A seleção natural contada por um jogo

Quando estamos fazendo um jogo a pergunta que mais nos fazemos é: será que tá divertido? Hoje, mesmo trabalhando com jogos para a divulgação científica, essa é a nossa pergunta top 1!

É com este pensamento que os nossos jogos nascem. Nós, da Clareira dos Jogos, amamos trabalhar com temas ligados à biologia, mas de que adianta agregar tanta informação se isso não engajar as pessoas? Queremos sempre criar vivências com significados, para que a pessoa mergulhe em meio a novas descobertas por vontade própria e, claro, por diversão.

Clareira dos Jogos, grupo de desenvolvimento de jogos para a divulgação científica.

Nosso grupo é formado por biólogos, artistas, designers de jogos e programadores que, em 2020, fundaram a clareira para desenvolver jogos de divulgação científica e educação ambiental. Escolhemos esta mídia (que somos apaixonados) por entendermos o potencial dos jogos em promover imersão e o protagonismo aos jogadores, características que ajudam muito o aprendizado.

Parte da equipe da clareira em evento acadêmico de zoologia cultural.

Por gostar de falar de ciências, sempre que podemos também estamos juntos com quem a produz! Seja em eventos acadêmicos ou sala de aula, as trocas e opiniões destas comunidades enriquecem qualquer jogo.

Também foi em sala de aula que Molukas surgiu. Um jogo sobre ecologia e evolução desenvolvido em meio a testes com estudantes do ensino fundamental e médio e universitários.

Foram temas que escolhemos justamente pela falta de exemplos práticos que podem ser dados quando se ensina sobre eles. Por serem tópicos mais abstratos, a interatividade e imersão do jogo criaram novas vivências para serem usadas na simplificação do entendimento.

Ilustrações de uma estudante que participou do período de testes do jogo.

Ao levar para a sala de aula, os estudantes também se conectaram muito com o estilo visual. Nós escolhemos referências como Pokémon e Hora da Aventura para as ilustrações por serem produções que mexem com vários públicos (inclusive com a gente). Nós recebemos até ilustrações dos estudantes que participaram da nossa versão antecipada!

Essa mesma turma de onde veio a ilustração foi o nosso primeiro teste usando Molukas no ensino remoto. Os relatos da professora foram os mais positivos possíveis, os estudantes inadimplentes começaram até a fazer exercícios atrasados para poder jogar com a turma.

Conjuntos de espécies que o jogador pode escolher.

A escolha por abordar aspectos ecológicos e evolutivos nos guiou em todas as nossas decisões, inclusive na estética. Como o jogo é focado em processos abrangentes, optamos criar espécies fictícias, assim, nós evitamos qualquer associação exclusiva de um efeito biológico com espécies reais.

Início do jogo com a sua população sempre posicionada na esquerda.

As regras (ou mecânicas) de Molukas foram feitas para o jogador conseguir se relacionar com a diversidade de conceitos presente na ecologia e evolução. No mapa, por exemplo, temos três terrenos diferentes e quanto mais espécies em um terreno, mais disputada a comida fica.

Carta de Adaptação “Pioneiros” sendo escolhida por um jogador.

Durante este jogo o vencedor é aquele que consegue fazer suas espécies prosperarem. Para isso você tem que garantir a alimentação e reprodução delas! As cartas também são muito importantes para isso. Cada uma delas contém um conceito biológico diferente, assim uma carta como “Pioneiros” pode beneficiar uma espécie que esteja sozinha em um terreno, sendo uma simplificação do conceito ecológico de espécie pioneira.

Carta de Catástrofe “Falta de Recursos” escolhida randomicamente pelo jogo.

Além de disputar por alimentos e fugir de predadores, existem outros riscos que você pode correr. A seleção natural também pode te pegar desprevenido por meio das cartas que extinguem espécies. Um exemplo é a carta “Falta de Recursos” que diminui drasticamente o número de alimentos que a espécie precisaria comer.

Molukas no evento de inovação do Sebrae/ES.

Durante o percurso de desenvolvimento também percebemos que as mecânicas de Molukas eram um pouco complicadas para o público infantil. Como ele é um jogo com muitas regras e textos, muitas das crianças que eram atraídas pelas ilustrações fofas não conseguiam jogar de fato. Isso varia muito para cada pessoa, algumas com menos de 10 anos conseguiram jogar sem dificuldade, mas não deixa de ser um aperto no coração quando outras não conseguem (principalmente quando se está cercado de crianças).

Anotações desbloqueadas do explorador Francis Humorvoll.

Quando a partida termina, você também pode desbloquear novos conteúdos! O jogador pode conhecer as histórias dos exploradores que visitaram as Ilhas Molukas. Fizemos isso para expandir a quantidade de curiosidades biológicas do jogo e homenagear as ilhas da Indonésia, onde Wallace formulou seus ensaios sobre seleção natural.

Como Molukas é um jogo digital também existem algumas limitações para levar para sala de aula. Em turmas que os estudantes não poderiam jogar no celular, professores já usaram Molukas no projetor e fizeram um jogo colaborativo com os alunos tomando as decisões. Mesmo sendo usado de uma maneira inesperada, os professores que fizeram isso nos relataram experiências excelentes em que o problema foi o controle dos alunos querendo participar ao mesmo tempo.

Os testes em sala de aula também resultaram em um manual didático com toda essa experiência! Nele compilamos os conteúdos do jogo e propostas pedagógicas sobre como utilizar Molukas. Para acessar esse conteúdo você pode entrar na página do jogo: https://clareiradosjogos.itch.io/molukas

Nos apaixonamos pelos resultados deste jogo e desejamos um bom jogo para vocês!

Mateus Melotti Martins é mestre em biologia animal pela Universidade Federal do Espírito Santo. Atualmente, faz parte da Clareira dos Jogos como designer de jogos e divulgador científico.

A Rainha e o Sexo

Luiz Max Fagundes de Carvalho,
Setor de Epidemiologia de Doenças Infecciosas, UFRJ.

O sexo faz parte de nossas vidas de diversas e profundas formas. Ao mesmo tempo em que gera a vida, é alvo das mais acirradas polêmicas nos âmbitos moral e ético. Em diversas culturas é tido como um ritual, um evento divino em que homem e mulher se tornam um só para trazer ao mundo um novo ser humano. É visto nos animais como um instinto inexorável na busca do objetivo último da existência: a perpetuação da espécie.

A idéia de sexo está diretamente associada à reprodução. Contudo, nem sempre sexo resulta em reprodução. Se considerarmos que é preciso que o número de indivíduos aumente ao final do processo reprodutivo, nem sempre há reprodução quando há sexo. Bactérias e ciliados praticam uma modalidade de sexo não reprodutivo, na medida em que apenas trocam material genético. No entendimento da biologia moderna, o sexo é a atividade caracterizada pelo intercâmbio de material genético entre indivíduos. Há seres que se reproduzem sem este intercâmbio, isto é, apenas dividindo-se (reprodução assexuada), outros misturam material genético durante a reprodução (reprodução sexuada).

Conjugação Bacteriana

Esquema do sexo em bactérias, também chamado conjugação (fonte: Wikimedia Commons)

Observando a natureza, porém, constatamos que o sexo é de longe a forma de reprodução mais disseminada entre os seres vivos atuais. Isso é espantoso, já que o sexo é um processo oneroso para o indivíduo que o pratica como forma de reprodução. Para entender porque, imaginemos que uma fêmea pode gerar sozinha um filho – que terá todos os seus genes –, ou contribuir com metade de seus genes para a formação de um novo indivíduo. Se concordarmos que o “objetivo” da fêmea é passar o maior número de genes para a próxima geração, a melhor opção se torna óbvia. A fêmea que escolher gerar um filho com apenas metade de seus genes pagará o custo dobrado pela opção sexual¹.

A sua quase universalidade, a despeito da desvantagem intrínseca, sugere que o sexo tem de concederalguma vantagem valiosa àqueles que o usam. Mas qual? Várias teorias foram desenvolvidas para explicar o aparente paradoxo do sexo. Uma delas argumenta em favor da seleção de grupo. De acordo com essa teoria, grupos que realizassem reprodução sexuada teriam vantagem na competição com outros, na medida em que evoluiriam mais rapidamente – e se extinguiriam menos -, já que teriam maior diversidade genética.

O argumento apesar de coerente não é convincente. Isso porque há diversos seres, como afídeos, plantas e rotíferos que podem se reproduzir tanto sexuada quanto assexuadamente. Desta forma, o sexo tem de ser vantajoso para o indivíduo, do contrário uma população que realizasse apenas reprodução sexuada seria facilmente invadida por variantes que se reproduziriam assexuadamente, aumentando a freqüência dos genes destes últimos nas gerações seguintes. Como se pode perceber, a seleção de grupo no sexo não constitui uma estratégia segura a longo prazo, isto é, não é uma estratégia evolucionariamente estável².

Outras duas teorias procuram mostrar as vantagens do sexo. São elas: a teoria mutacional do sexo e a hipótese da Rainha Vermelha (ou Rainha de Copas), cunhada por Leihg Van Valen em 1973, que foi a inspiração para o título deste texto. A teoria mutacional – proposta por Kondrashov em 1988 – diz que a vantagem do sexo para as fêmeas a curto prazo seria a de diminuir o número de mutações deletérias na prole. Essa tese é convincente, porém apenas quando assumimos que a taxa de mutações deletérias é alta. Infelizmente os dados quanto a essas taxas ainda são conflitantes³. Além disso essa hipótese deixa no ar a dúvida de como seres assexuados lidam com o acúmulo de mutações deletérias*.

A explicação mais sólida para o sexo vem do estudo da coevolução antagônica entre parasitas e hospedeiros. Essa perspectiva se encaixa exatamente num ponto que ainda não analisamos: a influência do ambiente no processo evolutivo. Se o ambiente fosse pouco variável não haveria justificativa para o sexo porque a variabilidade genética que ele traz não constituiria uma vantagem sensível. Porém, se o meio estivesse em constante e rápida transformação, faria sentido combinar uma parte do genoma com um parceiro para aumentar as possibilidades de adaptação e sobrevivência da prole. A segunda situação é que mais se aproxima da realidade, e na maior parte dos ecossistemas o elemento mais variável são os parasitas.

Por serem, em sua maioria, estrategistas r, os parasitas tem ciclos de vida curtos e altas taxas de replicação, o que acelera sua evolução. Isso faz deles um elemento extremamente variável do ambiente e força seus antagonistas (os hospedeiros) a modificarem constantemente suas defesas. Numa relação bilateral, o aperfeiçoamento dos sistemas de defesa dos hospedeiros força os parasitas a se modificarem para infectar seus alvos. O tempo de replicação do parasita pode ser bem menor que o do hospedeiro, portanto este ultimo precisa ter opções de rápida variabilidade: o sexo.

Como numa corrida armamentista, cada adversário impõe ao outro condições desafiadoras para a próxima geração. Como conseqüência, temos o equilíbrio entre as taxas evolutivas de parasitas e hospedeiros – exemplo disso é o ajuste do relógio molecular de vírus aos de seus hospedeiros4 -, criando uma espécie de “esteira rolante” evolutiva, em que os participantes correm sem nunca saírem do lugar. E é dessa peculiaridade que vem o nome Rainha Vermelha: do livro de Lewis Caroll, Alice Através do Espelho em que a rainha de copas diz a Alice: “aqui neste país Alice, você precisa correr o máximo que puder para permanecer no mesmo lugar…”.

Alice e a Rainha Vermelha A rainha puxa Alice na incansável corrida para não sair do lugar. (fonte: Wikimedia Commons)

A hipótese da Rainha Vermelha não foi formulada para explicar o sexo, mas sim o comportamento de curvas de sobrevivência de várias espécies expostas a parasitas. William D. Hamilton (1936-2000) explicou que isto podia ser decorrente do potencial de variação genética introduzida pela reprodução sexuada, mesmo com o custo dobrado que ela representa. Ele então juntou fatos que apoiassem sua teoria e formulou modelos matemáticos que apoiassem a hipótese da dinâmica da Rainha Vermelha. Várias de suas publicações mostram fortes indícios de que a luta para escapar à virulência dos parasitas pode ter mesmo dados origem ao sexo.

Desde Hamilton, muitos trabalhos foram publicados mostrando evidencias experimentais da hipótese da Rainha Vermelha, tanto da perspectiva dos parasitas como dos hospedeiros. Joachim Kurtz5, por exemplo, publicou uma revisão em que mostra a dinâmica evolucionária entre tênias, copépodes (um tipo de crustáceo) e o esgana, um peixe parente do cavalo-marinho. No artigo, Kurtz mostra que ovos de tênia gerados por fecundação cruzada têm maior poder infeccioso. Ora, a tênia é hermafrodita, o que significa que pode se reproduzir assexuadamente. Mas como o autor mostra, os ovos competem pelo hospedeiro (apenas um tipo é encontrado infectando o mesmo indivíduo), o que significa que a tênia que se reproduza sexuadamente levará vantagem sobre as outras e aumentará sua prole.

Existem também trabalhos que mostram existir seres que realizam reprodução sexuada apenas quando estão infestados de parasitas. A forte evidência experimental posiciona o efeito Rainha Vermelha para explicar o surgimento do sexo. È bom que se diga, no entanto, que nada está definido e que a literatura sugere que a teoria mutacional pode ser válida em alguns casos. Desta maneira, uma explicação mais completa para um assunto tão complexo quanto a origem e a distribuição taxonômica do sexo talvez deva levar em conta a multifatorialidade.

A evolução do sexo tem sido um quebra-cabeças (e uma dor de cabeça!) para os biólogos há tempos e essa história ainda promete ainda encher muitos livros.

Luiz Max é microbiologista (UFRJ), assistente estatístico no Centro Panamericano de Febre Aftosa (OPAS/OMS), onde pesquisa como aplicar toda sorte de métodos matemáticos e estatísticos aos problemas das ciências da vida. Seus principais interesses científicos são Evolução Molecular, Redes Complexas e Estatística Espacial. Nas horas vagas gosta de não fazer nada, treinar judô e ficar com a namorada. Perfil no ResearchGate (em inglês).
Leituras Recomendadas

O blog Rainha Vermelha, traz dois textos muito bons sobre o assunto e ainda ótimos textos sobre temas diversos relacionados à biologia celular e molecular. O texto Parasitas, evolução e sexo, também é uma boa leitura para quem quiser a visão mais leve e descontraída do genial Sergio Pena. Para os mais técnicos recomendo dois textos de Hamilton: Sexual reproduction as an adaptation to resist parasites (A Review) e Sex against virulence: the coevoluton of parasitic diseases.

 

* Existe uma teoria, a catraca de Muller, que propõe a acumulação irreversível de mutações deletérias nos genomas assexuados. Essas mutações, no entanto, acabam sendo eliminadas através de processos de recombinação.

 

Referências
1- Lewis, W.M. in The Evolution of Sex and its Consequences. Birkhauser Verlag, Basel, Switzerland, 1988.

2- Dawkins, C.R. O Gene Egoísta. 2ed. São Paulo, Companhia da Letras, 2007.

3- Ridley, M. Evolution.3ed. Porto Alegre, Artmed, 2006.

4- Villareal, L.P. Viruses and The Evolution of Life. 1ed. Washington, ASM Press, 2005.

5- Kurtz, J. Sex, parasites and resistance – an evolutionary approach. Deutsche Zoologische Gesellschaft 106 (2003) 327-339.

 

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