O código da vida de Bender

Mas quem é Bender?

Imagino que os leitores desse post se dividam em duas categorias: os que sabem quem é Bender e ficaram animados e os que não fazem a menor ideia de quem ele seja. Bender Bending Rodrigues é um personagem robótico criado por Matt Groening para a série animada Futurama, que se passa nos anos 3000.[1] Um robô, da maneira como pensamos os do futuro, nada mais é do que uma lataria com braços e pernas cheia de circuitos eletrônicos. Mas não precisamos ser tão criativos para pensar em robôs: a parte da lataria, dos braços e das pernas podem ficar de lado (e até a antena do Bender pode ficar de fora), porque o importante são os circuitos eletrônicos.

Nos dias de hoje, ficou até mais fácil pensar em robôs dessa forma, já que encontramos os robôs aspiradores de pó e os robôs nas fábricas que montam automóveis, e nenhum desses se parece com o Bender e muito menos com os robôs do Steven Spielberg em A.I. - Inteligência Artificial. Mas os robôs não param por aí: muitos já devem ter enviado uma mensagem para pedir aquele podrão na lanchonete da esquina e a resposta foi um tanto quanto "robótica". Essa resposta automática é gerada por um programa de computador que responde as mensagens como se fosse um robô atendente.

Esses robôs podem parecer muito diferentes entre si, mas o que todos eles fazem é processar um conjunto de regras para produzir algum resultado. A atendente robótica, por exemplo, identifica que estão falando com ela e responde de forma padronizada. Quando ela não entende o que está sendo dito, alguma de suas regras pode especificar que ela responda "digite novamente" ou, quem sabe, algo mais divertido. Mas se são máquinas, como elas entendem as regras? Para isso, é necessário escrevê-las de modo que as máquinas entendam e o jeito mais simples de escrita é de forma binária.

Quando queremos ensinar algo para alguém, quanto menor o número de coisas novas, mais fácil de ela entender. Para as máquinas, a ideia é a mesma: utilizamos o menor número de letras possíveis para expressar a regra que queremos passar. Por exemplo, podemos escrever a letra A como sendo A e a letra B como sendo B. Mas a letra C, poderia ser escrita como AB, a D, como BA e a E, como AA e assim por diante, de modo que todo o alfabeto pode ser codificado em apenas duas letras. Agora, ao invés de usarmos A e B, podemos utilizar 0 e 1, e é por meio de zeros e uns que todas as máquinas funcionam. Números escritos assim são chamados de números binários.

Mas não são apenas os robôs que possuem um código simples por dentro. Os seres vivos também possuem! É o chamado código genético, que ao invés de possuir zeros e uns, possui 4 letras diferentes: A, C, T e G. Essas letras representam substâncias químicas que formam o material genético dos seres vivos, o DNA e o RNA. Esse tal material genético são longas sequências dessas 4 letras, formando então imensas receitas para que as células dos seres vivos possam fabricar as chamadas proteínas, as quais são fundamentais para o desenvolvimento de qualquer ser vivo. O conjunto de toda informação genética de um ser vivo (ou seja, o conjunto de todas essas receitas) forma o seu genoma. Conhecer o genoma de uma espécie e saber traduzir todo esse código na sua respectiva receita é fundamental para o entendimento da vida.[2,3]

Quando você prepara alguma comida e, para isso, você segue uma receita, se você mudar qualquer ingrediente da receita, a comida muda. Assim como na cozinha, genomas diferentes correspondem a seres vivos diferentes. Pequenas diferenças produzem olhos de core distintas, cabelos mais ou menos ondulados ou indivíduos maiores ou menores, enquanto grandes diferenças podem corresponder a espécies diferentes, de modo que é possível identificar uma espécie pelo seu genoma: o genoma de uma galinha, por exemplo, é diferente do genoma de um morcego.

Conforme os seres vivos se reproduzem, a informação genética vai sendo transformada e os indivíduos vão se modificando. A forma como se dá essa modificação é bastante complexa assim como os mecanismos por trás da evolução da vida. Como o genoma de seres vivos é formado por sequências de letras, podemos escrevê-los também com zeros e uns. A letra A pode ser igual a 00, a C igual a 01, T igual a 10 e G igual a 11, e dessa forma podemos passar toda a informação genética de um ser vivo para um computador. Com um genoma escrito dessa forma num computador, podemos escrever programas computacionais e investigar a evolução genética dos indivíduos e aprender mais sobre esses mecanismos evolutivos e entender não somente as origens da vida mas também os futuros.

Um modelo paradigmático de evolução genética é o "Modelo de Derrida-Higgs", no qual cada indivíduo é caracterizado por uma sequência de zeros e uns e novos indivíduos são gerados a partir dos anteriores misturando-se as sequências binárias de acordo com uma regra específica. Nesse modelo, é possível visualizar a formação de espécies, processo conhecido como especiação, o qual é de grande importância na biologia.[4]

Outra forma de aproveitar essa descrição de seres vivos por meio de sequências de zeros e uns é descrever a evolução de um vírus durante uma epidemia.[5] Podemos, assim, identificar processos durante um espalhamento epidêmico que sejam mais ou menos importantes para o surgimento de novas linhagens virais. Ter conhecimento sobre o futuro genético de um vírus pode ser muito importante para o desenvolvimento de vacinas, por exemplo, o que nos dias de hoje, como todos nós sabemos, é de fundamental importância.

Enquanto o código da vida de uma pessoa é composto por quatro letras, o de um robô é composto por dois números, mas, como vocês viram, podemos trocar as quatro letras pelos dois números sem problemas. Contudo, a vida é muito mais complicada do que programas de computador e circuitos eletrônicos e desvendar os processos biológicos que estão por trás de tamanha complexidade está no cerne da pesquisa científica. Mas também vale lembrar que é essa mesma complexidade a responsável pela enorme biodiversidade que nos cerca, a qual, cá entre nós, é muito mais bela do que se o mundo fosse cinza e robótico.

Referências:

[1] https://futurama.fandom.com/pt-br/wiki/Página_principal (Acessado em Nov. de 2020).

[2] https://brasilescola.uol.com.br/biologia/acidos-nucleicos.htm (Acessado em Nov. de 2020).

[3] https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/biologia/o-que-e-genoma.htm (Acessado em Nov. de 2020).

[4] Higgs, P. G., & Derrida, B. (1991). Stochastic models for species formation in evolving populations. Journal of Physics A: Mathematical and General, 24(17), L985.

[5] Esse trabalho faz parte da minha pesquisa e está em andamento. Segue o link de um vídeo apresentando rapidamente esse projeto: https://cpd.ucsd.edu/covid19/posters/15PosterPresentation3.mp4 (Acessado em Nov. de 2020).