Implicações ao teorema do macaco infinito

O estudo e suas conclusões acabam trazendo uma nova interpretação ao chamado teorema do macaco infinito. Esse experimento teórico da biologia evolucionário diz que um macaco colocado para digitar em teclado tiver tempo o suficiente em mãos (um tempo infinito, neste caso), digitando de forma aleatória, ele um dia acabaria escrevendo a obra completa de Shakespeare, levando em conta cálculos de probabilidade. Nesses termos, mutações genéticas não são muito diferentes dos macacos, trazendo engenhosidade ao longo do tempo e das variações geradas probabilisticamente.

Hipoteticamente, no entanto, até o momento em que um símio produza as obras de Shakespeare, é provável que ele já tenha escrito uma quantidade enorme de poemas mais simples e curtos, justamente por sua simplicidade. A biologia, sendo baseada em instruções genéticas geradas aleatoriamente, também acaba por trazer um grande número de instruções simples só pelo fato de que elas aparecem com mais frequência do que as complexas. Para a seleção natural, a complexidade é desnecessária quando uma solução simples está disponível. Afinal de contas, copiar e colar é bem mais fácil, não é verdade?

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Fonte: PNAS, Phys.org