Matéria: Biologia Assunto: Evolução e teorias evolutivas Prof. Enrico Blota

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1 Matéria: Biologia Assunto: Evolução e teorias evolutivas Prof. Enrico Blota

2 Biologia Origem e evolução da vida Evolução e teorias evolutivas O princípio da evolução postula que as espécies que habitaram e habitam o nosso planeta não foram criadas independentemente, mas descendem de um ancestral comum. Isso quer dizer que existe uma grande relação entre todas as espécies. A evolução não deve ser compreendida como melhora, mas sim, como uma transformação lenta e gradual que pode levar à formação de organismos mais simples ou até mais complexos que os anteriores que lhes deram origem. Esta transformação, denominada evolução das espécies, foi apresentada e explicada por J. B. Lamarck no início do século XIX e, posteriormente por Charles Darwin, na metade do mesmo século. 2

3 Biologia Prof. Enrico Blota Conceito de Adaptação: Provas da evolução 1. Fósseis A morte de um organismo não significa que ele vai necessariamente desintegrar-se de maneira completa. Plantas e animais podem ser encobertos por lava vulcânica e uma parte significativa de seus corpos acaba sendo preservada. Cientistas podem obter informações valiosas sobre o passado no nosso planeta quando encontram esses verdadeiros tesouros científicos, os fósseis: restos ou vestígios de seres vivos de épocas remotas. Podemos encontrar diversos tipos fósseis, como escamas, ossos, conchas, coprólitos e até corpos inteiros. Com o estudo dos fósseis através de métodos de datação precisos temos uma noção de tempo evolutivo do exemplar em questão. 2. Órgãos vestigiais São órgãos normalmente com tamanho reduzido ou aparentemente sem função em uma espécie. Esses mesmos órgãos em outras espécies são bem desenvolvidos e com função importante para o organismo. Esses órgãos, como aparecem em espécies diferentes, podem ser utilizados como indicativo de ancestralidade comum, isto é, evidenciar grau de parentesco evolutivo entre as espécies. Nos herbívoros, o apêndice vermiforme e o ceco são importantes no processo de digestão da celulose, realizada por microorganismos (bactérias e protozoários) que vivem nesse apêndice. Nos humanos eles aparecem como um órgão vestigial. 3

4 Podemos ainda verificar outros órgãos, como os músculos eu movimentam a orelha euma vértebra caudal, homóloga à cauda dos demais vertebrados. 3. Embriologia comparada São semelhanças no padrão de desenvolvimento inicial dos animais. Com o passar do tempo de desenvolvimento embrionário o padrão individualiza e diminuem as semelhanças. Podemos notar um padrão de semelhança entre os deuterostômios (animais onde o blastóporo origina o ânus). Assim notamos que o padrão de um ouriço-do-mar, de um anfioxo e de um peixe tem algo de evolutivamente comum. 4

5 Biologia Prof. Enrico Blota 4. Evidências moleculares Atualmente, os cientistas analisam as semelhanças entre as espécies de modo muito mais refinado, com a comparação de suas moléculas de DNA e de proteínas. São as chamadas evidências bioquímicas da evolução. São evidências moleculares O código genético que é universal, A molécula de DNA que é presente em todos os seres vivos Proteínas em seres vivos distintos, como anelídeos e mamíferos apresentarem a Hemoglobina e sequencias de citocromo C, uma proteína respiratória que é a mesma em homens e macacos. Já em baleias o citocromo difere na posição de 8 aminoácidos; em aves difere a posição de 13; nos peixes de 20 aminoácidos e de um fungo 41. Assim, podemos notar um afastamento evolutivo do homem e do fungo e uma grande proximidade com o macaco. 5. Irradiação adaptativa Mesmo ancestral 5

6 A irradiação adaptativa é a formação de várias espécies, adaptadas a ambientes diferentes ou não, sendo todas originárias de um ancestral comum. No caso dos mamíferos, tem-se a idéia evolutiva de que surgiram a partir de um ancestral comum insetívoro. A partir da irradiação adaptativa temos o surgimento das HOMOLOGIAS, que são estruturas ou órgãos que refletem ancestralidade comum, ou seja, parentesco e origem embriológica idêntica. Nesse caso os órgãos analisados podem ter mesma função ou não. Como exemplo temos os ossos da nadadeira do golfinho e do braço humano. 6. Convergência evolutiva Não há ancestralidade comum Na convergência adaptativa, ancestrais diferentes, vivendo em um mesmo ambiente, passam por processos semelhantes de seleção natural. Com o tempo, tornam-se semelhantes em alguns aspectos. Observe o caso de dois vertebrados que podem viver no mesmo rio: hipopótamo e crocodilo. O primeiro é mamífero e tem as características que descrevemos acima; o crocodilo, por sua vez, não possui pêlos, glândulas mamárias, nem diafragma e sua reprodução difere bastante do hipopótamo, pois coloca ovos com casca. No entanto, crocodilo e hipopótamo são semelhantes em relação à posição dos olhos e das narinas, que permanecem acima do plano da água. A partir da convergência temos as ANALOGIAS, que são estruturas ou órgãos que se assemelham por ter mesma função e estarem adaptados ao mesmo ambiente, mas não refletem parentesco evolutivo e não apresentam mesma origem embriológica. Não são usadas nas relações de parentesco evolutivo. 6

7 Biologia Prof. Enrico Blota Atenção: Teorias evolutivas 1. Lamarck Jean Baptiste Lamarck publicou, em 1809, uma obra considerada pioneira em evolução biológica: Filosofia zoológica. Nessa obra, Lamarck defendia a idéia de que os seres vivos poderiam se modificar ao longo do tempo, a partir de necessidades geradas pelo ambiente. Assim, por exemplo, coelhos ancestrais dos atuais poderiam ter tido orelhas curtas, apresentando necessidade de ouvir a aproximação de predadores. Isso determinaria por parte dos coelhos um esforço para ouvir melhor, movimentando freqüentemente as orelhas. A partir daí podem ser enunciados dois fundamentos do lamarckismo: I. Lei do Uso e Desuso: Estruturas muito utilizadas apresentam a tendência de se desenvolver e as menos utilizadas tendem a se atrofiar. As estruturas do coelho mais utilizadas seriam suas orelhas e patas traseiras (empregadas na fuga de predadores). No entanto, seus dentes caninos (típicos de animais carnívoros) seriam pouco ou nada empregados, pois eles apresentam dieta à base de plantas. II. Lei da Transmissão dos caracteres adquiridos As mudanças do organismo (através de uso/desuso) seriam transmitidas aos descendentes. Assim, ao longo de várias gerações haveria um aumento gradual das orelhas e patas traseiras dos coelhos, enquanto seus dentes caninos terminariam por desaparecer. Posteriormente, com o desenvolvimento da genética, foram esclarecidos os mecanismos de herança biológica e, efetivamente, não se dá a transmissão de características adquiridas durante a vida. Um exemplo: bebês não nascem com o lobo da orelha furado, apesar de suas mães (ou pais) terem realizado esse procedimento. 7

8 Para Lamarck, a evolução biológica é o processo de transformação que os seres vivos sofrem ao longo do tempo. As espécies presentes nos ecossistemas atuais apresentam um conjunto de características que permitem sua sobrevivência, isto é, possuem alto grau de adaptação. Seu problema foi acreditar que o ambiente modificava o ser vivo para o próprio ser vivo se adaptar, mas seus pensamentos foram importantes numa era de crença religiosa. Onde se acreditava cegamente no fixismo, Lamarck publicou que havia mudanças nos seres vivos ao longo da evolução. A forma de evolução do pescoço da girafa ficou relacionada a Lamarck, mas nem mesmo ele deu muita importância a esse fato: Em 1883, August Weismann publicou os resultados de seus experimentos visando testar sua hipótese de que as características adquiridas não são passadas para a descendência. Em seus experimentos, cortava a cauda de ratos de laboratório por várias gerações e sempre os filhotes dos ratos sem cauda nasciam com a cauda. 8

9 Biologia Prof. Enrico Blota 2. Charles Darwin Após uma vida escolar pontuada por poucos interesses, formou-se pastor da Igreja Anglicana. No entanto, durante sua permanência no seminário foi influenciado por um professor, adquirindo gosto pelas ciências naturais. Aos 22 anos interessou-se em participar de uma expedição realizada pela Marinha inglesa, dando a volta ao redor do mundo. 9

10 A expedição percorreu parte da América do Sul, sendo que Darwin encontrou, na Argentina, fósseis de animais semelhantes a tatus. Posteriormente, a expedição passa algumas semanas no arquipélago de Galápagos, a aproximadamente mil quilômetros do Equador. Nessas ilhas, ficou intrigado com os jabutis gigantescos que ali viviam. Notou que havia tipos distintos de jabutis nas diferentes ilhas; os animais diferiam em relação ao formato do bico, no aspecto das patas e no comprimento do pescoço. Deveria haver uma explicação para essas diferenças. Após seu retorno à Inglaterra, Darwin passou a trabalhar com o material que obteve durante a expedição. Em 1859, publicou o livro A origem das espécies, que tratava de evolução biológica. Darwin relata que para ele foi decisiva a leitura do trabalho de Malthus (Um ensaio sobre populações), o qual mostrava uma discrepância entre o crescimento da população humana (em progressão geométrica) e a produção alimentar (em progressão aritmética). Com isso, segundo Malthus, haveria uma grande luta pela sobrevivência diante da produção insuficiente de alimento. O mecanismo evolutivo proposto por Darwin pode ser assim iniciado: a) os seres de uma espécie apresentam tendência de gerar muitos indivíduos b) no entanto, as populações naturais mantêm-se estáveis c) isso significa que apenas alguns indivíduos sobrevivem. Darwin deu o nome de variabilidade às diferenças existentes entre os indivíduos da mesma espécie. Assim, entre os organismos da mesma espécie, devem sobreviver os que forem mais adaptados. Nesse ponto, o ambiente teria um papel fundamental, selecionando os indivíduos mais aptos, permitindo sua sobrevivência e reprodução. Essa escolha dos mais aptos, Darwin denominou SELEÇÃO NATURAL, que seria uma crítica seletiva do ambiente. Outros casos de seleção incluem a Seleção sexual, onde um parceiro ou parceira escolhe seu companheiro(a) para a reprodução pelos seus atributos vantajosos e a seleção artificial que é a ação humana sobre as espécies domésticas, dando maiores chances de sobrevivência e reprodução para as espécies que lhe interessam. 10

11 Biologia Prof. Enrico Blota 3. Teoria moderna ou sintética da evolução Reconhece como principais fatores evolutivos a mutação, a recombinação gênica, deriva genética e a seleção natural. Na verdade, é uma complementação aprofundada da teoria de Darwin explicando as fontes da variabilidade das populações (fato que Darwin não conseguiu), informações que vieram com o desenvolvimento da Genética e com o conhecimento do material genético (ácidos nucléicos). Além desses processos citados as migrações também podem intervir no processo evolutivo de uma população, na imigração de um gene novo ou na saída de um outro gene importante na população. Conceito da teoria moderna: 11

12 Recombinação gênica (ou crossing-over) Deriva genética Casos de Seleção natural Tipos de Mimetismo 12

13 Biologia Prof. Enrico Blota Camuflagem: Tipos de seleção natural: ATENÇÃO: As mutações também são fontes para que ocorra a evolução. De preferência, antes de estudar a teoria moderna, é importante que tenhamos uma noção das diferentes formas de mutações e como funciona o DNA, no tópico código genético, no início do nosso estudo preparatório. 13

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