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TEORIAS EVOLUTIVAS Profª Lidice Almeida Arlego Paraguassú BREVE HISTÓRIA DA IDÉIA DE EVOLUÇÃO Grécia Antiga ANAXIMANDRO (Século VI AC) Primeiramente os homens foram formados como peixes, mas com o tempo perderam a pele de peixe e iniciaram a vida em terra firme. XENÓFANES (Século V AC, contemporâneo parcial de Anaximandro) Reconheceu que os fósseis, como as conchas petrificadas incluídas nas rochas, são restos de animais que existiram anteriormente. Também compreendeu que a presença de fósseis marinhos onde hoje é terra firme indica que o oceano cobriu esta área no passado. EMPÉDOCLES (Século V AC) As plantas surgiram da terra e consequentemente os animais. Os animais surgiam como resultado da junção casual de órgãos. A maioria eram monstros aberrantes incapazes de sobreviver, mas ocasionalmente surgia uma combinação bem sucedida. Estas combinações sobreviveram e povoaram a terra. Embora a idéia pareça lógica, entre os organismos formados desta maneira estava incluído o homem. ARISTÓTELES (Século IV aC ou 340 aC) Estudioso da biologia marinha na ilha de Lesbos. Gradação na natureza: o estágio mais baixo é o inorgânico, do qual surgiu o estágio orgânico, por metamorfose direta. O mundo orgânico consistia de 3 estágios: 1- Vegetais; 2- Vegetais- animais, como as esponjas; 3- Animais, com sensibilidade. Desenhou a primeira árvore genealógica, como uma linha reta desde os pólipos até o homem, sem incluir os animais fósseis. De Aristóteles a Lamarck: 2000 anos de alicerce Século XIX - FIXISMO - LAMARCKISMO - DARWINISMO - MUTACIONISMO - NEODARWINISMO TEORIAS EVOLUCIONISTAS Fixismo Propõe que as espécies foram criadas prontas por um ser superior e não se modificam com o tempo. • Jean-Baptiste Lamarck • 1809 – Philosophie Zoologique • Evolucionista • Adaptação ao meio • 2 Leis: Uso ou desuso Transmissão hereditária dos caracteres adquiridos. Lamarckismo Lamarck dizia que as espécies sofriam alterações no decorrer do tempo, com o objetivo de melhorar seu modo de vida a novos ambientes. Admitia que: a) A utilização de certos órgãos tende a hipertrofiá-los e a não-utilização tende a fazê-los regredir. (LEI DO USO E DESUSO) b) Características adquiridas pelos indivíduos ao longo de suas vidas, podiam ser transmitidas aos descendentes. (LEI DA TRANSMISSÃO DOS CARACTERES ADQUIRIDOS) Exemplos 1) As aves aquáticas teriam se tornado pernaltas devido ao esforço para esticar as pernas para andar na água, sem molhar as penas. 2) Os ancestrais das cobras teriam tido pernas, que num dado momento passaram a atrapalhar o deslocamento do animal por lugares apertados. Com o desuso as pernas desapareceram e o corpo das cobras passou a não ter apêndices. 3) As girafas, vivendo em uma área de solo seco e quase sem capim, teriam como alimento folhas de árvores de grande porte e de tanto esticarem o pescoço para pegar as folhas, este cresceria e esta característica seria transmitida aos descendentes. Problemas Weissman (1880) – durante várias gerações de casais de ratos, cortava suas caudas e os colocava juntos para reproduzirem-se e observar seus descendentes. Verificou que os descendentes sempre nasciam com cauda. O ritual da circuncisão é realizado entre os judeus para retirada do prepúcio, mostrando que a característica anatômica não se alterou ao longo do tempo. LINNAEUS (Século XVIII) Criou o sistema de classificação atual dos seres vivos. Acreditava que as espécies de animais e vegetais que nomeou eram na maioria as criadas como descrito no Gênesis. Seu pensamento se modificou, tendo admitido posteriormente que novas espécies poderiam surgir por hibridização entre espécies. Von BAER Em 1828 generalizou que os embriões passam por estados de desenvolvimento muito similares aos das formas ancestrais. GEOFFREY St. HILAIRE Defendia a existência de ancestralidade entre moluscos e vertebrados e debateu com Cuvier (em 1830) sobre a existência da homologia, que implica na evolução a partir de ancestrais comuns. Charles Darwin e Alfred Russel Wallace Darwinismo • Charles Robert Darwin • Filho de Médico, iniciou Medicina, mas sentiu-se sem vocação, então fez Teologia. • 22 anos – viagem ao redor do mundo, que durou 5 anos. • Teoria da Seleção Natural Galápagos Ilhas Galápagos – tartarugas gigantes Cada ilha apresentava uma fauna característica – pássaros, tartarugas e lagartos Os pássaros (tentilhões) eram bastante semelhantes entre si, porém com formas de bicos diferentes – observou que a forma de bico, em cada ilha, dependia do tipo de alimento Ilhas com alimento mole, como frutos e brotos vegetais, predominavam pássaros com bicos pequenos e delicados Ilhas que tinham sementes como alimento disponível, predominavam pássaros com bicos grandes e maciços ¿Perguntas? Por que alguns indivíduos morrem e outros sobrevivem às mesmas condições ambientais? Por que a população de animais de uma espécie em uma ilha tem características diferentes (cores de plumagem, bico maior) das populações de outras ilhas próximas? A viagem do Beagle Darwinismo Os dados em que se baseou foram de natureza geológica e biológica. Permitiu a Darwin propor a seleção natural. Criador de pombos – pode intervir diretamente em processos de seleção artificial dos animais, controlando-se os cruzamentos entre estes de forma a selecionar as características que mais deseja. Ao fim de gerações, os descendentes obtidos são diferentes dos seus ancestrais. A seleção natural, atuando ao longo de muitas gerações, conduz à acumulação de características que poderão vir a originar novas espécies. As idéias de Darwin Os indivíduos de uma mesma espécie apresentam variações em todos os caracteres, não sendo, portanto, idênticos entre si. Todo organismo tem grande capacidade de reprodução, produzindo muitos descendentes. Entretanto, apenas alguns dos descendentes chegam à idade adulta. O número de indivíduos de uma espécie é mantido mais ou menos constante ao longo das gerações. Assim, há grande "luta" pela vida entre os descendentes, pois apesar de nascerem muitos indivíduos, poucos atingem a maturidade, o que mantém constante o número de indivíduos na espécie. Na "luta" pela vida, organismos com variações favoráveis às condições do ambiente onde vivem têm maiores chances de sobreviver, quando comparados aos organismos com variações menos favoráveis. As idéias de Darwin Os organismos com essas variações vantajosas têm maiores chances de deixar descendentes. Como há transmissão de caracteres de pais para filhos, estes apresentam essas variações vantajosas. Assim , ao longo das gerações, a atuação da seleção natural sobre os indivíduos mantém ou melhora o grau de aptidão destes ao meio. As idéias de Darwin Charles Lyell – Achados geológicos Thomas Malthus ( 1766-1834, sociólogo) “população humana tende a crescer para além das possibilidades do meio, cresce exponencialmente, geometricamente, enquanto que os recursos alimentares crescem em progressão aritmética” Alfred Russel Wallace (1823-1913, cientista) “A tendência das variedades é de se afastarem indefinidamente do tipo original” ColaboradoresPositivos Atitude científica correta, observação da natureza, elaborando o conceito da seleção natural; Estabeleceu que todas as espécies, incluindo o homem, tem um ancestral comum. Negativos Falta de explicação da origem das espécies; Contaminação com o Lamarckismo ( uso e desuso e hereditariedade) Aspectos da Teoria WALLACE (Século XIX) Idéias semelhantes às de Darwin, exceto que não admitiu jamais que se aplicassem ao homem. Enviou carta a Darwin sobre suas idéias, de maneira que resolveram publicar pequenos artigos simultaneamente. HAECKEL Lei biogenética (1866): a ontogenia recapitula a filogenia. FISHER, WRIGHT e HALDANE Entre 1818 e 1832 estabeleceram a teoria matemática da genética de populações e suas relações com a evolução. Primeira síntese evolutiva. John Burton Scott Haldane Mutacionismo 1900 – Hugo de Vries – baseado no artigo: A Teoria das Mutações (Mendel, 1865), sugeriu que: As mutações são os ÚNICOS mecanismos de evolução das espécies. 1903 – Thomas Morgan Seleção e adaptação são supérfluas, são conceitos não científicos. Neodarwinismo ou Teoria Sintética da Evolução Darwinismo + advento da genética no século XX Gregor Mendel (1865) – Formalizou a “herança de características”, precursora da Genética Hugo De Vries (1901) – Formalizou o processo de geração de diversidade – Teoria da Mutação W. Bateson (1906) – Criou o termo Genética W. L. Johannsen (1909) – Criou o termo gene e em seguida propõe a denominação genótipo e fenótipo em seu estudo. Neodarwinismo ou Teoria Sintética da Evolução Archibald Garrod (1930) – Propôs a hipótese um gene - uma enzima, através do estudo de doenças genéticas que causam deficiências metabólicas. Ernst Mayr (1904-2005) - desenvolveu o conceito de espécies mais influente até o momento e foi responsável pela biogeografia evolutiva Neodarwinismo ou Teoria Sintética da Evolução Apóia-se nos seguintes fatores evolutivos: mutações, recombinação, seleção natural, migração e oscilação genética. Mutações e recombinações genéticas causam as variações sobre as quais age a seleção natural. Fontes de variabilidade: mutações, crossing-over e recombinação cromossômica na meiose. Theodosius Dobzhansky (1900-1975) – “Nada em biologia faz sentido exceto à luz da evolução” Seleção Natural – Só ocorre se as recombinações genéticas e as mutações (origem de toda a variabilidade genética) promoverem variabilidade, quando há alterações ambientais. Migração – Imprescindível à especiação, inicia isolamento reprodutivo e geográfico Seres Vivos Variabilidade Organismos mais Aptos Mutações Seleção Natural Neodarwinismo ou Teoria Sintética da Evolução Coloração protetora das borboletas Século XIX – Revolução Industrial – havia certo tipo de borboletas de asas claras nos arredores de Londres, embora entre elas se encontrassem algumas de asas escuras Nessa época os troncos das árvores eram recobertos por líquens que conferiam-lhes uma cor acinzentada. Na medida em que a industrialização provocou aumento da poluição, os troncos das árvores passaram a ficar escurecidos, como consequência da morte dos líquens e do excesso de fuligem. Nessa região, passou a haver predominância de borboleta de asas escuras. Seleção de linhagens geneticamente resistentes Moscas e o Inseticida 10 Moscas do tipo A – Resistentes ao Baygon 10 Moscas do tipo B – Não resistentes ao Baygon Após uso de Baygon – 10 Moscas do tipo A sobreviveram Após alguns dias – 10 Moscas do tipo A se reproduziram, dando origem a mais 20 Moscas do tipo A. Após outros dias – 30 Moscas do tipo A se reproduzem Mais um uso de Baygon – Nenhuma mosca morre PROVAS DA EVOLUÇÃO Provas embriológicas – Comparando embriões de diversas espécies – semelhança nos primeiros estágios do desenvolvimento embrionário Anatômicas Fósseis Órgãos vestigiais – Aqueles que estão em via de desaparecer, pois perderam a importância inicial para a sobrevivência da espécie. Evidências evolutivas Homologia – Semelhança entre estruturas de diferentes seres vivos, com mesma origem embrionária, com funções iguais ou diferentes. Analogia - Semelhança morfológica entre estruturas de seres vivos, com mesma função e diferente origem embriológica. Convergência e Divergência Evolutiva Irradiação Adaptativa Especiação – Formação de novas espécies a partir de um ancestral comum Divergência evolutiva - Mesma origem embrionária Convergência evolutiva - estruturas que tem a mesma função. Convergência evolutiva – mesmo habitat Irradiação adaptativa – espécies próximas que vivem em meio ambientes diferentes, originando formas extremamente distintas. A formação das novas espécies 1. Isolamento geográfico — a separação física de subpopulações de uma espécie. Como barreiras pode-se citar: o rio que corta uma planície, um vale que divida dois planaltos ou um braço de mar que separe ilhas e continentes. 2. Diversificação gênica — a progressiva diferenciação do conjunto gênico de subpopulações isoladas. A diversificação gênica é provocada por dois fatores: pelas mutações, que introduzem alelos diferentes em cada uma das subpopulações isoladas e pela seleção natural, que pode preservar conjuntos de genes em uma das subpopulações e eliminar conjuntos similares em outra que vive em ambiente diverso. A formação das novas espécies Alopatria • Especiação geográfica – populações biológicas ficam fisicamente isoladas por uma barreira externa e evolve isolamento reprodutivo interno (genético), de tal modo que depois da barreira desaparecer, indivíduos das populações já não se poderem cruzar. • O isolamento reprodutivo evolui, como subproduto da divergência entre populações geograficamente afastadas. • É a forma mais comum de especiação . A formação das novas espécies Peripatria • As espécies novas são formadas em populações periféricas isoladas, por isso não há transferência de genes. • Propõe que uma das populações seja muito menor do que a outra. • Conceito proposto por Ernst Mayr • Efeito fundador Especiação Evidências Evolutivas Humanas + 1 m 1,20 m 1,70 m 1,60 m 1,70 m “ No decurso do tempo, a humanidade teve de agüentar, das mãos da ciência, duas grandes ofensas a seu ingênuo amor- próprio. A primeira foi quando percebeu que a Terra não era o centro do Universo, mas apenas um pontinho num sistema de magnitude dificilmente compreensível... A segunda quando a pesquisa biológica roubou-lhe o privilégio de ter sido criada especialmente, e relegou o homem a descendente do mundo animal.” Pressões Evolutivas Extinções Causas terrestres Vulcanismo Clima Mudanças no nível do mar Causas extraterrestres Meteoros – Cometas e asteróides Aumento da temperatura solar Influxo de raios cósmicos Correlação de Fisher (1984) Abertura do assoalho oceânico Subida do nível do mar Diminuição da área continental Maior vulcanismo liberando CO2 Efeito estufa Diminuição camadas polares Extinção do Pleistoceno Apenas mamíferos terrestres com mais de 45 Kg América do Sul - 12.000 a 10.000 anos América do Norte- 13.000 a9.000 anos Causas Humanas (?!) Final da era glacial (mudança de regime sasonal) Redução de diversidade local de plantas DOBZHANSKY (1937) “Nada na biologia faz sentido, exceto à luz da evolução”.
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