miniatura|Charles Darwin (1868)
Os conhecimentos sobre evolução aumentaram substancialmente desde a publicação do livro A Origem das Espécies (Charles Darwin, 1859). Atualmente, o ramo que estuda a evolução e seus processos é chamado de biologia evolutiva.Futuyma, Douglas J. Evolução, Ciência e Sociedade. . Editora SBG (Sociedade Brasileira de Genética). 2002. As pesquisas nas áreas da medicina, agricultura, recursos naturais e conservação, principalmente, com enfoque evolutivo vem atendendo as necessidades da sociedade, graças ao esforço e a dedicação de cientistas na produção e aplicação do conhecimento adquirido por seus trabalhos científicos.
Evolução aplicada à medicina Doenças genéticas Genes ou cromossomos variantes são os responsáveis pelas doenças genéticas. A expressão das formas variantes de genes e cromossomos pode ser influenciada por fatores bióticos e abióticos e pela constituição gênica de outros locus de um indivíduo. Alelos em um ou mais locus gênicos, podem ser responsáveis por distúrbios (crescimento, desenvolvimento temperamento), cuja freqüência gênica varia de muito incomum até moderadamente comum (como os alelos para anemia falciforme, frequentes em algumas populações humanas). A Genética populacional é um ramo da biologia que estuda como a frequência de um alelo deletério pode ser encontrada em uma população, bem como a sua herdabilidade. A anemia falciforme é um exemplo de doença estudada por biólogos evolucionistas desde as primeiras décadas do século XX. É causada por uma variante genética da alfa hemoglobina, e a alta freqüência de alelos para alguns locais geográficos mostrou aos geneticistas de populações a probabilidade de que de alguma forma a seleção natural estivesse mantendo esses alelos nas populações. A anemia falciforme é um bom exemplo de um polimorfismo mantido pela vantagem do heterozigoto (resultado confirmado por Fisher em 1922 e de maneira independente por Haldane). Allison (1954) demonstrou que os heterozigotos são mais resistentes à malária, pois as suas hemácias só possuem forma de foice em baixa concentração de oxigênio, e quando o parasita da doença entra nelas, destroem a hemoglobina, e a concentração de oxigênio nas células diminui, matando ambos.Ridley, Mark. Evolução. 3. ª ed. Porto Alegre. Artmed, 2006. Estudo de doenças sob um olhar evolucionista é positivo para a nossa sociedade. Entendendo os mecanismo das doenças e sua evolução, famílias poderão conhecer a probabilidade de que seus parentes herdem doenças genéticas, especialmente se elas já estiverem presentes no histórico familiar, através do aconselhamento genético.Weiss, K. M. 1993.Genetic Variation and Human Disease. Cambridge University Press, Cambridge.. Através dos conhecimentos de biologia molecular e da genética, pode-se localizar genes e determinar as seqüências gênicas, na tentativa de encontrar as diferenças, funcionais e estruturais, entre alelos deletérios e alelos normais. A identificação dos portadores de alelos deletérios poderá ser realizada a partir de pequenas amostras de seu DNA e a substituição desses alelos deletérios por alelos normais através da terapia gênica será uma possibilidade. Métodos e princípios desenvolvidos por biólogos que se dedicam ao estudo da evolução contribuíram para esses avanços e é provável que dêem outras contribuições futuramenteLander, E. 1996. The new genomics: global views of biology. Science 274:536-539.. Estudos evolutivos moleculares originaram várias metodologias capazes de ajudar a discernir uma variação na seqüência de um gene, já que nucleotídeos apresentam muita variação. Essas metodologias empregam análises de variação nas seqüências de ADN, tanto dentro de espécies, como entre espécies com parentesco próximo. Isso é possível, pois a tradução das trincas de bases do DNA e aminoácidos é universal para toda vida (prova de ancestralidade comum) .. Espera-se que esses métodos e as comparações entre genes humanos e seus homólogos em outros primatas, ajudarão a identificar as variações causadoras de doenças genéticas. O crescimento dos bancos de dados de seqüências gênicas de grande número de espécies, oferecerá abundância de oportunidades para comparações, auxiliando os futuros cientistas em seus trabalhosFutuyma, Douglas J. Evolução, Ciência e Sociedade. São Paulo. Editora SBG (Sociedade Brasileira de Genética). 2002.. Mortes humanas associadas com doenças sistêmicas (doenças do coração, a hipertensão e o mal de Alzheimer) têm aumentado nas últimas décadas. O que tem levado cientistas a utilizarem abordagens evolutivas no estudo desta ligação e resultados positivos. Árvores gênicas podem ser estimadas usando técnicas filogenéticas evolutivas para representar a história evolutiva de genes variantes suspeitos de causar essas doenças. Genes duplicados podem ser usados para análise para inferir filogenias e descobrir os pontos de duplicação para descobrir as mutações que alterem o risco para alguma doença sistêmica. Filogenias também auxiliam na identificação de mutações que está causam efeitos significativos sobre a saúde, aumentando o entendimento sobre a etiologia da doença e o planejamento de possíveis tratamentos. A identificação de mais genes candidatos para doenças sistêmicas se faz necessária atualmente e haverá maior necessidade de mais análises evolutivas num futuro próximo para utilização dos conhecimentos para o bem estar humano.
Doenças infecciosas As doenças infecciosas são causadas por muitos tipos de microorganismos parasitas. O vírus que causa a AIDS – vírus da imunodeficiência adquirida (HIV) – utiliza RNA como seu material genético. Na sua reprodução, é feita uma cópia de DNA a partir de seu RNA, no interior de uma célula humana. O vírus fornece a transcriptase reversa, que produz a versão de DNA do vírus a partir da sua versão de RNA. A transcriptase reversa é m dos alvos favoritos dos fármacos anti-HIV. Se a transcriptase reversa pode ser inativada por um fármaco, a reprodução viral é interrompida sem quaisquer efeitos colaterais prejudiciais à célula. Uma grande classe desses fármacos consiste em inibidores nucleosídicos, como o 3TC que é similar ao nucleotídeo C e incorporado em seu lugar na molécula de DNA nascente – o que inibe a reprodução futura do vírus. Um artigo de Schuurman e colaboradores (1995) descreveu o que acontece quando pacientes humanos com AIDS são tratados com 3TC. Inicialmente, a população de HIV no corpo humano decresce bastante. Porém, depois de alguns dias, linhagens de HIV resistente à 3TC começam a ser detectadas. A freqüência do HIV resistente à substância então aumenta. Em oito de cada dez pacientes, as linhagens resistentes tiveram a freqüência aumentada para 100% da população viral no corpo do paciente dentro de três semanas a contar do início do tratamento com o fármaco (isso levou 7 e 12 semanas nos outros pacientes). Essa mudança de uma população viral que era suscetível a 3TC para uma resistente a ela, é um exemplo de evolução por seleção natural. A evolução acontece no interior do corpo de um ser humano e é excepcionalmente rápida em relação à maioria dos exemplos de evolução. A evolução da resistência a substâncias pode ser acompanhada em nível molecular. A mudança do HIV suscetível à 3TC para o HIV resistente é obtida pela mudança de um códon no gene que codifica a transcriptase reversa. O aminoácido metionina é trocado por um de três outros aminoácidos. A resistência no HIV é um dos muitos exemplos nos quais a evolução foi observada em uma pequena escala Ridley, Mark. Evolução. 3. ª ed. Porto Alegre. Artmed, 2006..
Patógenos em evolução: a resistência a antibióticos Antibióticos são substâncias químicas utilizadas na medicina para o combate e tratamento de doenças causadas por bactérias e protozoários. Para os pacientes humanos eles salvam vidas, mas para populações de bactérias, porém, os antibióticos são poderosos agentes seletivos. Várias linhas de evidencias mostram que os antibióticos fazem uma seleção a favor das bactérias resistentes e que as populações de bactérias evoluem rapidamente em resposta a ela (bactérias são favorecidas pela rápida reprodução e transferência horizontal de genes). Presume-se que a resistência a antibióticos é custosa para as bactérias, mas com o tempo, os custos da resistência podem ser eliminados pela seleção natural. Os estudos de microevolução com relação a patogenicidade de bactérias atualmente vem trazendo valiosas informações que auxiliam a medicina na compreensão da evolução dos microorganismos causadores de doençasFREEMAN, Scott. & HERRON, Jon, C. Análise Evolutiva - 4ª Edição:Porto Alegre: ArtMed Editora,2009..
Patógenos em evolução: a virulência O dano causado a um hospedeiro no transcurso de uma infecção chama-se virulência. A virulência é uma característica que pode evoluir. Existem três hipóteses gerais para explicar a evolução da virulência. A primeira é a "hipótese da evolução coincidente", e informa que a virulência de muitos patógenos humanos pode não ser alvo de seleção em si, mas um subproduto acidental da seleção de outras características (a bactéria do tétano produz sua toxina no solo e não no interior de hospedeiros humanos). A segunda é a "hipótese da evolução míope", em que os patógenos podem ficar num mesmo indivíduo por muitas gerações de evolução por seleção natural antes de terem oportunidade de mudar para um novo hospedeiro. A terceira e última, é a "hipótese do trade-off". Esta hipótese sugere que uma linhagem pode ser virulenta e, no entanto, aumentar de freqüência na população geral de patógenos se, no processo de matar seus hospedeiros, ela aumentar suficientemente suas chances de ser transmitida. A seleção natural favorecerá os patógenos que atingirem um equilíbrio ótimo entre os custos e os benefícios de prejudicar seus hospedeiros.
Uso da sistemática na medicina thumb|esquerda|Criança sofrendo com ulceração causada pela ação da Yersinia pestis