“A reprodução de um ser vivo em outro, crescendo e se multiplicando milhares de vezes, faz com que aconteçam mudanças (mutações ou variações) ao longo de muitos anos”.Seleção Natural, Charles Darwin
Evolução – Introdução e Histórico dos Estudos
Introdução
Somente a partir da década de 1930 pontos conflituosos deram lugar a idéias capazes de explicar a evolução de maneira mais geral.
Diante das diferenças entre indivíduos da mesma espécie que ocupam áreas distintas e das semelhanças entre espécies diferentes, é possível observar padrões comuns a todas as espécies.
Um dos obstáculos para a evolução no início do século era o relativo desconhecimento sobre a genética e a biologia molecular; isso já não representa obstáculo hoje em dia, mas uma dificuldade que se mantém é a de que a evolução não pode ser experimentada em laboratório, já que demora muitas gerações e depende de condições muito especiais; as evidências permitem a explicação do passado, mas a ausência de experimentação não permite a previsão do futuro.
Ao colocar a espécie humana no mesmo patamar de todas as outras, a teoria da evolução gera atritos com preceitos religiosos.
As idéias erradas sobre a origem da biodiversidade são devidas à necessidade natural e histórica de classificação biológica; porém, o entendimento da evolução depende do conhecimento de seus complexos mecanismos e também da genética e sua interação com os fatores ambientais; por isso é difícil corrigir da população leiga sua visão tão popular e enviesada.
Diante das diferenças entre indivíduos da mesma espécie que ocupam áreas distintas e das semelhanças entre espécies diferentes, é possível observar padrões comuns a todas as espécies.
Um dos obstáculos para a evolução no início do século era o relativo desconhecimento sobre a genética e a biologia molecular; isso já não representa obstáculo hoje em dia, mas uma dificuldade que se mantém é a de que a evolução não pode ser experimentada em laboratório, já que demora muitas gerações e depende de condições muito especiais; as evidências permitem a explicação do passado, mas a ausência de experimentação não permite a previsão do futuro.
Ao colocar a espécie humana no mesmo patamar de todas as outras, a teoria da evolução gera atritos com preceitos religiosos.
As idéias erradas sobre a origem da biodiversidade são devidas à necessidade natural e histórica de classificação biológica; porém, o entendimento da evolução depende do conhecimento de seus complexos mecanismos e também da genética e sua interação com os fatores ambientais; por isso é difícil corrigir da população leiga sua visão tão popular e enviesada.
Teorias fixistas
Carlos Linneu, ( 1707-1778 )• Dedicado à botânica e à física, tem como grande contribuição a criação da taxonomia, ciência que trata da classificação dos seres vivos.
• “Systema Naturae”;
• Fixista ( número de espécies existentes são os mesmos desde a sua criação );
• Geração espontânea;
INÍCIO DAS TEORIAS TRANSFORMISTAS
1) 
Erasmus Darwin (1731-1802) - Avô de Charles Darwin, publicou o livro Zoonomia ou Leis da vida orgânica (1794-1796) onde assinalou que a variação do ambiente provoca uma resposta do organismo (estrutura de um órgão). Portanto os animais se transformavam pelo hábito provocado pelas necessidades. Em suma, Erasmus Darwin acreditava na herança de caracteres adquiridos, e com essa crença produziu o que decerto era uma emergente teoria de evolução, embora, de fato, ainda deixasse muitas questões sem resposta.
Erasmus Darwin (1731-1802) - Avô de Charles Darwin, publicou o livro Zoonomia ou Leis da vida orgânica (1794-1796) onde assinalou que a variação do ambiente provoca uma resposta do organismo (estrutura de um órgão). Portanto os animais se transformavam pelo hábito provocado pelas necessidades. Em suma, Erasmus Darwin acreditava na herança de caracteres adquiridos, e com essa crença produziu o que decerto era uma emergente teoria de evolução, embora, de fato, ainda deixasse muitas questões sem resposta.
2) Jean Baptiste de Monet - Cavaleiro de Lamarck (1744-1829) - Os trabalhos mais conhecidos de Lamarck são a Filosofia Zoológica (1809) e os sete volumes da História Natural dos animais invertebrados (1815-1822). (Foi Lamarck que introduziu a valiosa classificação de Vertebrados e Invertebrados). Sob o ponto de vista evolutivo afirmou que:· Um ambiente em mudança altera as necessidades de um organismo que responde alterando seu comportamento usando mais alguns órgãos do que outros.
· Uso e Desuso alteram a morfologia que é transmitida para a geração seguinte (Herança dos caracteres adquiridos)
• Zoologista e botânico francês, nascido em Bazantin, um dos pioneiros na formulação das teorias da evolução biológica.
• Filosofia Zoológica (1809)
• Leis:
1. Adaptação ao meio;
2. Lei do Uso e desuso;
3. Hereditariedade dos caracteres adquiridos.
As idéias de lamarck
Apesar de errada, a idéia do biólogo francês Lamarck (1809) é comumente citada por leigos por ser fácil de ser entendida.
Lamarck baseou sua teoria em duas suposições: Lei do uso e desuso → quanto mais uma parte do organismo é usada, mais ela se desenvolve e quanto mais uma parte não é usada, mais ela se atrofia; e Lei da herança dos caracteres adquiridos → as alterações devidas à Lei do uso e desuso são transmitidas aos descendentes.
Alguns exemplos usados por Lamarck para justificar sua teoria: aves pernaltas teriam desenvolvido pernas longas ao longo de gerações por se esforçarem para esticar as pernas a fim de não molhar as penas ao andar sobre água rasa.
Os descendentes das cobras teriam tido pernas, que em dado momento passaram a atrapalhá-las na passagem por lugares estreitos; com o desuso, esses apêndices desapareceram ao longo de muitas gerações.
Plantas de regiões secas teriam desenvolvido, pela necessidade do uso, órgãos de armazenamento de água.
Vivendo em áreas com pouco capim, girafas de pescoço curto teriam se esforçado para alcançar as folhas das árvores, e esse esforço, ao longo de gerações, teria tornado o pescoço delas longo.
Apesar de errada, a idéia do biólogo francês Lamarck (1809) é comumente citada por leigos por ser fácil de ser entendida.
Lamarck baseou sua teoria em duas suposições: Lei do uso e desuso → quanto mais uma parte do organismo é usada, mais ela se desenvolve e quanto mais uma parte não é usada, mais ela se atrofia; e Lei da herança dos caracteres adquiridos → as alterações devidas à Lei do uso e desuso são transmitidas aos descendentes.
Alguns exemplos usados por Lamarck para justificar sua teoria: aves pernaltas teriam desenvolvido pernas longas ao longo de gerações por se esforçarem para esticar as pernas a fim de não molhar as penas ao andar sobre água rasa.
Os descendentes das cobras teriam tido pernas, que em dado momento passaram a atrapalhá-las na passagem por lugares estreitos; com o desuso, esses apêndices desapareceram ao longo de muitas gerações.
Plantas de regiões secas teriam desenvolvido, pela necessidade do uso, órgãos de armazenamento de água.
Vivendo em áreas com pouco capim, girafas de pescoço curto teriam se esforçado para alcançar as folhas das árvores, e esse esforço, ao longo de gerações, teria tornado o pescoço delas longo.
Segundo Lamarck, as girafas teriam, a princípio, pescoços curtos e viveriam em ambientes onde a vegetação rasteira era relativamente escassa.
Porque a teoria de Lamarck está errada?
O erro básico é a afirmação de que as características adquiridas são transmitidas; a prova disso surgiu no fim do século XIX, quando descobriu-se que quaisquer alterações fenotípicas em células somáticas são irrelevantes para as células germinativas desenvolvidas nas gônadas; além do mais, os tecidos germinativos se diferenciam logo no início do desenvolvimento embrionário.
Hoje é bem claro que é impossível que o exercício de esticar o pescoço tenha alterado segmentos de cromossomos de células germinativas de girafas.
Charles Robert Darwin (1809-1882)
• Charles Robert Darwin, quinto dos seis filhos de Susannah e Robert Darwin, nasceu em 12 de fevereiro de 1809 na cidade de Shrewsbury, Inglaterra. Seu pai era um famoso médico, muito rígido com a família. Era um cuidadoso colecionador de minerais, conchas e principalmente selos.
• Durante a adolescência começou a caçar e sua atenção foi concentrada nesta atividade com seus amigos. Seu pai, descontente com as atividades do filho, o enviou para a Universidade de Edimburgo estudar Medicina em 1825, a experiência foi um fracasso, achava monótona as palestras e sentia repulsa em ver as operações. Portanto diante da desistência, seu pai o enviou para Cambridge para se preparar para o sacerdócio. Foi em Cambridge, com a amizade com o professor de Botânica, John Henslow, que despertou o verdadeiro interesse pela História Natural.
O erro básico é a afirmação de que as características adquiridas são transmitidas; a prova disso surgiu no fim do século XIX, quando descobriu-se que quaisquer alterações fenotípicas em células somáticas são irrelevantes para as células germinativas desenvolvidas nas gônadas; além do mais, os tecidos germinativos se diferenciam logo no início do desenvolvimento embrionário.
Hoje é bem claro que é impossível que o exercício de esticar o pescoço tenha alterado segmentos de cromossomos de células germinativas de girafas.
Charles Robert Darwin (1809-1882)• Charles Robert Darwin, quinto dos seis filhos de Susannah e Robert Darwin, nasceu em 12 de fevereiro de 1809 na cidade de Shrewsbury, Inglaterra. Seu pai era um famoso médico, muito rígido com a família. Era um cuidadoso colecionador de minerais, conchas e principalmente selos.
• Durante a adolescência começou a caçar e sua atenção foi concentrada nesta atividade com seus amigos. Seu pai, descontente com as atividades do filho, o enviou para a Universidade de Edimburgo estudar Medicina em 1825, a experiência foi um fracasso, achava monótona as palestras e sentia repulsa em ver as operações. Portanto diante da desistência, seu pai o enviou para Cambridge para se preparar para o sacerdócio. Foi em Cambridge, com a amizade com o professor de Botânica, John Henslow, que despertou o verdadeiro interesse pela História Natural.
A teoria de Darwin
Essa teoria também deveria carregar o nome do britânico Wallace (1858).
Essa teoria também deveria carregar o nome do britânico Wallace (1858).
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•Alfred Russel Wallace(1823-1913, cientista)
Obra “A tendência das variedades de se afastarem indefinidamente do tipo original”
•Alfred Russel Wallace(1823-1913, cientista)
Obra “A tendência das variedades de se afastarem indefinidamente do tipo original”
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; Mas por razões como maior número de provas, o nome do conterrâneo Darwin tornou-se mais conhecido que de Wallace.
A teoria de Darwin é aceita até hoje; a única diferença é que na época ela não tinha as bases fornecidas pela genética e pela biologia molecular.
Essa teoria propõe que as alterações em espécies ao longo de gerações são provocadas por morte diferencial, causada pela seleção natural; a morte diferencial depende da probabilidade de um conjunto de características favorecer a sobrevivência; diz-se que indivíduos com um conjunto de características que favorecem sua sobrevivência são bem adaptados àquele ambiente (pelo menos naquele momento); como é maior a probabilidade de sobrevivência dos bem adaptados, também é maior a probabilidade de que eles produzam mais descendentes do que os menos adaptados; o resultado disso é que ao longo das gerações, a proporção de indivíduos portadores do conjunto de características favorável ficará cada vez maior; ao final do processo, teríamos uma população bem diferente da inicial; tomando o exemplo da girafa: numa população que vive em uma região árida com gramíneas escassas, há variação do comprimento dos pescoços; se em dadas estações anuais a seca for rigorosa, é mais provável que as girafas de pescoços maiores sobrevivam por conseguirem alcançar algumas folhas de árvores resistentes à seca; dessa forma, a maior probabilidade de reprodução de girafas com pescoços maiores culmina em populações descendentes com pescoços cada vez maiores.
Grande parte das provas colhidas por Darwin foram obtidas nas ilhas Galápagos
; Mas por razões como maior número de provas, o nome do conterrâneo Darwin tornou-se mais conhecido que de Wallace.
A teoria de Darwin é aceita até hoje; a única diferença é que na época ela não tinha as bases fornecidas pela genética e pela biologia molecular.
Essa teoria propõe que as alterações em espécies ao longo de gerações são provocadas por morte diferencial, causada pela seleção natural; a morte diferencial depende da probabilidade de um conjunto de características favorecer a sobrevivência; diz-se que indivíduos com um conjunto de características que favorecem sua sobrevivência são bem adaptados àquele ambiente (pelo menos naquele momento); como é maior a probabilidade de sobrevivência dos bem adaptados, também é maior a probabilidade de que eles produzam mais descendentes do que os menos adaptados; o resultado disso é que ao longo das gerações, a proporção de indivíduos portadores do conjunto de características favorável ficará cada vez maior; ao final do processo, teríamos uma população bem diferente da inicial; tomando o exemplo da girafa: numa população que vive em uma região árida com gramíneas escassas, há variação do comprimento dos pescoços; se em dadas estações anuais a seca for rigorosa, é mais provável que as girafas de pescoços maiores sobrevivam por conseguirem alcançar algumas folhas de árvores resistentes à seca; dessa forma, a maior probabilidade de reprodução de girafas com pescoços maiores culmina em populações descendentes com pescoços cada vez maiores.
Grande parte das provas colhidas por Darwin foram obtidas nas ilhas Galápagos
• As ilhas Galápagos, localizadas a 1000 km da América do Sul, no Oceano Pacífico, propriedade do Equador e Patrimônio da Humanidade, apresentam uma fauna e flora peculiares. Darwin observou que haviam variedades dentro de cada espécie, distribuídas cada uma em sua ilha.
Ele observou que a fauna de pássaros nas ilhas era semelhante; porém, as populações diferiam nas formas de bico, que, como observado, dependem do tipo de alimentação disponível em cada ilha.
Outro aspecto que reforça a teoria é a grande mortalidade nas populações; ela fica ainda mais evidente quando tomamos exemplos como girinos (se todos sobrevivessem e se todos gerassem descendentes, o mundo estaria coberto de sapos); isso também vale para muitos outros animais e plantas; o fato de a mortalidade estar sempre presente suporta a idéia de que a seleção natural é um processo que não terminará enquanto houver vida no planeta.
Se o ambiente se mantém constante, é provável que as espécies que nele habitam mantenham-se constantes também; se ele muda, é possível que indivíduos que antes eram bem adaptados passem a ser mal adaptados; no extremo da mortalidade, pode acontecer uma alteração tão abrupta que nenhum indivíduo sobrevive dentro de algumas gerações, o que constitui a extinção da espécie.
Darwin também citou os animais domésticos, cuja variação fenotípica é muito maior do que nos animais silvestres; isso se deve à seleção artificial feita pelo homem.
Darwin propôs que a alteração contínua de uma população é capaz de diferenciar a população presente em relação à passada a tal ponto que pode-se considerá-las como espécies diferentes.
O que faltou para que a teoria de Darwin fosse completa?
Na época de Darwin, as observações em campo e as observações morfológicas já deixavam clara a existência de variação; ele só não soube explicar a origem dessa variação; ela só começou a ser explicada pela genética, o que acabou por gerar o neo-darwinismo, ou seja, evidências posteriores a Darwin serviram para tornar sua teoria ainda mais sólida.
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MENDEL (1822 - 1884)
O trabalho de Mendel foi encontrado na Biblioteca de Darwin. O referido trabalho (1865) não teve muita repercussão nos meios científicos, pois ao contrário da norma para um trabalho de Historia Natural da época, era recheado com cálculos e proporções.Mendel (ao lado)- Biólogo e botânico austríaco de origem tcheca. É o pioneiro das teorias da Genética. Nasce em Heinzendorf, Tchecoslováquia. Filho de camponeses, interessa-se desde pequeno por plantas e ingressa na vida religiosa no Monastério Agostiniano de Brünn, na Morávia.
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Segundo Darwin, a explicação para a evolução do pescoço das girafas se deve ao fato de que já existiam girafas que apresentavam pescoço com tamanhos diferentes, havendo, portanto, variação nessa característica.
O impacto da teoria de Darwin?
O trabalho de Darwin foi um dos que causaram maior impacto no conhecimento humano, nas suas mais variadas disciplinas.
Acima de tudo, foi um trabalho que rompeu com dogmas religiosos milenares; isso se tornou ainda mais grave quando o homem foi colocado como espécie de primata, no mesmo nível de qualquer espécie viva atualmente.
O documentário fóssil
Fóssil é qualquer vestígio de espécies que tenham vivido em épocas anteriores; o quão antigo deve ser o vestígio para que ele seja classificado como fóssil é subjetivo e sujeito a variações dependendo do grupo de seres estudados; o termo vestígio pode se referir aos mamutes da Sibéria congelados, quase completamente conservados, até a simples pegada de um dinossauro ou impressão deixada por uma folha; com maior freqüência, são encontrados fósseis de vertebrados, já que é mais comum a conservação de ossos.
Fósseis já influenciavam a cultura humana nos tempos antigos; inspiraram, por exemplo, o folclore dos dragões chineses.
Como é impossível experimentar a evolução em laboratório, as únicas evidências seriam os fósseis; assim, os paleontólogos procuram remontar o quebra-cabeça da evolução, reunindo as evidências no espaço e no tempo.
Apesar da grande utilidade da paleontologia, ela apresenta algumas limitações: o conjunto de fósseis pode não representar bem a fauna daquele período, pois acabam sendo conservados os indivíduos mais abundantes; a grande maioria dos fósseis são encontrados em terrenos sedimentares característicos de planícies e lagos (condições que favorecem a conservação); isso explica a riqueza de informações disponível para peixes e a pobreza de informações sobre aves e animais arborícolas; as condições exigidas tanto para a fossilização quanto para a descoberta dos sítios paleontológicos não significa que uma região tinha fauna e flora mais ricas do que outra; além disso, a regra da paleontologia são fósseis de partes pequenas, como dentes; encontrar esqueletos completos é raro.
A aplicação de marcadores radioativos nos últimos 50 anos aumentou a precisão temporal das análises.
O aumento do conhecimento sobre os mecanismos genéticos tem se tornado evidência adicional ao estudo dos fósseis.
Os mutacionistas
Por volta de 1902, surgiu uma corrente que defendia que o único mecanismo evolutivo eram as mutações, negando a seleção natural; De Vries propôs a existência de micromutações (as responsáveis pela variação indicada por Darwin) e macromutações (que seriam responsáveis pelo surgimento repentino de espécies novas).
Essa discussão persistiu até 1930; portanto, nesse época (pelo menos no meio científico) já não havia mais dúvidas de que a evolução era real; a discussão já girava em torno de “como ela ocorre”.
O conhecimento atual
Por volta de 1930 quatro cientistas (Fisher, Haldane, Wright e Chetverikov) mostram que tanto mutações como seleção natural atuam de maneira conjunta na evolução; a união do trabalho desses cientistas marcou o início do neo-darwinismo; a partir daí, pouca coisa mudou.
Teoria Sintética da Evolução ou Neo-darwinismo
Introdução
Mutações gênicas, mutações cromossômicas e, principalmente, recombinação gênica (reprodução sexuada) são as causas da variabilidade, que é “usada” pela seleção natural.
A tendência seria da homogeneização devida à seleção natural; porém, as variações surgem nas populações de maneira constante, independente da adaptabilidade dos indivíduos; se a seleção natural for intensa, a população é homogênea; se poucos fatores ambientais causam mortalidade, a população é heterogênea.
Outro fator importante para a evolução é o isolamento reprodutivo; a variação de duas populações isoladas progride, necessariamente, de maneiras diferentes devido ao acaso das mutações e recombinações.
Três outros processos: migração (se uma população migra para um ambiente muito diferente, ela estará sujeita a novas pressões seletivas), hibridação (troca genética entre populações diferentes) e deriva genética (o acaso das mutações e recombinações gênicas).
Genética de populações → Teorema de Hardy-Weinberg.
As fontes da variabilidade
Como na espécie humana e espécies domesticadas ocorre “afrouxamento” da seleção natural, é possível observar grande variabilidade.
Variações ambientais
A exposição ao ambiente pode causar desnutrição, doença, exercício, acidentes, exposição à luz solar, umidade, altitude, temperatura, etc; as alterações causadas por esses fatores não são hereditárias.
Um campeão de halterofilismo não transmitirá ao seu filho toda a estrutura muscular que adquiriu às custas de exercícios.
Mutação gênica
Fornece material genético novo a um conjunto genético preexistente, fornecendo matéria-prima para a evolução.
Mutações ocorrem principalmente por erros durante a duplicação pela DNA polimerase.
Uma mutação não provoca, obrigatoriamente, alteração fenotípica; para que essa “última etapa” ocorra, a mudança da seqüência de aminoácidos deve ser relevante para mudar a proteína.
Alterações mais drásticas ocorrem se há perda ou acréscimo de uma base nitrogenada, o que altera toda a seqüência subseqüente durante a duplicação.
Porém, as mutações ocorridas em células somáticas não afetam a evolução, apesar de poderem afetar o indivíduo; somente mutações em células germinativas são capazes de introduzir novo material genético na população.
De cada 100.000 indivíduos (em média), 1 deve ser portador de uma mutação em algum loco gênico; essa taxa refere-se a mutações espontâneas (devidas a erros naturais de processos celulares), mas pode ser aumentada por agentes externos, como radiações.
Aberrações ou mutações cromossômicas
Geralmente traz grandes conseqüências para o indivíduo.
A quebra de um cromossomo durante a produção de uma célula germinativa pode causar inversão, ou seja, rotação de 180º de um segmento que volta a se ligar ao resto do cromossomo.
Todo um segmento pode ser perdido caso a junção de duas extremidades deixadas por separação desse segmento aconteça antes de esse segmento retornar; isso é chamado de deficiência.
A duplicação caracteriza a junção de um segmento idêntico a outro no mesmo cromossomo; enquanto para um cromossomo pode acontecer duplicação, para outro pode ocorrer a deficiência do segmento correspondente.
Translocação → troca de pedaços entre dois cromossomos não homólogos.
Essas mutações são muito mais raras do que as gênicas, mas têm causas mais profundas e muitas vezes prejudiciais.
Alterações numéricas são causadas por erros na meiose; esses erros são classificados em aneuploidias e euploidias.
Aneuploidias: afetam apenas um par de cromossomos; a perda de um cromossomo é caracterizada como monossomia e o ganho de trissomia; dois: tetrassomia.
Euploidias: afetam todo o genoma; haploidia → indivíduo n; triploidia → 3n.
Euploidias podem ser naturais, como em plantas, alguns insetos e outros invertebrados.
Recombinação genética
A principal fonte de recombinação gênica é a reprodução sexuada (meiose); exceto no caso de gêmeos, é impossível um casal ter dois filhos com o mesmo genótipo; primeiro porque o genoma do filho é formado por metade do genoma do pai e metade da mãe.
A probabilidade de um homem (depois de já ter tido um filho) formar um segundo gameta com o mesmo cromossomo de um dos pares de cromossomos encontrados no primeiro filho é ½; a probabilidade para outro par também é meio e assim por diante até chegar ao 23º par; elevando-se ½ à 23º potência, tem-se a probabilidade 1/8.338.608; para a mulher a probabilidade é a mesma; então, a multiplicação das duas probabilidade resulta em 1/70.368.744.177.664.
Mas a recombinação é aumentada mais ainda pela ocorrência de permuta; a permuta é a troca de genes entre cromossomos homólogos, que ocorre durante a meiose; supondo que um indivíduo tenha um gene dominante A e outro recessivo b em um mesmo cromossomo e no homólogo esteja a e B; seus gametas podem possuir tanto cromossomos com A e b quanto cromossomos com a e B; porém, como pode ocorrer permuta, é possível que ele também produza gametas com A e B e gametas com a e b.
As variações surgem por acaso
A mutação que faz com que um indivíduo seja considerado mutante aconteceu nos seus ancestrais e não nele próprio (nos ancestrais a mutação ocorreu apenas nos tecidos germinativos); com sorte, essa mutação permitirá sobrevivência facilitada para o indivíduo, favorecendo sua reprodução; caso a mutação não prejudique a formação de gametas por esse indivíduo mutante, é provável que esse novo conjunto gênico se espalhe pela população ao longo de muitas gerações.
Assim, a variabilidade é importante para a sobrevivência de uma espécie, pois dá chances para que sempre existam indivíduos adaptados a qualquer alteração que venha a ocorrer no ambiente.
Seleção natural
O trabalho de Darwin foi um dos que causaram maior impacto no conhecimento humano, nas suas mais variadas disciplinas.
Acima de tudo, foi um trabalho que rompeu com dogmas religiosos milenares; isso se tornou ainda mais grave quando o homem foi colocado como espécie de primata, no mesmo nível de qualquer espécie viva atualmente.
O documentário fóssil
Fóssil é qualquer vestígio de espécies que tenham vivido em épocas anteriores; o quão antigo deve ser o vestígio para que ele seja classificado como fóssil é subjetivo e sujeito a variações dependendo do grupo de seres estudados; o termo vestígio pode se referir aos mamutes da Sibéria congelados, quase completamente conservados, até a simples pegada de um dinossauro ou impressão deixada por uma folha; com maior freqüência, são encontrados fósseis de vertebrados, já que é mais comum a conservação de ossos.
Fósseis já influenciavam a cultura humana nos tempos antigos; inspiraram, por exemplo, o folclore dos dragões chineses.
Como é impossível experimentar a evolução em laboratório, as únicas evidências seriam os fósseis; assim, os paleontólogos procuram remontar o quebra-cabeça da evolução, reunindo as evidências no espaço e no tempo.
Apesar da grande utilidade da paleontologia, ela apresenta algumas limitações: o conjunto de fósseis pode não representar bem a fauna daquele período, pois acabam sendo conservados os indivíduos mais abundantes; a grande maioria dos fósseis são encontrados em terrenos sedimentares característicos de planícies e lagos (condições que favorecem a conservação); isso explica a riqueza de informações disponível para peixes e a pobreza de informações sobre aves e animais arborícolas; as condições exigidas tanto para a fossilização quanto para a descoberta dos sítios paleontológicos não significa que uma região tinha fauna e flora mais ricas do que outra; além disso, a regra da paleontologia são fósseis de partes pequenas, como dentes; encontrar esqueletos completos é raro.
A aplicação de marcadores radioativos nos últimos 50 anos aumentou a precisão temporal das análises.
O aumento do conhecimento sobre os mecanismos genéticos tem se tornado evidência adicional ao estudo dos fósseis.
Os mutacionistas
Por volta de 1902, surgiu uma corrente que defendia que o único mecanismo evolutivo eram as mutações, negando a seleção natural; De Vries propôs a existência de micromutações (as responsáveis pela variação indicada por Darwin) e macromutações (que seriam responsáveis pelo surgimento repentino de espécies novas).
Essa discussão persistiu até 1930; portanto, nesse época (pelo menos no meio científico) já não havia mais dúvidas de que a evolução era real; a discussão já girava em torno de “como ela ocorre”.
O conhecimento atual
Por volta de 1930 quatro cientistas (Fisher, Haldane, Wright e Chetverikov) mostram que tanto mutações como seleção natural atuam de maneira conjunta na evolução; a união do trabalho desses cientistas marcou o início do neo-darwinismo; a partir daí, pouca coisa mudou.
Teoria Sintética da Evolução ou Neo-darwinismo
Introdução
Mutações gênicas, mutações cromossômicas e, principalmente, recombinação gênica (reprodução sexuada) são as causas da variabilidade, que é “usada” pela seleção natural.
A tendência seria da homogeneização devida à seleção natural; porém, as variações surgem nas populações de maneira constante, independente da adaptabilidade dos indivíduos; se a seleção natural for intensa, a população é homogênea; se poucos fatores ambientais causam mortalidade, a população é heterogênea.
Outro fator importante para a evolução é o isolamento reprodutivo; a variação de duas populações isoladas progride, necessariamente, de maneiras diferentes devido ao acaso das mutações e recombinações.
Três outros processos: migração (se uma população migra para um ambiente muito diferente, ela estará sujeita a novas pressões seletivas), hibridação (troca genética entre populações diferentes) e deriva genética (o acaso das mutações e recombinações gênicas).
Genética de populações → Teorema de Hardy-Weinberg.
As fontes da variabilidade
Como na espécie humana e espécies domesticadas ocorre “afrouxamento” da seleção natural, é possível observar grande variabilidade.
Variações ambientais
A exposição ao ambiente pode causar desnutrição, doença, exercício, acidentes, exposição à luz solar, umidade, altitude, temperatura, etc; as alterações causadas por esses fatores não são hereditárias.
Um campeão de halterofilismo não transmitirá ao seu filho toda a estrutura muscular que adquiriu às custas de exercícios.
Mutação gênica
Fornece material genético novo a um conjunto genético preexistente, fornecendo matéria-prima para a evolução.
Mutações ocorrem principalmente por erros durante a duplicação pela DNA polimerase.
Uma mutação não provoca, obrigatoriamente, alteração fenotípica; para que essa “última etapa” ocorra, a mudança da seqüência de aminoácidos deve ser relevante para mudar a proteína.
Alterações mais drásticas ocorrem se há perda ou acréscimo de uma base nitrogenada, o que altera toda a seqüência subseqüente durante a duplicação.
Porém, as mutações ocorridas em células somáticas não afetam a evolução, apesar de poderem afetar o indivíduo; somente mutações em células germinativas são capazes de introduzir novo material genético na população.
De cada 100.000 indivíduos (em média), 1 deve ser portador de uma mutação em algum loco gênico; essa taxa refere-se a mutações espontâneas (devidas a erros naturais de processos celulares), mas pode ser aumentada por agentes externos, como radiações.
Aberrações ou mutações cromossômicas
Geralmente traz grandes conseqüências para o indivíduo.
A quebra de um cromossomo durante a produção de uma célula germinativa pode causar inversão, ou seja, rotação de 180º de um segmento que volta a se ligar ao resto do cromossomo.
Todo um segmento pode ser perdido caso a junção de duas extremidades deixadas por separação desse segmento aconteça antes de esse segmento retornar; isso é chamado de deficiência.
A duplicação caracteriza a junção de um segmento idêntico a outro no mesmo cromossomo; enquanto para um cromossomo pode acontecer duplicação, para outro pode ocorrer a deficiência do segmento correspondente.
Translocação → troca de pedaços entre dois cromossomos não homólogos.
Essas mutações são muito mais raras do que as gênicas, mas têm causas mais profundas e muitas vezes prejudiciais.
Alterações numéricas são causadas por erros na meiose; esses erros são classificados em aneuploidias e euploidias.
Aneuploidias: afetam apenas um par de cromossomos; a perda de um cromossomo é caracterizada como monossomia e o ganho de trissomia; dois: tetrassomia.
Euploidias: afetam todo o genoma; haploidia → indivíduo n; triploidia → 3n.
Euploidias podem ser naturais, como em plantas, alguns insetos e outros invertebrados.
Recombinação genética
A principal fonte de recombinação gênica é a reprodução sexuada (meiose); exceto no caso de gêmeos, é impossível um casal ter dois filhos com o mesmo genótipo; primeiro porque o genoma do filho é formado por metade do genoma do pai e metade da mãe.
A probabilidade de um homem (depois de já ter tido um filho) formar um segundo gameta com o mesmo cromossomo de um dos pares de cromossomos encontrados no primeiro filho é ½; a probabilidade para outro par também é meio e assim por diante até chegar ao 23º par; elevando-se ½ à 23º potência, tem-se a probabilidade 1/8.338.608; para a mulher a probabilidade é a mesma; então, a multiplicação das duas probabilidade resulta em 1/70.368.744.177.664.
Mas a recombinação é aumentada mais ainda pela ocorrência de permuta; a permuta é a troca de genes entre cromossomos homólogos, que ocorre durante a meiose; supondo que um indivíduo tenha um gene dominante A e outro recessivo b em um mesmo cromossomo e no homólogo esteja a e B; seus gametas podem possuir tanto cromossomos com A e b quanto cromossomos com a e B; porém, como pode ocorrer permuta, é possível que ele também produza gametas com A e B e gametas com a e b.
As variações surgem por acaso
A mutação que faz com que um indivíduo seja considerado mutante aconteceu nos seus ancestrais e não nele próprio (nos ancestrais a mutação ocorreu apenas nos tecidos germinativos); com sorte, essa mutação permitirá sobrevivência facilitada para o indivíduo, favorecendo sua reprodução; caso a mutação não prejudique a formação de gametas por esse indivíduo mutante, é provável que esse novo conjunto gênico se espalhe pela população ao longo de muitas gerações.
Assim, a variabilidade é importante para a sobrevivência de uma espécie, pois dá chances para que sempre existam indivíduos adaptados a qualquer alteração que venha a ocorrer no ambiente.
Seleção natural
• O conceito que verdadeiramente caracteriza a teoria da evolução de Darwin;
• Este sugere que em cada geração uma parte dos indivíduos de uma população são eliminados porque estabelecem entre eles uma "Luta pela sobrevivência" devido à competição pelo alimento, refúgio, espaço e fuga aos predadores;
• Deste modo sobrevivem os que melhor se adaptarem ao meio.
• Os indivíduos mais aptos transmitem essas características à descendência.
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Resumo da origem das espécies, 1859
FATOS:
1) Rápido aumento na população.
Resumo da origem das espécies, 1859
FATOS:
1) Rápido aumento na população.
2) Luta pela vida, uso da Herança.
3) Seleção Natural - Variação do meio
CONSEQÜÊNCIAS:
1) Luta pela vida.
2) Sobrevivência do mais apto:seleção natural
3)Sobrevivem indivíduos diferentes em meios diferentes: origem das novas espécies
2) Sobrevivência do mais apto:seleção natural
3)Sobrevivem indivíduos diferentes em meios diferentes: origem das novas espécies
Pontos Positivos:
•Atitude científica correta, observação da natureza, elaborando o conceito da seleção natural;
•Estabeleceu que todas as espécies, incluindo o homem, tem um ancestral comum.
Pontos negativos Negativos:
•Falta de explicação da origem das espécies;
•Contaminação com o Lamarckismo
( uso e desuso e hereditariedade)
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Se em uma dada população há 50% de indivíduos com um caráter A e 50% de indivíduos com um caráter B, e se em dado o momento o ambiente passar a favorecer o caráter B, aumentará a probabilidade de os indivíduos portadores desse caráter sobreviverem e se reproduzirem; assim, é possível que a geração seguinte à alteração ambiental tenha, por exemplo, 60% de indivíduos com o caráter B; a tendência dessa proporção é aumentar caso o ambiente se mantenha alterado; o extremo da situação é o desaparecimento do caráter A.
É importante destacar que não há competição entre mais adaptados a determinada situação do ambiente e menos adaptados.
Mas podem existir casos em que a seleção pode atuar por meio de disputas físicas, como a luta entre machos por fêmeas; os vencedores tendem a transmitir seus genes adiante.
Seleção estabilizadora
Quando o ambiente permanece constante por longo período; nesse caso, são favorecidos os indivíduos com caracteres próximos das médias; indivíduos com caracteres extremos (que nunca deixarão de existir devido à variação genética) tendem a ter mais dificuldades para sobreviver e procriar.
Seleção direcional
Quando uma alteração no ambiente tende a desviar a média de determinado caractere; por exemplo, quando determinada característica em uma população de insetos é favorecida pela exposição continuada a inseticidas.
Seleção disruptiva
É o contrário da seleção estabilizadora, pois favorece caracteres antagônico em detrimento da média; é como uma seleção direcional atuando em sentidos opostos; isso ocorre se a área de ocupação de uma população for ampla o suficiente para que duas porções dessa mesma população estejam sujeitas a diferentes pressões seletivas; em prazos longos e sob condições climáticas, geológicas, etc. favoráveis, pode resultar no surgimento de duas espécies novas, diferentes da espécie ancestral.
Seleção feita pelo homem
Feita em cães, plantas ornamentais, plantas de cultivo (agricultura), animais para produção de leite, carne, etc.
O endocruzamento é um procedimento de seleção artificial que produz uma seleção direcional; porém, o sentido dessa direção é ditado pelo interesse econômico e não por fatores ambientais (pelo menos diretamente); a diferença é que na seleção natural a grande variação não deixa de existir; no caso dessa seleção artificial, também é impossível eliminar a variação genética, mas ela torna-se muito mais homogênea; o resultado são indivíduos muito parecidos, que compõem as chamadas linhagens (raças puro-sangue, como no caso de cavalos e ratos de laboratório).
Cruzamento entre raças diferentes, feita em laboratório; procedimento muito usado na agricultura.
Isolamento reprodutivo
Há isolamento reprodutivo entre duas populações quando elas estão incapacitadas de se cruzarem, mesmo sendo da mesma espécie; o isolamento mais simples de ser entendido é o provocado por algum evento geológico.
Populações alopátricas podem ser da mesma espécie, mas não cruzam entre si por limitações geográficas; populações simpátricas ocupam a mesma área, mas não cruzam entre si por limitações biológicas (que podem de vários tipos, como o período de vigília, se noturno ou diurno).
O isolamento reprodutivo explica a formação de espécies, já que permite que duas ou mais populações inicialmente unidas tomem caminhos evolutivos obrigatoriamente diferentes; esses caminhos evolutivos serão diferentes mesmo supondo que as diferentes regiões sejam idênticas quanto ao conjunto de fatores abióticos.
Processos evolutivos complementares
Migração
Quando em determinado momento ocorre migração de indivíduos de uma população para outra que era alopátrica; caso o patrimônio genético dos migrantes seja diferente e caso eles obtenham sucesso na reprodução, é possível que esse novo conjunto genético se dissemine, apesar de as duas populações terem tido tempo suficiente para começarem a percorrer caminhos evolutivos distintos; a possibilidade continuada de migração constitui a quebra do isolamento geográfico.
Hibridação
Quando a migração ocorre entre populações muito próximas, mas que já eram diferenciadas em raças; tem como conseqüência aumento de variabilidade, já que ocorre mistura de padrões genéticos muito diferentes.
Deriva genética (oscilação genética)
Quando o patrimônio genético é alterado ao acaso independentemente de qualquer tipo de seleção natural; a deriva genética é mais intensa quanto menor a população; por exemplo, dentro de uma população de 10.000 indivíduos, 90% (9.000) com característica A e 10% (1.000) com característica B, se por acaso 10 indivíduos B não se reproduzem, a geração seguinte terá 90,09% de indivíduos A e 9,91% de indivíduos B; porém, para uma população com 100 indivíduos, 90% (90) A e 10% (10) B, se por acaso os 10 B não se reproduzem, a geração seguinte terá 100% de A; assim, o acaso em populações menores pode ter efeitos muito mais profundos na história evolutiva daquela espécie.
O caso extremo da deriva genética é o efeito do fundador; se um casal ou pequeno grupo de uma população migra para uma área não ocupada pela população da qual foram originados, eles poderão iniciar uma nova população muito diferente da original, já que essa nova população será iniciada com os patrimônios genéticos particulares de um grupo pequeno de indivíduos.
Os genes nas populações
A composição genética de uma população pode ser alterada entre as gerações sucessivas, por força da seleção natural e/ou deriva genética; essa alteração caracteriza a evolução.
Tomemos o exemplo de um loco A; só podem ser encontrados três genótipos na população: AA, Aa e aa.
Considerando-se, por exemplo os grupos sangüíneos MN, podemos ter 1800 (30%) LMLM, 3000 (50%) LMLN e 1200 (20%) LNLN.
São 6000 indivíduos diplóides; por isso estamos lidando com 12000 alelos de genes; assim se temos 1800 indivíduos LMLM, temos 3600 alelos LM; se temos 3000 indivíduos LMLN, temos 3000 alelos LM; somando os alelos LM dos dois genótipos, concluímos que há um total de 6600 alelos LM na amostra populacional investigada.
Se o total geral de alelos é 12000 e o total de alelos LM é 6600, então a proporção de alelos LM na população é 55%.
Fazendo os mesmos cálculos para o outro alelo, descobrimos que a freqüência de LN é de 45%.
Seja n1 a freqüência do fenótipo M, n2 a de MN e n3 a de N, temos n1 + n2 + n3 = N.
Assim, a freqüência de LM = 2n1 + n2 / 2N; pode-se verificar que a freqüência de LM mais a de LN = 1 (0,55 + 0,45).
Teorema de Hardy-Weinberg
Os dados mostrados podem dizer respeito a uma geração; mas o que pode acontecer ao longo de gerações sucessivas? Por volta de 1908, Hardy e Weinberg formularam um teorema com o seguinte enunciado: em uma população em equilíbrio as freqüências gênicas e genotípicas permanecem constantes ao longo das gerações.
Uma população em equilíbrio é uma população com mais de 1000 indivíduos, em que não ocorre mutação, não ocorre seleção, não ocorre migração e em que os cruzamentos ocorrem ao acaso.
Essas condições não passam de ideais; portanto, é impossível a existência de uma população em equilíbrio; a utilidade desse modelo teórico é de poder ser comparado com situações reais, que ficam mais fáceis de serem entendidas.
Em uma população hipotética temos gene A1 e A2, ambos com freqüência de 50%.
São possíveis os seguintes genótipos: A1A1, A1A2 e A2A2.
Para obter a freqüência do genótipo A1A1 é necessário elevar a freqüência de A1 ao quadrado; o mesmo raciocínio vale para A2A2.
Para A1A2 é um pouco diferente; a freqüência de um deve ser multiplicada pela do outro e o resultado disso deve ser multiplicado por dois, pois o encontro entre esses dois genes pode ocorrer de duas maneiras: A1A2 e A2A1.
A soma das freqüências dos genótipos possíveis (p2 + 2pq + q2) é igual a 1; voltando à população hipotética, temos 0,25 (que é p2), 0,50 (p . q . 2) e 0,25 (q2); a soma dá 1.
A probabilidade de um A1A1 cruzar com outro A1A1 é 0,25 X 0,25, ou 0,0625 (6,25%); seguindo o mesmo raciocínio, é possível determinar a freqüência esperada para cada tipo de cruzamento (supondo que a população esteja em equilíbrio).
Somando-se todos os genótipos obtidos com todos os cruzamentos, obtém-se exatamente a mesma freqüência de genótipos e de genes.
Na população humana, a freqüência de indivíduos Rh- é cerca de 16% e a de Rh+ 84%; seria possível calcular a freqüência de genes rh, a freqüência de homozigotos e a de heterozigotos entre os fenótipos Rh+?
De acordo com o problema, a população humana tem a seguinte composição RhRh + Rhrh → 84% e rhrh → 16%.
Como o genótipo rhrh tem freqüência de 16%, o gene rh tem freqüência de Ö0,16 = 0,4; como a freqüência de Rh mais a de rh é igual a 1, a freqüência de Rh é 0,6.
Calculando-se o quadrado de Rh, o dobro de Rh vezes rh e o quadrado de rh, temos que a freqüência de RhRh é 0,36, Rhrh 0,48 e rhrh 0,16.
A freqüência do gene rh é de 40% e existem 36% de indivíduos homozigotos Rh+ e 48% heterozigotos com o mesmo fenótipo.
É importante destacar que embora indivíduos Rh- sejam apenas 16% da população, o gene rh (recessivo) representa 40% do total de genes, já que 48% da população é heterozigota.
Atuação dos processos evolutivos
Mesmo que o equilíbrio da população fosse real, ele não significaria que os indivíduos da geração seguinte são idênticos aos da ancestral, pois nos casos anteriores lidamos apenas com genes específicos; devemos lembrar que existem milhões deles.
Também deve ficar claro que é a população que muda, e não os indivíduos; ou seja, um indivíduo nasce com um genótipo e necessariamente morre com o mesmo genótipo; quem evolui é a população (isso confirma a idéia de Darwin e contraria a de Lamarck).
Numa população, as freqüências gênicas e genotípicas são influenciadas por mutação, recombinação e seleção; a quebra do equilíbrio ideal é que representa a evolução (a mudança populacional); tudo depende do acaso (deriva genética) e do ambiente (seleção natural).
Tanto a mudança de espécies quanto a extinção delas são processos naturais, devidos às pressões seletivas de ordem abiótica e biótica; alterações ambientais drásticas também são capazes de extinguir espécies; essas alterações certamente aconteceram muitas vezes ao longo da história geológica, mas tornaram-se muito mais freqüentes com a ação humana.
O caos gênico nunca determina o curso da evolução; ele apenas propicia a possibilidade de esse curso acontecer por forças ambientais.
Variabilidade X seleção
Se a seleção atuar de forma abrupta eliminando determinados caracteres polimórficos, a população se tornará monomórfica; dessa maneira estará mais vulnerável a eventuais desvios ambientais.
O caso da anemia falciforme (ou ciclemia)
Existe um gene recessivo que, em homozigose, provoca um defeito nas hemácias, que assumem forma de foice e perdem muito em quantidade de hemoglobina e capacidade transportadora de oxigênio.
É evidente que esse gene recessivo mutante tende a desaparecer, devido à forte pressão seletiva contra ele; seus níveis baixos na população só são mantidos pelas próprias mutações novas.
No entanto, foi descoberta uma população africana em que esse mutante recessivo tem freqüência alta; foi verificado que, primeiramente, nessa área a malária é muito comum, causando grande mortalidade; também verificou-se que os heterozigotos para anemia falciforme são resistentes à malária, pois quando o plasmódio invade essas hemácias, elas mudam para a forma de foice e são eliminadas, impedindo que o indivíduo contraia a doença; portanto, nessa região os heterozigotos têm vantagem adaptativa em relação aos homozigotos, cujas hemácias não são eliminadas quando invadidas pelo plasmódio; assim, apesar de os anêmicos homozigotos também apresentarem grande mortalidade, esse polimorfismo é mantido pela grande chance de sobrevivência dos heterozigotos.
Resistência de bactérias a antibióticos
É bem conhecida a seleção natural (ou artificial não intencional) de bactérias pelo uso indevido de antibióticos, que permite a sobrevivência de formas resistentes, cuja descendência requer, para ser eliminada, o uso de antibióticos ainda mais fortes.
Resistência das moscas a inseticidas
É um processo semelhante ao das bactérias diante dos antibióticos.
Melanismo industrial (as mariposas inglesas)
Colecionadores da região de Manchester consideravam a mariposa branca como forma muito comum; a negra era considerada raridade e tinha alto valor nas coleções; porém, ocorreu aumento da freqüência das formas negras, que coincidiu com o advento das indústrias na região.
A explicação é a seguinte: a fumaça e a fuligem emitida pelas chaminés escureceram o solo e os troncos das árvores de toda a região adjacente; com a mudança da coloração ambiental, as formas brancas tornaram-se mais visíveis quando pousadas, o que facilitou que fossem atacadas por aves; o aumento da predação sobre a forma branca e a diminuição sobre a forma negra causou aumento gradativo da proporção da forma negra na população de mariposas daquela região; em outras áreas da Inglaterra, onde não houve industrialização, a freqüência relativa das formas manteve-se parecida até hoje.
O caso dos coelhos na Austrália
A Austrália não era habitada por nenhum mamífero placentário até a chegada do homem (os ancestrais dos aborígenes); mas a invasão de mamíferos placentários aconteceu de forma mais drástica com a recente colonização do continente, quando muitos animais exóticos foram introduzidos; os coelhos, em particular, tornaram-se séria praga para a agricultura; a fim de reduzir a população de coelhos, foi introduzido um vírus em 1950; a população foi, de fato, bastante reduzida, mas não totalmente eliminada; em 1955 a população voltou a crescer; estudos mostraram que os coelhos estavam contaminados, apesar de não estarem doentes; a aplicação desse vírus em coelhos de outras regiões provocou apenas uma manifestação fraca da doença; isso mostrou que, além de a população de coelhos ter desenvolvido a resistência, a população de vírus desenvolveu efeito atenuado (o que é vantajoso para parasitas, já que para eles manterem-se vivos, é importante que seus hospedeiros também se mantenham vivos).
Adaptações por imitação
Mimetismo → um organismo imita a cor, forma, comportamento, etc. de outro; algumas borboletas de sabor agradável para predadores imitam outras de sabor desagradável para evitar predação.
Homotipia → imitação de formas do ambiente, como bicho-folha.
Homocromia → imitação de cores do ambiente.
Conclusões
A importância desses exemplos largamente citados é a de que são os poucos casos capazes de comprovar a evolução e a mudança de populações ao longo de gerações, já que na maioria dos casos essas mudanças não podem ser detectadas pelo homem.
Extrapolando esses casos, unindo-os com o documentário fóssil, dados biogeográficos e com todo a base teórica, é possível entender como populações se diferenciam entre si a ponto de se transformarem em novas espécies.
Origem das Espécies
Introdução
· A evolução tem como conseqüência a constante adaptação da população acompanhando a constante mudança do ambiente; essa mudança constante pode resultar na extinção de espécies ou no surgimento de novas.
Origem das raças
· Quando a ação conjunta do acaso genético e da seleção natural geram uma população muito bem adaptada, esta tende a crescer a ponto de não ser mais suportada pelo ecossistema; assim, essa população pode: ou começar a oscilar em torno de um patamar, ou entrar em colapso ou parte dela inicia migração; os migrantes podem simplesmente aumentar a área de ocupação da espécie ao habitarem áreas adjacentes; mas caso a migração seja para uma região isolada da população original, é fundada uma nova população.
· Se a nova população ficar isolada, sua história evolutiva será necessariamente diferente da original; mas a velocidade com que as mudanças acontecerão dependerá de muitos fatores, tais como: se houver efeito do fundador (nova população muito pequena e com proporções de formas muito diferentes da original); diferença ambiental da nova área (diferentes pressões seletivas); tamanho das populações; períodos de alta mortalidade e afunilamento de características (causando sucessivos efeitos do fundador).
· É importante destacar que a velocidade da evolução não pode ser “medida” simplesmente em séculos ou milênios; ela depende do tempo de vida de cada espécie; assim, as mudanças populacionais em bactérias (uma geração a cada 30 minutos) ocorrem num tempo diferente das mudanças populacionais de moscas (uma geração a cada 15 dias).
· Depois de algum tempo de diferenciação paralela, pode-se comparar as duas populações e descobrir que elas já são raças diferentes; o aumento dessas diferentes resulta na diferenciação em espécies.
Especiação
· Diz-se que a diferenciação entre espécies está completa quando, mesmo que o isolamento geográfico entre duas populações irmãs cesse e as duas populações voltem a conviver, não há mais possibilidade de cruzamento com descendência fértil (acúmulo de diferenças resultando em isolamento reprodutivo).
· Dessa forma, a continuidade da diferenciação independente das novas espécies é garantida, não importando se há ou não convivência delas no mesmo ecossistema; isso quer dizer que a origem de uma espécie não implica obrigatoriamente na extinção de outra.
Especiação alopátrica
· Isolamento geográfico e acúmulo de diferenças por meio da deriva genética e/ou da seleção natural.
Evolução filética
· Quando apenas uma população sofre seleção direcional pressionada pelo ambiente; depois de certo tempo ela se torna uma espécie diferente da inicial; assim se fosse possível transportar um indivíduo da população presente para a população passada, esse indivíduo estaria isolado reprodutivamente, mesmo estando a população no mesmo local; nesse caso, há uma relação filética (de ancestralidade) entre uma espécie e outra; aqui, como no caso anterior, é difícil determinar o momento exato em que uma espécie se torna outra, pois ocorre um processo gradual em que, inicialmente, apenas alguns indivíduos são isolados reprodutivamente e, no final, todos o são.
Fixação do isolamento
· Se uma população ancestral é dividida e as populações filhas são novamente unidas no espaço, a diferenciação entre elas pode não ter sido suficiente para que as formas extremas de uma e outra sejam isoladas reprodutivamente.
· Se há esse cruzamento entre formas extremas, podem nascer híbridos que adicionam variabilidade à população beneficiando-a com grande versatilidade diante de mudanças ambientais.
· Por outro lado, os híbridos podem ser mal adaptados ou estéreis; assim, esse patrimônio genético híbrido acaba desaparecendo pelas forças do próprio ambiente; o resultado é que os indivíduos incapazes de reconhecer sua própria raça para perpetuar genes, acabam gerando apenas híbridos com grande mortalidade e/ou estéreis; dessa forma, cada vez menor patrimônio genético das formas extremas (que permitem a ponte entre as duas populações) sobrevive, o que gera a conclusão do processo de isolamento reprodutivo, mesmo que as populações tenham se reunido antes do processo ter se completado com a garantia do isolamento geográfico.
Mecanismos de isolamento
Tipos de mecanismos de isolamento
· O isolamento reprodutivo pode ser pré-zigótico (quando não há possibilidade morfológica de fecundação) e pós-zigótico (quando a fecundação pode ocorrer, mas gera descendentes com grande desvantagem adaptativa ou estéreis).
· O isolamento pré-zigótico pode ser devido a dificuldades morfológicas de cópula ou a dificuldades comportamentais (indivíduos de uma espécie rejeitam os de outra apesar de suas morfologias permitirem a cópula) ou a entraves temporais (os indivíduos tem diferentes períodos de amadurecimento sexual ou cio); além disso, outro mecanismo é a morte dos gametas masculinos dentro do organismo feminino por fatores fisiológicos.
· Os mecanismos pós-zigóticos podem ser: inviabilidade do híbrido (pode morrer ainda no estágio embrionário), esterilidade do híbrido (apesar de ele poder atingir a idade adulta e sobreviver bem no ambiente).
Isolamento em condições naturais
· Pode ser difícil afirmar que duas espécies são diferentes simplesmente com base em diferenças; em alguns casos, pode ser necessário um teste de isolamento reprodutivo.
Quebra do isolamento pelo cativeiro
· Muitas espécies que se encontram naturalmente isoladas podem cruzar entre si e até gerar descendência fértil; por isso, o parâmetro usado para definir espécies (isolamento reprodutivo) deve ser restrito aos casos observados em condições naturais, já que em cativeiro, o comportamento dos indivíduos muda drasticamente.
Especiação por poliploidia
· Pode ocorrer em plantas; um erro de meiose pode resultar na geração de ovos tetraplóides.
· Uma plantas tetraplóide não pode cruzar com uma planta diplóide da “mesma” espécie; porém, se essa planta for hermafrodita, a ela será permitida a fecundação cruzada, que poderá gerar novos indivíduos com o dobro do genoma da espécie original, isolados reprodutivamente desta e viáveis reprodutivamente.
· Esse é o único caso em que a especiação ocorre rapidamente de uma geração para outra, sem gradação intermediária de longo prazo.
Conclusões
· Todos esses dados mostram que o conceito de espécie é estático diante de tamanho dinamismo temporal e espacial; por isso, o conceito de espécie é tão polêmico; deve-se, porém, destacar que o uso desse conceito é mantido mais por conveniência de classificação.
Evolução dos Grandes Grupos
Introdução
· Espécie é a única categoria sistemática com existência concreta, apesar das controvérsias em torno do conceito; as demais (gênero, família, ordem, classe e filo) são agrupamentos arbitrários convenientes ao pensamento humano; quanto mais próxima da história evolutiva, mas correta a classificação será.
· Espécies com características semelhantes podem ser agrupadas em um gênero, dentro do qual podem ser estabelecidas relações de parentesco; a base dos ramos que compõem o gênero seria a família, bem como algumas famílias teriam como base uma ordem, e assim por diante.
Origem dos grandes grupos
· Segundo o documentário fóssil, répteis, mamíferos e aves tornaram-se isolados reprodutivamente há pelo menos 200 milhões de anos, tempo suficiente para grande acúmulo paralelo de diferenças; acúmulos como este contribuem para tornar clara a distinção entre grandes grupos.
· Outra coisa que contribui é a extinção de espécies com características intermediárias; répteis eram parecidos com anfíbios; porém, com acúmulo de diferenças devido a isolamento reprodutivo e com a extinção das espécies “intermediárias”, acentuou-se a distinção entre os dois grupos; da mesma forma, a distinção entre aves e mamíferos não seria tão clara se existisse grande quantidade de espécies parecidas com ornitorrinco.
Irradiação adaptativa
· Quando uma população adquire características novas que permitem a exploração de novos ambientes e, conseqüentemente, a expansão da população; essa expansão propicia o surgimento de novas espécies; o documentário fóssil mostra que esse fenômeno aconteceu muitas vezes.
· Outra situação que conduz à irradiação adaptativa é a invasão por migração de novos ambientes, com pressões seletivas diferentes (seleções direcionais).
· Casos de irradiação adaptativa mostram que a evolução não tem velocidade constante; dependendo da situação ambiental, a velocidade com que as espécies se irradiam ou se modificam pode ser acelerada ou ficar estagnada por longo período; ambientes estáveis promovem a seleção estabilizadora.
Constância evolutiva
· Fenômeno exemplificado pelas espécies que recebem a denominação de “fóssil vivo”, pois o conjunto de características muda muito pouco dentro e milhões de anos; um exemplo é o do gambá, que mudou muito pouco dentro dos últimos 80 milhões de anos (o documentário fóssil prova isso).
Convergência evolutiva
· Ocorre convergência quando espécies diferentes devem solucionar o mesmo problema adaptativo, o que força as populações a sofrerem seleção direcional resultando no surgimento de características com função semelhante, apesar de estruturalmente diferentes; exemplos clássicos são dados por baleias e golfinhos, que adquiriram forma semelhante a de peixes apesar de serem mamíferos.
· Mas isso não significa que qualquer vertebrado terrestre que volte a ocupar o oceano tenha que adquirir forma hidrodinâmica de peixe; vide exemplo das tartarugas marinhas.
· Outro exemplo é a capacidade de vôo pelas asas; as asas dos insetos são análogas às asas das aves que são análogas às dos morcegos; órgãos análogos são os que possuem mesma função apesar de origem ontogenética e filogenética diferente; órgãos homólogos podem não ter a mesma função (por exemplo, as asas das aves são homólogas aos braços de um homem, enquanto que as asas do morcego são homólogas às mãos), mas têm a mesma origem embrionária.
A evolução tem direção?
· A indagação sobre a direção da evolução, na verdade, dissimula uma dúvida muito mais importante para o homem: nossa espécie surgiu por acaso ou a evolução tinha com objetivo seu aparecimento?
· Uma dúvida dessa grandeza é complicada por gerar atritos com dogmas religiosos; mas sob o ponto de vista científico (fatos), nada indica que a evolução tenha qualquer tipo de direção; o acaso a comanda, já que ela depende de processos casuais, como a deriva genética; dependendo da situação, ela pode ser prevista grosseiramente com base nas previsões (essas sim possíveis) sobre alterações climáticas e geológicas; porém, é impossível prevê-la com exatidão.
· A direção da evolução é sugerida pelo estudo da evolução de sucessivas espécies relacionadas no tempo e no espaço; mas é preciso lembrar que para uma dada população, existem inúmeras possibilidades, inclusive a extinção; no presente podemos traçar uma linha sobre aquele táxon porque os eventos já aconteceram.
· Resta, ainda, o seguinte argumento: a evolução teria direção, pois a tendência sempre foi a de aumento da complexidade; porém, esse argumento também cai por terra quando citados os exemplos dos inúmeros seres unicelulares (muito parecidos com os pioneiros a Terra) que existem até hoje e que são muito bem adaptados.
Evolução do Homem
Introdução
· Deve-se assumir Homo sapiens como espécie animal; mas, é claro, sem deixar de considerar que é uma espécie única, por ser capaz de transmitir idéias, transmitir herança cultural, interferir como nenhuma outra sobre o meio ambiente, etc; nossa espécie quase não se alterou pelo menos nos últimos 35 mil anos (25 mil anos antes dos primeiros vestígios tratados pela História).
· A evolução cultural permitiu que nossa espécie ocupasse todo o mundo, de uma maneira sem precedentes; além disso, o controle sobre o ambiente tornou nossa espécie bem menos vulnerável à seleção natural, o que permitiu aumento da variabilidade; tamanha variabilidade não sobreviveria em condições naturais; por exemplo, indivíduos míopes teriam muita dificuldade de sobrevivência; no entanto, lentes corretivas permitem que míopes se reproduzam com a mesma viabilidade de não míopes.
A espécie é descendente do macaco?
· A espécie humana não descende das espécies atuais de macacos, mas é parente delas; as espécies que constituem a família Hominidae (gorila, chimpanzé, homem e gibão) tiveram um ancestral comum há cerca de 30 milhões de anos.
A ordem primata
Os prossímios
· Conservam as características mais primitivas da ordem dos primatas (ou seja, as características mais antigas); encontrados principalmente na ilha de Madagascar, são os lêmures, indris, aiais, lórises, etc.
Os cebóides
· Macacos da América do Sul; sagüis, bugios e macacos-prego.
Os cercopitecóides
· Macacos do Velho Mundo; Rhesus, babuínos, mandris, lângures, etc.
Os hominóides
· Antropóides sem cauda e grandes; gibões, orangotangos, chimpanzés, gorilas e homem.
Os ancestrais do homem
Drioptecíneos (de 25 a 12 milhões de anos atrás)
· Descendentes de prossímios; não se tem certeza sobre qual espécie é ancestral do homem; já um período de 10 milhões de anos que permanece obscuro devido ao pobre registro fóssil.
Australopitecíneos (de 4 milhões a 700 mil anos atrás)
· Descendentes dos drioptecíneos, já eram parecidos com o homem; pareciam bípedes completos ou facultativos; mãos bem diferentes dos macacos; fósseis mais recentes já encontrados com os primeiros instrumentos de pedra; dispersos por todas as regiões quentes do Velho Mundo; parece que haviam muitas espécie, mas poucas são bem conhecidas; tudo indica que uma espécie carnívora é ancestral do homem.
Homo erectus (de 700 a 500 mil anos atrás)
· De ampla distribuição geográfica, já tinha esqueleto muito parecido com o do homem; as principais diferenças residem no crânio maciço, dentes grandes e cérebro pequeno (25% menos do que o do homem, mas duas vezes maior do que o dos australoptecíneos); instrumentos de caça mais sofisticados, o que já indica algum tipo de comunicação e transmissão de ensinamento por algum tipo de linguagem; a atividade social já existia, comprovada por evidências de caça em grupo.
Homo sapiens (a partir de 35 a 40 mil anos atrás)
· Evidências indicam que houve evolução filética desde Homo erectus, ou seja, nosso ramo deixou de possuir espécies múltiplas; a ampla distribuição geográfica de Homo erectus indica a possibilidade de hibridização constante entre raças, cada uma contribuindo com sua parte para o homem.
· Dessa forma, parece impossível determinar uma área geográfica específica como berço da nossa espécie; algumas dessas raças são o homem rodesiano, o homem de Neanderthal e o Cro-Magnon; essas foram as últimas e as que atingiram grau máximo de convivência em sociedade antes do início da História.
· Nos últimos 35 mil anos praticamente nenhuma alteração biológica ocorreu; houve, sim, profunda e rápida alteração cultural, estudada pela História.
A espécie humana atual
· Detentora de controle sobre o ambiente, nossa espécie se espalhou e ficou menos vulnerável à seleção natural, além de ter aumentado a variabilidade.
· Originária de fusões de raças, nossa espécie continua esse processo até hoje, só que num âmbito geográfico muito maior; desde muito antes da colonização do Novo Mundo tem-se evidências de invasões de continentes, que quase sempre envolviam guerras; apesar dos conflitos, a troca gênica nunca deixou de existir; assim, é impossível pensar na humanidade atual como composta por raças puras.
· Embora tenha que se admitir que existam sociedades culturalmente mais evoluídas que outra (não no sentido de melhores, mas no sentido de alteradas ao longo do tempo), não existem diferenças biológicas profundas entre elas.
Se em uma dada população há 50% de indivíduos com um caráter A e 50% de indivíduos com um caráter B, e se em dado o momento o ambiente passar a favorecer o caráter B, aumentará a probabilidade de os indivíduos portadores desse caráter sobreviverem e se reproduzirem; assim, é possível que a geração seguinte à alteração ambiental tenha, por exemplo, 60% de indivíduos com o caráter B; a tendência dessa proporção é aumentar caso o ambiente se mantenha alterado; o extremo da situação é o desaparecimento do caráter A.
É importante destacar que não há competição entre mais adaptados a determinada situação do ambiente e menos adaptados.
Mas podem existir casos em que a seleção pode atuar por meio de disputas físicas, como a luta entre machos por fêmeas; os vencedores tendem a transmitir seus genes adiante.
Seleção estabilizadora
Quando o ambiente permanece constante por longo período; nesse caso, são favorecidos os indivíduos com caracteres próximos das médias; indivíduos com caracteres extremos (que nunca deixarão de existir devido à variação genética) tendem a ter mais dificuldades para sobreviver e procriar.
Seleção direcional
Quando uma alteração no ambiente tende a desviar a média de determinado caractere; por exemplo, quando determinada característica em uma população de insetos é favorecida pela exposição continuada a inseticidas.
Seleção disruptiva
É o contrário da seleção estabilizadora, pois favorece caracteres antagônico em detrimento da média; é como uma seleção direcional atuando em sentidos opostos; isso ocorre se a área de ocupação de uma população for ampla o suficiente para que duas porções dessa mesma população estejam sujeitas a diferentes pressões seletivas; em prazos longos e sob condições climáticas, geológicas, etc. favoráveis, pode resultar no surgimento de duas espécies novas, diferentes da espécie ancestral.
Seleção feita pelo homem
Feita em cães, plantas ornamentais, plantas de cultivo (agricultura), animais para produção de leite, carne, etc.
O endocruzamento é um procedimento de seleção artificial que produz uma seleção direcional; porém, o sentido dessa direção é ditado pelo interesse econômico e não por fatores ambientais (pelo menos diretamente); a diferença é que na seleção natural a grande variação não deixa de existir; no caso dessa seleção artificial, também é impossível eliminar a variação genética, mas ela torna-se muito mais homogênea; o resultado são indivíduos muito parecidos, que compõem as chamadas linhagens (raças puro-sangue, como no caso de cavalos e ratos de laboratório).
Cruzamento entre raças diferentes, feita em laboratório; procedimento muito usado na agricultura.
Isolamento reprodutivo
Há isolamento reprodutivo entre duas populações quando elas estão incapacitadas de se cruzarem, mesmo sendo da mesma espécie; o isolamento mais simples de ser entendido é o provocado por algum evento geológico.
Populações alopátricas podem ser da mesma espécie, mas não cruzam entre si por limitações geográficas; populações simpátricas ocupam a mesma área, mas não cruzam entre si por limitações biológicas (que podem de vários tipos, como o período de vigília, se noturno ou diurno).
O isolamento reprodutivo explica a formação de espécies, já que permite que duas ou mais populações inicialmente unidas tomem caminhos evolutivos obrigatoriamente diferentes; esses caminhos evolutivos serão diferentes mesmo supondo que as diferentes regiões sejam idênticas quanto ao conjunto de fatores abióticos.
Processos evolutivos complementares
Migração
Quando em determinado momento ocorre migração de indivíduos de uma população para outra que era alopátrica; caso o patrimônio genético dos migrantes seja diferente e caso eles obtenham sucesso na reprodução, é possível que esse novo conjunto genético se dissemine, apesar de as duas populações terem tido tempo suficiente para começarem a percorrer caminhos evolutivos distintos; a possibilidade continuada de migração constitui a quebra do isolamento geográfico.
Hibridação
Quando a migração ocorre entre populações muito próximas, mas que já eram diferenciadas em raças; tem como conseqüência aumento de variabilidade, já que ocorre mistura de padrões genéticos muito diferentes.
Deriva genética (oscilação genética)
Quando o patrimônio genético é alterado ao acaso independentemente de qualquer tipo de seleção natural; a deriva genética é mais intensa quanto menor a população; por exemplo, dentro de uma população de 10.000 indivíduos, 90% (9.000) com característica A e 10% (1.000) com característica B, se por acaso 10 indivíduos B não se reproduzem, a geração seguinte terá 90,09% de indivíduos A e 9,91% de indivíduos B; porém, para uma população com 100 indivíduos, 90% (90) A e 10% (10) B, se por acaso os 10 B não se reproduzem, a geração seguinte terá 100% de A; assim, o acaso em populações menores pode ter efeitos muito mais profundos na história evolutiva daquela espécie.
O caso extremo da deriva genética é o efeito do fundador; se um casal ou pequeno grupo de uma população migra para uma área não ocupada pela população da qual foram originados, eles poderão iniciar uma nova população muito diferente da original, já que essa nova população será iniciada com os patrimônios genéticos particulares de um grupo pequeno de indivíduos.
Os genes nas populações
A composição genética de uma população pode ser alterada entre as gerações sucessivas, por força da seleção natural e/ou deriva genética; essa alteração caracteriza a evolução.
Tomemos o exemplo de um loco A; só podem ser encontrados três genótipos na população: AA, Aa e aa.
Considerando-se, por exemplo os grupos sangüíneos MN, podemos ter 1800 (30%) LMLM, 3000 (50%) LMLN e 1200 (20%) LNLN.
São 6000 indivíduos diplóides; por isso estamos lidando com 12000 alelos de genes; assim se temos 1800 indivíduos LMLM, temos 3600 alelos LM; se temos 3000 indivíduos LMLN, temos 3000 alelos LM; somando os alelos LM dos dois genótipos, concluímos que há um total de 6600 alelos LM na amostra populacional investigada.
Se o total geral de alelos é 12000 e o total de alelos LM é 6600, então a proporção de alelos LM na população é 55%.
Fazendo os mesmos cálculos para o outro alelo, descobrimos que a freqüência de LN é de 45%.
Seja n1 a freqüência do fenótipo M, n2 a de MN e n3 a de N, temos n1 + n2 + n3 = N.
Assim, a freqüência de LM = 2n1 + n2 / 2N; pode-se verificar que a freqüência de LM mais a de LN = 1 (0,55 + 0,45).
Teorema de Hardy-Weinberg
Os dados mostrados podem dizer respeito a uma geração; mas o que pode acontecer ao longo de gerações sucessivas? Por volta de 1908, Hardy e Weinberg formularam um teorema com o seguinte enunciado: em uma população em equilíbrio as freqüências gênicas e genotípicas permanecem constantes ao longo das gerações.
Uma população em equilíbrio é uma população com mais de 1000 indivíduos, em que não ocorre mutação, não ocorre seleção, não ocorre migração e em que os cruzamentos ocorrem ao acaso.
Essas condições não passam de ideais; portanto, é impossível a existência de uma população em equilíbrio; a utilidade desse modelo teórico é de poder ser comparado com situações reais, que ficam mais fáceis de serem entendidas.
Em uma população hipotética temos gene A1 e A2, ambos com freqüência de 50%.
São possíveis os seguintes genótipos: A1A1, A1A2 e A2A2.
Para obter a freqüência do genótipo A1A1 é necessário elevar a freqüência de A1 ao quadrado; o mesmo raciocínio vale para A2A2.
Para A1A2 é um pouco diferente; a freqüência de um deve ser multiplicada pela do outro e o resultado disso deve ser multiplicado por dois, pois o encontro entre esses dois genes pode ocorrer de duas maneiras: A1A2 e A2A1.
A soma das freqüências dos genótipos possíveis (p2 + 2pq + q2) é igual a 1; voltando à população hipotética, temos 0,25 (que é p2), 0,50 (p . q . 2) e 0,25 (q2); a soma dá 1.
A probabilidade de um A1A1 cruzar com outro A1A1 é 0,25 X 0,25, ou 0,0625 (6,25%); seguindo o mesmo raciocínio, é possível determinar a freqüência esperada para cada tipo de cruzamento (supondo que a população esteja em equilíbrio).
Somando-se todos os genótipos obtidos com todos os cruzamentos, obtém-se exatamente a mesma freqüência de genótipos e de genes.
Na população humana, a freqüência de indivíduos Rh- é cerca de 16% e a de Rh+ 84%; seria possível calcular a freqüência de genes rh, a freqüência de homozigotos e a de heterozigotos entre os fenótipos Rh+?
De acordo com o problema, a população humana tem a seguinte composição RhRh + Rhrh → 84% e rhrh → 16%.
Como o genótipo rhrh tem freqüência de 16%, o gene rh tem freqüência de Ö0,16 = 0,4; como a freqüência de Rh mais a de rh é igual a 1, a freqüência de Rh é 0,6.
Calculando-se o quadrado de Rh, o dobro de Rh vezes rh e o quadrado de rh, temos que a freqüência de RhRh é 0,36, Rhrh 0,48 e rhrh 0,16.
A freqüência do gene rh é de 40% e existem 36% de indivíduos homozigotos Rh+ e 48% heterozigotos com o mesmo fenótipo.
É importante destacar que embora indivíduos Rh- sejam apenas 16% da população, o gene rh (recessivo) representa 40% do total de genes, já que 48% da população é heterozigota.
Atuação dos processos evolutivos
Mesmo que o equilíbrio da população fosse real, ele não significaria que os indivíduos da geração seguinte são idênticos aos da ancestral, pois nos casos anteriores lidamos apenas com genes específicos; devemos lembrar que existem milhões deles.
Também deve ficar claro que é a população que muda, e não os indivíduos; ou seja, um indivíduo nasce com um genótipo e necessariamente morre com o mesmo genótipo; quem evolui é a população (isso confirma a idéia de Darwin e contraria a de Lamarck).
Numa população, as freqüências gênicas e genotípicas são influenciadas por mutação, recombinação e seleção; a quebra do equilíbrio ideal é que representa a evolução (a mudança populacional); tudo depende do acaso (deriva genética) e do ambiente (seleção natural).
Tanto a mudança de espécies quanto a extinção delas são processos naturais, devidos às pressões seletivas de ordem abiótica e biótica; alterações ambientais drásticas também são capazes de extinguir espécies; essas alterações certamente aconteceram muitas vezes ao longo da história geológica, mas tornaram-se muito mais freqüentes com a ação humana.
O caos gênico nunca determina o curso da evolução; ele apenas propicia a possibilidade de esse curso acontecer por forças ambientais.
Variabilidade X seleção
Se a seleção atuar de forma abrupta eliminando determinados caracteres polimórficos, a população se tornará monomórfica; dessa maneira estará mais vulnerável a eventuais desvios ambientais.
O caso da anemia falciforme (ou ciclemia)
Existe um gene recessivo que, em homozigose, provoca um defeito nas hemácias, que assumem forma de foice e perdem muito em quantidade de hemoglobina e capacidade transportadora de oxigênio.
É evidente que esse gene recessivo mutante tende a desaparecer, devido à forte pressão seletiva contra ele; seus níveis baixos na população só são mantidos pelas próprias mutações novas.
No entanto, foi descoberta uma população africana em que esse mutante recessivo tem freqüência alta; foi verificado que, primeiramente, nessa área a malária é muito comum, causando grande mortalidade; também verificou-se que os heterozigotos para anemia falciforme são resistentes à malária, pois quando o plasmódio invade essas hemácias, elas mudam para a forma de foice e são eliminadas, impedindo que o indivíduo contraia a doença; portanto, nessa região os heterozigotos têm vantagem adaptativa em relação aos homozigotos, cujas hemácias não são eliminadas quando invadidas pelo plasmódio; assim, apesar de os anêmicos homozigotos também apresentarem grande mortalidade, esse polimorfismo é mantido pela grande chance de sobrevivência dos heterozigotos.
Resistência de bactérias a antibióticos
É bem conhecida a seleção natural (ou artificial não intencional) de bactérias pelo uso indevido de antibióticos, que permite a sobrevivência de formas resistentes, cuja descendência requer, para ser eliminada, o uso de antibióticos ainda mais fortes.
Resistência das moscas a inseticidas
É um processo semelhante ao das bactérias diante dos antibióticos.
Melanismo industrial (as mariposas inglesas)
Colecionadores da região de Manchester consideravam a mariposa branca como forma muito comum; a negra era considerada raridade e tinha alto valor nas coleções; porém, ocorreu aumento da freqüência das formas negras, que coincidiu com o advento das indústrias na região.
A explicação é a seguinte: a fumaça e a fuligem emitida pelas chaminés escureceram o solo e os troncos das árvores de toda a região adjacente; com a mudança da coloração ambiental, as formas brancas tornaram-se mais visíveis quando pousadas, o que facilitou que fossem atacadas por aves; o aumento da predação sobre a forma branca e a diminuição sobre a forma negra causou aumento gradativo da proporção da forma negra na população de mariposas daquela região; em outras áreas da Inglaterra, onde não houve industrialização, a freqüência relativa das formas manteve-se parecida até hoje.
O caso dos coelhos na Austrália
A Austrália não era habitada por nenhum mamífero placentário até a chegada do homem (os ancestrais dos aborígenes); mas a invasão de mamíferos placentários aconteceu de forma mais drástica com a recente colonização do continente, quando muitos animais exóticos foram introduzidos; os coelhos, em particular, tornaram-se séria praga para a agricultura; a fim de reduzir a população de coelhos, foi introduzido um vírus em 1950; a população foi, de fato, bastante reduzida, mas não totalmente eliminada; em 1955 a população voltou a crescer; estudos mostraram que os coelhos estavam contaminados, apesar de não estarem doentes; a aplicação desse vírus em coelhos de outras regiões provocou apenas uma manifestação fraca da doença; isso mostrou que, além de a população de coelhos ter desenvolvido a resistência, a população de vírus desenvolveu efeito atenuado (o que é vantajoso para parasitas, já que para eles manterem-se vivos, é importante que seus hospedeiros também se mantenham vivos).
Adaptações por imitação
Mimetismo → um organismo imita a cor, forma, comportamento, etc. de outro; algumas borboletas de sabor agradável para predadores imitam outras de sabor desagradável para evitar predação.
Homotipia → imitação de formas do ambiente, como bicho-folha.
Homocromia → imitação de cores do ambiente.
Conclusões
A importância desses exemplos largamente citados é a de que são os poucos casos capazes de comprovar a evolução e a mudança de populações ao longo de gerações, já que na maioria dos casos essas mudanças não podem ser detectadas pelo homem.
Extrapolando esses casos, unindo-os com o documentário fóssil, dados biogeográficos e com todo a base teórica, é possível entender como populações se diferenciam entre si a ponto de se transformarem em novas espécies.
Origem das Espécies
Introdução
· A evolução tem como conseqüência a constante adaptação da população acompanhando a constante mudança do ambiente; essa mudança constante pode resultar na extinção de espécies ou no surgimento de novas.
Origem das raças
· Quando a ação conjunta do acaso genético e da seleção natural geram uma população muito bem adaptada, esta tende a crescer a ponto de não ser mais suportada pelo ecossistema; assim, essa população pode: ou começar a oscilar em torno de um patamar, ou entrar em colapso ou parte dela inicia migração; os migrantes podem simplesmente aumentar a área de ocupação da espécie ao habitarem áreas adjacentes; mas caso a migração seja para uma região isolada da população original, é fundada uma nova população.
· Se a nova população ficar isolada, sua história evolutiva será necessariamente diferente da original; mas a velocidade com que as mudanças acontecerão dependerá de muitos fatores, tais como: se houver efeito do fundador (nova população muito pequena e com proporções de formas muito diferentes da original); diferença ambiental da nova área (diferentes pressões seletivas); tamanho das populações; períodos de alta mortalidade e afunilamento de características (causando sucessivos efeitos do fundador).
· É importante destacar que a velocidade da evolução não pode ser “medida” simplesmente em séculos ou milênios; ela depende do tempo de vida de cada espécie; assim, as mudanças populacionais em bactérias (uma geração a cada 30 minutos) ocorrem num tempo diferente das mudanças populacionais de moscas (uma geração a cada 15 dias).
· Depois de algum tempo de diferenciação paralela, pode-se comparar as duas populações e descobrir que elas já são raças diferentes; o aumento dessas diferentes resulta na diferenciação em espécies.
Especiação
· Diz-se que a diferenciação entre espécies está completa quando, mesmo que o isolamento geográfico entre duas populações irmãs cesse e as duas populações voltem a conviver, não há mais possibilidade de cruzamento com descendência fértil (acúmulo de diferenças resultando em isolamento reprodutivo).
· Dessa forma, a continuidade da diferenciação independente das novas espécies é garantida, não importando se há ou não convivência delas no mesmo ecossistema; isso quer dizer que a origem de uma espécie não implica obrigatoriamente na extinção de outra.
Especiação alopátrica
· Isolamento geográfico e acúmulo de diferenças por meio da deriva genética e/ou da seleção natural.
Evolução filética
· Quando apenas uma população sofre seleção direcional pressionada pelo ambiente; depois de certo tempo ela se torna uma espécie diferente da inicial; assim se fosse possível transportar um indivíduo da população presente para a população passada, esse indivíduo estaria isolado reprodutivamente, mesmo estando a população no mesmo local; nesse caso, há uma relação filética (de ancestralidade) entre uma espécie e outra; aqui, como no caso anterior, é difícil determinar o momento exato em que uma espécie se torna outra, pois ocorre um processo gradual em que, inicialmente, apenas alguns indivíduos são isolados reprodutivamente e, no final, todos o são.
Fixação do isolamento
· Se uma população ancestral é dividida e as populações filhas são novamente unidas no espaço, a diferenciação entre elas pode não ter sido suficiente para que as formas extremas de uma e outra sejam isoladas reprodutivamente.
· Se há esse cruzamento entre formas extremas, podem nascer híbridos que adicionam variabilidade à população beneficiando-a com grande versatilidade diante de mudanças ambientais.
· Por outro lado, os híbridos podem ser mal adaptados ou estéreis; assim, esse patrimônio genético híbrido acaba desaparecendo pelas forças do próprio ambiente; o resultado é que os indivíduos incapazes de reconhecer sua própria raça para perpetuar genes, acabam gerando apenas híbridos com grande mortalidade e/ou estéreis; dessa forma, cada vez menor patrimônio genético das formas extremas (que permitem a ponte entre as duas populações) sobrevive, o que gera a conclusão do processo de isolamento reprodutivo, mesmo que as populações tenham se reunido antes do processo ter se completado com a garantia do isolamento geográfico.
Mecanismos de isolamento
Tipos de mecanismos de isolamento
· O isolamento reprodutivo pode ser pré-zigótico (quando não há possibilidade morfológica de fecundação) e pós-zigótico (quando a fecundação pode ocorrer, mas gera descendentes com grande desvantagem adaptativa ou estéreis).
· O isolamento pré-zigótico pode ser devido a dificuldades morfológicas de cópula ou a dificuldades comportamentais (indivíduos de uma espécie rejeitam os de outra apesar de suas morfologias permitirem a cópula) ou a entraves temporais (os indivíduos tem diferentes períodos de amadurecimento sexual ou cio); além disso, outro mecanismo é a morte dos gametas masculinos dentro do organismo feminino por fatores fisiológicos.
· Os mecanismos pós-zigóticos podem ser: inviabilidade do híbrido (pode morrer ainda no estágio embrionário), esterilidade do híbrido (apesar de ele poder atingir a idade adulta e sobreviver bem no ambiente).
Isolamento em condições naturais
· Pode ser difícil afirmar que duas espécies são diferentes simplesmente com base em diferenças; em alguns casos, pode ser necessário um teste de isolamento reprodutivo.
Quebra do isolamento pelo cativeiro
· Muitas espécies que se encontram naturalmente isoladas podem cruzar entre si e até gerar descendência fértil; por isso, o parâmetro usado para definir espécies (isolamento reprodutivo) deve ser restrito aos casos observados em condições naturais, já que em cativeiro, o comportamento dos indivíduos muda drasticamente.
Especiação por poliploidia
· Pode ocorrer em plantas; um erro de meiose pode resultar na geração de ovos tetraplóides.
· Uma plantas tetraplóide não pode cruzar com uma planta diplóide da “mesma” espécie; porém, se essa planta for hermafrodita, a ela será permitida a fecundação cruzada, que poderá gerar novos indivíduos com o dobro do genoma da espécie original, isolados reprodutivamente desta e viáveis reprodutivamente.
· Esse é o único caso em que a especiação ocorre rapidamente de uma geração para outra, sem gradação intermediária de longo prazo.
Conclusões
· Todos esses dados mostram que o conceito de espécie é estático diante de tamanho dinamismo temporal e espacial; por isso, o conceito de espécie é tão polêmico; deve-se, porém, destacar que o uso desse conceito é mantido mais por conveniência de classificação.
Evolução dos Grandes Grupos
Introdução
· Espécie é a única categoria sistemática com existência concreta, apesar das controvérsias em torno do conceito; as demais (gênero, família, ordem, classe e filo) são agrupamentos arbitrários convenientes ao pensamento humano; quanto mais próxima da história evolutiva, mas correta a classificação será.
· Espécies com características semelhantes podem ser agrupadas em um gênero, dentro do qual podem ser estabelecidas relações de parentesco; a base dos ramos que compõem o gênero seria a família, bem como algumas famílias teriam como base uma ordem, e assim por diante.
Origem dos grandes grupos
· Segundo o documentário fóssil, répteis, mamíferos e aves tornaram-se isolados reprodutivamente há pelo menos 200 milhões de anos, tempo suficiente para grande acúmulo paralelo de diferenças; acúmulos como este contribuem para tornar clara a distinção entre grandes grupos.
· Outra coisa que contribui é a extinção de espécies com características intermediárias; répteis eram parecidos com anfíbios; porém, com acúmulo de diferenças devido a isolamento reprodutivo e com a extinção das espécies “intermediárias”, acentuou-se a distinção entre os dois grupos; da mesma forma, a distinção entre aves e mamíferos não seria tão clara se existisse grande quantidade de espécies parecidas com ornitorrinco.
Irradiação adaptativa
· Quando uma população adquire características novas que permitem a exploração de novos ambientes e, conseqüentemente, a expansão da população; essa expansão propicia o surgimento de novas espécies; o documentário fóssil mostra que esse fenômeno aconteceu muitas vezes.
· Outra situação que conduz à irradiação adaptativa é a invasão por migração de novos ambientes, com pressões seletivas diferentes (seleções direcionais).
· Casos de irradiação adaptativa mostram que a evolução não tem velocidade constante; dependendo da situação ambiental, a velocidade com que as espécies se irradiam ou se modificam pode ser acelerada ou ficar estagnada por longo período; ambientes estáveis promovem a seleção estabilizadora.
Constância evolutiva
· Fenômeno exemplificado pelas espécies que recebem a denominação de “fóssil vivo”, pois o conjunto de características muda muito pouco dentro e milhões de anos; um exemplo é o do gambá, que mudou muito pouco dentro dos últimos 80 milhões de anos (o documentário fóssil prova isso).
Convergência evolutiva
· Ocorre convergência quando espécies diferentes devem solucionar o mesmo problema adaptativo, o que força as populações a sofrerem seleção direcional resultando no surgimento de características com função semelhante, apesar de estruturalmente diferentes; exemplos clássicos são dados por baleias e golfinhos, que adquiriram forma semelhante a de peixes apesar de serem mamíferos.
· Mas isso não significa que qualquer vertebrado terrestre que volte a ocupar o oceano tenha que adquirir forma hidrodinâmica de peixe; vide exemplo das tartarugas marinhas.
· Outro exemplo é a capacidade de vôo pelas asas; as asas dos insetos são análogas às asas das aves que são análogas às dos morcegos; órgãos análogos são os que possuem mesma função apesar de origem ontogenética e filogenética diferente; órgãos homólogos podem não ter a mesma função (por exemplo, as asas das aves são homólogas aos braços de um homem, enquanto que as asas do morcego são homólogas às mãos), mas têm a mesma origem embrionária.
A evolução tem direção?
· A indagação sobre a direção da evolução, na verdade, dissimula uma dúvida muito mais importante para o homem: nossa espécie surgiu por acaso ou a evolução tinha com objetivo seu aparecimento?
· Uma dúvida dessa grandeza é complicada por gerar atritos com dogmas religiosos; mas sob o ponto de vista científico (fatos), nada indica que a evolução tenha qualquer tipo de direção; o acaso a comanda, já que ela depende de processos casuais, como a deriva genética; dependendo da situação, ela pode ser prevista grosseiramente com base nas previsões (essas sim possíveis) sobre alterações climáticas e geológicas; porém, é impossível prevê-la com exatidão.
· A direção da evolução é sugerida pelo estudo da evolução de sucessivas espécies relacionadas no tempo e no espaço; mas é preciso lembrar que para uma dada população, existem inúmeras possibilidades, inclusive a extinção; no presente podemos traçar uma linha sobre aquele táxon porque os eventos já aconteceram.
· Resta, ainda, o seguinte argumento: a evolução teria direção, pois a tendência sempre foi a de aumento da complexidade; porém, esse argumento também cai por terra quando citados os exemplos dos inúmeros seres unicelulares (muito parecidos com os pioneiros a Terra) que existem até hoje e que são muito bem adaptados.
Evolução do Homem
Introdução
· Deve-se assumir Homo sapiens como espécie animal; mas, é claro, sem deixar de considerar que é uma espécie única, por ser capaz de transmitir idéias, transmitir herança cultural, interferir como nenhuma outra sobre o meio ambiente, etc; nossa espécie quase não se alterou pelo menos nos últimos 35 mil anos (25 mil anos antes dos primeiros vestígios tratados pela História).
· A evolução cultural permitiu que nossa espécie ocupasse todo o mundo, de uma maneira sem precedentes; além disso, o controle sobre o ambiente tornou nossa espécie bem menos vulnerável à seleção natural, o que permitiu aumento da variabilidade; tamanha variabilidade não sobreviveria em condições naturais; por exemplo, indivíduos míopes teriam muita dificuldade de sobrevivência; no entanto, lentes corretivas permitem que míopes se reproduzam com a mesma viabilidade de não míopes.
A espécie é descendente do macaco?
· A espécie humana não descende das espécies atuais de macacos, mas é parente delas; as espécies que constituem a família Hominidae (gorila, chimpanzé, homem e gibão) tiveram um ancestral comum há cerca de 30 milhões de anos.
A ordem primata
Os prossímios
· Conservam as características mais primitivas da ordem dos primatas (ou seja, as características mais antigas); encontrados principalmente na ilha de Madagascar, são os lêmures, indris, aiais, lórises, etc.
Os cebóides
· Macacos da América do Sul; sagüis, bugios e macacos-prego.
Os cercopitecóides
· Macacos do Velho Mundo; Rhesus, babuínos, mandris, lângures, etc.
Os hominóides
· Antropóides sem cauda e grandes; gibões, orangotangos, chimpanzés, gorilas e homem.
Os ancestrais do homem
Drioptecíneos (de 25 a 12 milhões de anos atrás)
· Descendentes de prossímios; não se tem certeza sobre qual espécie é ancestral do homem; já um período de 10 milhões de anos que permanece obscuro devido ao pobre registro fóssil.
Australopitecíneos (de 4 milhões a 700 mil anos atrás)
· Descendentes dos drioptecíneos, já eram parecidos com o homem; pareciam bípedes completos ou facultativos; mãos bem diferentes dos macacos; fósseis mais recentes já encontrados com os primeiros instrumentos de pedra; dispersos por todas as regiões quentes do Velho Mundo; parece que haviam muitas espécie, mas poucas são bem conhecidas; tudo indica que uma espécie carnívora é ancestral do homem.
Homo erectus (de 700 a 500 mil anos atrás)
· De ampla distribuição geográfica, já tinha esqueleto muito parecido com o do homem; as principais diferenças residem no crânio maciço, dentes grandes e cérebro pequeno (25% menos do que o do homem, mas duas vezes maior do que o dos australoptecíneos); instrumentos de caça mais sofisticados, o que já indica algum tipo de comunicação e transmissão de ensinamento por algum tipo de linguagem; a atividade social já existia, comprovada por evidências de caça em grupo.
Homo sapiens (a partir de 35 a 40 mil anos atrás)
· Evidências indicam que houve evolução filética desde Homo erectus, ou seja, nosso ramo deixou de possuir espécies múltiplas; a ampla distribuição geográfica de Homo erectus indica a possibilidade de hibridização constante entre raças, cada uma contribuindo com sua parte para o homem.
· Dessa forma, parece impossível determinar uma área geográfica específica como berço da nossa espécie; algumas dessas raças são o homem rodesiano, o homem de Neanderthal e o Cro-Magnon; essas foram as últimas e as que atingiram grau máximo de convivência em sociedade antes do início da História.
· Nos últimos 35 mil anos praticamente nenhuma alteração biológica ocorreu; houve, sim, profunda e rápida alteração cultural, estudada pela História.
A espécie humana atual
· Detentora de controle sobre o ambiente, nossa espécie se espalhou e ficou menos vulnerável à seleção natural, além de ter aumentado a variabilidade.
· Originária de fusões de raças, nossa espécie continua esse processo até hoje, só que num âmbito geográfico muito maior; desde muito antes da colonização do Novo Mundo tem-se evidências de invasões de continentes, que quase sempre envolviam guerras; apesar dos conflitos, a troca gênica nunca deixou de existir; assim, é impossível pensar na humanidade atual como composta por raças puras.
· Embora tenha que se admitir que existam sociedades culturalmente mais evoluídas que outra (não no sentido de melhores, mas no sentido de alteradas ao longo do tempo), não existem diferenças biológicas profundas entre elas.
Material escrito a partir da aula da disciplina de Evolução da professora Cecília da Biologia da Universidade Federal de Uberlândia
Copyright © 2008 Reginaldo do Carmo Aguiar. Todos os direitos reservados.
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Reginaldo do Carmo Aguiar é psicólogo clínico comportamental, analista do comportamento e estudioso das Neurociências.
É também colaborador no cursinho pré-vestibular Oficina do Estudante.
Endereço da clínica: Rua Antônio Arruda Camargo, 195 (esta rua é paralela a Norte-Sul atrás do Burger King) CEP: 13092-170.Bairro: Nova Campinas Cidade: Campinas-SP
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Reginaldo do Carmo Aguiar é psicólogo clínico comportamental, analista do comportamento e estudioso das Neurociências.
É também colaborador no cursinho pré-vestibular Oficina do Estudante.
Endereço da clínica: Rua Antônio Arruda Camargo, 195 (esta rua é paralela a Norte-Sul atrás do Burger King) CEP: 13092-170.Bairro: Nova Campinas Cidade: Campinas-SP
Entrar em contato pelo e-mail: psicopoesia@yahoo.com.br.
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2 comentários:
muitoo bom manoo !! Paz e amor casusada ...
muito bom estudei todo conteudo pelo blog.parabens...
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