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Evolução e Seleção Natural Professor Felipe Castro castrofn@gmail.com Objetivo da aula Ao final da aula o estudante deverá compreender a importância da biologia evolutiva e seus principais conceitos. Agenda Significado da evolução História da Biologia Evol. Significado da evolução O que é evolução? ? Do que são feitos os seres humanos? Por que dormimos, em média, 8 horas? Por que existe o ciúme? Antibióticos controlados? Medo de cobra, aranha, escuro? Por que as crianças choram? Significado da evolução Teoria da evolução Teoria mais importante na biologia, amplia o interesse sobre a história natural. Possui quatro componentes: [1] Genética de populações (Regras) [2] Teoria da adaptação [3] Diversidade da vida [4] História de vida “Nada em biologia faz sentido a não ser sob a luz da evolução” Theodosius Dobzhansky Teoria unificadora Significado da evolução Teoria da evolução Teoria mais importante na biologia, amplia o interesse sobre a história natural. Possui quatro componentes: [1] Genética de populações (Regras) [2] Teoria da adaptação [3] Diversidade da vida [4] História de vida “Nada em biologia faz sentido a não ser sob a luz da evolução” Theodosius Dobzhansky O que é Evolução? DNA Significado da evolução Mudança Evolução significa mudança nas frequências dos alelos em uma população (comportamento dos organismos) ao longo das gerações. Morfologia Comportamento Significado da evolução Mudança Evolução significa mudança nas frequências dos alelos em uma população (comportamento dos organismos) ao longo das gerações. G4283 G4284 G4285 G4286 “Mudança no tempo via descendência com modificação” (Harrison, 2001) Significado da evolução Mudança Evolução significa mudança nas frequências dos alelos em uma população (comportamento dos organismos) ao longo das gerações. Nem toda mudança é evolução Desenvolvimento de um indivíduo ou composição da população Significado da evolução A evolução não é totalmente previsível - Depende do ambiente - Depende da variação presente - Ocorre na forma de ramificações Significado da evolução Adaptação Design na vida, propriedades presentes em um ser vivo que permite sobrevivência e reprodução. [1] Bico para se alimentar de insetos presentes na casca da árvore. [2] Cauda rígida e pernas curtas como suporte na posição adequada. [3] Patas com dedos longos e curtos para agarrar nas árvores. Características que aumentam a capacidade de sobrevivência Significado da evolução Adaptação Design na vida, propriedades presentes em um ser vivo que permite sobrevivência e reprodução. [1] Mãos adaptadas para a preensão de objetos. [2] Sistema digestório para a quebra e absorção de nutrientes. [3] Pernas para a movimentação. Características que aumentam a capacidade de sobrevivência, mas nem todas (Gordura)... História da biologia evolutiva [1] Evolução antes de Darwin A forma fixa das espécies era norma e não se conhecia teoria para indicar a mudança nas espécies. O Fixismo está de acordo com os pensamentos religiosos (Criacionismo). História da biologia evolutiva [1] Evolução antes de Darwin Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) discutiu o assunto e argumentou que as espécies mudam e se transformam. Lamarck supunha que as linhagens de espécies persistiam indefinidamente, mudando de uma forma para outra; no seu sistema as linhagens elas não se ramificavam nem extinguiam (Transformismo). Philosophie Zoologique (1809) História da biologia evolutiva [1] Evolução antes de Darwin Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) discutiu o assunto e argumentou que as espécies mudam e se transformam. Mecanismo 2 Herança de caracteres adquiridos (ao longo da vida) – Ideia anterior a Lamarck Mecanismo 1 “Força interna” que leva o organismo a produzir uma prole levemente diferente História da biologia evolutiva [1] Evolução antes de Darwin Lamarck foi duramente criticado por seu principal rival o anatomista Georges Cuvier (1769-1832), que adotou a ideia de Fixidez das espécies e a divulgou. Jean-Baptiste Lamarck Georges Cuvier História da biologia evolutiva [1] Evolução antes de Darwin Lamarck foi duramente criticado por seu principal rival o anatomista Georges Cuvier (1769-1832), que adotou a ideia de Fixidez das espécies e a divulgou. Ao estudar fósseis, ele verificou que várias espécies haviam se extinguido, e definiu que existem planos fundamentais dos corpos dos animais: (1) Vertebrados (2) Articulados (3) Moluscos (4) Radiados História da biologia evolutiva [1] Evolução antes de Darwin Lamarck tornou-se conhecido por crítica do geólogo britânico Charles Lyell (1797-1875). Richard Owen (1804-1892) divulgou Cuvier. Charles Lyell Richard Owen História da biologia evolutiva [1] Evolução antes de Darwin Lamarck tornou-se conhecido por crítica do geólogo britânico Charles Lyell (1797-1875). Richard Owen (1804-1892) divulgou Cuvier. Em meados do século XIX, a maioria dos biólogos e geólogos aceitavam a visão de Cuvier Cada espécie tinha uma origem separada e permanecia constante até sua extinção. História da biologia evolutiva [2] A teoria de Darwin (1859) Charles Darwin (1809-1882) formou-se em Cambridge e viajou a bordo do Beagle (1831-36), coletou diversos Tentilhões nas ilhas de Galápagos. Charles Darwin História da biologia evolutiva [2] A teoria de Darwin (1859) Sua teoria deveria explicar o quão bem as espécies são adaptadas a vida – a explicação poderia vir de Thomas Malthus (1766-1834), na luta pela vida. Não registrou a origem das ilhas, pois achou que todos eram a mesma espécie. Cada ilha tinha espécies distintas. - Origem comum? - Transformação? ? Thomas Malthus História da biologia evolutiva [2] A teoria de Darwin (1859) Sua teoria deveria explicar o quão bem as espécies são adaptadas a vida – a explicação poderia vir de Thomas Malthus (1766-1834), na luta pela vida. Na luta da vida, as formas mais bem adaptadas deixam mais filhos e seus traços aumentam de frequência na população. ! Alfred Russel Wallace História da biologia evolutiva [2] A teoria de Darwin (1859) 20 anos após a ideia, Darwin recebeu uma carta de Wallace (1823-1913) com uma ideia semelhante. Publicação conjunta, organizada por Charles Lyell e Joseph Hooker, na Linnean Society em 1858. 1858 1859 Darwin publica o livro clássico On the Origin of Species em 1859. História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) A “evolução” foi discutida popularmente, pois ia contra a Bíblia. Na academia, não teve problema, pois a ideia se ajustava a anatomia comparada de Owen/Cuvier. Na teoria de Darwin a evolução não é intrínseca ou automaticamente progressiva. As condições locais influenciam. Muitos evolucionistas do final do século XIX e do início do século XX imaginavam-na como unidirecional e progressiva. História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) A “evolução” foi discutida popularmente, pois ia contra a Bíblia. Na academia, não teve problema, pois a ideia se ajustava a anatomia comparada de Owen/Cuvier. Na teoria de Darwin a evolução não é intrínseca ou automaticamente progressiva. As condições locais influenciam. Muitos evolucionistas do final do século XIX e do início do século XX imaginavam-na como unidirecional e progressiva. História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) A Seleção Natural era fortemente rejeitada, pois não incluía uma teoria satisfatória sobre hereditariedade. Darwin preferia a teoria de hereditariedade de “miscigenação”, para qual a prole é uma mistura dos atributos dos progenitores. Vermelho + = Cor de rosa Insustentável, os caracteres se perdem História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) A Seleção Natural era fortemente rejeitada, pois não incluía uma teoria satisfatória sobre hereditariedade. Darwin preferia a teoria de hereditariedade de “miscigenação”, para qual a proleé uma mistura dos atributos dos progenitores. Vermelho + = Cor de rosa Insustentável, os caracteres se perdem A herança genética não é analógica, é digital. História da biologia evolutiva Os genes criam gradações de características da mesma maneira que quadros com pontos. Sendo digitais, as características originais de cada gene não desaparecem. (Werner, 2018) História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) A Seleção Natural, outras críticas. - A evolução ocorreria ao acaso? O processo não é aleatório, responde ao ambiente e variação herdável. Ele só não é progressivo. História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) A Seleção Natural, outras críticas. - Fases intermediárias dos órgãos? Qualquer pequeno passo que traga vantagens de sobrevivência ou reprodução é vantajoso História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) Na época, a herança Lamarckiana, variação dirigida, era a teoria mais popular. Foi questionada por August Weismann (1833-1914). História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) Na época, a herança Lamarckiana, variação dirigida, era a teoria mais popular. Foi questionada por August Weismann (1833-1914). Biólogo evolucionista alemão. Sua contribuição envolve a Teoria Plasma Germinal, que dizia que a informação hereditária era transmitida através das células germinativas (gônadas) e não pelas células somáticas. A ideia de que a informação não passa da célula somática para a linhagem germinativa contrariou o lamarckismo (Barreira de Weismann). August Weismann História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) Em 1865, Gregor Mendel (1822-1884), monge agostiniano do mosteiro de Brno (República Checa), formula e apresenta as leis da hereditariedade. Gregor Mendel História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) Em 1865, Gregor Mendel (1822-1884), monge agostiniano do mosteiro de Brno (República Checa), formula e apresenta as leis da hereditariedade. Gregor Mendel 1º lei: Cada característica é determinada por dois fatores que se separam na formação dos gametas, onde ocorrem em dose simples História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) Em 1865, Gregor Mendel (1822-1884), monge agostiniano do mosteiro de Brno (República Checa), formula e apresenta as leis da hereditariedade. Gregor Mendel 2º lei: Os fatores para duas ou mais características segregam-se no híbrido, distribuindo-se independentemente para os gametas (combinam ao acaso). História da biologia evolutiva [3] O eclipse de Darwin (1880-1920) O mendelismo foi rejeitado pelos Biometristas, que mediam as características dos indivíduos e estudavam suas diferenças estatisticamente. Karl Pearson (1857-1936) Extra: Contribuiu para o desenvolvimento da estatística, com a regressão linear, correlação, classificação das distribuições e o teste de qui-quadrado. História da biologia evolutiva [4] A síntese moderna (1920-1950) O próximo passo era demonstrar que a seleção natural poderia operar com a genética mendeliana. Ronald A. Fisher (1890-1962) Fisher demonstrou que todos os resultados conhecidos pelos Biometristas poderiam ser derivados de princípios mendelianos. História da biologia evolutiva [4] A síntese moderna (1920-1950) J. B. S. Haldane (1892-1964) Sewall Wright (1889-1988) Ronald A. Fisher (1890-1962) A síntese, ocorreu por vários autores, estabelecendo o neodarwinismo, teoria sintética da evolução ou síntese moderna. História da biologia evolutiva [4] A síntese moderna (1920-1950) J. B. S. Haldane, em 1932 The Causes of Evolution Sewall Wright, em 1931 Evolution in Mendelian Populations A seleção natural poderia operar com os tipos de variação observáveis nas populações naturais e com as leis da herança mendeliana Ronald A. Fisher, em 1930 The Genetical Theory of Natural Selection História da biologia evolutiva [4] A síntese moderna (1920-1950) A junção das teorias inspirou pesquisas genéticas de campo e laboratório. Theodosius Dobzhansky 1927 - Investigações clássicas sobre a evolução de populações de moscas de frutas. Edmund Brisco Ford 1964 - seleção natural em populações, especialmente de mariposas - “genética ecológica”. Bernard Kettlewell 1955 - Estudou o melanismo na mariposa Biston belutaria Julian Huxley 1942 - sintetizar o trabalho de muitas áreas no livro Evolution the Modern Synthesis História da biologia evolutiva [4] A síntese moderna (1920-1950) Antes da síntese moderna, a especiação era explicada por macromutações ou por herança de caracteres adquiridos Mudanças estudadas por geneticistas de populações, se acontecessem em populações separadas geograficamente, poderiam leva-las a divergir e evoluir para espécies diferentes. Ernst Mayr, em 1942 Systematics and the Origin of Species História da biologia evolutiva [4] A síntese moderna (1920-1950) O conceito tipológico da espécie foi questionado Cada genótipo é único: os geneticistas de populações acabaram por definir os membros de uma espécie pela capacidade que eles têm de se intercruzarem, e não pela similaridade morfológica apresentada por formas-tipo Espécie teria um tipo ideal, padrão, e as variações seriam erros que desviam do tipo História da biologia evolutiva [4] A síntese moderna (1920-1950) Os processos orogenéticos (força interna) que eram usados na paleontologia também foram questionados. Todas as evidências eram compatíveis com os mecanismos propostos por Fisher, Haldane e Wright. História da biologia evolutiva [4] A síntese moderna (1920-1950) Os processos orogenéticos (força interna) que eram usados na paleontologia também foram questionados. Por fim, em meados de 1940, a síntese moderna já havia permeado todas as áreas da biologia. Todas as evidências eram compatíveis com os mecanismos propostos por Fisher, Haldane e Wright. Consideração final Evolução Mudança nos organismos ao longo do tempo por meio da descendência com modificação Ao final da aula o estudante deverá compreender a importância da biologia evolutiva e seus principais conceitos. Referências Stearns, S. C. & Hoekstra, R. F. (2003) Evolução: uma introdução. São Paulo: Editora Atheneu. Zimmer, C. (2004) O livro de ouro da evolução: o triunfo de uma ideia. Rio de Janeiro: Editora Ediouro. Yamamoto, M. E., & Valentova, J. V. (2018). Manual de Psicologia Evolucionista. Natal: EDUFRN [Prefácio]