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Disciplina: Biologia Ensino: Médio Aluno (a): ______________________________ TEORIA SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO OU NEODARWINISMO O primeiro quarto do século XX foi inaugurado pelo redescobrimento das leis de Mendel e marcado pelo desenvolvimento explosivo da Genética. Em sua teoria, Darwin não havia conseguido explicar a natureza da herança das características nos organismos. De acordo com o pensamento da época, ele acreditava que a herança ocorria através de uma fusão de elementos paternos e maternos, como uma mistura de tintas. Mas uma hereditariedade desse tipo levaria a uma rápida redução da variabilidade das características nos organismos. Outro problema a ser resolvido era como se dava a conservação e o ressurgimento de características, apesar da reprodução sexual. Nenhuma solução satisfatória foi encontrada até 1900, quando houve a divulgação das experiências do monge Gregor Johann Mendel (1822-1884), apresentadas em 1865. A essência da hereditariedade mendeliana é que os fatores hereditários, os genes, reunidos em um indivíduo, devido à fertilização de um ovo, separaram-se novamente nas células reprodutivas (gametas) do indivíduo. Mendel, através de experiências com o cruzamento de plantas, constatou que a variação genética podia ser mantida indefinidamente numa população com reprodução sexuada. Isto porque este tipo de reprodução permite a separação (segregação) e a reunião dos genes de uma população ao longo das gerações, fato este matematicamente demonstrado por ele. Desde 1901, quando alguns pesquisadores chegaram à conclusão da existência dos genes (fatores hereditários), confirmando todas as proposições de Mendel (o pai da Genética), houve um acentuado impulso no conhecimento científico sobre os genes e suas propriedades. A nova teoria da Evolução A partir de 1940, os trabalhos de Ronald Fisher, John Haldane, Scwall Wrigth, Theodosius Dobzansky, Hrncst Mayr, Julian Huxley, Georgc Simpson c G. Lcdyard Stebbins reintcrpretaram, à luz de novos dados provindos da genética e outras áreas do conhecimento biológico (botânica, zoologia, paleontologia, ecologia), os conceitos obtidos a partir do darwinismo. Assim nasceu uma nova teoria evolutiva denominada Teoria Sintética da Evolução ou também chamada Teoria Neodarwinista. A teoria darwiniana, quanto à seleção natural, não sofreu alteração em nenhum aspecto essencial em virtude da teoria genética, mas sim foi enriquecida por uma teoria da hereditariedade que permitiu dar uma maior precisão ao conhecimento da evolução, resolvendo alguns problemas até então sem solução. A genética veio mostrar que as características dos organismos são determinadas por fatores herdáveis, os genes. As modificações (= mutações) ocorridas ao acaso nos genes, quando não letais aos organismos, são a fonte de origem das novas características nos seres vivos e, por conseguinte, responsáveis pela diversidade morfológica observada em populações de organismos. A manutenção da variabilidade nas características dos organismos é garantida inicialmente pela reprodução, onde ocorre a recombinação dos genes dentro da população e posteriormente, pelo mecanismo da seleção natural. A estrutura básica da Teoria Sintética clássica á que a evolução é um fenômeno de duas faces: a produção da variabilidade gênica e a sua manutenção. Os fatores que determinam alterações no conjunto gênico (conjunto de todos os genes presentes em determinada população) são denominados Fatores evolutivos. A teoria sintética reconhece como causas da evolução os seguintes fatores evolutivos: mutação, recombinação gênica e seleção natural. A Mutação e o fator que cria a variabilidade gênica a Recombinação aumenta a variabilidade, enquanto que a Seleção Natural atua selecionando essa variabilidade gênica de acordo com as características favoráveis ou desfavoráveis para determinado ambiente e época. 1. Mutação É a fonte básica de toda a variação genética; os demais mecanismos evolutivos utilizam a variabilidade que é produzida pelas mutações. Por isso, as mutações têm sido chamadas de "matéria- prima da evolução". As novas características de um alelo mutante, se conferirem vantagem para a espécie podem aumentar sua frequência na população, desta forma, podemos dizer que o conjunto de genes de uma espécie é o acúmulo de mutações vantajosas que se perpetuaram por seleção natural ao longo da evolução biológica Chamamos de mutação toda modificação ou alteração que ocorre no material genético, podendo ser espontâneas ou induzidas. Elas também podem ocorrer à nível de genes ou à nível de cromossomos. Aqui vamos nos concentrar nas mutações gênicas, ou seja, aquelas que ocorrem nos genes. 1.1. ADIÇÃO: é o acréscimo de uma ou mais bases ao DNA, modificando a ordem de leitura da molécula durante a replicação ou durante a transcrição. 1.2. DELEÇÃO: é a perda de uma ou mais bases do DNA, modificando a ordem de leitura da molécula durante a replicação ou a transcrição. 1.3. SUBSTITUIÇÃO: é a troca de um par de bases nitrogenadas por outro, com isso ocorre alteração do aminoácido na proteína por ela codificada. A anemia falciforme ou Siclemia é uma anomalia genética causada pela substituição de uma base nitrogenada, como mostrado na figura abaixo: Lembrando.... ✓ As bases nitrogenadas (A, T, C, G, U) estão presentes nos nucleotídeos, que são as estruturas básicas do material genético DNA e RNA. ✓ Nem sempre a substituição da base altera a proteína a ser codificada ✓ Por isso dizemos que o código genético é DEGENERADO AAA FENILALANINA AAG 1.4. MUTAÇÕES INDUZIDAS: são induzidas por agentes físicos e químicos, chamados de AGENTES MUTAGÊNICOS Os mecanismos de ação podem ser: a substituição de uma base, alteração de uma base (provocando mal pareamento), ou dano de uma base (faz com que não haja pareamento). Ex: Radiações ionizantes – Raios X, raios gama, radiação ultravioleta 2. Recombinação gênica É um processo que reorganiza os genes já existentes nos cromossomos. O mecanismo primário de recombinação gênica é a reprodução sexuada, onde os pares de cromossomos permutam (trocam) pedaços entre si durante a formação das células reprodutivas (gametas). A recombinação envolve a segregação (separação) independente dos cromossomos nas células reprodutivas, durante a meiose (redução do número de cromossomos) e a Permutação ou Crossing-Over. Ambos mecanismos possibilitam um grande número de combinações gênicas, dando origem a vários tipos de gametas que irão se unir na fecundação. Através da recombinação gênica, uma população pode ter sua variabilidade gênica aumentada, sem adição de novos genes. A recombinação gênica leva à formação de novos genótipos (tipos gênicos), expondo-os à seleção natural e a outros agentes. Ex da Segregação independente dos cromossomos, que permite a ampliação de combinações possíveis de cromossomos nas células sexuais. Exemplo de Permutação 3. Seleção natural Trata-se do principal fator evolutivo que atua na alteração da variabilidade gênica da população. A seleção natural é representada pelos agentes do meio externo (meio físico, químico e biológico) que atuam sobre os indivíduos. Ela organiza e direciona a variabilidade gênica surgida através de processos aleatórios (mutação e recombinação). A seleção natural, agora sob a óptica da genética, consiste no fato de selecionar genótipos que conferem a seus portadores melhor adaptação ao ambiente em que vivem, fazendo com que estes deixem maior número de descendentes ao longo das gerações e. assim, eliminando os genótipos desvantajosos. Portanto, a seleçãonatural tende a diminuir a variabilidade gênica, pois apenas alguns genótipos serão "selecionados". 3.1.Tipos de Seleção Natural Seleção Estabilizadora Favorece os indivíduos com fenótipos intermediários e elimina os de fenótipos extremos Ex: Frequência do alelo que causa a siclemia (anemia falciforme) em locais endêmicos de malária • ss – Hemoglobina anormal – Anemia falciforme • SS – Hemoglobina normal – Vulnerável a malária • Ss – Possuem ambas as hemoglobinas – Resistentes a malária Gráfico padrão da seleção estabilizadora Seleção Direcional Ocorre quando as condições favorecem indivíduos que exibem um extremo de uma faixa fenotípica, deslocando assim a curva de frequência do caráter fenotípico em uma direção ou outra. A seleção direcional é comum quando o ambiente de uma população muda ou quando membros de uma população migram para um novo (e diferente) hábitat. Ex: seleção de linhagens de bactérias resistentes a antibióticos e de insetos resistentes a inseticidas Nestes casos o antibiótico age como agente da seleção natural, eliminando aqueles indivíduos que não possuem genes de resistência aos antibióticos ou inseticidas. Gráfico padrão da seleção direcional Seleção Disruptiva Ocorre quando as condições favorecem indivíduos nos dois extremos de uma faixa fenotípica e elimina os indivíduos com fenótipos intermediários. Gráfico padrão da seleção disruptiva Princípios Fundamentais - as populações contêm variação genética que surge através de mutação ao acaso e da recombinação gênica (novas combinações genotípicas); - a seleção natural atua sobre a variabilidade criada por mutação e ampliada pela recombinação gênica, selecionando os mais aptos de acordo com suas características. Méritos da Teoria Sintética: -reuniu, sob uma teoria consistente, a essência da teoria de Darwin (a seleção natural) e os conhecimentos do campo da genética, extraídos dos trabalhos de Mendel; - conseguiu fornecer explicações consistentes sobre a origem e a manutenção da variabilidade das características nas populações de cada espécie e sobre as diferenças entre as espécies, fazendo a grande síntese de todos os dados biológicos e paleontológicos; - definiu as populações, e não os indivíduos, como as "unidades evolutivas".
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