Somos carnívoros ou vegetarianos? parte 2

por Michael Eades. O original está aqui.

Monkey skeleton blog Are we meat eaters or vegetarians? Part IIComer carne nos fez humanos. A evidência antropológica fortemente sustenta a ideia de que a adição de quantidades cada vez maiores de carne nas dietas de nossos predecessores foi essencial na evolução do grande cérebro humano. Nossos grandes cérebros surgiram em detrimento de nossas tripas, que encolheram enquanto nossos cérebros cresciam.

Em Abril de 1995 um artigo apareceu no jornal Current Anthropology (Antropologia Atual) que foi um tour de force intelectual e , em minha visão, um exemplo de um artigo teórico perfeito.  “A Hipótese do Tecido Caro” (HTC) de Leslie Aiello e Peter Wheeler demonstrou através de um experimento mental brilhante que nossa espécie não evoluiu para comer carne mas que evoluiu porque ela comeu carne.

A HTC é um exemplo do tipo de trabalho de detetive científico que eu amo. De fato, este artigo é um dos meus preferidos de todos os tempos.  (Uma curiosidade incrível sobre este artigo é que ele quase não foi publicado. Eu tive a oportunidade de conversar com Leslie Aiello em um encontro há alguns meses, e ela me contou que o jornal estava relutante em publicá-lo porque os editores pensaram que ele era muito técnico para seus leitores. Eu suspeito que eles também o acharam muito controverso. Agora eu tenho certeza que eles estão satisfeitos em tê-lo publicado porque imagino que ele seja o artigo mais citado de todos já publicados no Current Anthropology.) Os autores metodicamente expõem os fundamentos científicos de seu experimento, e então, como Sherlock Holmes, progridem passo a passo, acumulando pequenos pedaços de informação até chegar à inevitável conclusão que comer carne nos fez humanos. Eu gostaria de nos guiar através de seus pensamentos conforme expostos em seu brilhante artigo.

Vamos começar pelo problema.

Por anos antropólogos especularam porque humanos desenvolveram cérebros tão grandes tão rapidamente – do tamanho de uma bola de softball para o que temos agora em pouco menos de 2 milhões de anos. Abaixo temos um gráfico mostrando o crescimento do cérebro humano/ de hominídeos ao longo do tempo.

ETH brain growth Are we meat eaters or vegetarians? Part II

Uma certa quantidade de hipóteses surgiram para responder a essa questão. Alguns dizem que humanos desenvolveram cérebros grandes porque eles precisavam resolver problemas envolvendo o tamanho de grupos, outros dizem que os cérebros grandes vieram como consequência do desenvolvimento de estratégias complexas de procura de comida, outros ainda dizem que o desenvolvimento de uma inteligência social ou maquiavélica foi o fator primordial. E outros ainda dizem que as complexidades de se aprender a caçar expandiram o tamanho do cérebro.

Qualquer uma ou todas essas hipóteses podem ser válidas, mas o problema não é realmente um caso de porque tanto quanto é de como. Outros primatas lidam com grupos ou tem estratégias de procura de comida complexas; e muitos lidam com problemas sociais em seus grupos, e alguns também caçam. Mas ainda assim eles tem cérebros pequenos. (Certamente, seus cérebros são maiores em relação ao tamanho do que o de outros mamíferos, mas primatas tem cérebros pequenos quando comparados a humanos .)  Como o cérebro humano cresceu?

Esta pergunta não é fácil por causa da termogenia envolvida. Cérebros consumem muito combustível e , consequentemente, geram uma enorme quantidade de calor relativamente ao seu tamanho. O gasto metabólico do tecido cerebral é nove vezes maior que a média do gasto do resto do corpo.

E daí? você pode dizer. Então temos um cérebro grande, quente e queimador de energia. Que diferença isso faz? Isto é refletido em nosso gasto metabólico geral, certo? Bem, mais ou menos e aí está a parte crucial do problema. Como veremos abaixo, nosso gasto metabólico total – mesmo com nossos cérebros gigantescos – é o mesmo de qualquer outro animal de nosso tamanho. Ou dizendo de outro modo, animais de nosso tamanho com cérebros muito menores tem o mesmo gastro metabólico que nó temos com nossos cérebros enormes. Este fato foi o ponto de partida para os autores da HTC. Então vamos começar por lá também.

Fire of life6 Are we meat eaters or vegetarians? Part IIMantendo uma grande tradição científica, Aiello and Wheeler foram capazes de ver o que ele viram porque eles estavam sobre os ombros de gigantes que vieram antes deles. No caso deles o gigante era Max Kleiber, um fisiologista de animais trabalhando na University of California em Davis, que publicou um artigo inovador em 1947 e um texto erudito intitulado The Fire of Life (O Fogo da Vida) em 1961.  O trabalho de Kleiber envolveu a medição meticulosa dos níveis metabólicos de diversos animais, incluindo humanos. Conforme ele plotava os diversos gastos metabólicos, ele descobriu uma correlação extremamente forte entre a massa do animal e seu gasto metabólico. Kleiber descobriu que essa relação se mantinha constante entre diversas espécies. Seu artigo de Outubro de 1947 em  Physiological Reviews (Resenhas Fisiológicas) intitulado simplesmente de “Body Size and Metabolic Rate” (Tamanho Corporal e Gasto Metabólico) foi um clássico. Ao usar as equações que Kleiber descobriu, o gasto metabólico de qualquer animal poderia ser determinado simplesmente se conhecendo o tamanho corporal do animal. Ou, como Kleiber escreveu no artigo:

Um cavalo produz mais calor por dia do que um rato ou alguns ratos produzem mais calor do que alguns cavalos? Quase todo mundo que entende o que significa  “produção de calor por dia” não hesitará em dar a resposta correta e ainda estará convencido que a produção diária de calor de homens ou ovelhas seja maior que a de ratos, mas menos que a de cavalos. Deste modo a maior parte das pessoas  (entre aquelas que entendem a questão) estão convencidas que de modo geral os maiores homeotérmicos produzem mais calor que os menores, que, em outras palavras, o gasto metabólico de homeotérmicos é positivamente correlacionado ao tamanho corporal.

A resposta à próxima pergunta: “um cavalo produz mais calor por dia por quilograma de peso corporal do que um rato?” requer algum conhecimento em biologia. A maior parte dos biólogos, porém, não hesitará em responder que o índice de produção de calor por unidade de peso do animal maior é menor do que o índice do animal menor.

A correlação positiva entre o gasto metabólico e o tamanho corporal, e a correlação negativa entre o gasto metabólico por unidade de peso e tamanho corporal, estabelecem dois limites entre os quais podemos esperar achar o índice de produção de calor [Gasto metabólico basal] de um cavalo se soubermos o índice de produção de calor de um rato. Nós esperaremos que o gasto metabólico do cavalo esteja entre aquele do rato, e aquele do rato vezes a razão entre o peso do cavalo e o peso do rato, desde que é claro nós não consideremos estas duas correlações como simplesmente acidentais.

Se nós estivermos firmemente convencidos que o gasto metabólico dos cavalos, e de outros homeotérmicos de tamanho similar, nunca está fora desses dois limites, então admitiremos reconhecer uma lei natural entre o tamanho corporal e o gasto metabólico.

Esta lei natural, cuidadosamente calculada por Kleiber, é hoje conhecida como a Lei de Kleiber. Abaixo está a Lei de Kleiber como colocada em gráfico por ele em seu artigo seminal. O gráfico está reproduzido exatamente como apareceu originalmente, mas com a adição de cores para melhor legibilidade. Já que não existiam Excel ou softwares gráficos na época de Kleiber, o gráfico apareceu assim nas páginas do Physiological Reviews. O quanto os tempos mudaram.

Kleiber line blog Are we meat eaters or vegetarians? Part II

Conforme você olha na linha do canto inferior esquerdo ao superior direito, você acha vários animais como ratos, cavalos e outros mamíferos, incluindo humanos. Ao longo do anos, mamíferos que Kleiber não teve a oportunidade de trabalhar com foram medidos, e todos se encaixam bem na linha dele, seguindo a lei de Kleiber. Por conta dessa correlação justa, as equações de Kleiber podem ser usadas para precisamente estimar o gasto metabólico de qualquer animal somente conhecendo seu tamanho.

Aiello e Wheeler usaram a lei de Kleiber como o ponto de partida para o seu grande experimento mental.

Uma vez que todos os animais medidos se conformaram à lei de Kleiber, Aiello e Wheeler postularam que animais hoje extintos – incluindo nossos predecessores humanos e não humanos – se ajustariam à mesma linha. Usando restos de esqueleto, paleontologistas conseguiram calcular os tamanhos corporais de animais extintos, assim como das espécies pré Homo e das primeiras espécies desse gênero. Então usando a lei de Kleiber, é possível calcular com uma boa aproximação os gastos metabólicos de tais criaturas. E aqui é onde as coisas ficam interessantes.

De acordo com a lei de Kleiber, um australopiteco pesando 36 quilos teria o mesmo gasto metabólico que um humano com o mesmo peso, apesar da disparidade no tamanho do cérebro dos dois. O cérebro muito maior do humano teria de 4 a 5 vezes o gasto metabólico do cérebro do australopiteco, e mesmo assim ambos teriam o mesmo gasto metabólico total. Isso sai de onde?

E é exatamente isso que os autores “da Hipótese do Tecido Caro” se perguntaram.

Porque o cérebro humano gasta muito mais em termos de energia que o cérebro mamífero equivalente, é de se esperar que o metabolismo basal fosse correspondentemente elevado. Porém, não há correlação significativa entre o metabolismo basal e o tamanho relativo do cérebro em humanos e outros animais com encéfalos.

De onde vem a energia necessária para abastecer o cérebro?

Os autores postularam uma solução.

Uma resposta possível para a questão do custo é que as maiores demandas energéticas de um cérebro grande foram compensadas por uma redução no gasto metabólico de outros tecidos.

Em outras palavras, se um órgão – o cérebro, por exemplo – está gastando muita energia e contribuindo com uma quantidade desproporcional para o metabolismo basal do animal como um todo, então talvez outro grupo de órgãos esteja consumindo menos energia para compensar. O coração, os rins, o fígado, os músculos esqueletais, o trato gastrointestinal – todos consumem energia e contribuem para o gasto metabólico. Talvez um deste órgãos tenha se tornado menor enquanto o cérebro se tornava maior ao longo do tempo.

Nós podemos refinar nossas análises um pouco mais se começarmos a olhar a equação de equilíbrio de energia, mas um tipo diferente de equação de equilíbrio de energia. Eu escrevi algumas vezes nesse blog sobre a equação que se aplica à perda de peso: mudança de peso é igual à energia que entra menos a energia que sai. Esta não é a equação da qual estamos falando aqui. A outra equação de equilíbrio de energia diz que o gasto metabólico total é a soma dos gastos metabólicos de todos os órgãos e tecidos do corpo. Se você adicionar os gastos metabólicos dos rins, coração, cérebro, músculos, sistema digestivo e assim por diante, você terá o gasto metabólico total do corpo, o que faz sentido, pois o corpo é a soma de suas partes.

Total Metabolismo basal = MB cérebro + MB coração +MB rins + MB trato gastrointestinal + MB fígado + MB do resto dos tecidos do corpo.

Os autores da HTC começaram a procurar os gastos metabólicos de diversos órgãos. Após um procura diligente da literatura, eles descobriram que junto com o cérebro, que o coração, os rins, o fígado e o trato gastrointestinal eram responsáveis pela grande maioria do metabolismo basal. Eles chamaram esses órgãos de ‘tecidos caros’ porque eles consumiam muita energia quando comparados aos seus tamanhos. (Surpreendentemente, massa muscular não contribui tanto para o gasto metabólico total (pele e ossos ainda menos), o que mostra a mentira daquela velha noção —da qual eu próprio fui vítima— que trocar gordura por massa muscular aumentar o metabolismo significativamente.)

Aiello e Wheeler raciocinaram que se o gasto metabólico permanecesse o mesmo após o cérebro gastador de energia ter crescido ao longo do tempo outros tecidos caros teriam de ter ficado menores. Não poderia haver outra solução.

Mas qual dos tecidos caros ficou menor?

Aiello e Wheeler examinaram os dados dos gastos metabólicos e tamanhos de vários tecidos caros e descobriram que para um primata de 65 kg, o coração, rins e fígado eram aproximadamente do mesmo tamanho que os de um humano do 65 kg. O maior gasto metabólico do cérebro humano foi compensado por um trato gastrointestinal significativamente menor em tamanho. Na verdade o trato gastrointestinal humano tem apenas um pouco mais que a metade do tamanho do trato gastrointestinal de um primata do mesmo tamanho.

A massa combinada de tecidos metabolicamente caros para um adulto de referência é notavelmente próxima para o primate médio de 65 kg, mas as contribuições dos órgãos individuais para este total são muito diferentes das esperadas. Embora o coração e os rins humanos estejam ambos próximos do tamanho esperado para um primata de 65 kg, a massa dos órgãos abdominais é aproximadamente 900 gramas abaixo do esperado. Quase toda essa diferença é devida a uma redução no trato gastrointestinal, cuja massa total é apenas 60% daquela esperada para um primata do mesmo tamanho. Logo, o aumento da massa do cérebro humano parece ser contrabalançada por uma redução quase idêntica no trato gastrointestinal .

Abaixo está um gráfico da HTC mostrando os tamanhos de diferentes órgãos conforme baseados em previsões a partir de um primata de 65 kg e o seu tamanho observado em humanos (NT.: Observado à esquerda, esperado à direita. De cima para baixo: Cérebro, tripas, fígado, rins e coração)

ETH body comp compare Are we meat eaters or vegetarians? Part II

Então sabemos que enquanto os humanos evoluíram cérebros maiores eles simultaneamente evoluíram tripas menores para manter um metabolismo basal determinado. E aqui a história fica interessante. Por quê? Porque

a conclusão lógica é que não importa o que estiver selecionando para um cérebro maior, é de se esperar uma correspondente seleção para a redução no tamanho das tripas.

Alguns pesquisadores acreditam que atividades cada vez mais complexas levaram o cérebro a crescer. Mas os autores da HTC resumiram:

A relação entre o tamanho relativo do cérebro e dieta é às vezes mencionada na literatura da encefalização de primatas e é geralmente explicada em termos de diferentes graus de inteligência requeridos para a exploração de diversos recursos alimentares. Por exemplo, [algumas pessoas] argumentaram que um cérebro relativamente grande e que o tamanho neocortical são correlacionados à alimentação onívora em primatas, que requer estratégias relativamente complicadas para a extração de comidas de alta qualidade. Alternativamente, [outros] sugeriram que frugívoros têm cérebros relativamente grandes porque eles precisam de extensões territoriais relativamente maiores que folívoros, precisando de um mapa mental mais sofisticado para localizar e explorar estes recursos alimentares.

Mas não importa que nosso cérebros tenham ficado maiores porque nossos predecessores se socializaram, desenvolveram estratégias complexas de procura de comida, viveram em e tiveram de lidar com ou eram grupos de caçadores habilidosos, para obedecer à lei de Kleiber, algo tinha de forçar nossas tripas a diminuir de tamanho ao mesmo tempo. O isto que poderia ser?

De acordo com Aiello e Wheeler, foi a qualidade crescente da dieta que permitiu que as tripas ficassem menores enquanto absorviam os nutrientes necessários para abastecer o metabolismo. Como eles descreveram

Os resultados apresentados aqui [na HTC] sugerem que a relação entre o tamanho relativo do cérebro e a dieta é primariamente uma relação entre o tamanho relativo do cérebro e o tamanho relativo das tripas, sendo este último determinado pela qualidade da dieta. isto implicaria que uma dieta de alta qualidade é necessária para essa encefalização, não importa o que estivesse selecionando para essa encefalização. Uma dieta de alta qualidade relaxa essas restrições à encefalização ao permitir tripas relativamente menores, logo reduzindo consideravelmente o custo metabólico deste tecido.

O que os autores estão dizendo é que não importa o quanto de poder cerebral é requerido, o cérebro não poderia crescer sem algo mais dar lugar a ele. O que obviamente deu lugar foi o trato gastrointestinal, e o único jeito que um trato gastrointestinal menor poderia dar combustível ao corpo era com uma dieta de mais alta qualidade. Como nossos parentes mais antigos, isto é, os hominídeos mais antigos aumentaram a qualidade de suas dietas?

Um problema considerável para os primeiros hominídeos seria prover a si mesmos, uma espécie grande, quantidades suficientes de comida de alta qualidade para permitir a redução das tripas. A solução óbvia seria incluir quantidades cada vez maiores de comida derivada de animais na dieta.

Aumentar a quantidade de comidas animais de fácil digestão nos permitiu encolher as tripas enquanto expandíamos nosso cérebros. Se nós tivéssemos permanecido com uma dieta com muitos vegetais, sem dúvida não seríamos capazes de expandir nossos cérebros independentemente da quantidade adicional de pensamentos que precisássemos ter. Simplesmente não seria possível sem violar a lei de Kleiber.

pegue o gorila, por exemplo, vegetarianos quase puros que gastam seu dia de ‘trabalho’ procurando comida e comendo, o que eles tem de fazer para conseguir calorias suficientes para manter enorme massa. Eles tem tripas grandes e pagam por elas tendo cérebros pequenos. Ainda menores que os dos nossos ancestrais mais primitivos, o australopiteco.

O gorila tem um dos menores níveis de encefalização de qualquer primata haplorrino, e o nível de encefalização muito maior dos australopitecos sugere uma dieta de qualidade significativamente maior que a deste gênero.

O que faz sentido quando você considera que a análise com carbono-13 demonstrou que o o Australopithecus africanus (a espécie que veio logo depois de Lucy) consumia carne. Enquanto você passa pela linha dos Australopithecus e através dos Homo,  você descobre que cada vez mais e mais carne era consumida conforme você sobre pela árvore.

è fácil ver que, comparados a humanos, chimpanzés e gorilas têm barrigas grandes e protuberantes, o que apoia o fato de que eles têm grandes tratos gastrointestinais, mas o que dizer sobre nossos ancestrais. Tudo o que temos são os restos dos esqueletos, que mostram bem que suas cabeças (e cérebros) eram muito menores que os nossos, mas e as tripas deles? Como realmente nós sabemos que suas tripas eram maiores? De acordo com Kleiber, elas deveriam ser, mas como temos certeza?

As tripas grande de pongídeos vivos dão aos seus corpos uma aparência barriguda, sem uma cintura discernível. Isto é por que a parte redonda do abdômen é contínua à porção inferior da caixa torácica, que tem a forma de um funil invertido, e também porque a região lombar é relativamente pequena (de três a quatro vértebras lombares).

A figura abaixo da HTC mostra a forma de funil invertido da caixa torácica do chimpanzé à esquerda. Você pode desenhar mentalmente as linhas para baixo das costelas e imaginar a aparência barriguda destes primatas. Olhando a imagem da direitas, você pode ver que o Australopithecus afarensis (a espécie de Lucy) tinha a caixa torácica com a mesma forma, indicando uma barriga grande e uma dieta de baixa qualidade.

O desenho do meio é de um humano moderno. Se você extrapolar as linhas abaixo da caixa torácica, você verá que elas levam a uma cintura mais fina. Faz você pensar em mais em um lobo magro, ou outro carnívoro de cintura fina, enquanto os outros dois não.

ETH rib cage Are we meat eaters or vegetarians? Part II

Os autores concluem:

Se um animal encefalizado não tem um metabolismo basal correspondentemente elevado [o que de acordo com Kleiber, é impossível], seu orçamento energético deve ser balanceado de outra maneira. A hipótese de tecidos caros sugere  que este equilíbrio pode ser conseguido com a redução de tamanho de outros tecidos caros do corpo (fígado, rins, coração ou tripas).  Nós argumentamos que a melhor maneira de fazer isso é adotando uma dieta de alta qualidade, que permite tripas relativamente pequenas e libera uma quantidade significativa do metabolismo basal para o cérebro encefalizado. Não importa o que estivesse selecionando para essa encefalização, um cérebro relativamente grande não poderia ser conseguido sem um aumento correspondente na qualidade da dieta a menos que o gasto metabólico aumentasse correspondentemente.

De maneira mais geral, este exercício demonstrou outros pontos importantes. Primeiro, a dieta pode ser inferida a partir de aspectos da anatomia além dos dentes e mandíbulas. Por exemplo. uma indicação do tamanho relativo do trato gastrointestinal e consequentemente da digestibilidade de comidas sendo consumidas é dada pela morfologia do tórax e da pélvis. Segundo, qualquer inferência dietária dos hominídeos deve ser consistente com todas as linhas de evidência. Terceiro, a evolução de qualquer órgão do corpo não pode ser bem estudada em isolamento. Outros maneiras de entender os custos da encefalização falharam porque elas tendiam a analisar o cérebro em isolamento relativo a outros tecidos. A hipótese do tecido caro enfatiza com sucesso a relação essencial entre o cérebro, o metabolismo basal e outros órgãos metabolicamente caros.

Eu espero que você agora esteja de posse de conhecimento suficiente para conseguir ver através desses artigos ou tabelas tão comuns que mostram que o trato gastrointestinal de humanos é mais próximo do de um gorila do que daquele de um gato ou outro carnívoro qualquer. Parece-me que Aiello e Wheeler demoliram totalmente a noção que humanos são na verdade moldados pelas forças da seleção natural a serem vegetarianos. Baseado nos dados e no argumento que eles apresentaram, o oposto é a verdade: nós evoluímos para sermos comedores de carne.

Foi nossa mudança gradual para uma dieta de muito maior qualidade disponibilizada por comidas de origem animal que nos permitiu desenvolver os cérebros grande que temos. Foi a caça e o ato de comer carne que reduziram nossos tratos gastrointestinais e liberaram nossos cérebros para crescer. Como eu escrevi no começo deste post, toda a evidência indica que não evoluímos para comer carne – nós evoluímos porque comemos carne.

Lierre Keith escreveu corretamente no livro The Vegetarian Myth:

As manadas selvagens de auroques e cavalos nos inventaram com seus corpos, seus tecidos nutricionalmente densos gestando o cérebro humano.

Se nós evoluímos porque comemos carne, por que iríamos querer parar agora?

Nota: Eu descobri o texto completo deste artigo disponível no Scribd (em inglês).

Pintura no topo: Macaco ante esqueleto por Gabriel Cornelius von Max

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