Seminario Genética Mecanismos Reprodutivos e Modelos de Especiação

Prévia do material em texto

Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo e Modelos de 
Especiação
1 
• Professor: Dr. Michel Barros Faria 
 
• Alunos: Marcos, Elináia, Carina, Ritchele 
 
• Curso de Ciências Biológicas - 4º Período 
 
 
2 
Objetivos 
• Definir os modelos de especiação, bem como os modelos de isolamento 
reprodutivo; 
 
• Compreender como surgem as barreiras reprodutivas entre uma nova 
espécie e seu ancestral. 
3 
Introdução 
Nenhum dos indivíduos de uma população 
é idêntico, se diferenciando geneticamente, 
ecologicamente, morfologicamente e 
através de diferenças comportamentais. 
Tais variações dentro de uma população 
tem muitas consequências importantes 
(RICKLEFS, 1996). 
4 
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Darwin%27s_finches.jpeg 
[...]se fizermos a medição em anos, 
apenas se observa a extinção de uma ou 
duas espécies e o aparecimento de 
outras tantas espécies novas, quer locais, 
quer, tanto quanto sabemos, ao nível de 
toda a superfície terrestre (Darwin 1859). 
Deriva continental 
5 
Abraham Ortelius cartógrafo e geógrafo, 
flamengo, considerado o criador do 
primeiro Atlas moderno, em 1596 sugeriu 
que os continentes estivessem unidos no 
passado. 
• Antonio Snider Pellegrini 
cientista e geógrafo francês q
ue elaborou, em 1858, dois 
mapas representando 
as Américas e o continente 
Africano no passado. 
Deriva continental 
6 
Alfred Lothar Wegener geógrafo e meteorologista alemão proponente 
da teoria da deriva continental em 1915, com a publicação de sua obra 
clássica A Origem dos Continentes e Oceanos. Wegener afirmava que os 
continentes, hoje separados por oceanos, estiveram unidos numa única 
massa de terra no passado, por ele denominado de Pangeia. 
www.todamateria.com.br 
•Pangeia – 225 mi 
•Triásico – 200 mi 
•Jurássico – 135 mi 
•Cretácico – 65 mi 
•Presente 
Deriva continental 
7 
Distribuição geográfica dos 
fósseis gondwânicos. A 
distribuição de fósseis 
terrestres idênticos em 
locais atualmente isolados 
entre si, como Austrália, 
Índia, África e América do 
Sul foi um dos argumentos 
de Wegener para o 
lançamento de sua teoria 
da Deriva Continental 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Deriva_continental 
Família: Camelidae Gray, 1821 
8 
ultradownloads.com.br 
 Dromedário (Camelus dromedarius) Camelo (Camelus bactrianus) Alpaca (Vicugna pacos) 
Lhama (Lama glama) Guanaco (Lama guanicoe) vicunha (Vicugna vicugna) 
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Camelo 
Vicariância 
A especiação de uma linhagem pode ocorrer por 
vicariância isolamento geográfico de populações 
de um táxon que se diferenciam nas áreas 
derivadas. (RECODER, 2011). 
 
Um exemplo clássico de vicariância é a 
separação de animais marinhos, como peixes e 
camarões, dos oceanos Pacífico e Atlântico pela 
formação do Istmo do Panamá, que ocorreu há 
cerca de 3 milhões de anos. Nessa formação 
criou uma ponte de terra ligando as Américas do 
Norte e do Sul 
9 
Fonte: http://www.mmc.com.pa/webimg/mapa/posicion-geografica.jpg 
Dispersão 
Para RICKLEFS (1996), dispersão é um processo ecológico, onde a distribuição 
de uma população que caracteriza-se pelo espaçamento dos indivíduos entre 
si, formando padrões variados (agregada, homogêneas, aleatória ou 
randômica). 
10 
Homogênea Agregada Aleatória 
Vicariância X Dispersão 
Ambos estão relacionados com 
barreiras ecológicas. Enquanto a 
vicariância é a divisão de uma 
espécie pelo surgimento de uma 
barreira, a dispersão implica a 
transposição de uma barreira. Em 
ambos os casos, o isolamento 
implica eventos de especiação. 
11 
Vicariância Dispersão 
Modelos de Especiação 
Especiação é o processo evolutivo pelo qual 
as espécies vivas se formam. Este processo pode 
ser uma transformação gradual de uma espécie 
em outra (anagênese) ou pela divisão de uma 
espécie em duas por (cladogênese). Há quatro 
modos principais de especiação: a 
especiação alopátrica, simpátrica, parapátrica e
peripátrica. A especiação pode também ser 
induzida artificialmente, através de cruzamentos 
selecionados ou experiências laboratoriais. 
(LOPES, 2004) 
Fonte: www.notapositiva.com 
12 
Anagênese e Cladogênese 
Anagênese: processo pelo qual um caráter surge ou se 
modifica numa população ao longo do tempo, 
responsável pelas “novidades evolutivas” por exemplo a 
mutação, permutação e seleção natural, que atuam 
sobre a variabilidade genética da população, 
selecionado os organismos mais adaptados as 
condições ambientais. 
 
Cladogenese: processo responsável pela ruptura da 
coesão original em uma população, gerando duas ou 
mais populações que não podem mais trocar genes 
entre seus indivíduos. Pode ocorrer em função do 
fenômeno da deriva genética, do surgimento de 
barreiras geográficas ou mutações. (LOPES, 2004) 
Fonte: pt.slideshare.net 
13 
Modelos de Especiação 
Há quatro modos principais de especiação : 
 
Alopátrica: A população inicial divide-se em duas populações 
geograficamente isoladas devido, por exemplo, a fragmentação 
do habitat pelo aparecimento de uma cadeia montanhosa. 
 
 
Simpátrica: As populações divergem quando ainda ocupam a mesma área. 
Este tipo de especiação pode ocorrer muitas vezes em insetos que se tornam 
dependentes de plantas hospedeiras diferentes numa mesma área. 
 
 
Parapátrica: Não há separação geográfica completa entre as duas 
populações isoladas. Isso implica que algum fluxo gênico pode ocorrer. 
 
 
Peripátrica: A população isolada é menor do que a outra, mecanismos como 
a deriva genética ou o efeito fundador são mais importantes, pois 
populações pequenas sofrem frequentemente do efeito de gargalo. 
Fonte:https://www.youtube.com/watch?v=zTy7b47K
hvY 
Fonte: www.ib.usp.br 
Fonte; www.ib.usp.br 
Fonte: diariodomacacu.blogspot.com 
14 
Modelos de Especiação 
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Speciation_modes_edit_pt.svg 
15 
Modelos de Especiação 
Pesquisadores brasileiros vêm registrando 
vários casos de espécies por isolamento 
geográfico no Brasil. 
 
Há milhares de anos o rio São Francisco 
desaguava num lago, e há mais ou menos 
12 mil anos encontrou o mar, separando 
duas populações de uma espécie de 
lagarto. 
 
Hoje são encontradas duas espécies de 
lagarto que se enterram na areia: 
Tropidurus amathites, na margem direita 
e T. divaricatus, na margem esquerda. 
Fonte: Biologia Vol único (2006) 
16 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Qualquer espécie está representada por um sistema gênico integrado, 
selecionado através de gerações, de modo a estabelecer-se em um ambiente 
apropriado. Sua unidade é assegurada e controlada por processos que 
impedem ou dificultam o cruzamento com outras espécies, denominados de 
mecanismos de isolamento reprodutivo. Esses mecanismos são entendidos 
como propriedades biológicas de natureza intrínseca, inerentes aos indivíduos 
real ou potencialmente reprodutivos que constituem as populações 
pertencentes a cada espécie (BEZERRA & FERNANDES, 1984). 
17 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Os mecanismos de isolamento reprodutivo podem 
ser classificados do seguinte modo: 
 
Mecanismos Pré-Zigóticos: Impedem a fecundação. 
 
Mecanismos Pós-Zigóticos: Relacionados ao que 
ocorre com o zigoto híbrido e o indivíduo que pode 
vir a ser formado a partir dele. 
 
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Zigoto 
18 
Pré-zigóticos 
19 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pré-Zigóticos: impedem a fecundação. 
 
•Isolamento estacional ou temporal. 
 
•Isolamento de hábitat ou ecológicos. 
 
•Isolamento etológico. 
 
•Isolamento mecânico. 
 
•Mortalidade gamético. 
20 
Mecanismos de Isolamento 
ReprodutivoMecanismos Pré-Zigóticos 
 
Isolamento Estacional ou Temporal: Diferentes 
épocas reprodutivas. 
 
O acasalamento não ocorre porque as espécies 
se reproduzem em diferentes períodos de 
tempo (horas, dias ou estações). 
 
As ninfas de Magicicada septendecim 
(Linnaeus, 1758) vivem na terra por 17 anos 
Depois desse período, cavam túneis, sobem nas 
árvores e sofrem uma metamorfose, se 
tornando adultas e prontas para o 
acasalamento, e morrem semanas depois. 
Fonte: http://sesi.webensino.com.br/ 
12 anos 
17 anos 
21 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pré-Zigoticos: 
 
Isolamento de hábitat ou ecológicos: Ocupação de habitats diferentes 
Fonte: www.reddit.com 
Composição de colônia e reprodução de Molossus rufus (E. 
Geoffroy) (Chiroptera, Molossidae) em um refúgio no sudeste 
do Brasil 
A maior parte dos Molossídeos tropicais são poliestrais, 
variando o número de ciclos reprodutivos em diferentes 
localidades (KRUTZCH 2000). 
22 
http://www.scielo.br/pdf/rbzool/v19n4/v19n4a21.pdf 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pré-Zigoticos: 
 
Isolamento de hábitat ou ecológicos: Ocupação de habitats diferentes 
A) B) 
Fonte: pt.slideshare.net 
23 
Genero: Thamnophis 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pré-Zigoticos: 
 
Isolamento de hábitat ou ecológicos: Ocupação de habitats diferentes 
Experimento de Diane Dodd em 1989, com 
isolamento reprodutivo em Mosca-da-fruta 
(Drosophila pseudoobscura), onde a seleção 
natural aumentou a frequência dos genes que 
codificavam as enzimas digestivas apropriadas. 
Um gene estreitamente ligado influencia a 
dança de acasalamento da drosófila. Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Especia%C3%A7%C3%A3o_alop%C3%A1trica 
24 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pré-Zigoticos: 
 
Isolamento etológico: O termo etológico refere-se a padrões de 
comportamento. 
 
Exemplos desse tipo de incompatibilidade comportamental que levam ao 
isolamento reprodutivo são: 
 
Sinais luminosos: Vaga-lumes machos, cuja variação depende da espécie, 
a fêmea só responde ao sinal emitido pelo macho da sua espécie. 
 
Coachar dos sapos: As fêmeas são atraídas para o território dos machos 
da sua espécie em função do canto, que é específico. 
Fonte: http://noticias.uol.com.br/meioambiente/album/2013/ 
01/23/especies-bizarras.htm 
25 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pré-Zigoticos: 
 
Isolamento etológico: O termo etológico refere-se a padrões de 
comportamento. 
ESTUDOS VISANDO A SÍNTESE DE FEROMÔNIOS DE FORMIGAS 
ATRAVÉS DA REAÇÃO DE BAYLIS-HILLMAN. 
 
Feromônios são substâncias excretadas por organismos vivos 
e detectadas por outros indivíduos da mesma espécie, 
produzindo mudanças de comportamento e características. 
Fonte: https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/855 
13/194430.pdf?sequence=1&isAllowed=y 
26 
https://repositorio.ufsc.br/xmlui/bitstream/handle/123456789/85513/194430.pdf?sequence=1&isAllowed=y 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pré-Zigoticos: 
 
Isolamento mecânico: Diferenças nos órgãos reprodutores, 
impedindo a cópula 
 
Resulta da incompatibilidade estrutural dos órgãos 
reprodutores de diferentes espécies. Isso pode ocorrer 
tanto em animais quanto em vegetais, em que a diferença de 
tamanho ou forma dos órgãos genitais impede a cópula. 
 
Nas plantas, por exemplo, há casos em que o tubo polínico 
não consegue germinar no estigma de uma flor de outra 
espécie. Fonte: https://djalmasantos.wordpress.com/2010/11/28/polinizacao-
e-fecundacao-nas-espermatofitas/ 
27 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pré-Zigoticos: 
 
Isolamento mecânico: Diferenças nos órgãos reprodutores, impedindo a cópula 
 
Fonte: biologoemcena.blogspot.com 
28 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pré-Zigoticos: 
 
Isolamento gamético: Fenômenos fisiológicos que 
impedem a fecundação de gametas entre espécies 
distintas. 
 
Ocorre muito em animais aquáticos. Estas espécies 
depositam os gametas na água, no mesmo local e ao 
mesmo tempo, ocorrendo só fecundação entre os gametas 
originados pela mesma espécie. As membranas do óvulo 
possuem moléculas especificas que são reconhecidas por 
moléculas complementares dos espermatozoides da 
mesma espécie, permitindo assim a penetração desses 
espermatozoides. 
29 
www.sobiologia.com.br 
Pós-zigoticos 
30 
As espécies, quando cruzadas, ficam excepcionalmente 
estéreis, para impedir que se misturem. A esterilidade é um 
resultado acidental das diferenças no sistema reprodutor das 
espécies-mãe. Charles Darwin (A Origem das Espécies) 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pós-Zigoticos: Relacionados ao que ocorre com o zigoto híbrido e o 
indivíduo que pode vir a ser formado a partir dele. 
 
Mortalidade do zigoto. 
 
Inviabilidade do híbrido. 
 
Estabilidade do híbrido. 
31 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pós-Zigoticos: 
 
Mortalidade do zigoto: Se ocorrer 
fecundação entre gametas de espécies 
diferentes, o zigoto poderá ser pouco viável, 
morrendo devido ao desenvolvimento 
embrionário irregular. 
 
32 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pós-Zigoticos: 
 
Inviabilidade do híbrido: indivíduos resultantes do cruzamento entre seres de duas 
espécies são chamados híbridos específicos. Embora possam ser férteis, são inviáveis por 
sua inferioridade adaptativa ou menor eficiência para a reprodução. 
 
33 
O sistema reprodutor das espécies puras encontra-se, evidentemente, em perfeito 
estado de funcionamento; no entanto, quando se cruzam, produzem poucos, ou 
mesmo nenhuns, descendentes. Por outro lado, os órgãos reprodutores dos híbridos 
são funcionalmente impotentes, como se pode ver claramente pelo estado do 
elemento masculino, tanto nas plantas como nos animais, embora os próprios órgãos, 
tanto quanto se consegue verificar ao microscópio, pareçam perfeitos em termos de 
estrutura. Charles Darwin (A Origem das Espécies) 
Mecanismos de Isolamento 
Reprodutivo 
Mecanismos Pós-Zigoticos: 
 
Esterilidade do híbrido: A esterilidade do híbrido pode 
ocorrer pela presença de gônodas anormais ou problemas 
decorrentes de meiose anômala. 
 
O ligre é um híbrido entre um leão e uma tigresa. Os machos 
deste animal são híbridos estéreis, pois o número 
de cromossomos do tigre e do leão são pares, mas 
diferentes, assim o ligre tem um número ímpar de 
cromossomos graças ao processo da meiose que ocorre na 
formação dos gametas (óvulos e espermatozoides), podem 
se acasalar, mas seus filhotes podem ter a saúde delicada. 
34 
Fonte https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ 
Conclusão 
A ocorrência de mutações do material genético ao longo do tempo leva a um 
aumento da variabilidade e permite a continuidade da atuação da seleção 
natural. Portanto, durante a evolução, as populações passaram por processos 
de diferenciação, proporcionando um nível de isolamento que resultou na 
enorme biodiversidade biológica hoje existente. 
35 
Referências 
 
• ESBERARD, Carlos. Composição de colônia e reprodução de Molossus rufus (E. Geoffroy) (Chiroptera, Molossidae) em um refúgio 
no sudeste do Brasil. Rev. Bras. Zool. [online]. 2002; 19(4): 1153-1160. ISSN 0101-8175. 
 
• KRUTZSCH, P.H. 2000., Anatomy, phisiology and ciclicity of the male reproductive tfact. p. 9 I - I 55. In: E.G. CRICHTON & P.H. 
KRUTZSCH (Eds). Reproductive biology of bats. Cambridge, Academic Press, 5 10p. 
 
• LOPES, Sônia. Bio: volume único / Sônia Lopes – 1. ed. – São Paulo: Saraiva, 2004. 
 
• RICKLEFS, R.E. A Economia da Natureza. 3 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1996. 
 
• RECORDER, R. Biogeografia baseadaem eventos: uma introdução. Revista da Biologia. 2011; Vol. Esp. Biogeografia: 18-25 
 
• UFSC. Universidade Federal de Santa Catarina. Estudos visando a síntese de feromônios de formigas através da reação de Baylis-
Hillman. https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/85513/194430.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Acesso em: 10 de 
Agos. de 2015. 
 
• USP. Universidade de São Paulo. Especiação. Disponível em: http://labs.icb.ufmg.br/lbem/aulas/gr,ad/evol/especies/especie8.html. 
Acesso em: 20 de agos. de 2015. 
 
• Charles Darwin. On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life. 
(A Origem das Espécies) 1859. 
 
36