O primeiro coração fossilizado de um vertebrado foi encontrado na Chapada do Araripe, a partir da pesquisa coordenada pelo médico José Xavier Neto, 49 anos, do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio/CNPEM).
A descoberta aponta novas possibilidades para o estudo da evolução cardíaca a partir de fósseis, pois as cinco válvulas doRhacolepis buccalisrepresentam uma boa condição intermediária entre os corações dos peixes mais primitivos e os dos viventes.
Apesar de ter nascido no Rio de Janeiro, José Xavier veio morar no Ceará aos três anos de idade e se formou na Universidade Federal do Ceará (UFC). Filho de cearenses, a mãe de Granja e o pai de Fortaleza, ele explicou como sua relação com o Estado foi fundamental para avançar nos estudos do coração.
O trabalho, resultado de mais de dez anos de pesquisa, envolveu ainda químicos, físicos, biólogos, médicos, profissionais de computação, engenheiros, paleontólogos e geólogos do Brasil, França e Suécia.
Xavier também fala sobre como o “coração de pedra” do Rhacolepis é uma luz importante para aumentar a durabilidade das válvulas do coração de humanos.
O POVO: O artigo sobre o peixe fossilizado e a evolução cardíaca foi publicado no dia 20 de abril na revista científica britânica eLife. Qual a repercussão da pesquisa na comunidade científica?
José Xavier Neto: A publicação de nossos resultados obteve uma repercussão internacional excelente. Credito isto ao ineditismo do assunto, à intensa divulgação promovida pelo periódico eLife, e a um excelente comentário escrito por um renomado Paleontólogo australiano - John Long -, que, gentilmente, qualificou nossa descoberta, talvez exageradamente, como o cálice sagrado da paleontologia. Ele é um interessado em fossilização de tecido moles há muitos anos. Já contribuiu com a descoberta do primeiro cordão umbilical fossilizado.
OP: E o senhor acredita que seja o cálice sagrado?
JX: Isso aí é um hipérbole. Eu não acredito que exista nada sagrado (risos).
OP: Vários jornais e portais do Brasil divulgaram a pesquisa. O senhor esperava este interesse?
JX: Devido ao ineditismo do achado nós tínhamos, sim, boas expectativas, mas as amplas repercussões foram surpresas agradáveis.
OP: De maneira geral, essa sua curiosidade pela evolução do coração foi consolidada em meados de 2005, quando o senhor publicou um trabalho sobre a separação de regiões para a entrada e para a saída de sangue pelo ácido retinóico. Nessa fase, o que você pôde concluir sobre o surgimento dos corações?
JX: Nesta fase nós lançamos a proposta de que uma das primeiras etapas na transição evolutiva entre os corações mais simples de invertebrados (semelhante aos nossos intestinos) e os corações de câmara de vertebrados (como os nossos) seria a organização de regiões responsáveis pela entrada e pela saída do sangue (influxo e efluxo, respectivamente).
De fato, apesar de diferenças superficiais, o coração dos vertebrados mais primitivos, como, por exemplo, a lampréia, é organizado de forma muito semelhante ao coração humano, todos possuindo uma série de câmaras de entrada e de câmaras de saída. De uma forma bem geral, os corações de vertebrados são repetições monótonas de câmaras de entrada e de saída.
Faltava então testar as hipóteses em fósseis. Só que não havia fósseis cardíacos, e daí surgiu o interesse.
OP: Ao contrário da ideia genérica de que a evolução segue naturalmente um aumento de complexidade, sua pesquisa constatou uma simplificação do coração do Rhacolepis buccalis, com a diminuição do número de válvulas. Qual a hipótese para que isso tenha acontecido?
JX: É um conceito bastante difundido tanto popularmente quanto na comunidade científica, embora não seja correto. As simplificações evolucionárias são relativamente comuns. De modo geral, no contexto da história evolutiva, é possível enumerar vários exemplos de uma primeira fase de aumento de complexidade através da repetição de muitas unidades (por exemplo várias válvulas). Com o tempo, e com a seleção natural, é possível que a eficiência de cada unidade acabe aumentando de forma pronunciada, proporcionando chances de se obter uma mesma funcionalidade com um menor número de unidades, o que é benéfico durante o período de desenvolvimento do animal, que se torna mais econômico do ponto de vista energético e, potencialmente, mais rápido. Uma analogia que gosto de usar é dos aviões de caça com geometria variável de asas. Nas décadas de 60/70 foram criados aviões que abriam as asas no pouso e na decolagem para aumentar sua sustentação aérea, mas que em velocidades supersônicas retraiam as asas para reduzir o atrito. Eram peças maravilhosas e complicadas de tecnologia com muitas partes móveis de difícil manutenção. Hoje os engenheiros simplesmente aprenderam a projetar asas que funcionam bem nos regimes de alta e baixa velocidade.
OP: De que forma a pesquisa sobre a evolução e a descoberta desse coração fossilizado podem contribuir para os estudos sobre a anatomia cardíaca em humanos?
JX: Este é um ponto interessante que vale muito a pena ser comentado. Primeiro, é preciso dizer que dificilmente alguém em sã consciência teria coragem de propor um projeto para investigar o coração humano cavando buracos na terra ou quebrando pedras atrás de fósseis de peixe. Na realidade, o processo é bem diferente. O interesse foi sempre bem básico, pois queríamos, fundamentalmente, entender a transição das bombas circulatórias de invertebrados para os corações de vertebrados. É o resultado da pesquisa, não a intenção original, que abre perspectivas interessantes para a aplicação.
Este exemplo vale para a relação entre pesquisa básica e pesquisa aplicada. De forma caricatural, há sempre um grupo de nerds com inclinação a perguntas mais ou menos abstratas que produz conhecimento nas mais variadas formas. Há também um outro grupo, de nerds com outras inclinações, que constantemente examinam os resultados dos primeiros em busca de uma aplicação prática. São raros os que militam nas duas áreas. Na verdade, um tipo não sobrevive sem o outro. Esta interação simples é, às vezes, de difícil compreensão para nossos formuladores de políticas. Mesmo no século XXI, ainda há quem imagine que a melhor estratégia para tudo é sempre um ataque direto aos problemas específicos. Guardando as proporções, é como se essas pessoas fossem maus generais, como os da primeira guerra, que, por falta de imaginação, lançavam o melhor da juventude de seus países em ataques fúteis contra posições fortificadas. Uma das soluções, em minha opinião sempre esteve à vista, e é a formação de massa crítica nas esferas básicas e aplicadas, com uma constante interação entre os grupos.
Respondendo especificamente sua pergunta, nosso estudo, aliado a outros, inclusive estudos de modelos teóricos criados por Alan Turing (representado pelo ator Benedict Cumberbatch no filme “O jogo da imitação”) e utilizados por pesquisadores espanhóis, sugerem que toda a complexidade das válvulas de vertebrados primitivos (ou a simplicidade das válvulas de vertebrados mais recentes) pode ser atribuída à interação de apenas duas substâncias produzidas no coração.
OP: Qual a possível aplicação para a saúde?
JX: A anatomia humana não está em dúvida há pelo menos 300 anos, deixou de ser um mistério há muito tempo, foi uma das primeiras coisas a ser conquistada. A contribuição é mais pro estudo do desenvolvimento geral, as questões de desenvolvimento e evolução. A nossa contribuição é mais para evolução e desenvolvimento.
É um conceito, vou comparar com um interruptor de luz. Um ser do outro do mundo chega na Terra e tem um interrupto, ele não sabe bem o que é . Ele vai lá e liga a luz. Está aí a descoberta de que ele pode manipular a luminosidade mexendo ali. Será que ele vai saber apagar, desfazer o que ele fez? Ele vai testar e descobre que sim. Eu posso tentar dar um exemplo do contrário. Tem um interruptor de luz, a luz está acesa e ele viu que podia desligar, na próxima vez já pode estabelecer a luz de novo. Então, é mais ou menos isso em Biologia. Quando a gente mexe aumentando as coisas ou diminuindo as coisas, temos informação sobre o processo. Você pode só reverter o processo e fazer uma coisa ou outra. A gente identifica quais são as variáveis e quais são os caminhos e, depois, essa informação pode ser utilizada.
Existe o potencial para identificar as receitas que fazem crescer válvulas. Se a gente tem uma evidência que esse processo de aumentar e diminuir válvulas é relativamente presente durante a evolução, significa que há perspectiva de manipular esse processo e ter um efeito interessante para a sociedade. E, no caso, uma futura aplicação desse conceito é que você pode tirar a célula do próprio paciente, fazer células e trocar usando uma receita. Essa receita, que ainda é desconhecida, seria criar válvulas a partir do próprio paciente.
As válvulas funcionam em muitas pessoas até a última batida do coração, mas obviamente há doenças em que elas tanto não são formadas direito ou são destruídas. São as patologias ovulares, como endocartite bacteriana, por exemplo. Aí você tem que substituir a válvula para salvar aquela pessoa, o que normalmente é feito com válvulas artificiais, que são feitas ou de materiais sintéticos ou de materiais biológicos.
Então têm um tempo de duração e precisam ser substituídas. E se há opção de criar com um tecido do próprio paciente, existe uma chance de isso durar muito mais.
OP: Seus pais são cearenses e o senhor passou grande parte de sua vida no Estado, justamente onde foi descoberto o primeiro fóssil cardíaco. De que forma a relação com o Ceará contribuiu para esse achado?
JX: Bom, toda esta história é ligada ao Ceará, o que me dá uma satisfação extra. A idéia original nasceu na casa de meu sogro e de minha sogra em Várzea Alegre, no Ceará, onde passávamos as festas de fim de ano de 2005. Lá, discuti meus interesses com o geólogo Idalécio Freitas, tio de minha esposa, que me sugeriu iniciar a pesquisa no Araripe, devido à conservação espetacular de seus fósseis. Começou então uma jornada de visitas anuais ao Araripe que ainda continua e que sempre contou com a participação dos geólogos Idalécio Freitas e Jose Artur de Andrade, além do paleontólogo carioca, cearense honorário, Ismar de Carvalho. Destaco ainda a colaboração de meu pai na tarefa de arranjar vários exemplares enormes de um parente distante do Rhacolepis buccalis, que é o Camurupim. O Camurupim me foi apresentado muito precocemente como criança como o provedor de deliciosas ovas muito apreciadas na região de Camocim e de Granja, esta a cidade da família paterna. Enfim o trabalho todo tem um gosto muito forte do Ceará.
OP: Quando você buscou entender a origem dos corações através dos fósseis não havia nenhum registro cardíaco aceito pela comunidade científica. O que a confirmação desse fóssil cardíaco representa?
JX: É a chamada prova de conceito, digo do conceito de que é possível se estudar a evolução dos corações através de fósseis.
OP: Por que você começou a procurar estruturas cardíacas em fósseis dos peixes da espécie Rhacolepis buccalis? Quais as características deste peixe?
JX: Aqui uma contribuição fundamental foi a de Idalécio e de Artur, pois eles me apontaram muito claramente para os fósseis de Rhacolepis. Em contraste com outros fósseis que eram achatados (só conservavam escamas e ossos), os fósseis de Rhacolepis possuem uma estrutura tridimensional muito clara, o que sugere que há algo mais além de só ossos e escamas. Este além é, frequentemente, exemplificado por músculos, conteúdo intestinal, bexiga natatória e etc.
OP: Qual era a dificuldade técnica inicial para a pesquisa do “coração de pedra”?
JX: Os tecidos moles como o coração não aparecem com muito contraste nas tomografias mais comuns, como as que são realizadas em hospitais ou clínicas. Por isso, surgiu a necessidade de utilizar os raios-x de sincrotron.
OP: O trabalho é resultado de mais de dez anos de pesquisa. Em algum momento pareceu que a pesquisa não iria avançar?
JX: Houve momentos de maior e menor progresso, mas na realidade nunca senti isto. De forma geral nós tivemos um apoio excepcional do LNBio, do LNLS, do LNNano, do InCor, da Unicamp e do DNPM no Brasil e do ESRF na França
OP: A equipe do senhor é multidisciplinar, com autores do Brasil, França e Suécia. No entanto, a maioria das descobertas evolutivas tem a frente pesquisadores estrangeiros. O que falta no Brasil para termos uma maior atividade científica?
JX: O Brasil possui grupos excepcionais de paleontólogos, assim como de cientistas de todas as áreas, e a atividade científica no Brasil já pode ser considerada intensa. Do ponto de vista geral e, na minha opinião, precisamos rapidamente mudar de fase, como se fala com os videogames. Os grupos excepcionais aos quais eu me referi são o resultado de políticas bem sucedidas elaboradas há 40-50 anos, muito pela ação da Capes ao induzir uma mentalidade de organização, profissionalização e competição dentro de uma cultura de produção científica nos cursos de pós-graduação e nos departamentos universitários. Em minha opinião estamos numa situação em que o doente já se curou, mas o médico continua forçando a mesma receita goela adentro do paciente. Os pesquisadores Brasileiros já sabem publicar, não há dúvidas, é só olhar a produção bruta. Agora, a meu ver, temos que reorientar a ênfase do estímulo na direção da produção de contribuições de real conteúdo para que a pesquisa do Brasil tenha mais consequencia.
Precisamos focar na qualidade, na perseguição de objetivos inovadores e desafiadores e no fortalecimento de ações multidisciplinares. Precisamos dissuadir nossos jovens pesquisadores de que há futuro na produção de centenas de publicações em série, como se vivêssemos em uma era Fordista da ciência, onde se privilegiam linhas de montagem em prejuízo do trabalho único, que muitas vezes é artesanal mesmo. Não interessa ao país manter um modelo de publicações com mínimas diferenças entre umas e outras, e que só são realizadas para justificar índices de produtividade. O que interessa ao país é a inovação real. Naturalmente, é preciso tomar cuidado para não justificar falta de produção em nome de resultados espetaculares que nunca chegarão. Há inúmeras maneiras de continuar publicando e produzindo enquanto se prepara uma contribuição de maior peso. Estas frequentemente demandam projetos de longo prazo com cinco ou mais anos de duração. Não podemos esquecer que é necessário manter um bom nível de investimentos em Ciência. Flutuações sempre haverá, contudo não podemos correr o risco de desestruturar Universidades, Departamentos e Institutos de Pesquisa construídos tão penosamente ao longo dos últimos 50 anos. Hoje passamos por esta ameaça.
OP: Em linhas gerais, qual a diferença dos raios X convencionais para os do Laboratório Nacional de Luz Síncroton? O que foi possível ver com as microtomografias? E porque alguns fósseis precisaram ser enviados para o laboratório de Síncroton da França?
JX: Uma microtomografia por raios-X de síncrotron pode ser até um milhão de vezes mais detalhada do que as tomografias médicas. Este grau de detalhe demandou uma espécie de ajuste cognitivo de nossa parte porque nos primeiros exames eu enxergava coração até onde não havia. Um exemplo muito bom do poder do método foi a descoberta da última ceia de um dos exemplares do Rhacolepis. Neste é possível visualizar da boca até aos intestinos a presença de inúmeros camarões. Última ceia sim, mas com estilo.
Isso é muito importante, a maioria dos fosseis foi enviada para lá. Os detalhes [de luz Síncroton] é um milhão de vezes maior que a tomografia médica. Existe uma sutileza, temos uma linha de luz que pode fazer a mesma coisa que foi feita no da França mas ela só faz para materiais muito pequenininhos, então pra fazer materiais grandes que nem os nosso fósseis foi preciso mandar para a Franças. Sem o trabalho do Síncroton da França não teríamos essa pesquisa, mas não quer dizer que a gente não faça aqui em amostras menores.
OP: Qual a importância da construção do Sirius, a fonte de luz Síncroton que está sendo produzida em Campinas, para a pesquisa de fósseis no País?
JX: Fundamental. O projeto Sírius prevê a construção de uma linha de luz para a análise de alta resolução de materiais de maiores dimensões, porque para as menores dimensões o nosso velho LNLS dá conta do recado. A linha já tem um nome, que é Mogno, a madeira de lei. A Mogno vai possibilitar ao Paleontologista Brasileiro uma análise de seus fósseis tão eficiente quanto, ou até mais eficiente do que as atualmente disponíveis em Síncrotrons da França, Estados Unidos, China ou Austrália, por exemplo.
OP: A saída de fósseis é regulamentada no Brasil pelo Departamento Nacional de Produção Mineral. O senhor sentiu alguma dificuldade burocrática para levar os fósseis para São Paulo?
JX: No início não acreditei que era possível. Contudo, obtivemos resultados muito bons com todas as agências e departamentos como DNPM, Iphan e, muito engraçado, até o Ibama. Eu não sabia que o Ibama também se pronunciava sobre animais mortos há mais de 100 milhões de anos, mas aparentemente eles também caem em sua área de atuação. O fato é que os departamentos administrativo e jurídico do CNPEM trabalharam muito bem e os órgãos supracitados tiveram muito boa vontade conosco. Em suma, fica a dica, é possível sim exportar de forma legal, prática, fósseis para estudo. Todos os exemplares que enviamos à França já foram repatriados.
OP: Qual o valor total da pesquisa? Esse montante foi custeado pelo LNBio?
JX: Eu teria que passar seis meses fazendo essa investigação, não é nosso objetivo, não posso te dar um número. A pesquisa foi custeada por CNPq, FAPESP e CAPES, além de todo o apoio institucional do LNBio, LNLS, LNNano e do CNPEM
OP: Onde o fóssil está atualmente? Há chances desse “coração de pedra” ficar no Museu de Santana do Cariri?
JX: O fóssil hoje faz parte da coleção de fósseis de excepcional preservação do CNPEM. Na realidade, o Rhacolepis é tão abundante no Araripe, e a preservação cardíaca tão frequente, que, com toda certeza, já há vários exemplares semelhantes nas prateleiras dos diversos museus da região. Em minha opinião seria muito mais interessante a exposição dos modelos de reconstrução tridimensional dos fósseis criados por computador.
OP: As expedições no Ceará vão continuar? O que o senhor espera achar?
JX: Não estou procurando achar outro cálice sagrado [risos].O que a gente gostaria de ver é se existem outros peixes diferentes desse com coração preservado também, porque aí a gente aumentaria o tamanho do registro fóssil. Peixes de espécies diferentes de grupo diferentes adicionariam bem mais detalhes para gente, seria bem interessante. A gente trabalha em termo de expedições, todo ano tem uma ou duas.
OP: O senhor disse, em entrevista anterior, que "noções importantes saem de coisas completamente inesperadas". O que o estimula a continuar as pesquisas sobre a evolução do coração?
JX: Continuo com vontade de entender como foi a transição de uma bomba semelhante ao intestino para uma bomba do tipo do coração de humanos. O Rhacolepis não esclarece esta questão. Precisamos recuar no tempo para algo em torno de 600-650 milhões de anos atrás.
Saiba Mais
O pássaro mais antigo do Brasil, descoberta anunciada em junho do ano passado, foi justamente encontrado na Chapada do Araripe. O registro da ave de 115 milhões de anos, inédito na América do Sul, trata-se do mais antigo fóssil encontrado no antigo continente de Gondwana, o qual reunia a América do Sul, África, Índia, Antártica, Austrália e Madagascar.
Um mês depois, também em 2015, um outro fóssil achado no Cariri cearense trouxe à tona esclarecimentos sobre animais do supercontinente. Era a descrição inédita de uma serpente de quatro patas, comprovando a relação evolutiva entre cobras e lagartos.
Perfil
José Xavier Neto formou-se em Medicina na Universidade Federal do Ceará (UFC) em 1989 e, depois, mudou-se para São Paulo, onde fez doutorado em Fisiologia Cardiovascular (ICB-USP). Em 1995, concluiu um pós-doutorado em Biologia Molecular no InCor-HC-FMUSP e em 1999 concluiu outro pós-doutorado de Biologia do Desenvolvimento Cardíaco na Universidade de Harvard. Foi médico pesquisador do Instituto do Coração (InCor-HC-FMUSP) e da USP, onde também exerceu cargo de coordenador da Unidade de Transgênicos do Hospital das Clínicas. Hoje é pesquisador do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio/CNPEM) e coordenador do Laboratório de Modificação do Genoma (LMG). Foi Presidente da Sociedade Latino Americana de Biologia do Desenvolvimento (2010-2015).