SISTEMÁTICA VEGETAL. Aula 01: O Processo de Evolução

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1 SISTEMÁTICA VEGETAL Aula 01: O Processo de Evolução

2 INTRODUÇÃO Em 1831, Charles Darwin inicia sua viagem de cinco anos como naturalista do navio HMS Beagle.

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4 INTRODUÇÃO Por fornecer evidências meticulosamente articuladas, a Teoria da Evolução de Darwin causou grande revolução intelectual. Na época, a maioria das pessoas (até mesmo cientistas) acreditavam em teorias criacionistas.

5 INTRODUÇÃO Se todas as tartarugas de galápagos foram criadas especialmente, porque então as variações de ilha para ilha e as semelhanças gerais com as criaturas do continente? Não teriam elas chegado a este arquipélago remoto e se diferenciado pouco a pouco em reposta às condições ambientais?

6 A TEORIA DE DARWIN Após retornar à Inglaterra, Darwin leu um ensaio de Tomas Malthus (1798), que advertiu que a população humana estava aumentando tão rapidamente que logo seria impossível alimentar os habitantes da Terra. Por exemplo: 1 casal de elefantes produziriam 19 milhões de descendentes em 750 anos, mas isso naturalmente não ocorre! A população permanece estável. Por quê???

7 A TEORIA DE DARWIN Segundo Darwin, havia uma luta pela vida onde a determinação de quem vai sobreviver e se reproduzir depende das interações entre os indivíduos e o ambiente. Algumas variações permitem que os organismos se adaptem ao meio, outras não. A essa idéia, Darwin chamou de Seleção Natural.

8 A TEORIA DE DARWIN Porém, por ser um processo lento, isto requer uma Terra muito antiga, o que foi demonstrado por Charles Lyell, além das constantes descobertas de fósseis.

9 A TEORIA DE DARWIN Seleção artificial: Se o homem pode selecionar variações úteis para ele, por que, em condições de vida complexas e em mudanças, não deveriam as variações úteis aos produtos vivos da natureza surgirem muitas vezes e serem selecionadas e preservadas.

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11 O CONCEITO DE CONJUNTO GÊNICO Conjunto de todos os alelos de todos os genes de todos os indivíduos de todas as populações de uma espécie. Espécie: Conjunto de populações naturalmente intercruzantes.

12 Lei de Hardy-Weinberg Como é possível a manutenção de alelos dominantes e recessivos em uma população? Por que os dominantes simplesmente não eliminam os recessivos? Por que numa população de plantas em que as flores são púrpuras (dominantes) e brancas (recessivas) todas as plantas não são púrpuras?

13 Lei de Hardy-Weinberg Segundo esta lei, em populações onde estão ausentes forças que poderiam alterar os alelos, estes permanecem constantes. Quais as condições examinadas onde uma população não estava evoluindo? Ausência de mutações Isolamento de outras populações Cruzamento ao acaso População de tamanho grande Ausência de seleção natural

14 Lei de Hardy-Weinberg Hardy e Weinberg demonstraram matematicamente se as cinco condições anteriores forem atendidas, as freqüências entre alelos dominantes e recessivos é constante. p² + 2pq + q² = 1 Onde: p= alelo dominante q= alelo recessivo pq= heterozigoto

15 Lei de Hardy-Weinberg Através da fórmula de Hardy-Weinberg, podemos medir as mudanças nas freqüências dos alelos, determinar sua magnitude e as forças responsáveis por ela, compreendo, portanto, parte do mecanismo evolutivo.

16 Os Agentes da Mudança Para que a evolução ocorra, as freqüências dos alelos devem se desviar do equilíbrio de Hardy-Weinberg. Mudanças geração após geração, em nível de população, nas freqüências de alelos, são chamadas de microevolução.

17 1- Mutação Alterações em nucleotídeos do DNA ou em cromossomos inteiros, ao acaso, ou seja, os eventos que a desencadeiam são independentes de seus efeitos subseqüentes.

18 2- Fluxo Gênico Pode ser resultado da imigração ou emigração, ou no caso das plantas, do transporte de grão de pólen, levando ao aumento ou diminuição de alelos de uma população. As possibilidades de fluxo gênico na maioria das plantas diminui com a distância. Raramente mais do que 1% do grão de pólen que chega a uma planta vem de tão longe.

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20 3- Deriva Genética Considere um alelo a, que tem uma frequência de 1%: Numa população de 1 milhão de indivíduos, alelos a estariam presentes. Porém, numa população de 50 indivíduos, é provável que este alelo não exista, ou é provável que apenas uma cópia deste alelo esteja presente. Se este único indivíduo morrer ou não se reproduzir, o alelo terá sido perdido.

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22 4- Efeito do Fundador É um tipo de deriva genética que ocorre quando uma população pequena coloniza uma nova área. Neste caso, a população poderá e crescer e apresentar constituição genética diferente da população que a originou.

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24 5- Cruzamentos Preferenciais Quando, em populações grandes, os indivíduos tendem a cruzar mais com os mais próximos (vizinhos) do que com os mais distantes. Isso leva ao endocruzameto! O endocruzamento tende a produzir mais homozigotos. Por exemplo, numa flor com alelos W (púrpura) e w (branca), se WW e ww são autopolinizadas, todos os descendentes serão WW e ww, respectivamente.

25 SISTEMÁTICA VEGETAL Aula 02: Preservação e aumento da variabilidade

26 1- Reprodução Sexuada Produz Novas Combinações Método mais eficiente para aumento da variabilidade da descendência, de três formas: a) segregação independente b) permutação c) combinação de genótipos parentais(fertilização)

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28 PERMUTAÇÃO

29 2- Mecanismos aumentam a fecundação cruzada Em muitas espécies há vários mecanismos que facilitam que o grão de pólen de uma planta seja transportado para outra; - Flores masculinas e femininas em árvores diferentes (plantas dióicas) - Em outras (abacateiro) o grão de pólen de certa planta amadurece apenas quando seu próprio estigma não está maduro, evitando a autopolinização (protandria).

30 Heterostilia

31 2- A diploidia possibilita o armazenamento de alelos recessivos Em haplóides, as variações genéticas são imediatamente expostas no fenótipo. Em diplóides, porém, as variações genéticas podem ser armazenadas como recessivas. Por exemplo, Uma planta de flores púrpuras (Ww) contem um alelo escondido para a cor branca, que pode ser expresso nas gerações seguintes!

32 Diploidia

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34 3- Os heterozigotos podem ter vantagem seletiva Em diplóides, porém, as variações genéticas podem ser armazenadas como recessivas. Por exemplo, Uma planta de flores púrpuras (Ww) contem um alelo escondido para a cor branca, que pode ser expresso nas gerações seguintes!

35 RESPOSTAS À SELEÇÃO A seleção natural pode ser um fator crítico na preservação e aumento da variabilidade Em geral, apenas o fenótipo é selecionado, de modo que é a relação fenótipo meio ambiente que determina o sucesso de um organismo. Organismos com fenótipos parecidos podem ter genótipos diferentes. Às vezes, para dada característica, há um acúmulo de alelos que contribuem para sua expressão (epistasia) ou um único gene pode ter múltiplos efeitos (pleiotropia).

36 Mudanças evolutivas podem ocorrer rapidamente Nos últimos séculos, a influência do homem nas alterações ambientais tem sido tal que muitas populações tiveram de se ajustar para sobreviver. EXEMPLO: Plantas de pasto eram muito menores do que as de áreas intocadas. Plantas de ambas as regiões foram arrancadas e plantas no jardim. Algumas recuperaram sua altura, mas outras continuaram pequenas, indicando já ter havido mudança genética neste sentido.

37 O Resultado da Seleção Natural: Adaptação A plasticidade do desenvolvimento (tendência dos organismos a se ajustarem a diferentes condições ambientais) é maior nas plantas do que nos animais. Cline: Variação fenotípica dentro da mesma espécie em decorrência da distribuição geográfica e fatores ambientais diferentes (clima, umidade, ou outras condições).

38 O Resultado da Seleção Natural: Adaptação Ecótipo: Cada grupo distinto de fenótipo em decorrência da ocupação de diferentes habitats pela mesma espécie. Exemplo: Linhas de Solidago de habitats sombreados possuem menores taxas fotossintéticas do que as linhas de ambientes mais expostos, ambas sendo da mesma espécie.

39 A co-evolução resulta da adaptação ao ambiente biológico Quando duas ou mais populações interagem de forma que uma exerça pressão seletiva sobre a outra, ocorre uma adaptação simultânea (co-evolução). Ex.: Insetos polinizados X Flores

40 Questão para Reflexão: Por que é importante para a evolução a preservação e o aumento da variabilidade? Como pode a seleção natural, justamente o principal mecanismo evolutivo, diminuir essa variabilidade e que mecanismos revertem a situação?

41 SISTEMÁTICA VEGETAL Aula 03: A Origem das Espécies

42 INTRODUÇÃO O que é espécie??? Em latim, espécie significa tipo. - Conceito Biológico: Grupo de populações naturais cujos membros podem cruzar entre si, mas geralmente não podem cruzar com outro grupos (isolamento genético). - Conceito morfológico: Espécies são avaliadas segundo suas características morfológicas. - Conceito Evolutivo: É uma população ou grupo de organismos unidos reprodutivamente mas mudando à medida que ele se move no espaço e no tempo.

43 O que é ESPECIAÇÃO? É o processo que leva à origem de novas espécies. A inabilidade de formar híbridos férteis tem sido usado para a definição de espécie. Mas...

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45 Como ocorre a especiação? A especiação pode acontecer com separação geográfica (alopátrica) ou sem (simpátrica). Então: Alopatria: áreas separadas. - Vicariante: barreira extrínseca - Peripátrica: efeito do fundador Simpatria: mesma área.

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52 Especiação simpátrica Especiação instantânea pela poliploidia (já isolado reprodutivamente). - Autopoliploidia: os cromossomos surgem de uma única espécie. - Alopoliploidia: de espécies diferentes.

53 MANTENDO O ISOLAMENTO REPRODUTIVO Após a fecundação, as espécies-irmãs podem voltar a viver juntas sem intercruzamento! Porém, alguns fatores possibilitam este isolamento reprodutivo. São dois os mecanismos de isolamento reprodutivo: Pré-zigóticos: antes da formação do zigoto. Pós-zigóticos: após a formação do zigoto.

54 ORIGEM DOS PRINCIPAIS GRUPOS DE ORGANISMOS Gradualismo: Modelo de evolução onde o acúmulo de pequenas mudanças nos conjuntos gênicos leva à mudanças graduais das espécies, o que pode culminar na origem de um novo gênero ou até mesmo família. Às vezes espécies surgem abruptamente no registro fóssil. Longos períodos de pouca mudança no registro fóssil acompanhados por interrupções no registro são, na verdade, o próprio registro.

55 ORIGEM DOS PRINCIPAIS GRUPOS DE ORGANISMOS Se uma nova espécie surge de uma população inicialmente pequena e isolada, então logo em seguida ela pode se tornar dominante e então levar a espécies ancestral à extinção.. Longos períodos sem mudança seguidos de surgimento e desaparecimento abruptos de espécies é o que se chama de Equilíbrio pontuado.

56 A respeito da formação das espécies, assinale o que for correto. 01) O critério que melhor distingue duas espécies entre si é o das dessemelhanças fisiológicas e bioquímicas. 02) Populações reprodutivamente isoladas de outras podem passar a ter história evolutiva própria e independente. 04) O aparecimento de mecanismos de isolamento evolutivo prejudica a especiação. 08) Subespécies de uma mesma espécie são separadas por mecanismos de isolamento reprodutivo. 16) Para que possa ocorrer especiação geográfica e formação de novas espécies, as populações devem estar separadas por barreiras geográficas.

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