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!

√Č com este pensamento que os nossos jogos nascem. N√≥s, da Clareira dos Jogos, amamos trabalhar com temas ligados √† biologia, mas de que adianta agregar tanta informa√ß√£o se isso n√£o engajar as pessoas? Queremos sempre criar viv√™ncias com significados, para que a pessoa mergulhe em meio a novas descobertas por vontade pr√≥pria e, claro, por divers√£o.

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 ci√™ncias, sempre que podemos tamb√©m estamos juntos com quem a produz! Seja em eventos acad√™micos ou sala de aula, as trocas e opini√Ķes 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.

Ilustra√ß√Ķes de uma estudante que participou do per√≠odo de testes do jogo.

Ao levar para a sala de aula, os estudantes tamb√©m se conectaram muito com o estilo visual. N√≥s escolhemos refer√™ncias como Pok√©mon e Hora da Aventura para as ilustra√ß√Ķes por serem produ√ß√Ķes que mexem com v√°rios p√ļblicos (inclusive com a gente). N√≥s recebemos at√© ilustra√ß√Ķes dos estudantes que participaram da nossa vers√£o 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 ecol√≥gicos e evolutivos nos guiou em todas as nossas decis√Ķes, inclusive na est√©tica. Como o jogo √© focado em processos abrangentes, optamos criar esp√©cies fict√≠cias, assim, n√≥s evitamos qualquer associa√ß√£o exclusiva de um efeito biol√≥gico com esp√©cies reais.

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

As regras (ou mec√Ęnicas) de Molukas foram feitas para o jogador conseguir se relacionar com a diversidade de conceitos presente na ecologia e evolu√ß√£o. No mapa, por exemplo, temos tr√™s terrenos diferentes e quanto mais esp√©cies em um terreno, mais disputada a comida fica.

Carta de Adapta√ß√£o “Pioneiros” sendo escolhida por um jogador.

Durante este jogo o vencedor √© aquele que consegue fazer suas esp√©cies prosperarem. Para isso voc√™ tem que garantir a alimenta√ß√£o e reprodu√ß√£o delas! As cartas tamb√©m s√£o muito importantes para isso. Cada uma delas cont√©m um conceito biol√≥gico diferente, assim uma carta como ‚ÄúPioneiros‚ÄĚ pode beneficiar uma esp√©cie que esteja sozinha em um terreno, sendo uma simplifica√ß√£o do conceito ecol√≥gico de esp√©cie pioneira.

Carta de Cat√°strofe ‚ÄúFalta de Recursos‚ÄĚ escolhida randomicamente pelo jogo.

Al√©m de disputar por alimentos e fugir de predadores, existem outros riscos que voc√™ pode correr. A sele√ß√£o natural tamb√©m pode te pegar desprevenido por meio das cartas que extinguem esp√©cies. Um exemplo √© a carta ‚ÄúFalta de Recursos‚ÄĚ que diminui drasticamente o n√ļmero de alimentos que a esp√©cie precisaria comer.

Molukas no evento de inovação do Sebrae/ES.

Durante o percurso de desenvolvimento tamb√©m percebemos que as mec√Ęnicas de Molukas eram um pouco complicadas para o p√ļblico infantil. Como ele √© um jogo com muitas regras e textos, muitas das crian√ßas que eram atra√≠das pelas ilustra√ß√Ķes fofas n√£o conseguiam jogar de fato. Isso varia muito para cada pessoa, algumas com menos de 10 anos conseguiram jogar sem dificuldade, mas n√£o deixa de ser um aperto no cora√ß√£o quando outras n√£o conseguem (principalmente quando se est√° cercado de crian√ßas).

Anota√ß√Ķes desbloqueadas do explorador Francis Humorvoll.

Quando a partida termina, voc√™ tamb√©m pode desbloquear novos conte√ļdos! O jogador pode conhecer as hist√≥rias dos exploradores que visitaram as Ilhas Molukas. Fizemos isso para expandir a quantidade de curiosidades biol√≥gicas do jogo e homenagear as ilhas da Indon√©sia, onde Wallace formulou seus ensaios sobre sele√ß√£o natural.

Como Molukas √© um jogo digital tamb√©m existem algumas limita√ß√Ķes para levar para sala de aula. Em turmas que os estudantes n√£o poderiam jogar no celular, professores j√° usaram Molukas no projetor e fizeram um jogo colaborativo com os alunos tomando as decis√Ķes. Mesmo sendo usado de uma maneira inesperada, os professores que fizeram isso nos relataram experi√™ncias excelentes em que o problema foi o controle dos alunos querendo participar ao mesmo tempo.

Os testes em sala de aula tamb√©m resultaram em um manual did√°tico com toda essa experi√™ncia! Nele compilamos os conte√ļdos do jogo e propostas pedag√≥gicas sobre como utilizar Molukas. Para acessar esse conte√ļdo voc√™ pode entrar na p√°gina 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, √© alvo das mais acirradas pol√™micas nos √Ęmbitos moral e √©tico. Em diversas culturas √© tido como um ritual, um evento divino em que homem e mulher se tornam um s√≥ para trazer ao mundo um novo ser humano. √Č visto nos animais como um instinto inexor√°vel na busca do objetivo √ļltimo da exist√™ncia: a perpetua√ß√£o da esp√©cie.

A id√©ia de sexo est√° diretamente associada √† reprodu√ß√£o. Contudo, nem sempre sexo resulta em reprodu√ß√£o. Se considerarmos que √© preciso que o n√ļmero de indiv√≠duos aumente ao final do processo reprodutivo, nem sempre h√° reprodu√ß√£o quando h√° sexo. Bact√©rias e ciliados praticam uma modalidade de sexo n√£o reprodutivo, na medida em que apenas trocam material gen√©tico. No entendimento da biologia moderna, o sexo √© a atividade caracterizada pelo interc√Ęmbio de material gen√©tico entre indiv√≠duos. H√° seres que se reproduzem sem este interc√Ęmbio, isto √©, apenas dividindo-se (reprodu√ß√£o assexuada), outros misturam material gen√©tico durante a reprodu√ß√£o (reprodu√ß√£o sexuada).

Conjugação Bacteriana

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

Observando a natureza, por√©m, constatamos que o sexo √© de longe a forma de reprodu√ß√£o mais disseminada entre os seres vivos atuais. Isso √© espantoso, j√° que o sexo √© um processo oneroso para o indiv√≠duo que o pratica como forma de reprodu√ß√£o. Para entender porque, imaginemos que uma f√™mea pode gerar sozinha um filho ‚Äď que ter√° todos os seus genes ‚Äď, ou contribuir com metade de seus genes para a forma√ß√£o de um novo indiv√≠duo. Se concordarmos que o ‚Äúobjetivo‚ÄĚ da f√™mea √© passar o maior n√ļmero de genes para a pr√≥xima gera√ß√£o, a melhor op√ß√£o se torna √≥bvia. A f√™mea que escolher gerar um filho com apenas metade de seus genes pagar√° o custo dobrado pela op√ß√£o sexual¬Ļ.

A sua quase universalidade, a despeito da desvantagem intr√≠nseca, sugere que o sexo tem de concederalguma vantagem valiosa √†queles que o usam. Mas qual? V√°rias teorias foram desenvolvidas para explicar o aparente paradoxo do sexo. Uma delas argumenta em favor da sele√ß√£o de grupo. De acordo com essa teoria, grupos que realizassem reprodu√ß√£o sexuada teriam vantagem na competi√ß√£o com outros, na medida em que evoluiriam mais rapidamente ‚Äď e se extinguiriam menos -, j√° que teriam maior diversidade gen√©tica.

O argumento apesar de coerente n√£o √© convincente. Isso porque h√° diversos seres, como af√≠deos, plantas e rot√≠feros que podem se reproduzir tanto sexuada quanto assexuadamente. Desta forma, o sexo tem de ser vantajoso para o indiv√≠duo, do contr√°rio uma popula√ß√£o que realizasse apenas reprodu√ß√£o sexuada seria facilmente invadida por variantes que se reproduziriam assexuadamente, aumentando a freq√ľ√™ncia dos genes destes √ļltimos nas gera√ß√Ķes seguintes. Como se pode perceber, a sele√ß√£o de grupo no sexo n√£o constitui uma estrat√©gia segura a longo prazo, isto √©, n√£o √© uma estrat√©gia evolucionariamente est√°vel¬≤.

Outras duas teorias procuram mostrar as vantagens do sexo. S√£o elas: a teoria mutacional do sexo e a hip√≥tese da Rainha Vermelha (ou Rainha de Copas), cunhada por Leihg Van Valen em 1973, que foi a inspira√ß√£o para o t√≠tulo deste texto. A teoria mutacional ‚Äď proposta por Kondrashov em 1988 – diz que a vantagem do sexo para as f√™meas a curto prazo seria a de diminuir o n√ļmero de muta√ß√Ķes delet√©rias na prole. Essa tese √© convincente, por√©m apenas quando assumimos que a taxa de muta√ß√Ķes delet√©rias √© alta. Infelizmente os dados quanto a essas taxas ainda s√£o conflitantes¬≥. Al√©m disso essa hip√≥tese deixa no ar a d√ļvida de como seres assexuados lidam com o ac√ļmulo de muta√ß√Ķes delet√©rias*.

A explica√ß√£o mais s√≥lida para o sexo vem do estudo da coevolu√ß√£o antag√īnica entre parasitas e hospedeiros. Essa perspectiva se encaixa exatamente num ponto que ainda n√£o analisamos: a influ√™ncia do ambiente no processo evolutivo. Se o ambiente fosse pouco vari√°vel n√£o haveria justificativa para o sexo porque a variabilidade gen√©tica que ele traz n√£o constituiria uma vantagem sens√≠vel. Por√©m, se o meio estivesse em constante e r√°pida transforma√ß√£o, faria sentido combinar uma parte do genoma com um parceiro para aumentar as possibilidades de adapta√ß√£o e sobreviv√™ncia da prole. A segunda situa√ß√£o √© que mais se aproxima da realidade, e na maior parte dos ecossistemas o elemento mais vari√°vel s√£o os parasitas.

Por serem, em sua maioria, estrategistas r, os parasitas tem ciclos de vida curtos e altas taxas de replica√ß√£o, o que acelera sua evolu√ß√£o. Isso faz deles um elemento extremamente vari√°vel do ambiente e for√ßa seus antagonistas (os hospedeiros) a modificarem constantemente suas defesas. Numa rela√ß√£o bilateral, o aperfei√ßoamento dos sistemas de defesa dos hospedeiros for√ßa os parasitas a se modificarem para infectar seus alvos. O tempo de replica√ß√£o do parasita pode ser bem menor que o do hospedeiro, portanto este ultimo precisa ter op√ß√Ķes de r√°pida variabilidade: o sexo.

Como numa corrida armamentista, cada advers√°rio imp√Ķe ao outro condi√ß√Ķes desafiadoras para a pr√≥xima gera√ß√£o. Como conseq√ľ√™ncia, temos o equil√≠brio entre as taxas evolutivas de parasitas e hospedeiros ‚Äď exemplo disso √© o ajuste do rel√≥gio molecular de v√≠rus aos de seus hospedeiros4 -, criando uma esp√©cie de ‚Äúesteira rolante‚ÄĚ evolutiva, em que os participantes correm sem nunca sa√≠rem do lugar. E √© dessa peculiaridade que vem o nome Rainha Vermelha: do livro de Lewis Caroll, Alice Atrav√©s do Espelho em que a rainha de copas diz a Alice: ‚Äúaqui neste pa√≠s Alice, voc√™ precisa correr o m√°ximo que puder para permanecer no mesmo lugar‚Ķ‚ÄĚ.

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

A hip√≥tese da Rainha Vermelha n√£o foi formulada para explicar o sexo, mas sim o comportamento de curvas de sobreviv√™ncia de v√°rias esp√©cies expostas a parasitas. William D. Hamilton (1936-2000) explicou que isto podia ser decorrente do potencial de varia√ß√£o gen√©tica introduzida pela reprodu√ß√£o sexuada, mesmo com o custo dobrado que ela representa. Ele ent√£o juntou fatos que apoiassem sua teoria e formulou modelos matem√°ticos que apoiassem a hip√≥tese da din√Ęmica da Rainha Vermelha. V√°rias de suas publica√ß√Ķes mostram fortes ind√≠cios de que a luta para escapar √† virul√™ncia dos parasitas pode ter mesmo dados origem ao sexo.

Desde Hamilton, muitos trabalhos foram publicados mostrando evidencias experimentais da hip√≥tese da Rainha Vermelha, tanto da perspectiva dos parasitas como dos hospedeiros. Joachim Kurtz5, por exemplo, publicou uma revis√£o em que mostra a din√Ęmica evolucion√°ria entre t√™nias, cop√©podes (um tipo de crust√°ceo) e o esgana, um peixe parente do cavalo-marinho. No artigo, Kurtz mostra que ovos de t√™nia gerados por fecunda√ß√£o cruzada t√™m maior poder infeccioso. Ora, a t√™nia √© hermafrodita, o que significa que pode se reproduzir assexuadamente. Mas como o autor mostra, os ovos competem pelo hospedeiro (apenas um tipo √© encontrado infectando o mesmo indiv√≠duo), o que significa que a t√™nia que se reproduza sexuadamente levar√° vantagem sobre as outras e aumentar√° sua prole.

Existem tamb√©m trabalhos que mostram existir seres que realizam reprodu√ß√£o sexuada apenas quando est√£o infestados de parasitas. A forte evid√™ncia experimental posiciona o efeito Rainha Vermelha para explicar o surgimento do sexo. √ą bom que se diga, no entanto, que nada est√° definido e que a literatura sugere que a teoria mutacional pode ser v√°lida em alguns casos. Desta maneira, uma explica√ß√£o mais completa para um assunto t√£o complexo quanto a origem e a distribui√ß√£o taxon√īmica 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 √© microbiologista (UFRJ), assistente estat√≠stico no Centro Panamericano de Febre Aftosa (OPAS/OMS), onde pesquisa como aplicar toda sorte de m√©todos matem√°ticos e estat√≠sticos aos problemas das ci√™ncias da vida. Seus principais interesses cient√≠ficos s√£o Evolu√ß√£o Molecular, Redes Complexas e Estat√≠stica Espacial. Nas horas vagas gosta de n√£o fazer nada, treinar jud√ī e ficar com a namorada. Perfil no¬†ResearchGate¬†(em ingl√™s).
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 prop√Ķe a acumula√ß√£o irrevers√≠vel de muta√ß√Ķes delet√©rias nos genomas assexuados. Essas muta√ß√Ķes, no entanto, acabam sendo eliminadas atrav√©s de processos de recombina√ß√£o.

 

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 ‚Äď an evolutionary approach. Deutsche Zoologische Gesellschaft 106 (2003) 327-339.