CURSO DE LICENCIATURA EM BIOLOGIA ÉRICA LIMA RIBEIRO A IDENTIFICAÇÃO DE ESPÉCIES ATRAVÉS DA COMPARAÇÃO DE SEQUÊNCIAS DE DNA

CURSO DE LICENCIATURA EM BIOLOGIA ÉRICA LIMA RIBEIRO A IDENTIFICAÇÃO DE ESPÉCIES ATRAVÉS DA COMPARAÇÃO DE SEQUÊNCIAS DE DNA Campos dos Goytacazes/ RJ 2010

ÉRICA LIMA RIBEIRO A IDENTIFICAÇÃO DE ESPÉCIES ATRAVÉS DA COMPARAÇÃO DE SEQUÊNCIAS DE DNA Monografia apresentada ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense como requisito parcial para a conclusão do Curso de Licenciatura em Biologia. Orientadora: Prof. Dra Desiely Silva Gusmão Taouil Campos dos Goytacazes/ RJ 2010

ÉRICA LIMA RIBEIRO A IDENTIFICAÇÃO DE ESPÉCIES ATRAVÉS DA COMPARAÇÃO DE SEQUÊNCIAS DE DNA Monografia apresentada ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense como requisito parcial para a conclusão do Curso de Licenciatura em Biologia. Aprovada em 20 de julho de 2010 Banca Avaliadora:... Profª. Desiely Silva Gusmão Taouil (orientadora) Doutora em Biociências e Biotecnologia UENF IFF Campus Campos-Centro... Profª. Carla de Sales Pessanha Mestre em Biociências e Biotecnologia UENF UENF... Profº Rodrigo Maciel Lima Doutor em Biociências e Biotecnologia UENF IFF Campus Campos-Centro

AGRADECIMENTOS A Deus, por me dar força e determinação para que eu pudesse seguir meu caminho e pudesse concluir mais esta etapa da minha vida. À minha família, especialmente a minha mãe, por ter apoiado as minhas escolhas desde o início do curso e por passar noites esperando que eu chegasse em casa em segurança. Aos amigos, por terem compreendido a minha ausência em alguns momentos devido a dedicação que tinha ao curso. Ao meu namorado Vitor, por estar sempre ao meu lado nos momentos difíceis, pela compreensão e paciência e, pelas horas de estudos que passamos juntos. Aos amigos, Dayana Caldas, Josilaine Cruz, Rackel Dias, Daianny Pessanha, Amanda de Oliveira e Maycon Jefferson, pela amizade, pelo convívio e, pela ajuda e união nos momentos de estudo. Desejo a todos muito sucesso e felicidades. À minha professora e orientadora, Desiely Gusmão, pela sua dedicação como educadora, pelas sua contribuições, conselhos e incentivos, pela orientação na escolha do meu tema, e principalmente, pela paciência e companherismo na orientação que tornou possível a conclusão desta monografia. avaliadora. Aos professores, Carla de Sales e Rodrigo Maciel, por aceitarem participar da banca A todos os professores do curso de Ciências da Natureza, que participaram dessa jornada contribuindo com seus conhecimentos e experiências para minha formação acadêmica.

A principal meta da educação é criar homens que sejam capazes de fazer coisas novas, não simplesmente repetir o que outras gerações já fizeram. Homens que sejam criadores, inventores, descobridores. A segunda meta da educação é formar mentes que estejam em condições de criticar, verificar e não aceitar tudo que a elas se propõe. Jean Piaget

RESUMO Um dos desafios dos educadores é fazer a transposição didática daquilo que a Ciência produz para o material didático. Neste trabalho foi selecionado o tema A identificação de espécies através da comparação de sequências de DNA que é pouco abordado nos livros de Ensino Médio, apesar de ser de grande importância para a Biologia, para ser abordada de forma que os alunos pudessem compreendê-lo. Os métodos modernos de análise filogenética, associados a análises genéticas e bioquímicas, cada vez mais detalhadas, trouxeram mudanças significativas à classificação biológica. A utilização de sequências de DNA no estabelecimento de relações filogenéticas auxilia a Biologia Molecular a explicar possíveis relacionamentos de parentesco entre espécies recentes e inferir suas histórias evolutivas. O emprego de técnicas avançadas da Biologia Molecular tem permitido a comparação na composição química dos mais diversos seres vivos. A partir da obtenção dessas informações, os resultados podem ser representados por árvores filogenéticas. Portanto, o objetivo deste trabalho é apresentar a importância da utilização de sequências de DNA para a identificação de espécies. Assim, foi feita a identificação de uma levedura presente em fontes de sacarose utilizadas para alimentação de uma colônia de mosquitos Aedes aegypti. A identificação mostrou que esta levedura pertence à família Sporidiobolaceae e está relacionada filogeneticamente a duas espécies: Rhodotorula graminis e Rhodosporidium babjevaea. Com base nesta análise e no levantamento bibliográfico foi construído um material didático para alunos de Ensino Médio sobre o tema em questão. Palavras-chave: Classificação biológica. Filogenética molecular. Transposição didática. Ensino Médio.

ABSTRACT One of the challenges of educators is to make the didactic transposition of what science produces for the teaching material. This work was selected the theme "The identification of species by comparing DNA sequences" which is rarely addressed in books of high school, despite being of great importance to Biology, to be addressed so that students could understand it. The modern methods of phylogenetic analysis, combined with genetic and biochemical analysis, increasingly detailed, brought significant changes to the biological classification. The use of DNA sequences to establish phylogenetic relationships helps to explain the molecular biology possible kinship relationships between recent species and infer their evolutionary histories. The use of advanced techniques of molecular biology has allowed the comparison in the chemical composition of the most diverse living beings. Upon obtaining this information, the results could be represented by phylogenetic trees. Therefore, the objective of this work is to present the importance of using DNA sequences for identifying species. So, was made the identification of a yeast present in sources of sucrose used to feed a colony of mosquitoes Aedes aegypti. The identification showed that this yeast belongs to the family Sporidiobolaceae and is phylogenetically related to two species: Rhodotorula graminis and Rhodosporidium babjevaea. Based on this analysis and the literature has been built a didactic material for high school students on the subject in question. Palavras chave: Biological classification. Molecular phylogenetic. Didactic transposition. High School.

LISTA DE ABREVIATURAS A adenina BDs Bancos de Dados BLAST Basic Local Alignment Search Tool C citosina Da Unidade de massa atômica ou dalton DDBJ DNA Data Bank of Japan DNA ácido desoxirribonucléico EBI European Bioinformatics Bank EMBL European Molecular Biology Laboratory ETS espaçador transcrito externo G guanina INSDC Internacional Nucleotide Se-quenceDatabase Colaboration ITS espaçador transcrito interno kb kilo base KEGG - Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes NCBI National Center for Biotechnology Information NTS espaçador não transcrito OH hidroxila oric origem de replicação OTUs operational taxonomic units pb pares de base PDB Protein Database Bank PCN Parâmetros Curriculares Nacionais PCNEM Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio PIR - Protein Information Resource PO 4 fosfato RDP Ribossomal Database Project RNA ácido ribonucléico rdna DNA ribossomal rrna RNA ribossomal T timina terc término de replicação UPGMA Unweighted Pair Group Method with Arithmetic means WWW World Wide Web

LISTA DE FIGURAS FIGURA 1. Classificação dos seres vivos, de acordo com Woese (1987)...34 FIGURA 2. Classificação dos seres vivos, de acordo com Whittaker (1969)...35 FIGURA 3. Estrutura dos nucleotídeos...42 FIGURA 4. As principais bases púricas e pirimídicas dos ácidos nucléicos...43 FIGURA 5. As ligações fosfodiésteres no esqueleto covalente do DNA e RNA...44 FIGURA 6. Modelo da hélice dupla do DNA por Watson e Crick...46 FIGURA 7. As ligações de hidrogênio na molécula de DNA (DNA tipo B)...48 FIGURA 8. Representação esquemática do cromossomo circular único de um procarioto típico...51 FIGURA 9. Organização dos genes ribossômicos em eucariotos...56 FIGURA 10. Representação esquemática da unidade de repetição do rdna dos eucariotos...57 FIGURA 11. Representação esquemática e eucariotos dos genes de rrna da subunidade maior (23S-28S) do ribossomo dos procariotos e eucariotos...59 FIGURA 12. Atividades enzimáticas da polimerase III do DNA de Escherichia coli...63 FIGURA 13. Formas tautoméricas das quatro bases comuns do DNA...66 FIGURA 14. Exemplos de pareamento incorreto entre bases (A C e G T)...66 FIGURA 15. Relação entre a frequência de mutações induzidas e a dose de irradiação ionizante aplicada em espermatozóides de Drosophila...69 FIGURA 16. Dois importantes fotoprodutos da radiação UV...70 FIGURA 17. Pareamento de bases entre a hipoxantina a e a citosina...71 FIGURA 18. Condição ancestral e derivada de um caráter...74 FIGURA 19. Árvore filogenética de Haeckel (1866)...76 FIGURA 20. Representação de uma árvore dicotômica enraizada...77 FIGURA 21. Árvore não enraizada com os mesmos táxons da figura 20...78 Pág.

FIGURA 22. Árvore filogenética baseada nas sequências A, B, C e D construída com base no índice de distância...84 FIGURA 23. Inferência filogenética por parcimônia...86 FIGURA 24. Alinhamento de duas sequências de proteínas...94 FIGURA 25. Exemplos de alinhamento global e local...95 FIGURA 26. Sequência experimental utilizada para a identificação do isolado Levsac1...99 FIGURA 27. Janela do Bioedit mostrando uma seção do alinhamento da sequência de Levsac1 e algumas das sequências fornecidas pelo Genbank...103 FIGURA 28. Alinhamento da sequência de Levsac1 e as cinquenta sequências fornecidas pelo Genbank...104 FIGURA 29. Dendrograma mostrando as espécies de leveduras relacionadas filogeneticamente à Levsac1...105

LISTA DE QUADROS E TABELAS QUADRO 1. Livros analisados...17 TABELA 1. Nomenclatura dos nucleotídeos e ácidos nucléicos...43 TABELA 2. Estimativas do tamanho do genoma, do número total de genes que codificam proteínas, da fração do genoma ocupada por esses genes e da densidade gênica para diferentes organismos...55 TABELA 3. Variação observada no comprimento da molécula de rrna da subunidade maior do ribossomo em procariotos e eucariotos...58 TABELA 4. O tamanho do genoma em diferentes organismos...60 QUADRO 2. Comparação entre a sequência da levedura Levsac1 e as sequências das leveduras relacionadas filogeneticamente através da geração de número de identidade...106 TABELA 5. Classificação da levedura Levsac1...106 Pág.

SUMÁRIO LISTA DE ABREVIATURAS... 07 Pág. LISTA DE FIGURAS... 08 LISTA DE TABELAS E QUADROS... 10 1. INTRODUÇÃO... 14 2. OBJETIVOS... 16 2.1. Objetivo Geral... 16 2.2. Objetivos Específicos... 16 3. MATERIAIS E MÉTODOS... 17 3.1. ANÁLISE DE LIVROS DIDÁTICOS... 17 3.2. IDENTIFICAÇÃO DA LEVEDURA LEVSAC1... 17 3.2.1. Alinhamento das sequências... 17 3.2.2. Construção do dendograma... 18 3.3. MATERIAL DIDÁTICO... 18 CAPÍTULO 1: O PROCESSO DE APRENDIZAGEM DAS CIÊNCIAS DA NATUREZA... 19 1.1. A TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA... 19 1.2. CONTEXTUALIZAÇÃO PARA A INTEGRAÇÃO DE CONTEÚDOS DE BIOLOGIA... 22 1.3. CONTEXTUALIZAÇÃO PARA A INTEGRAÇÃO ENTRE AS DISCIPLINAS... 24 1.3.1. A abordagem do DNA de forma interdisciplinar... 28 CAPÍTULO 2: DIVERSIDADE DE SERES VIVOS E A NECESSIDADE DECLASSIFICAR OS ORGANISMOS... 30 2.1. HIERARQUIAS DOS SISTEMAS BIOLÓGICOS E A CLASSIFICAÇÃO DOS ORGANISMOS... 30 2.2. DIMENSIONANDO A DIVERSIDADE BIOLÓGICA... 31 2.3. PRIMEIRAS CLASSIFICAÇÕES DA VIDA... 33 2.4. PRIMEIRAS TENTATIVAS DE DETERMINAR RELAÇÕES FILOGENÉTICAS ENTRE MICRORGANISMOS... 34 2.5. DIVISÕES POSTERIORES... 35 2.6. PROCARIOTOS X EUCARIOTOS... 36

CAPÍTULO 3: COMO A TAXONOMIA CLÁSSICA É FEITA... 38 3.1. TAXONOMIA BACTERIANA... 38 3.2. SOROLOGIA E QUIMIOTAXONOMIA... 39 3.3. TAXONOMIA NUMÉRICA... 39 3.4. TECNOLOGIA DE SEQUENCIAMENTO DE ÁCIDOS NUCLÉICOS E NOVA DIVISÃO DE VIDA... 40 CAPÍTULO 4: ESTRUTURA DO DNA... 42 4.1. ESTRUTURA PRIMÁRIA DO DNA... 42 4.2. A HÉLICE DUPLA DO DNA... 45 CAPÍTULO 5: GENOMAS DAS ESPÉCIES... 50 5.1. GENOMAS PROCARIÓTICOS... 50 5.2. GENOMAS EUCARIÓTICOS... 53 5.2.1. Famílias gênicas... 55 5.3. EVOLUÇÃO DOS GENES NUCLEARES DE RNA RIBOSSÔMICO... 57 5.3.1. O rrna das subunidade maior do ribossomo nos procariotos e eucariotos... 58 5.4. EVOLUÇÃO DOS GENOMAS... 59 5.4.1. Tamanho e organização do genoma... 59 CAPÍTULO 6: MUTAÇÃO E GERAÇÃO DE VARIABILIDADE... 61 6.1. MUTAÇÃO... 61 6.1.1. Mutação em nível molecular... 65 6.1.2. Frequências de mutação... 67 6.2. AGENTES MUTAGÊNICOS... 68 6.2.1. Radiação ionizante... 68 6.2.2. Radiação ultravioleta... 69 6.2.3. Mutação induzida quimicamente... 70 CAPÍTULO 7: CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS USANDO A FILOGNÉTICA MOLECULAR... 72 7.1. SISTEMÁTICA FILOGENÉTICA... 72 7.2. FILOGENIAS, CLADOGRAMAS E ÁRVORES FILOGENÉTICAS... 73 7.2.1. Inferência das filogenias por meio de caracteres morfológicos... 78 7.2.2. Inferência das filogenias por meio de sequências moleculares... 79 7.2.2.1. Cronômetros moleculares... 80 7.2.2.2. Alinhamento múltiplo... 81 7.2.2.3. Reconstrução de árvores filogenéticas... 82 7.2.2.3.1. Reconstrução de árvores filogenéticas pelo método de distância... 83 7.2.2.3.1.1. Neighbor Joining... 85 7.2.2.3.2. Reconstrução de árvores filogenéticas por métodos de caráter... 85 7.2.2.3.2.1. Maximum Parsimony... 85 7.2.2.3.2.1.1. Vantagens e desvantagens dos métodos que envolvem a máxima parcimônia... 87

7.2.2.4. Avaliação das árvores... 87 7.2.2.4.1. Índices de bootstrap... 88 7.3. ELEMENTOS COMPUTACIONAIS NAS ANÁLISES FILOGENÉTICAS... 88 CAPÍTULO 8: BIOINFORMÁTICA... 89 8.1. INTRODUÇÃO... 89 8.2. BANCOS DE DADOS PÚBLICOS EM BIOINFORMÁTICA... 91 8.3. APLICAÇÃO... 92 8.4. ALINHAMENTO DE SEQUÊNCIAS... 93 8.4.1. Alinhamento global e local... 94 8.5. MÉTODOS EM FILOGENÉTICA MOLECULAR... 95 8.5.1. Métodos de Distância... 96 8.5.2. Máxima Parcimônia (MP)... 96 8.5.3. Máxima Verossimilhança (MV)... 97 CAPÍTULO 9: IDENTIFICAÇÃO DA LEVEDURA LEVSAC1... 98 9.1. INTRODUÇÃO... 98 4. RESULTADOS... 100 4.1. ANÁLISE DE LIVROS DIDÁTICOS... 100 4.2. IDENTIFICAÇÃO DA LEVEDURA LEVSAC1... 103 4.3. MATERIAL DIDÁTICO... 107 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS... 123 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 125

14 1. INTRODUÇÃO O ensino quando organizado tradicionalmente em que as disciplinas se apresentam numa grade curricular enfatiza a prática de disciplinas de forma isolada. E o que geralmente acontece é o isolamento dos conteúdos formando uma vasta cadeia de informações segregadas e que se perdem por não ter sentido (SILVA, 2005). Os PCNEM (2000) apontam para uma das maiores preocupações no Ensino Médio: a desvinculação entre os conteúdos das várias disciplinas que compõem o currículo escolar e a realidade social existente (ABREU, 2002). Trabalhar com o ensino contextualizado não é algo tão novo na realidade escolar brasileira. No entanto um trabalho sistemático tratando a contextualização como proposto pelos PCN em nosso país é que se torna desafio para todos os professores (GIASSI & MORAES, 2007). A transposição didática, a integração entre as disciplinas e a integração entre os conteúdos de Biologia são elementos imprescindíveis para o tratamento contextualizado do conhecimento, visto que a construção do conhecimento ocorre no compartilhamento do conhecimento entre aluno e professor, ou seja, o aluno é protagonista e não mero coadjuvante. O desafio do professor atualmente é aperfeiçoar cada vez mais sua maneira de fazer a transposição didática, vinculada a interdisciplinaridade e contextualização, na sua prática docente de acordo com o perfil dos alunos e o conteúdo proposto. O objetivo de um processo de ensino não é que todos os estudantes de uma classe aprendam o mesmo, mas que todos aprendam algo que seja importante e significativo tanto do ponto de vista da Ciência quanto da formação humana (ALCUDIA et al., 2002). A proposta hoje de um trabalho contextualizado está diretamente vinculada à idéia de um ensino interdisciplinar, termo que também não é novo para a educação, e que assim como a contextualização, até hoje, apresenta dificuldade para ser implantado em nossas escolas, especialmente as da rede pública (GIASSI & MORAES, 2007). Neste contexto, o presente trabalho gira em torno da discussão sobre a importância da interdisciplinaridade, da contextualização, da transposição didática e da integração entre os conteúdos de Biologia no Ensino Médio através da abordagem do tema A identificação de espécies através da comparação de sequências de DNA, que tem como alguns de seus objetivos principais a verificação do tema em livros didáticos e a realização da transposição

15 didática deste conteúdo, presente em artigos e livros científicos, através da construção de um material didático para auxiliar no processo de ensino-aprendizagem de professores e alunos. A identificação parcial de uma levedura isolada de fonte de açúcar, usada na alimentação de Aedes aegypti de uma colônia, serviu de base para o material. O trabalho contém nove capítulos. O primeiro capítulo aborda sobre a interdisciplinaridade, a transposição didática e integração de conteúdos no processo de aprendizagem das Ciências. O segundo capítulo aborda a diversidade dos seres vivos e a necessidade de classificação destes. O terceiro aborda sobre como é feita a taxonomia que tem como o objetivo a classificação dos organismos. O quarto capítulo aborda sobre a estrutura do DNA. O quinto capítulo se refere aos genomas procarióticos e eucarióticos e suas características. O sexto capítulo apresenta as mutações e geração de variabilidade. O sétimo capítulo aborda a classificação dos seres vivos baseada na filogenética molecular. O oitavo capítulo aborda sobre o papel da bioinformática no processo de análise filogenética. O nono capítulo aborda sobre a identificação da levedura Levsac1 identificada em colônia de Aedes aegypti.

16 2. OBJETIVOS 2.1. Objetivo Geral: - Abordar sobre o uso do DNA na identificação de espécies. 2.2. Objetivos Específicos: - Fazer um levantamento bibliográfico em livos didáticos sobre o DNA, as mutações, a diversidade biológica, a taxonomia, os genomas, a filogenética molecular, a Bioinformática; - Mostrar a importância do sequenciamento do DNA na identificação e classificação dos seres vivos; - Verificar se o uso do DNA na identificação de espécies é abordado em livros didáticos e como esta abordagem é feita; - Identificar uma levedura isolada de fonte de açúcar usada na alimentação de Aedes aegypti utilizando a filogenética molecular; - Montar de um material didático sobre o uso de DNA na identificação de espécies que auxiliem alunos e professores.

17 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. ANÁLISE DE LIVROS DIDÁTICOS: O tema A identificação de espécies através da comparação de sequências de DNA foi buscado nos livros didáticos mostrados no quadro 1. LIVROS ANALISADOS 1. AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Biologia. Volumes 1, 2 e 3. São Paulo: Moderna, 2004. 2. AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Fundamentos da Biologia moderna: volume único. 4. ed. São Paulo: Moderna, 2006. 3. CARVALHO, Wanderley. Biologia em foco: volume único. São Paulo: FTD, 2002. 4. CHEIDA, Luiz Eduardo. Biologia Integrada: volume único. São Paulo: FTD, 2003. 5. FAVARETTO, José Arnaldo; MERCADANTE, Clarinda. Biologia: volume único. São Paulo: Moderna, 2005. 6. GAIANOTTI, Alba; MODELLI, Alessandra. Biologia para o ensino médio. Volume único. 1. ed. São Paulo: Scipione, 2002. 7. LINHARES, Sérgio de Vasconcellos; GEWANDSZNAJDER, Fernando. Biologia: ensino médio: volume único. São Paulo: Ática, 2003. 8. LOPES, Sônia. Bio: volume único. São Paulo: Saraiva, 2004. 9. LOPES, Sônia; ROSSO, Sérgio. Biologia: volume único. 1. ed. São Paulo: Saraiva, 2005. 10. MORANDINI, Clézio; BELLINELLO, Luiz Carlos. Biologia: volume único. São Paulo: Atual, 1999. 11. SOARES, José Luis. Biologia: volume único. 9. ed. São Paulo: Scipione, 2000. 3.2. IDENTIFICAÇÃO DA LEVEDURA LEVSAC1: 3.2.1. Alinhamento das sequências: A sequência de 610 pb foi inicialmente comparada às depositadas no GenBank (http://www.nlm.nih.gov/genbank/index.html), através do aplicativo BLAST (Basic Local Alignment Search Toll). A sequência foi alinhada com as 50 primeiras fornecidas pelo GenBank utilizando-se o software Clustal W (THOMPSON et al., 1994) através do programa Bioedit Sequence Alignment Editor. Após o alinhamento e cortes de pontas não alinhadas, as 51 sequências ficaram com 569 pb.

18 3.2.2. Construção do dendrograma: O dendrograma foi construído e editado utilizando-se os programas PAUP e Treview, respectivamente. As dezenove leveduras mais distantes da Levsac1 no primeiro dendrograma obtido foram excluídas da construção do dendrograma final. 3.3. MATERIAL DIDÁTICO: Um material didático foi produzido sobre como o DNA pode ser empregado na identificação de espécies, utilizando a transposição didática a partir das informações específicas levantadas na monografia. A identificação da levedura também embasou a construção do material, pois mostra na prática como a identificação usando DNA é feita. A construção foi feita atendendo ao Ensino Médio, com o intuito de auxiliar alunos e professores no processo de ensino-aprendizagem. Foram buscados na internet artigos sobre biodiversidade e identificação de espécies como exemplo de textos que o professor pode usar para iniciar a sua aula sobre o tema A identificação de espécies através da comparação de sequências de DNA.

19 CAPÍTULO 1: O PROCESSO DE APRENDIZAGEM DAS CIÊNCIAS DA NATUREZA A aprendizagem das Ciências da Natureza, qualitativamente distinta daquela realizada no Ensino Fundamental, deve contemplar formas de apropriação e construção de sistemas de pensamento mais abstratos e ressignificados, que as trate como processo cumulativo de saber e de ruptura de consensos e pressupostos metodológicos. A aprendizagem de concepções científicas atualizadas do mundo físico e natural e o desenvolvimento de estratégias de trabalho centradas na solução de problemas é finalidade da área, de forma a aproximar o educando do trabalho de investigação científica e tecnológica, como atividades institucionalizadas de produção de conhecimentos, bens e serviços (BRASIL, 2000). É importante considerar que as Ciências, assim como as tecnologias, são construções humanas situadas historicamente e que os objetos de estudo por elas construídos e os discursos por elas elaborados não se confundem com o mundo físico e natural, embora este seja referido nesses discursos. Importa ainda compreender que, apesar de o mundo ser o mesmo, os objetos de estudo são diferentes, enquanto constructos do conhecimento gerado pelas Ciências através de leis próprias, as quais devem ser apropriadas e situadas em uma gramática interna a cada Ciência. E, ainda, cabe compreender os princípios científicos presentes nas tecnologias, associá-las aos problemas que se propõe solucionar e resolver os problemas de forma contextualizada, aplicando aqueles princípios científicos a situações reais ou simuladas (BRASIL, 2000). Enfim, a aprendizagem na área de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias indica a compreensão e a utilização dos conhecimentos científicos, para explicar o funcionamento do mundo, bem como planejar, executar e avaliar as ações de intervenção na realidade (BRASIL, 2000). 1.1. A TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA: Segundo Chevallard (1991) a transposição didática é entendida como um processo, no qual, Um conteúdo do saber que foi designado como saber a ensinar sofre a partir daí, um conjunto de transformações adaptativas que vão torná-lo apto para ocupar um lugar entre os

20 objetos de ensino. O trabalho que transforma um objeto do saber a ensinar em um objeto de ensino é denominado de Transposição Didática (VALIGURA & GIORDANI, 2006). Ao ser ensinado, todo conceito mantém semelhanças com a idéia originalmente presente em seu contexto da pesquisa, porém adquire outros significados próprios do ambiente escolar qual será alojado. Esse processo de transposição transforma o saber, conferindo-lhe um novo status epistemológico (ASTOLFI, 1995 apud BROCKINGTON & PIETROCOLA, 2005). Desta forma, o conhecimento acadêmico deve então ser adaptado para o ambiente das salas de aula (BROCKINGTON & PIETROCOLA, 2005). A escola, dentre suas principais funções, tem o papel da transmissão de conhecimentos produzidos pela humanidade. Moran (2000), compreende que o conhecimento se dá fundamentalmente no processo de interação, de comunicação. Para ocorrer a transmissão ou comunicação, se faz necessário que o conhecimento seja transformado. O processo de transformação do conhecimento coloca diversas problemáticas, dentre elas, a diferença entre os elementos do conhecimento produzido e do conhecimento a ser aprendido (PINHO ALVES, 2001 apud VALIGURA & GIORDANI, 2006) estabelecendo uma ruptura entre o conhecimento trabalhado na escola aquele produzido originalmente (VALIGURA & GIORDANI, 2006). O fenômeno da transposição didática põe em evidência o fato de que a disciplina escolar não é o conhecimento científico, mas uma parte dele e, além disso, modificada. Por outro lado, é mais do que ele, porque abarca também os procedimentos para o seu ensino (MELLO, 2004). Fazer a transposição didática implica em algumas competências que é preciso estar atento em desenvolver e isto deverá estar contemplado no plano de educação continuada da escola, da região ou do sistema de ensino (MELLO, 2004): saber fazer recortes na sua área de especialidade de acordo com um julgamento sobre relevância, pertinência, significância para o desenvolvimento das competências escolhidas que vão garantir a inserção do aluno no mundo moderno; saber selecionar quais aspectos daquele conhecimento são relevantes; dominar o conhecimento em questão, de modo articulado, incluindo o modo característico e específico pelo qual esse conhecimento é construído; saber relacionar o conhecimento em questão com os de outras áreas; saber como contextualizar esse conhecimento;

21 ter um pressuposto ou uma "aposta" sobre como o aluno constrói esse conhecimento e como deveria conhecer, se for esse caso; dominar estratégias de ensino eficazes para organizar situações de aprendizagem que efetivamente promovam no aluno as competências que se quer desenvolver. Um grande desafio do professor é transformar um conhecimento científico em um conteúdo didático. De fato, teorias complexas, sem perder suas propriedades e características, precisam ser transformadas para serem assimiladas pelos alunos. Um processo transformador exige a determinação ou adoção de um ponto de partida ou ponto de referência. O ponto de referência ou o saber de referência adotado é o saber produzido pelos cientistas, de acordo com as regras do estatuto da comunidade à qual pertence (VALIGURA & GIORDANI, 2006): No ambiente escolar, o ensino do saber sábio se apresenta no formato do que se denomina de conteúdo ou conhecimento científico escolar. Este conteúdo escolar não é o saber sábio original, ele não é ensinado no formato original publicado pelo cientista, como também não é uma mera simplificação deste. O conteúdo escolar é um objeto didático produto de um conjunto de transformações. [...]. Após ser submetido ao processo transformador da transposição didática, o saber sábio regido agora por outro estatuto, passa a constituir o saber a ensinar (PINHO ALVES, 2001, p. 21). O saber a ensinar é um produto organizado e hierarquizado em grau de dificuldade, resultante de um processo de total descontextualização e degradação do saber sábio. Enquanto o saber sábio apresenta-se ao público através das publicações cientificas, o saber a ensinar faz-se por meio dos livros-textos e manuais de ensino. O saber sábio é entendido como o produto do processo de construção do homem acerca dos fatos da natureza. É o produto do trabalho do cientista ou intelectual relativo a uma forma de entendimento sobre a realidade (FILHO, 2000). O tratamento contextualizado do conhecimento é o recurso que a escola tem para retirar o aluno da condição de espectador passivo. Se bem trabalhado permite que, ao longo da transposição didática, o conteúdo do ensino provoque aprendizagens significativas que mobilizem o aluno e estabeleçam entre ele e o objeto do conhecimento uma relação de reciprocidade. A contextualização evoca por isso áreas, âmbitos ou dimensões presentes na vida pessoal, social e cultural, e mobiliza competências cognitivas já adquiridas (BRASIL, 2000).

22 A transposição didática é um conceito recente, mas se constitui um excelente instrumento para a leitura e análise do processo transformador do saber científico. Sua capacidade de abrangência permite justificar tanto os processos envolvidos na construção do saber e na sua divulgação como a estruturação deste saber quando este saber é apresentado em livros textos, como também nos permite compreender as modificações pelas quais ele passa até ser ensinado na sala de aula. (FILHO, 2000). Desta forma, analisar a evolução do saber que se encontra na sala de aula através da Transposição Didática possibilita uma fundamentação teórica para uma prática pedagógica mais reflexiva e questionadora. Para Chevallard, isso equivale à capacidade, e necessidade constante, do professor exercer uma vigilância epistemológica em seu magistério. A Transposição Didática é para o professor (BROCKINGTON & PIETROCOLA, 2005): [...]uma ferramenta que permite recapacitar, tomar distância, interrogar as evidências, pôr em questão as idéias simples, desprender-se da familiaridade enganosa de seu objeto de estudo. Em uma palavra, é o que lhe permite exercer sua vigilância epistemológica. (CHEVALLARD, 1991, p.16). 1.2. CONTEXTUALIZAÇÃO PARA A INTEGRAÇÃO DE CONTEÚDOS DE BIOLOGIA: A apresentação dos conteúdos relacionados às Ciências Naturais durante o Ensino Médio ocorre de maneira fragmentada, provocando o fracionamento do conhecimento (CORREIA et al., 2004). O distanciamento entre os conteúdos programáticos e a experiência dos alunos certamente responde pelo desinteresse e até mesmo pela deserção que constatamos em nossas escolas. Conhecimentos selecionados a priori tendem a se perpetuar nos rituais escolares, sem passar pela crítica e reflexão dos docentes, tornando-se, desta forma, um acervo de conhecimentos quase sempre esquecidos ou que não se consegue aplicar, por se desconhecer suas relações com o real (BRASIL, 2000). A configuração e o âmbito dessas disciplinas são frequentemente estabelecidos pelos livros didáticos, que delimitam os conteúdos e a sequência dos tópicos (KRASILCHIK, 1998 apud MORIN, 2004). Nesse contexto, a discussão de temas complexos, como as questões ambientais e os problemas de saúde, fica prejudicada devido à necessidade de combinar conhecimentos de diferentes disciplinas (MORIN, 2004).

23 As formas de organização do conhecimento, principalmente do conhecimento escolar, sempre foram alvos dos debates educacionais. Sendo assim, uma dessas formas de organização, a integração, vem ganhando forças no campo educacional. Ampliam-se as críticas quanto à desconexão e à fragmentação do conhecimento escolar tal como se apresenta, defendendo-se a necessidade de se formar um indivíduo que se adapte e atenda aos novos processos de trabalho. A integração pode ser desenvolvida de diferentes maneiras, como por exemplo: temas geradores, tópicos, projetos, unidades, ações interdisciplinares, etc. (ABREU, 2002). Cicillini (1997), ao estudar a produção do conhecimento biológico no contexto da cultura escolar sobre o tema da teoria da evolução, em escolas públicas de ensino médio brasileiras, analisou o processo de seleção de conteúdos, percebendo as formas de inclusão e exclusão destes no sistema de ensino. Em linhas gerais, conclui que o ensino de Biologia oferecido é fragmentado, impregnado de conotações ideológicas, o que foi verificado pela exclusão de partes do conhecimento evolutivo, pela forma de apresentação deste para os alunos e pelas características da linguagem dos professores (MARANDINO, 2004). Segundo os PCNEM (2000), a integração dos diferentes conhecimentos pode criar as condições necessárias para uma aprendizagem motivadora, na medida em que ofereça maior liberdade aos professores e alunos para a seleção de conteúdos mais diretamente relacionados aos assuntos ou problemas que dizem respeito à vida da comunidade. Todo conhecimento é socialmente comprometido e não há conhecimento que possa ser aprendido e recriado se não se parte das preocupações que as pessoas detêm. As questões ambientais aparecem, também, associadas à idéia de motivação, visando a uma mudança de comportamento dos alunos. Muitas vezes essa busca pela mudança comportamental está associada à utilização do conteúdo de forma contextualizada, mais próxima do cotidiano do aluno, como facilitação do processo de aprendizagem (BUSNARDO & LOPES, 2007). Para o professor que foi formado num curso com visão compartimentada, a integração de conteúdos é um desafio, mas esta dificuldade pode ser superada quando um contexto é criado para a abordagem de diferentes conteúdos. Envolver, instigar e motivar o aluno para construção de um aprendizado significativo é um grande desafio para o educador. A contextualização dos conteúdos disciplinares é um facilitador para o aprimoramento do conhecimento nos seus diferentes estágios. Abordagens

24 interdisciplinares podem promover a integração entre conteúdos específicos e situações do cotidiano, proporcionando uma aprendizagem dinâmica e com fundamentos científicos (NASCIMENTO et al., 2008). O conhecimento das informações ou dos dados isolados é insuficiente. É preciso situar as informações em seu contexto para que adquiram sentido. O global é mais que o contexto, é o conjunto das diversas partes ligadas a ele de modo inter-retroativo 1 ou organizacional. O todo tem qualidades ou propriedades que não são encontradas nas partes, se estas estiverem isoladas umas das outras, e certas qualidades ou propriedades das partes podem ser inibidas pelas restrições provenientes do todo (MORIN, 2004). Na visão de Santomé (1998), o método globalizado se faz significativo para a aprendizagem dos alunos e, como afirma o autor, o sistema educacional necessita de perspectivas globalizadoras a fim de atender os desafios propostos em nossa sociedade, que busca uma visão mais abrangente dos assuntos, enfim, uma percepção do mundo como um todo, em uma noção não-fragmentada da realidade (BRITO & SILVA, 2007). Dessa forma, o currículo integrado poderia permitir: trabalhar com conteúdos culturais mais relevantes, bem como aqueles situados nas fronteiras das disciplinas; favorecer a atuação e formação de professores-pesquisadores; uma melhor adaptação aos atuais processos de trabalho e à crescente mobilidade de empregos; além de estimular a análise de problemas e a busca de soluções (SANTOMÉ, 1998 apud ABREU, 2002). 1.3. CONTEXTUALIZAÇÃO PARA A INTEGRAÇÃO ENTRE AS DISCIPLINAS: A interdisciplinaridade caracteriza-se pela intensidade das trocas entre especialistas. Consiste no fato de que ela incorpora os resultados de várias disciplinas. Algumas atitudes interdisciplinares dependem da cultura, da comunicação de especialistas e que transcenda sua própria especialidade, tomando consciência de seus próprios limites para acolher as contribuições das outras disciplinas (FRANCISCHETT, 2005). A extrema compartimentalização do conhecimento em disciplinas isoladas produz nos estudantes a falsa impressão de que o conhecimento e o próprio mundo são fragmentados. Tal 1 Que tem efeito sobre fatos passados.

25 visão implica numa formação que acaba sendo, na realidade, uma deformação (GUERRA et al., 1998). Cada disciplina apresenta-se como uma propriedade intelectual do seu especialista que é contra tudo e contra todos. Enquanto não houver comunicação entre as disciplinas não se atingirá o contexto interdisciplinar (FRANCISCHETT, 2005). Segundo Japiassú (1976), à interdisciplinaridade faz-se mister a intercomunicação entre as disciplinas, de modo que resulte uma modificação entre elas, através de diálogo compreensível, uma vez que a simples troca de informações entre organizações disciplinares não constitui um método interdisciplinar (ALVES et al., 2004). Trata-se de uma prática que não dilui as disciplinas no contexto escolar, mas que amplia o trabalho disciplinar na medida em que promove a aproximação e a articulação das atividades docentes numa ação coordenada e orientada para objetivos bem definidos (CARLOS, 2007). Essa integração entre as disciplinas para buscar compreender, prever e transformar a realidade aproxima-se daquilo que Piaget chama de estruturas subjacentes. O autor destaca um aspecto importante nesse caso: a compreensão dessas estruturas subjacentes não dispensa o conhecimento especializado, ao contrário. Somente o domínio de uma dada área permite superar o conhecimento meramente descritivo para captar suas conexões com outras áreas do saber na busca de explicações (BRASIL, 2000). Demo define a interdisciplinaridade [...] como a arte do aprofundamento com sentido de abrangência, para dar conta, ao mesmo tempo, da particularidade e da complexidade do real. Ele sugere a prática de pesquisa em grupo como metodologia mais indicada, pela possibilidade da cooperação qualitativa entre especialistas. Esta prática será viabilizada através das equipes de profissionais ou pesquisadores especialistas, mediados pela linguagem, pelo diálogo e pelos métodos acessíveis a todos (ALVES et al., 2004). Para Fazenda (1995), a interdisciplinaridade constitui-se em um processo contínuo e interminável de elaboração do conhecimento, orientada por uma atitude crítica e aberta à realidade, com o objetivo de apreendê-la e apreendê-se nela, visando muito menos a possibilidade de descrevê-la e muito mais à necessidade de vivê-la plenamente (FRANCISCHETT, 2005). São muitos os desafios para atingir a interdisciplinaridade, dentre eles destacamos: assumir um paradigma teórico-metodológico que admita contradições, ambigüidades,

26 conviver com incertezas; construir uma perspectiva crítica, reflexiva; construir uma visão de realidade que transcenda os limites disciplinares sem perder a especificidade; conceber o conhecimento científico enquanto representação do real; estabelecer relação entre conteúdo do ensino e realidade social escolar; desinstalar-nos de nossas posições acadêmicas tradicionais, das situações adquiridas e a abrir-nos para perspectivas e caminhos novos (FRANCISCHETT, 2005). De acordo com Brasil (1999), a reorganização curricular em áreas de conhecimento tem o objetivo de facilitar o desenvolvimento dos conteúdos, numa perspectiva de interdisciplinaridade e contextualização. A proposta da interdisciplinaridade é estabelecer ligações de complementaridade, convergência, interconexões e passagens entre os conhecimentos. O currículo deve contemplar conteúdos estratégias de aprendizagem que capacitem o aluno para a vida em sociedade, a atividade produtiva e experiências subjetivas, visando à integração (FORTES, 2009). Para superar essa compartimentalização, é comum propor-se um trabalho interdisciplinar na escola. A proposta interdisciplinar de ensino pode ser concretizada basicamente sobre dois aspectos. A partir de uma abordagem que privilegie a compreensão do processo de produção do conhecimento, ou, o que é mais comum, a partir de um tema gerador único que irá ser trabalhado pelas diferentes disciplinas (GUERRA et al., 1998). Segundo os PCN (CARLOS, 2007), A interdisciplinaridade supõe um eixo integrador, que pode ser o objeto de conhecimento, um projeto de investigação, um plano de intervenção. Nesse sentido, ela deve partir da necessidade sentida pelas escolas, professores e alunos de explicar, compreender, intervir, mudar, prever, algo que desafia uma disciplina isolada e atrai a atenção de mais de um olhar, talvez vários (BRASIL, 2002, p. 88-89). Nos PCNEM, a contextualização é entendida como um recurso capaz de ampliar as possibilidades de interação não apenas entre as disciplinas nucleadas em uma área como entre as próprias áreas de nucleação (BRASIL, 1999 apud ABREU et al., 2005). Tal aspecto é entendido no documento como uma forma de incorporar o cotidiano social e cultural à escola, possibilitando aos estudantes construir um novo olhar sobre o mundo (PEREIRA, 2000 apud ABREU et al., 2005). Dessa forma, a contextualização adquire a função de inter-relacionar conhecimentos diferentes para a construção de novos significados. Os livros didáticos

27 apropriam-se dessa idéia buscando valorizar o vínculo dos conhecimentos científicos com a realidade (ABREU et al., 2005). O cotidiano e as relações estabelecidas com o ambiente físico e social devem permitir dar significado a qualquer conteúdo curricular, fazendo a ponte entre o que se aprende na escola e o que se faz, vive e observa no dia-a- dia (BRASIL, 2000). De acordo com Vygotsky (1993), a sala de aula deve ser espaço de interação, no qual aluno e professor aprendem em contato com suas experiências, ou seja, priorizando as interações entre os próprios alunos e deles com o professor (BRITO & SILVA, 2007). O aluno, no cotidiano da sala de aula, vai aprendendo a participar consciente, na sua inteireza, das propostas sociais, a começar das que lhe atingem diretamente, como a organização da escola. Assim se faz, pouco a pouco, o cidadão, que consciente dos seus deveres e direitos, tem a possibilidade de torná-los concretos por suas ações (MOREIRA JOSÉ, 2008). O caminho interdisciplinar é amplo e permite que o professor transite por ele por vários modos: quer avançando ou recuando; quer buscando ou oferecendo; quer aprendendo ou ensinando; quer mudando ou modificando. Para atingir a interdisciplinaridade, porém é necessário, antes de tudo, que o professor se permita ser interdisciplinar, tenha o espírito interdisciplinar e seja autônomo nessa decisão (FRANCISCHETT, 2005). (...) o verdadeiro espírito interdisciplinar consiste nessa atitude de vigilância epistemológica capaz de levar cada especialista a abrir-se às outras especialidades diferentes da sua, a estar atento a tudo o que nas outras disciplinas possa trazer um enriquecimento ao seu domínio de investigação e a tudo o que, em sua especialidade, poderá desembocar em novos problemas e, por conseguinte, em outras disciplinas (JAPIASSU, 1976, p.138). Nesse sentido, percebe-se que esse agir pedagógico do professor que assume essa prática como estratégia para auxiliar no processo de ensino aprendizagem dos alunos, deve revelar um profissional competente nos domínios teóricos e práticos de sua disciplina; que reflete sempre sobre a necessidade de ultrapassar ou superar as fronteiras disciplinares, para então ter segurança ao dialogar com as outras áreas de conhecimento (ALBINO et al., 2008). Tendo em vista essas reflexões a interdisciplinaridade se realiza como uma forma de ver e sentir o mundo, de estar no mundo, de perceber, de entender as múltiplas implicações que se realizam, ao analisar um acontecimento, um aspecto da natureza, isto é, os fenômenos na dimensão social, natural ou cultural. É ser capaz de ver e entender o mundo de forma

28 holística, em sua rede infinita de relações, em sua complexidade (FORTES, 2009). 1.3.1. A abordagem do DNA de forma interdisciplinar: A Engenharia Genética área da Ciência que tem se desenvolvido rapidamente nos últimos vinte anos tem sido um dos assuntos científicos mais comentados pela mídia em todo o mundo em função de suas importantes aplicações em diversos campos como Medicina, Química Industrial, Agricultura, etc. Consequentemente, aspectos relacionados à Engenharia Genética passaram a fazer parte da maioria dos currículos propostos para o ensino de Ciências (FERREIRA & JUSTI, 2004). O DNA é amplamente citado pela mídia em artigos que tratam dos avanços alcançados pelo projeto genoma, dos testes de paternidade, da biotecnologia, dos alimentos transgênicos e da clonagem, é, portanto, um tema que pode gerar um projeto escolar muito rico, capaz de contribuir para a construção de um ensino significativo e que contemple aspectos envolvendo uma interação entre a Ciência, a tecnologia e a sociedade (FERREIRA & JUSTI, 2004). Estudos realizados na Europa têm evidenciado que estudantes na faixa etária de 13-18 anos apresentam idéias confusas sobre temas na área de genética como, por exemplo, função do DNA e dos genes, transferência genética, projeto genoma, clonagem, etc. Alguns poucos estudos desenvolvidos no Brasil (como, por exemplo, Ripolli & Wortmanm, 2002) que investigam idéias de estudantes brasileiros sobre tais temas, bem como a prática de professores de Química e de Biologia aos quais tem-se tido acesso nos últimos anos mostra que tanto esses temas gerais quanto temas mais específicos como o DNA são muito mal compreendidos pelos estudantes (FERREIRA & JUSTI, 2004). Análises realizadas em livros de Biologia no exterior concluíram que as abordagens propostas por eles para temas relacionados à Engenharia Genética não têm contribuído para que os alunos desenvolvam uma compreensão holística do tema (FERREIRA & JUSTI, 2004). Divulgados no ano 2000, os Parâmetros Nacionais Curriculares para o Ensino Médio (PCNEM) trazem uma proposta de trabalho para tornar o ensino efetivo, como parte essencial para a formação cidadã e não apenas propedêutico 2. A interdisciplinaridade aparece nesse 2 Que serve de introdução; preliminar.

29 documento como uma prerrogativa para a promoção de um aprendizado integrador, com caráter prático e crítico, cujo objetivo é desenvolver competências que possibilitem uma visão de mundo atualizada, a capacidade de compreensão das problemáticas abordadas pelos meios de comunicação e a ação e relação do ser humano com seu meio social e suas tecnologias (BRASIL, 2000 apud FERREIRA & JUSTI, 2004). Entendemos que um ensino com a responsabilidade de formar cidadãos vai muito além do estudo de conteúdos fragmentados, que abordam apenas aspectos teóricos não contextualizados. Esse ensino deve se pautar na visão de que o homem é responsável pela construção e transformação do seu meio e de suas tecnologias, bem como de todo conhecimento científico que é legado da nossa civilização (FERREIRA & JUSTI, 2004). No âmbito das propostas dos PCNEM, o DNA é um tema que pode ser amplamente trabalhado através de uma abordagem interdisciplinar, integrando principalmente as áreas de Química e Biologia, e promovendo uma relação entre progresso científico e avanço tecnológico que, por sua vez, pode imprimir mudanças de hábitos e mentalidade em nossa sociedade (FERREIRA & JUSTI, 2004). Apesar de os PCNEM de Química não abordarem diretamente o estudo da molécula do DNA, existe uma preocupação com a necessidade da integração dessa disciplina com a Biologia ao trabalharem a Bioquímica. Segundo tal proposta, o estudo químico das moléculas biológicas deve estar pautado na relação da composição Química e sua função nos organismos, buscando tornar o ensino mais próximo da realidade dos alunos (FERREIRA & JUSTI, 2004). Para o ensino de Biologia, os PCNEM deixam clara a necessidade da descrição do material genético em sua estrutura e composição, vinculada a uma abordagem que permita o desenvolvimento de um posicionamento criterioso relativo ao conjunto das construções e intervenções humanas no mundo, como nos processos de clonagem e alterações genéticas (FERREIRA & JUSTI, 2004). Ainda segundo os PCNEM de Biologia, a descoberta da estrutura do DNA, bem como todo conhecimento científico, deve ser apresentada como um conhecimento humanamente produzido em um dado contexto histórico, como um movimento não linear e, em alguns momentos, contraditório (FERREIRA & JUSTI, 2004).

30 CAPÍTULO 2: DIVERSIDADE DE SERES VIVOS E A NECESSIDADE DE CLASSIFICAR OS ORGANISMOS 2.1. HIERARQUIAS DOS SISTEMAS BIOLÓGICOS E A CLASSIFICAÇÃO DOS ORGANISMOS: Uma das grandes contribuições de Charles Darwin para a Biologia foi propor um mecanismo de evolução no qual as espécies evoluíram e se diversificaram através de um fenômeno de natureza populacional. A esse fenômeno, Darwin denominou seleção natural, onde as variações herdáveis existentes propagam-se nas populações conforme as vantagens adaptativas conferidas por ambientes determinados. O efeito cumulativo dessas variações origina a diversidade biológica (MIYAKI et al., 2001). Atualmente sabemos que a variabilidade genética existe no nível de ácidos nucléicos e, sua origem pode ser através de mutações e da recombinação gênica. Sabemos ainda que, além da seleção natural, no processo de deriva genética, um alelo pode ter sua frequência alterada por uma questão de amostragem aleatória entre gerações (MIYAKI et al., 2001). Sistemas de classificação de organismos têm sido organizados desde a Antiguidade. Existem diversos critérios que podem dar base a um sistema de classificação para quaisquer conjuntos de entidades. A princípio, toda tentativa de classificar objetos ou organismos tem por objetivo agilizar a comunicação entre as pessoas que usam a informação sobre esses objetos ou organismos. Entretanto, classificações que usam diferentes critérios são conflitantes entre si e comprometem a comunicação entre os usuários do sistema. Por exemplo, para a classificação de livros em uma estante, uma pessoa que classifique de acordo com a cor das capas não conseguirá se fazer entender por outra pessoa que classifique os livros de acordo com o tamanho. Portanto, é fundamental que os sistemas de classificação de um determinado universo de objetos possuam um único critério (MIYAKI et al., 2001). A classificação dos organismos também deve obedecer a um mesmo critério. No entanto, a questão central é: que critério escolher? A aceitação da teoria da evolução proposta por Charles Darwin, em 1859, deixou claro que as relações de parentesco entre as espécies fornecia um critério para uma classificação hierárquica, consistente e única dos organismos. Um sistema de classificação baseado nesses princípios deveria contemplar os eventos que ocorreram durante a história da vida no nosso planeta. Aparentemente, o embrião do

31 pensamento evolutivo nos naturalistas pré-darwinianos originou-se justamente da organização hierárquica que aflorava a partir de sistemas de classificações, tais como aquele apresentado por Lineu (MIYAKI et al., 2001). 2.2. DIMENSIONANDO A DIVERSIDADE BIOLÓGICA: Quando se aborda a questão da diversidade biológica, é necessário ter em mente a existência de dois aspectos distintos, ainda que entrelaçados. Um deles é que a diversidade biológica implica em um certo número de grupos diferentes. Ou seja, na existência de um número de entidades, táxons, que de alguma maneira podem ser distinguidos uns dos outros. O outro aspecto implica em um número de caracteres diferentes dessas entidades, ou seja, cada organismo possui muitos caracteres que podem ser iguais ou diferentes aos de outros grupos (AMORIM, 2002). A estimativa mais aceita hoje é de aproximadamente 14 milhões de seres vivos no planeta. Esse número, porém, não é definitivo. Os estudos dos padrões globais de biodiversidade vêm avançando rapidamente, assim como novas metodologias vêm sendo propostas para estimar a biodiversidade local, regional e global (SAMBUICHI, 2001). A estimativa resultante de espécies conhecidas para o Brasil está entre 170.000 e 210.000, aproximadamente. Entre os táxons bem conhecidos e catalogados, as espécies no Brasil representam, em média, 13% do total mundial, ao passo que no conjunto mais amplo de catálogos válidos (embora não necessariamente completos), o Brasil soma apenas 9,5% das espécies do mundo. Ainda assim, mesmo as menores estimativas indicam que, no Brasil, existem sete vezes mais espécies do que as hoje registradas. Considerando-se a velocidade atual de descrições de espécies no, ou do, Brasil (cerca de 1.500 espécies por ano), seriam necessários pelo menos oito séculos para termos um catálogo completo (LEWINSOHN & PRADO, 2005). Alguns levantamentos de fauna de matas tropicais estimaram que a diversidade de artrópodes de uma região pode ser de algumas centenas de milhares ou de até um milhão de espécies (AMORIM, 2002). Os artrópodes incluem vários grupos com muitas espécies e, por isso, tiveram uma forte influência sobre o total estimado de espécies conhecidas. As informações são bastante incompletas para as quatro maiores ordens de insetos. Para Lepidoptera, Brown & Freitas (1999) propõem a existência de 26.000 espécies conhecidas