Victor Calvanese

Ensaio opcional aula 10.03.2017

O dogma central da Biologia molecular envolve os processos observados e as possíveis limitações impostas para transferência de informação a nível genético. Como expressado pelo próprio Francis Crick (1970) ainda que os processos mais gerais e frequentes sejam razoavelmente bem compreendidos, são na maioria das vezes apresentados em modelos simplistas. Com o advento de novas ferramentas tecnológicas, interações muitas vezes consideradas impossíveis passam a ser elucidadas, acarretando no aumento de complexidade de modelos propostos e abrindo novos campos para a ciência. Neste contexto, a concepção inicial de que o único caminho possível para transmissão de informação genética seria DNA->RNA->Proteína já foi a muito desmistificada. Mecanismos que envolvem DNA ou RNA como agentes disseminadores de informação são atualmente melhor compreendidos, principalmente por serem a “regra” em eucariotos e procariotos (grupos mais conhecidos), entretanto, sabe-se que algumas proteínas também são capazes de transmitir informação (p. ex. príons). Neste nível, o próprio conceito de “transmissão de informação” pode acabar esbarrando no de “reação bioquímica em cadeia”, dada a complexidade envolvida na propagação de uma molécula tão simplista. Mais esforços principalmente na pesquisa genética em procariotos e vírus, e a melhor compreensão sobre replicação e transmissão de informação em príons, que contam com um universo ainda pouco conhecido, devem revelar a frequência de processos considerados “inusitados”, bem como podem demonstrar mecanismos inimagináveis.

Correção ensaio opcional por Camila Chabi:

.Primeiramente, gostei bastante da forma que você defende sua opinião e os exemplos utilizados;
Mas, seguem algumas sugestões:
.Logo no primeiro parágrafo você deveria definir o que é o dogma central da biologia, ir diretamente ao assunto;
.Como você utilizou bastante exemplos, seria interessante utilizar algumas referências;
.Embora seja difícil, as sentenças deveriam ser mais curtas e "limpas";
.A nível de conhecimento científico, acredito que o dogma não é desmistificado pela acadêmia científica, pois ele mesmo considera que existem fluxos especiais. Estes, estão baseados em organismos conhecidos.

Ensaio 1 (17 de março 2017)

Devido ao fato do conceito de espécie ser ainda subjetivo, diversas questões básicas sobre delimitação natural de um grupo ainda são levantadas. Mesmo que existam agrupamentos naturais (espécies p. ex.) ainda não descritos, sua real existência configura como parte de uma história evolutiva, sendo seu posicionamento parentético tão relevante em filogenias quanto o de espécies descritas. Entretanto conforme a metodologia empregada, diversas concepções para “espécie” podem surgir. No estudo apresentado em sala, para populações de anfíbios em Madagascar, alguns pontos (em minha opinião essenciais) sobre as espécies candidatas foram pouco abordados ou negligenciados, pondo em cheque a validade da proposição de entidades como “novas espécies”. Entre eles: a distribuição ou nicho ocupado pelas candidatas não foi demonstrado, portanto, seriam simpátricas? Se sim, qual o número de espécimes de cada agrupamento analisados (apenas a quantidade geral da amostra foi revelada), pois se pouco representadas, tais linhagens podem ser apenas anômalas (sem que exista uma mutação fixada na população como um todo). Para tanto, teoricamente, existe o crivo científico onde toda comunidade (científica) deve aprovar essa espécie-hipótese, sendo tal procedimento essencial para a confiabilidade do processo. A criação de novos graus taxonômicos mesmo que justificada pela incompatibilidade da metodologia com a possibilidade real de execução deve, em minha opinião, ser vista com cuidado, pois quando uma ideia não é colocada em confronto sua validade acaba sendo menos confiável, ferindo preceitos da própria metodologia científica.

Correção Ensaio 1, por Priscilla Afonso:
Gostei bastante do texto. Embora você tenha exposto sua opinião de forma clara, as sentenças ainda continuam um pouco longas.

Ensaio 2 (24 de março de 2017)

A teoria neutra propõe a ocorrência de padrões não darwinianos na evolução de organismos. Kimura (1968), observa altas taxas de substituição de nucleotídeos em diferentes linhagens. O autor afirma que a maior parte dessas alterações são neutras ou quase neutras uma vez que não interferem diretamente na expressão de proteínas. Isto ocorre principalmente porque as alterações ocorrerem em material genético não decodificante ou em sítios cuja substituição não seja determinante para a construção de aminoácidos (Kimura, 1991). O autor propõe ainda que essas alterações podem não interferir diretamente no fitness dos organismos, podendo ser fixadas de forma aleatória. Segundo Kimura (1991), a maior parte das mutações observadas no material genético não seguem um padrão darwinista. Segundo o autor, deriva genética é predominante a seleção natural. Neste contexto, mudanças genéticas acontecem mais frequentemente de forma aleatórias e são predominantemente fixadas por eventos estocásticos.

Referências bibliográficas
Kimura, Motoo (1968) Evolutionary Rate at the Molecular Level. Nature, 217:624.
King JL, Jukes TH. (1969). Non-Darwinian Evolution. Science 164:788-97.

Comentários Giulia (31 março)

- O Daniel já comentou sobre citar o autor na frase. Acho que eu concordo com ele nesse aspecto. A exceção que eu consigo imaginar seria se falar sobre o autor fosse relevante para o seu ponto ser válido. Mas como são questões mais consenso na literatura, acho que citar o autor é mesmo desnecessário.
- a palavra decodificante é meio estranha pra mim. Acho que não codificante seria melhor. Mas posso estar errada sobre isso.
- deriva genética é predominante a seleção natural. Eu acho que esse a tem crase.
Mas eu gostei bastante do texto. Está bem claro e objetivo

Kimura, Motoo (1991). The neutral theory of molecular evolution: a review of recent evidence. Jap. J. of Genetics.

Ensaio 3 (31 de março de 2017)

Público Alvo: Graduandos em Ciências Biológicas (Bacharel)

Os efeitos da Deriva genética estão estritamente relacionados ao tamanho das populações. Podemos observar que quanto menor a população, mais rapidamente se evidenciam os resultados da deriva genética (Charlesworth, 2009). Isto acontece principalmente pelo fato de que eventos estocásticos são mais facilmente fixados em um pequeno universo amostral. Em grandes populações, embora exista a fixação de mutações por deriva, este processo pode decorrer de grande número de gerações. Na realidade o que se observa é que quanto maior a população mais gerações serão necessárias para a fixação de mutação por deriva genética (Charlesworth, 2009). Neste contexto, a influência do tamanho efetivo de populações torna-se crucial. Por este conceito entende-se (de modo simplista) que o tamanho efetivo da população condiz com os indivíduos reprodutores deste grupo. Portanto, para se analisar por este aspecto os efeitos da deriva genética é inerente o profundo conhecimento sobre as dinâmicas intrínsecas a determinada população. Fatores como tamanho geral da população devem ser comparados com informações relativas a hábitos reprodutivos, competição intra e interespecífica, migração/emigração de espécimes entre outros. Portanto, processo de inferência sobre tamanho efetivo de populações são bastante complexos, sendo muitas vezes negligenciados ou omitidos.

Referências bibliográficas
Charlesworth, Brian. "Effective population size and patterns of molecular evolution and variation." Nature Reviews Genetics 10.3 (2009): 195-205.

+++comentario (juliano)
Bom texto. Está claro e com sentenças curtas e objetivo.

Ensaio 4 (05 de maio de 2017)

Público Alvo: Graduandos em Ciências Biológicas (Licenciatura)

Mesmo que o conceito evolutivo seja regente em Biologia, questões básicas como a interpretação gráfica de agrupamentos ainda é um desafio para não especialistas na área (Sandvik, 2008). Atualmente, topologias de agrupamento sistemático (ou árvores filogenéticas) são amplamente utilizados em Biologia (Baum, 2005), sendo sua interpretação muitas vezes errônea. Entre os vieses, notamos desde a interpretação errada de informações até a extrapolação de dados (Sandvik, 2008). Muitas vezes o usuário da informação acaba tentando extrair mais do que é possível através de determinada proposição. Isso também ocorre com graduandos em Biologia (como demonstrado por Sandvik, 2008), que devido sua inabilidade, acabam propagando conceitos falsos. Como uma ciência em construção, apresenta ainda alguns aspectos de subjetividade, onde resultados são muitas vezes dependentes da metodologia empregada. Contudo, filogenias são hipótese dinâmicas, não devendo ser consideradas verdades universais.

Comentários Alfredo: Bom texto, boa escolha de tema. Texto claro e direto. Discutiu bem e de forma clara o tema central.

Referências bibliográficas
Baum D. A., Smith S. D. & Donovan S. S. 2005. The tree-thinking challenge. Science, 310:979–980.
Sandvik H. 2008. Tree thinking cannot taken for granted: challenges for teaching phylogenetics. Theory in Biosciences, 127:45–51.

Ensaio 5 (12 de maio de 2017)

O custo exigido para análises filogenéticas é proporcional a quantidade de dados implementados. É observado que a possibilidade de topologias possíveis se eleva em grandes proporções com o aumento de terminais. Em determinado momento, passa a ser impossível a exploração de todo universo amostral em uma análise. Diante disso, as principais metodologias de busca restringem a análise sob premissas impostas sob determinado algoritmo. Sendo assim, exceto para buscas exaustivas, o que se encontra são topologias ótimas mais prováveis, uma vez que boa parte das possibilidades são negligenciadas. UPGMA e NJ, apresentam um algoritmo de busca, que ao invés de comparar topologias (como em ML e MP), constrói árvores por meio da distância observada entre terminais ou grupo de terminais. Particularidades à parte, ambas são atualmente reconhecidas como inferiores em resgatar topologias corretas quando comparadas a metodologias baseadas em estatística ou em máxima parcimônia. Por outro lado, acabam demandando um custo operacional menor. Por este motivo, mesmo que não utilizadas para uma análise mais refinada, podem ser utilizadas como ferramentas rotineiras para análises preliminares.

(Comentarios: Juan Manuel)

Oi Victor!
Bom texto, tem frases curtas e conexas. Talvez aqui tenha uma redundância: "… a possibilidade de topologias possíveis…". Do resto acho que esta bom escrito!
Obrigado pela correção do meu texto

Ensaio 6 (19 de maio de 2017)

Maximum Likelihood (ML) produz uma estimativa estatística para a probabilidade de determinado senário (Felsestein, 1988). Baseia-se basicamente em uma função probabilística sobre um determinado conjunto de dados sob determinado modelo analítico. Em filogenias, dados moleculares são analisados sobre um modelo que leva em conta preceitos relacionados a probabilidade entre mudanças de pares de bases ou aminoácidos (Holder & Lewis, 2003). Tais preceitos podem ser previamente conhecidos (como por exemplo frequência de modificação relativo a posição de nucleotídeos em aminoácidos) ou estimados através de algoritmos estatísticos. Embora ML não defina um único parâmetro que qualifique o resultado obtido (como p. ex. topologia com menor número de passos em Máxima Parcimônia), fornece uma relação probabilística para a topologia recuperada, e a consistência dos dados pode ser calculada através de parâmetros de suporte como o Bootstrap.

Referências bibliográficas
Felsenstein, J. 1988. “Phylogenies from Molecular Sequences: Inference and Reliability.” Annual Review of Genetics 22 (1): 521–565. doi:10.1146/annurev.ge.22.120188.002513.
Holder, Mark, and Paul O. Lewis. 2003. “Phylogeny Estimation: Traditional and Bayesian Approaches.” Nature Reviews Genetics 4 (4) (April): 275–284. doi:10.1038/nrg1044.

Ensaio 7 (26/05/2017)

O material genético é modificado através de múltiplas substituições em linhagens divergentes ao longo do tempo. Entretanto, tais substituições apresentam taxas diversas de mutação em diferentes grupos de organismos, ou mesmo sob determinado trecho molecular. Em análises filogenéticas realizadas sob critérios estatísticos, é necessária a adoção de um modelo evolucionário que melhor se enquadre ao fit dos dados. Todos modelos são errados, entretanto alguns podem ser mais úteis que outros (Box, 1976). Esta visão é facilmente entendida quando relacionamos modelos a um padrão ideal, raramente observado na realidade. Modelos estatísticos, permitem a extrapolação de dados, uma vez que acrescentam parâmetros a um conjunto de dados meramente descritivo (Sullivan & Joyce, 2005). Neste contexto, a escolha de um modelo específico acaba sendo crucial, interferindo diretamente no resultado analítico obtido. Basicamente, modelos muito generalistas não extraem todas as informações possíveis de um certo conjunto de dados, já modelos ultra parametrizados acabam gerando um custo computacional elevado.

Referências bibliográficas
Box GEP. 1976. Science and statistics. J. Am. Stat. Assoc. 71:791–99.
Sullivan J. & Joyce P. 2005. Model Selection in Phylogenetics. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 36:445–466.

Correção por Giulia

Gostei muito do seu texto. Bem objetivo, com conexões boas.
Eu só não sei dizer se essa sua primeira frase seria a frase título adequada para o seu texto. Parece que você vai falar de mutações ou algo do tipo. Mas na verdade está falando de modelos.
Mas muito bom o texto!

Ensaio 8 (02/06/2017)

O grau de dificuldade enfrentado na busca por filogenias ótimas é uma função proporcional a quantidade de dados implementados na análise (Giribert, 2007). O acréscimo de terminais implica no crescimento exponencial de topologias possíveis (Felsenstein, 1978). Tal propriedade (pelo que se sabe, intrínseca as atuais metodologias empregadas) demanda um grande esforço de cálculo, independentemente do critério de otimalidade empregado. Para sanar este problema, basicamente 2 medidas são implementadas: adoção de computadores mais potentes e utilização de algoritmos que encurtem caminhos em buscas heurísticas. Existem diversas medidas que direta ou indiretamente atuam na complexidade da pesquisa. Dentre elas podemos citar, como forma indireta, a “quebra” de matrizes complexas em subgrupos menores, que podem ser posteriormente unidos (p. ex. Tree of life). Existem também metodologias empregadas diretamente nas buscas. Por esta abordagem, diferentes algorítimos (como p. ex. TBR e SPR) restringem o número de topologias visitadas buscando descartar caminhos que provavelmente não levam a topologias ótimas (Giribert, 2007). Tais metodologias, embora muito úteis, podem no entanto permanecer estagnadas em um resultado sub ótimo. Tal viés decorre principalmente pela não visitação de caminhos inicialmente considerados menos prováveis de se levar a uma topologia ótima. Em detrimento a esta questão existem processos de refinamento que buscam disturbar resultados parcialmente obtidos afim de ampliar o universo pesquisado. Tais tecnologias vem ganhando força na última década, podendo já podem ser implementadas em softwares como o T.N.T. (commando new technology search) ou PAUP*.

Referências
Felsenstein J. The number of evolutionary trees. Systematic Zoology. 1978;27:27–33.
Giribet G., 2007. Efficient tree searches with available algorithms. Evol Bioinform Online 3: 341–356.

Comentários Alfredo: O ensaio ficou bom, deu para entender a ideia central do texto e foram apresentados argumentos que sustentam esta ideia. Algumas melhorias são possíveis. O texto pode ser mais coeso, faltou encadeamento entres algumas frases. Algumas frases abordam mais de duas ideias fundamentais, o que prejudica a compreensão do texto. Diminuir e fragmentar mais as frases pode melhorar o texto. Algumas construções desnecessárias como: “Tais metodologias, embora muito úteis, podem no entanto…”, dificultam a leitura. Tiveram alguns erros de digitação/revisão: “podendo já podem ser implementadas” e “processos de refinamento que buscam disturbar resultados parcialmente obtidos”. Não sei se é adequado o uso do números na frase: “basicamente 2 medidas são implementadas”.

Ensaio 9 (09/06/2017)

A hipótese do relógio molecular é baseada na observação de que sequências moleculares apresentam taxas de diferenciação proporcional ao tempo de divergência dos táxons (Philip et al., 2017). Tal premissa, quando apresentada de forma generalista como de um relógio universal aplicado a todos os organismos acaba gerando algumas contradições (Graur et al., 2004). Dentre elas há notoriedade no fato de que mesmo em um único organismo, diferentes trechos moleculares apresentam diferentes taxas de acúmulo de divergência entre mutações neutras ou semi-neutras (Kumar, 2005). Dentro deste contexto e com base na natureza dos dados analisados, na inferência em tempo de divergência podem ser adotados modelos mais ou menos relaxados para análise. Modelos menos relaxados, podem ser entendidos como mais rígidos, ou seja, com menos parâmetros aplicados a modularidade dos dados. Modelos mais relaxados adotam maior flexibilidade quanto as particularidades observadas. Tal abordagem permite a estipulação de taxas de mutação diferentes até mesmo para um mesmo trecho molecular. Normalmente, devido ao caráter plástico da evolução molecular, modelos relaxados são mais utilizados, entretanto é aconselhável que se teste o fit dos dados sob os modelos disponíveis. Esta abordagem garante que premissas não sejam implementadas sem razão, sendo um modelo totalmente não relaxado a hipótese mais parcimoniosa possível para explicação do problema.

Bibliografia

Graur, Dan, and William Martin. "Reading the entrails of chickens: molecular timescales of evolution and the illusion of precision." TRENDS in Genetics 20.2 (2004): 80-86.]
Donoghue, Philip CJ, and Ziheng Yang. "The evolution of methods for establishing evolutionary timescales." Phil. Trans. R. Soc. B 371.1699 (2016): 20160020.
Kumar, Sudhir. "Molecular clocks: four decades of evolution." Nature Reviews Genetics 6.8 (2005): 654-662.

Ensaio 10 (final) e autoavaliação (23/06/2017)

Nesta disciplina pude estabelecer conceitos básicos referentes a inferência filogenética sob dados moleculares. Cada ponto abordado, mesmo que as vezes de forma sucinta (embora em minha opinião nunca de forma superficial) pode servir de alicerce para a construção de bases conceituais, sempre complementada com literaturas indicadas. Neste curso, de carater introdutório, pude ter uma ampla visão dos procedimentos envolvidos em reconstruções históricas, o que proporcionou um direcionamento para futuras pesquisas que aprofundarão os tópicos discutidos. Embora todos os temas tenham sido muito bem abordados, devo ressaltar a compreensão da Teoria Neutra e suas implicações em inferência filogenética com base molecular como um grande avanço em minha formação. Ao vincular esses dois aspetos, pude estabelecer a logica por trás deste tipo de reconstrução histórica, processo essencial para compreender metodologias ao invés de apenas reproduzi-las. Para a melhora da disciplina sugiro o acréscimo dos seguintes tópicos: procedimentos técnicos e etapas padrão para extração de material genético (como uma aula pratica, em visita ao laboratório); definição de parâmetros para o estabelecimento molecular de espécies; interpretação dos resultados obtidos (transformação de filogenias em taxonomia); discussão sobre metodologias analíticas empregadas em análises filogenéticas e apresentadas em artigos científicos contemporâneos (critérios, programas, interpretação de resultados, etc…). Quanto ao meu desempenho, pude realizar todas as atividades propostas e não faltei a nenhuma aula. Embora tenha lido no mínimo um artigo recomendado a cada semana, não li todo o material disponível. Mesmo tendo tirado nota máxima no seminário, apresentei desempenho medíocre na primeira avaliação (nota 1.8). Minha autoavaliação: 0.9.

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