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1 Origem da vida Aula 07 4B Biologia Hipótese criacionista O Criacionismo engloba todas as concepções que envolvem uma origem sobrenatural para o fenômeno da vida, isto é, Deus (para os monoteístas) ou deuses (para os politeístas) estariam por trás deste processo e a vida. Hipótese fixista Esta hipótese afirma que as espécies surgiram sobre a Terra já completamente adaptadas ao ambiente onde foram criadas e desde então permanecem imutáveis, reproduzindo-se através dos séculos. Abiogênese Afirma a origem da vida na geração espontânea, isto é, a matéria morta possuiria um princípio ativo capaz de se transformar em matéria viva. Foi defendida por grandes cientistas como Aristó- teles, Van Helmont, Newton, Harwey, Descartes e John Needham. Biogênese Afirma a origem de um ser vivo somente a partir de outro ser vivo. Foi defendida por Francisco Redi, Lázaro Spallanzani e Louis Pasteur. Experiência de Francisco Redi D iv an zi r Pa d ilh a. 2 00 1. D ig it al . Fervura Fervura Crescimento microbiano Quebra de gargalo O líquido permanece estéril Experiência de Pasteur mostrando que é a entrada de micro- -organismos que gera a putrefação e não a geração espontânea. Hipótese autotrófica (quimiolitoautotróficos) Segundo esta hipótese, os primeiros seres vivos pro- duziam matéria orgânica a partir da energia liberada por reações químicas (ferro e enxofre) da crosta terrestre. Ex.: FeS + H2S FeS2 + H2 + energia Hipótese da Panspermia ou Cosmogênese Segundo esta concepção, a vida teria se originado em outras partes do universo e de alguma forma chegado à Terra e se desenvolvido. Esta hipótese, apesar de estranha, não resolve o problema, apenas o transfere de lugar. Hipótese heterotrófica O cientista soviético Aleksander Ivanovitch Oparin, no início de 1924, preocupou-se em saber como surgiu a matéria orgânica necessária para a formação dos pri- A n g el a G is el i. 20 16 . D ig it al . 2 Semiextensivo meiros seres vivos, enquanto o meio científico da época procurava saber como o primeiro ser vivo surgiu na Terra. Por meio da análise dos fósseis, acredita-se que os primeiros seres vivos devem ter surgido na Terra há aproximadamente 3,5 bilhões de anos. Nessa época, o nosso planeta ainda estava em fase de formação e apre- sentava condições geológicas e atmosféricas totalmente distintas das atuais. NH3 H2O H2 CH4 Amônia Vapor-d’água Hidrogênio Metano Componentes químicos da atmosfera primitiva da Terra. A atmosfera primitiva era formada, principalmente, pelos gases amônia, metano, hidrogênio e água vapo- rizada, apresentando, portanto, um caráter químico redutor e não oxidante. O gás oxigênio só passou a fazer parte da atmosfera após o surgimento dos primeiros seres vivos fotossintetizantes, muitos de milhões de anos após a vida ter surgido na Terra. Em virtude da ausência de O2 na atmosfera primi- tiva, também não existia a camada de ozônio. Dessa forma, a radiação ultravioleta alcançava livremente a superfície terrestre. Além disso, o movimento de rotação terrestre era mais rápido do que o atual, levando a uma grande amplitude térmica devido à rápida sucessão entre dia e noite. Consequentemente, as massas de ar movimentavam-se violentamente, varrendo a superfície com vendavais e furacões. O movimento intenso das massas de ar também provocava frequentes descargas elétricas, criando um ambiente altamente agitado, quente, carregado eletricamente e instável. D iv an zi r Pa d ilh a. 2 00 1. D ig it al . Ambiente hostil onde se acredita ter se formado a matéria orgâ- nica necessária ao nascimento dos primeiros seres vivos. Formação da matéria orgânica À medida que a atmosfera se agitava pelo calor da superfície, pelas radiações ionizantes, pelas tempesta- des e pelas violentas erupções vulcânicas, seus com- postos reagiam entre si, formando diversos compostos químicos orgânicos. Precursores das proteínas Precursores da membrana plasmática Aminoácidos Gorduras Hibrocarbonetos Ácidos orgânicos Fenóis Substâncias orgânicas formadas na atmosfera primitiva. Enquanto os primeiros compostos orgânicos eram formados na atmosfera primitiva, na superfície terrestre ocorriam erupções vulcânicas que expeliam magma, gases e imensas quantidades de vapor-d’água que se misturavam à atmosfera reativa. Durante milhões de anos, a atmosfera foi receben- do vapor-d’água oriundo do magma, até que a super- -saturação levou à condensação dessa água na forma de chuva. A água que caía no solo era rapidamente evaporada em virtude da alta temperatura da super- fície terrestre, voltava, então, ao ar, sendo novamente condensada na forma de chuva. Durante cada descida, a chuva carregava consigo material orgânico que havia sido formado na atmosfera primitiva. Esse material se acumulou na superfície de rochas quentes e reagiu entre si, formando mais e mais formas orgânicas, como proteínas, aldeídos, gorduras, por exemplo. Mares primitivos Com o passar do tempo, a superfície foi lenta- mente resfriando até o ponto de permitir que a água ficasse líquida e represada nas depressões do solo, o que deu início à formação dos primeiros oceanos. As chuvas que caíam nas montanhas erodiam as rochas e traziam, além dos sais minerais, uma variedade de proteínas, gorduras e materiais orgânicos acumu- lados por longos períodos anteriores. Dessa forma, os mares primitivos iam recebendo uma grande quantidade de substâncias orgânicas e inorgânicas. Esses primeiros mares eram verdadeiras “sopas” de materiais orgânicos. Aula 07 3Biologia 4B Coacervados Segundo a hipótese heterotrófica, as moléculas proteicas dos mares primitivos aglomeravam-se formando micelas (grumos, amontoados) mi- croscópicos de proteínas, que foram chamados de coacervados. As micelas proteicas foram envolvidas por camadas de água, o que formava núcleos proteicos envolvidos por água. A seguir, as gorduras forma- vam finíssimas camadas ao redor da estrutura toda, formando uma unidade estável. Dessa forma, tinha-se, então, um núcleo proteico, um envoltório aquoso e uma fina camada de lipídios envolvente – uma arquitetura muito semelhante à célula moderna (membrana, citoplasma e núcleo). Segundo a hipótese de Oparin, as primeiras formas vivas seriam derivadas dos coacer- vados e seriam criaturas extremamente simples e heterótrofas. Acompanhe o raciocínio pelo esquema: P. Im ag en s/ M ar ci o F á b io K az u b ec Coacervados – formados por grumos proteicos • As primeiras formas de vida seriam estruturas primitivas muito simples, não apresentando, portanto, a complicada maquinaria responsável pela fotossíntese; • devido à ausência da camada de ozônio e à constante penetração da radiação ultravioleta, os primeiros seres vivos viviam nas porções mais profundas dos oceanos, onde estavam protegidos da radiação; • havia uma grande quantidade de matéria orgânica que poderia servir de alimento e fonte de energia para essas primeiras e rudimentares formas de vida. H2 + NH3 + CH4 + H2O Calor + Raios + Radiação Formação de aminoácidos Chuvas Transporte de aminoácios para o solo Aminoácidos expostos ao calor Formação de proteínas Erosão leva proteínas para os mares Coloides Coacervados Primeiras células heterótrofas Aumento de complexidade Quimiossíntese Fotossíntese Sequência dos acontecimentos, segundo a hipótese de Oparin Comprovação experimental da hipótese de Oparin por Stanley Miller, em 1953 Miller desenvolveu um aparelho no qual simulava todas as condições da atmosfera primitiva proposta por Oparin, produzindo aminoácidos e outras substâncias orgânicas. Experiência de Miller D iv an zi r Pa d ilh a. 2 00 1. D ig it al . 4 Semiextensivo Sidney Fox, 1957 Fox retirou os aminoácidos de uma experiência de Miller e colocou-os sobre a superfície de rochas quentes, obtendo assim uma grande variedade de proteínase base nitrogenadas – necessárias à formação dos ácidos nucleicos. Apesar de a experiência de Oparin ter sido altamente satisfatória à compreensão do processo de origem da vida, é importante lembrar que, em todos os testes realizados até agora, faltou um ingrediente essencial: o tempo. As experiências humanas duram apenas anos, enquanto a natureza contou com centenas de milhões de anos para que de um coacervado surgisse um ser vivo. Conclusões finais Segundo a hipótese heterotrófica, os primeiros seres vivos fermentavam a matéria orgânica presente no oceano primitivo. Este processo, ao longo dos milhões de anos, foi contaminando a atmosfera da Terra com um novo gás que anteriormente não existia: era o gás car- bônico. A partir daí, a fotossíntese se tornaria possível, pois o CO2 poderia ser utilizado como fonte de carbono para a produção de matéria orgânica. Com o advento da fotossíntese, iniciou-se a liberação de mais um novo gás. As primeiras e primitivas formas de vegetais passaram a liberar o oxigênio como produto de suas atividades. Ao longo do tempo, o O2 se acumulou na atmosfera, permitindo o surgimento da respiração aeróbia. Junto com o oxigênio surgiu também a camada de ozônio, que criou um escudo protetor, permitindo que a vida conquistasse definitivamente a terra firme. Fermentação CO2 fotossíntese O2 respiração aeróbia e surgimento da camada de ozônio proteção contra os raios ultravioleta e conquista do ambiente terrestre. Testes Assimilação 07.01. (UCPel – RS) – O aglomerado de moléculas orgânicas, revestido por uma película de moléculas de água e que, na opinião de alguns cientistas, pode ser um dos primeiros passos para o surgimento da vida: a) Aminoácido. c) Microrganismo. e) Proteína. b) Coacervado. d) Enzima. 07.02. (UFRS – RS) – “Ponha-se uma porção de linho velho num vaso que contenha alguns grãos de trigo ou um pe- daço de queijo durante cerca de três semanas, e, ao cabo desse período, os ratos adultos, tanto machos como fêmeas, surgirão no vaso”. Sobre as ideias para explicar a origem da vida, o princípio expresso no trecho destacado ilustra a teoria da: a) Geração Espontânea. c) Seleção Natural. e) Quimiossíntese. b) Clonagem. d) Biogênese. 07.03. (PUCMG) – Uma das hipóteses da origem da vida admite que a forma mais primitiva de vida se desenvolveu lentamente, a partir de substâncias inanimadas em ambien- te complexo, originando um ser extremamente simples, incapaz de fabricar seu alimento. Essa hipótese é conhecida como: a) autotrófica; b) heterotrófica; c) panspermia; d) epigênese; e) pangênese. 07.04. (FUVEST–SP) – A teoria proposta pelo cientista russo Aleksander Oparin assegura que a vida na Terra surgiu a partir da associação entre os gases NH3, CH4, H2 e o vapor de H2O. De acordo com essa teoria os primeiros seres vivos eram: a) autótrofos e fermentativos. b) heterótrofos e aeróbicos. c) autótrofos e anaeróbicos. d) autótrofos e fotossintetizantes. e) heterótrofos e fermentativos. 07.05. (UECE) – Sabe-se que a hipótese heterotrófica é a mais aceita para explicar a origem da vida. Essa hipótese foi proposta com base na suposição de que tenha se formado uma sopa orgânica na terra primitiva. Dentre as condições abaixo, podemos afirmar corretamente que uma das condições presentes na atmosfera primitiva, sem a qual não haveria abundância de nutrientes nos oceanos primitivos era: a) a presença do CO2, numa atmosfera similar à dos planetas Vênus e Marte, os quais estariam nos estágios iniciais de evolução da vida. b) a presença de uma atmosfera redutora, onde Metano, Amônia e Vapor-d’água estariam entre os principais componentes. c) o ambiente estável, onde a energia na atmosfera se ma- nifestava como no ambiente contemporâneo. d) a presença abundante de oxigênio para proporcionar reações químicas mais eficazes na produção de matéria orgânica. Aula 07 5Biologia 4B 07.06. (UFLA – MG) – A representação do experimento realizado por Louis Pasteur é apresentada abaixo. A partir dos resultados obtidos nesse experimento, constata-se que: a) foi comprovada a formação de coacervados. b) foi comprovada a teoria da abiogênese. c) foi observada a formação de aminoácidos. d) foi refutada a teoria da abiogênese. e) foi comprovada a teoria da panspermia. 07.07. (UDESC) – Uma das hipóteses quanto à origem da vida é a evolução gradual dos sistemas químicos, também conhecida como a hipótese de Oparin e Haldene. Assinale a alternativa incorreta em relação a esta hipótese. a) Oparin acreditava que as descargas elétricas das tempestades promoveram várias reações químicas nos coacervados, formando os primeiros complexos moleculares inorgânicos nos oceanos primitivos. b) Época em que havia muitas tempestades com descargas elétricas frequentes, fornecendo energia necessária para que algumas moléculas, presentes na atmosfera, se unissem e formassem as primeiras moléculas orgânicas. c) Oparin suspeitou que a formação dos complexos moleculares pudesse ter ocorrido nos mares ou oceanos primitivos, dando aos complexos o nome de coacervados. d) O resfriamento da crosta terrestre ocorreu pela intensa frequência de chuvas, o que permitiu o acúmulo de água, dando origem aos mares primitivos. e) Além das tempestades intensas, havia grande quantidade de radiações, prin- cipalmente de raio ultravioleta, que atingiam a Terra, pois não existia o escudo de ozônio (O3). 07.08. (UFPB) – Muitas são as teorias acerca da origem da vida na Terra primitiva e, em especial, sobre a evolução dos processos energéticos dos primeiros organismos que surgiram na Terra. A reação química, esquematizada a seguir, representa um desses processos de obtenção de energia. FeS + H2S FeS2 + H2 + energia Nesse contexto, é correto afirmar que os organismos que obtinham energia pela reação esquematizada eram: a) quimiolitoautotróficos. b) fotossintetizantes. c) aeróbicos. d) fermentadores. e) heterotróficos. 07.09. (UFPB) – Stanley Miller, sob orientação do químico Harold Urey, demonstrou, em seu experimento realizado no ano de 1953, que em uma mistura de vapor-d’água e dos gases amônia (NH3), metano (CH4) e hidrogênio (H2), submetida a descargas elétricas, é possível a formação de moléculas orgânicas (prebióticas) a partir das condições supostamente existentes na terra primitiva. A figura abaixo ilustra o experimento descrito. Adaptado de MILLER, S. L., A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions, Science, v. 117, p. 528. Com base nos estudos de Miller e na figura, é correto afirmar que esse experimento a) apresentou, como resultado, uma “sopa” com todas as moléculas essenciais para originar vida, mesmo que primitiva. b) mostrou que o surgimento de moléculas prebióticas pode ocorrer de acordo com os princípios da geração espontânea. c) falhou, porque não pode ser repeti- do por outros pesquisadores. d) demonstrou, de forma definitiva, a origem da vida na Terra. e) evidenciou que, nas condições experimentais, a vida não poderia se originar, porque entre os gases utilizados em sua pesquisa não existia oxigênio. 6 Semiextensivo 07.10. (UEMS) – A origem da vida no planeta foi possível devido a uma série de eventos que se sucederam. Em relação a esse fato analise as proposições: I. Aumento gradativo da concentração de oxigênio na atmosfera. II. Aparecimento de organismo quimiossintetizante fer- mentador. III. Surgimento de organismo capaz de utilizar a energia luminosa. A ordem considerada aceita em que os eventos acima acon- teceram, está contida na alternativa: a) I, II, III. b) II, I, III. c) III, II, I. d) III, I, II. e) II, III, I. 07.11. (UNIRIO – RJ) – Em 1936, Alexander Oparin propôs uma nova explicação para a origem da vida. Sua hipótese se resume nos passos descritos no esquema abaixo. Derivados de fosfato Sopa primitiva dos oceanos Aquecimento no soloPrimeira moléculas orgânicasAltas temperaturas, centelhas e raios ultravioletas Chuvas Em direção dos mares Primeiras moléculas de nuceoproteínas Atmosfera primitiva Estado coloidal Vapor-d’água Substâncias albuminóides Hidrogênio Moléculas mais complexas Aminoácidos 1 2 3 4 567 ProtogenesCoacervados Célula primitiva Metano Amônia Pela teoria de Oparin, os primeiros seres surgidos na Terra teriam sido a) heterótrofos e aeróbios. b) heterótrofos e anaeróbios. c) autótrofos e anaeróbios. d) autótrofos e aeróbios. e) autótrofos e heterótrofos. 07.12. (PUCRJ) – Louis Pasteur derrubou a teoria da abiogê- nese, comprovando que a vida não surgia espontaneamente. Para isso, ele realizou experimento utilizando um frasco com gargalo em forma de pescoço de cisne que impedia: a) a alteração do pH do líquido dentro do frasco. b) a alteração da temperatura do líquido dentro do frasco. c) o contato do oxigênio presente no ar com o líquido dentro do frasco. d) o contato do vapor-d’água presente no ar com o líquido dentro do frasco. e) o contato de microrganismos presentes no ar com o líquido dentro do frasco. Aprofundamento 07.13. (UNICENTRO – PR) – São muitas as discussões sobre a origem da vida no planeta Terra. Os estudos sobre o assunto evidenciam a importância dos avanços tecnológicos e das pesquisas para o aprimoramento das hipóteses sobre a ori- gem da vida. Porém, após alguns séculos de estudos, apesar de consideráveis avanços, ainda existem muitas perguntas sem respostas. Sobre as principais teorias da origem da vida, pode-se afirmar: a) Haldane e Oparin admitiam que moléculas inorgânicas, encontradas na atmosfera primitiva, se combinariam originando moléculas orgânicas simples, que, posterior- mente, adquiriram a capacidade de autoduplicação e metabolismo. b) A teoria da abiogênese foi confirmada com as pesquisas realizadas por Pasteur, em que micro-organismos foram encontrados em frascos com “pescoço de cisne”, após o processo de fervura. c) Os avanços tecnológicos e as pesquisas atuais permiti- ram definir a descoberta da vida como sendo através da evolução de componentes inorgânicos originados no próprio planeta Terra. d) Segundo a panspermia, os primeiros seres vivos teriam vindo do cosmos e seriam pluricelulares e autótrofos. e) As pesquisas realizadas puderam comprovar a hipótese autotrófica, pois não existiam nutrientes suficientes na Terra primitiva para suprir os seres vivos. 07.14. (UEM – PR) – Sobre a origem da vida na Terra, assinale o que for correto. 01) A composição química da atmosfera primitiva da terra, constituída por CH4, NH3, H2 e vapor-d’água, é de extrema importância para a lógica da teoria heterotrófica de Oparin. Essas moléculas, segundo a teoria, eram necessárias para a síntese de compostos orgânicos. 02) A principal evidência a favor da hipótese autotrófica foi a descoberta de bactérias primitivas, que teriam originado os seres fermentadores, os fotossintetizantes e os respiradores aeróbicos. 04) Louis Pasteur realizou experimentos que consistiam em colocar líquidos nutritivos e pedaços de carne em frascos, aquecê-los e, posteriormente, tampá-los. Após certo período, constatou, nos frascos, a formação de microrganismos variados, fortalecendo a teoria da Biogênese. 08) As moléculas de proteínas são polímeros de aminoáci- dos unidos entre si por ligações peptídicas. 16) A hipótese heterotrófica considera que os primeiros seres vivos produziam suas próprias substâncias alimen- tares a partir da energia liberada por reações químicas entre componentes inorgânicos da crosta terrestre. Aula 07 7Biologia 4B 07.15. (PUCRJ) – O gráfico mostra a sequência cronológica de alguns acontecimentos no planeta. 20 10 0 Concentração de O 2 na atmosfera 0 1 2 3 4 Fo rm aç ão d a te rr a Fo rm aç ão d o s o ce an o s e c o n ti n e n te s P ri m e ir as c é lu la s vi va s Fo to ss ín te se R e sp ir aç ão a e ró b ia A p ar e ci m e n to d as cé lu la s e u ca ri ó ti ca s Seres multicelulares Vertebrados Época atual Tempo (bilhões de anos) Considerando os dados presentes nessa figura e conheci- mentos científicos sobre a origem da vida e a evolução das espécies, podemos afirmar que: a) O oxigênio teve papel fundamental no aparecimento das primeiras células. b) Não existe relação entre o aparecimento do oxigênio molecular e o aparecimento dos primeiros eucariontes. c) Havia oxigênio molecular em grande quantidade na época do surgimento das primeiras células. d) O aumento da concentração de oxigênio molecular na atmosfera foi consequência do aparecimento de fotos- sintetizantes. e) O oxigênio molecular foi tóxico para os organismos pluricelulares. 07.16. (UEAM) – Aquecendo uma mistura seca de amino- ácidos, Sydney Fox obteve polipeptídios. Submetidos à ação de enzimas digestivas específicas, originadas de orga- nismos atuais, os polipeptídios de Fox foram hidrolisados, confirmando suas características proteicas. Os polipeptídios de Fox diferem das proteínas produzidas pelos sistemas celulares porque: a) não apresentam ligações peptídicas entre os aminoácidos. b) têm sempre a mesma sequência de aminoácidos. c) não apresentam estrutura primária. d) são traduzidas por ribossomos livres. e) têm uma sequência aleatória de aminoácidos. 07.17. (UEFS – BA) – A evolução, assim como a repli- cação do ácido nucleico, própria da reprodução e da autopoiese — capacidade de auto-organização e au- torregeneração dos seres vivos —, é um “tropeço para adiante”, destinado a protelar a ameaça da dissolução termodinâmica. A maioria dos átomos de nossos corpos é feita de hidrogênio — o elemento que, como gás, de acordo com os modelos astronômicos, foi explosiva- mente deslocado para além dos confins do sistema solar interno, quando o Sol se acendeu. Hoje em dia, gases ricos em hidrogênio, como a amônia, existem não ape- nas nas atmosferas dos gigantescos planetas externos, mas também no sistema solar interno, onde a vida os preservou com sua mesmíssima estrutura, desde que começou a se manter e a se reproduzir. (MARGULIS & SAGAN, 2002, p. 92). A vida estabelecida no planeta Terra apresenta uma base físico-química presente, possivelmente, em outros refúgios do Universo. Ao considerar as condições necessárias para se reconhecer cientificamente a possibilidade de vida em outro planeta e com base no padrão terrestre, é possível afirmar: a) A presença de moléculas baseadas em cadeias de carbo- no, de água na forma líquida e de uma fonte de energia é considerada como condição essencial para uma possível biogênese. b) A amônia presente na atmosfera dos planetas externos pode desenvolver vida na condição de estar combinada com uma força vital etérea, essencial à geração espontânea. c) Os elementos químicos presentes no seres vivos são exclusivos dos sistemas biológicos, portanto inexistentes em um ambiente abiótico. d) As condições mínimas para formação de vida, com base no referencial terrestre, exigem a presença de moléculas orgânicas associadas à luz solar e à presença de oxigênio molecular. e) A vida extraterrestre depende essencialmente da capaci- dade de se preservar as mesmas estruturas moleculares primordiais da formação do sistema solar. 07.18. (UFPel – RS) – Um dos mistérios mais difíceis e interessantes, envolvendo a origem da vida, é a forma exata como o material genético se formou a partir das moléculas simples presentes na Terra primitiva. Pesquisadores têm mais uma razão para pensar que o ácido ribonucleico (RNA) veio antes do ácido deso- xirribonucleico (DNA), pelo fato de existir RNA com função enzimática e do ribossomo ser composto por moléculas de RNA e de proteínas. Um dos experimentos mais famosos sobre a formação de moléculas orgânicas na Terra primitiva foi o de Miller-Urey; esses cientistas tentaram provar a formação de moléculas orgânicasa partir de gases. Scientific American Brasil, nº 89, outubro de 2009 [adapt.]. Baseado no texto é correto afirmar que o experimento de Miller-Urey: a) Comprovou que o RNA, formado por aminoácidos, originou-se antes que o DNA, formado por nucleotídeos. b) Comprovou que o ribossomo, responsável pela síntese das proteínas, DNA e RNA, foi uma das primeiras organelas originadas nos seres vivos. c) Comprovou que as moléculas orgânicas originam as moléculas inorgânicas, como o RNA, portanto somente o RNA pode ter originado o DNA. d) Não comprovou a formação de ácidos nucleicos, apenas de alguns aminoácidos. e) Comprovou que a Terra se originou após a explosão, e esse evento foi fundamental para a formação dos ácidos nucleicos. 8 Semiextensivo Discursivos 07.19. (UNICAMP – SP) – A hipótese mais aceita para explicar a origem da vida sobre a Terra propõe que os primeiros seres vivos eram heterótrofos. a) Que condições teriam permitido que um heterótrofo sobrevivesse na Terra primitiva? b) Que condições ambientais teriam favorecido o aparecimento posterior dos autótrofos? c) Além das condições ambientais, qual o outro argumento para não se aceitar que o primeiro ser vivo tenha sido um autótrofo? 07.20. (PUCMG) – O bioquímico russo Oparin, em seu livro A origem da vida, admitiu que a vida sobre a Terra surgiu há mais ou menos 3,5 bilhões de anos. Segundo Oparin, responda aos itens abaixo. a) Cite dois gases presentes na atmosfera primitiva. b) A que condições estavam submetidos os gases da atmosfera primitiva? c) Que compostos químicos se originaram a partir dos gases iniciais? Aula 07 9Biologia 4B d) Atualmente sabemos que seres autótrofos constituem fonte básica de alimento. No entanto, admite-se que os primeiros organismos devem ter sido heterótrofos. A partir de onde os heterótrofos conseguiam seu alimento na Terra primitiva? e) Qual o mecanismo utilizado pelos primeiros organismos para obtenção de energia? Gabarito 07.01. b 07.02. a 07.03. b 07.04. e 07.05. b 07.06. d 07.07. a 07.08. a 07.09. b 07.10. e 07.11. b 07.12. e 07.13. a 07.14. 11 (01, 02, 08) 07.15. d 07.16. e 07.17. a 07.18. d 07.19. a) A abundância de matéria orgânica disponível no oceano primitivo. b) A presença de gás carbônico produ- zido durante a fermentação realizada pelos primeiros seres vivos. c) A extrema complexidade de meca- nismos bioquímicos necessários para o processos de produção de molécu- las orgânicas. 07.20. a) Hidrogênio, amônia, metano e vapor- -d’água. b) Os gases que compunham a atmosfe- ra primitiva da Terra estavam subme- tidos a altas temperaturas, grandes quantidades de descargas elétricas, grandes quantidades de radiações oriundas do espaço. c) Os gases que compunham a atmos- fera primitiva da Terra reagiram entre si, originando um grande número de compostos químicos, dentre eles: hi- drocarbonetos, cetonas, fenóis, aldeí- dos, gorduras, aminoácidos, etc. d) Segundo a hipótese Heterotrófica da Origem da Vida, os primeiros seres eram heterótrofos, isto é, comporta- vam-se como consumidores da ma- téria orgânica que se acumulara nos oceanos primitivos e estava disponí- vel para estes primeiros seres. e) Fermentação. 10 Semiextensivo Evolução biológica I Aula 08 Biologia 4B O processo de evolução biológica tem sido alvo de grandes controvérsias no decorrer da história da ciência. Atual- mente, após inúmeras provas e evi- dências do processo evolutivo, é muito difícil abandonar as ideias evolucio- nistas por uma teoria estática como a ideia criacionista ou fixista. A Teoria Evolucionista fala em modificações lentas e graduais que ocorrem com o passar das gerações nas quais seres inicialmente simples originariam seres mais complexos. Observe: Formas de vidas complexas Evolução biológica Formas de vidas simples Teorias evolutivas Lamarquismo – a função faz o órgão Um dos primeiros precursores do evolucionismo moderno foi o natu- ralista francês Jean Baptiste Lamarck (1744-1829). Segundo Lamarck, os seres vivos deveriam adaptar-se ao meio onde vivem para poder sobreviver. Para isso, a evolução biológica dependeria de três elementos fundamentais: adaptação ao meio, lei do uso e do desuso e lei da transmissão dos caracteres adquiridos. a. Adaptação ao meio Os seres vivos deveriam adaptar-se ao meio para poder sobreviver, isto é, de- veriam alterar seus corpos de maneira a conseguirem sobreviver diante das imposições do ambiente. Caso não fossem capazes de se adaptar, morreriam sem deixar descendentes. b. Lei do uso e desuso Segundo o Lamarquismo, o uso contínuo de uma determinada estrutura do corpo promoveria o seu desenvolvimento, enquanto o não uso promoveria a atrofia da estrutura. c. Lei da transmissão dos caracteres adquiridos As características corporais adquiridas devido ao uso e desuso seriam transmitidas aos descendentes. Segundo Lamarck, as girafas ancestrais apresentavam pescoços curtos. A necessidade de esticar o pescoço para comer fez com que ele se desenvolvesse (lei do uso), e o desenvolvimento foi transmitido à descendência (lei da herança dos caracteres). De geração em geração, as aquisições pelo uso foram transmitidas à descendência. Assim, as girafas atuais têm pescoços muito desenvolvidos. D iv an zi r Pa d ilh a. 2 00 2. D ig it al . O uso contínuo do pescoço o esticou e será transmitido aos descendentes. Darwinismo – seleção natural Na sequência do pensamento lamarquista, entrou em cena o natura- lista inglês Charles Darwin (1809-1882). Inicialmente, Darwin observou a variabilidade entre os seres vivos. A partir dos trabalhos de estudos populacionais de Tomas Malthus, Darwin Aula 08 11Biologia 4B concluiu que a natureza produz mais organismos do que é capaz de sustentar, ou seja, nascem mais criaturas do que recursos para sustentá-las. Com a escassez de recursos, há uma luta pela sobrevivência entre os seres vivos. Somente os indivíduos portadores das melhores características con- seguem viver tempo suficiente para reproduzir e passar suas características vantajosas aos descendentes. Darwin chamou esse princípio de seleção natural. Veja o resumo: 1. As populações se reproduzem exponencialmen- te quando as condições são favoráveis. Isto leva a uma grande produção de descendentes. 2. Os indivíduos de uma população apresentam grande diversidade de características, ou seja, não existem dois seres exatamente iguais. 3. Não existindo meios de sobrevivência suficientes para todos os seres que nascem, ocorrerá uma luta pela sobrevivência. Na luta pela sobrevivência, somente os indivíduos mais aptos conseguirão sobreviver e deixar descendentes que herdarão suas características. Diferenças entre o pensamento darwinista e o lamarquista 1. Para o darwinismo, o MEIO AMBIENTE seleciona as formas vivas mais aptas dentre as várias existentes, enquanto que, para o lamarquismo, o MEIO AMBIENTE induz à formação de novas características pelo uso e desuso. 2. Para o darwinismo, a evolução se dá por seleção natural, enquanto que para o lamarquismo a evolução ocorre por necessidade de adaptação. Observe as imagens que ilustram o princípio de seleção natural de Charles Darwin. D iv an zi r Pa d ilh a. 2 00 2. D ig it al . Os ancestrais das girafas já apresentavam pequenas variações no tamanho do pescoço. D iv an zi r Pa d ilh a. 2 00 2. D ig it al . As de pescoço mais longo conseguiram seu alimento no alto das árvores quando os alimentos no solo escassearam. As de pesco- ço mais curto não sobreviveram. Neodarwinismo ou mutacionismo Essa teoria foi desenvolvida no início do século XX a partir dos conhecimentos de uma nova ciência que estava nascendo: a genética. O rápido desenvolvimento desta ciência mostrou que as mutações são alterações aleatórias que ocorrem no material genético. Com isso foi possível compreender a causa da variabilidadepresente nos organismos e que Darwin, apesar de ter reconhecido, não soube explicar. O neodarwinismo ou mutacionismo, portanto, reforçou ainda mais a teoria da seleção natural darwiniana e apresentou uma explicação satisfatória para o fato de as espécies se transformarem com o passar do tempo. Com o desenvolvimento da genética e o conhecimento das mutações, foi possível entender que as estruturas do corpo de um ser vivo (fe- nótipo) são o resultado da materialização de um projeto que é determinado pelos genes presentes nas células deste ser vivo (genótipo). Mudanças na estrutura dos genes determinam mudanças no corpo do ser. Altera um gene aqui, muda uma característica corpórea ali. Estas mudanças, no entanto, são frutos de alterações totalmente aleatórios que ocorrem no DNA de qualquer ser vivo. Na formação dos gametas (gametogênese), por exemplo, podem ocorrer alterações aleatórias durante a duplicação do DNA (mutações) e estas mudanças po- dem ser transferidas para o zigoto, quando os gametas masculinos e femininos se unem na fecundação. O in- divíduo que nascer será portador de uma característica nova e que não está presente em seus progenitores. Se a nova característica será vantajosa ou não, somente o tempo e a exposição ao ambiente vai mostrar. Com a compreensão da importância do material genético na determinação das características de um ser vivo, foi 12 Semiextensivo possível entender que os organismos não são capazes de intencional e inteligentemente alterarem as caracte- rísticas de seus corpos a fim de se adaptarem às mudan- ças que podem ocorrem em seus ambientes. Assim, um organismo ou vive ou morre em relação a mudanças em seu ambiente. Caso ele não morra, é porque correndo se adaptou mudando seu material genético com o objetivo de mudar seu corpo e sobreviver a uma mudança? Não. Ficou claro, então, que os seres vivos, individualmente, não se adaptam ao meio, como queria Lamarck com sua lei do uso e desuso. As mutações não ocorrem na hora em que um ser precisa para se adaptar a uma mudança qualquer. Exemplos de seleção natural e neodarwinismo Melanismo industrial – Mariposas de Manchester Um caso clássico do processo de seleção natural ficou conhecido como Melanismo industrial, também chamado às vezes de “mariposas de Manchester”. Antes da época industrial, os bosques desta cidade apresen- tavam árvores com seus caules cobertos de liquens claros, que serviam como fundo a camuflar as mariposas claras contra os ataques de pássaros predadores. Já a mariposas escuras levavam grande desvantagem. Eram facilmente percebidas pelos predadores contra o fundo claro. Assim, naquela região, a maioria das mariposas eram claras, enquanto que uma minoria apresentava a coloração escura. G et ty im ag es /P h o to r es ea rc h es Mariposas de manchester — um exemplo de seleção natural G et ty im ag es /M ic h ae l W ill m er F o rb es T w ee d ie Esta situação em si, já é um bom exemplo de seleção natural, em que a ação dos predadores selecionava os genes para coloração clara e destruía os genes para co- loração escura. Com o desenvolvimento das fábricas na região, as coisas mudaram para as mariposas. Geradores de energia a carvão liberaram tanta fuligem pelas cha- minés que levou a um forte escurecimento dos liquens nas árvores. Em pouco tempo o fundo claro que protegia as mariposas claras deu lugar a um fundo escuro de carvão queimado. As mariposas claras tornaram-se mais evidentes contra o fundo escuro. Lentamente as maripo- sas claras começaram a declinar em número na medida em que eram devoradas pelos predadores. As mariposas escuras, que eram a minoria das mariposas da região, passaram a se beneficiar do fundo escuro de fuligem. Na medida em que os predadores não mais as percebiam e devoravam as mariposas claras, as mariposas escuras levaram vantagem e seu número cresceu rapidamente. Assim, a mudança da coloração do ambiente beneficiou as mariposas escuras, que antes estavam em desvan- tagem, e prejudicou as mariposas claras, que antes estavam em vantagem. Agora podemos perguntar: a necessidade de sobrevivência fez com que as mariposas mudassem rapidamente de cor com a finalidade de se adaptar à mudança do ambientes? Não! Quando a mariposa clara, percebeu que o negócio era ser escura, ela imediatamente mudou de forma inteligente e inten- cional seus genes a fim de alterar sua coloração com o objetivo de se adaptar o mais rápido possível antes que o predador a devorasse? Não! O que houve, então? Um caso claríssimo de seleção natural. Aquelas mariposas que apresentavam a coloração escura sobreviveram pelo fato de serem escuras, enquanto que as mariposas claras, que antes levavam vantagem contra o fundo cla- ro, foram agora prejudicadas e os genes para coloração clara começaram a diminuir na população local. Resistência das bactérias aos antibióticos Muitos acreditam que o uso indiscriminado de an- tibióticos faz com que as bactérias adquiram resistência contra eles. Consequentemente, com o passar do tempo, as bactérias não mais respondem à sua aplicação. Para melhor compreender este fenômeno, vamos interpretá-lo à luz das ideias darwinistas: 1. As bactérias que infestam um determinado organismo não são exatamente idênticas, existem sempre míni- mas diferenças genéticas que tornam cada organismo um ser inédito e exclusivo. 2. O antibiótico, que tem ação bactericida, ao ser ministra- do, provocará a morte da maioria das bactérias. Aula 08 13Biologia 4B 3. É de se considerar que num universo de bilhões de bactérias, exista uma ou outra que, casualmente, possua uma estrutura genética tal que impeça o an- tibiótico de agir corretamente e acaba por sobreviver a sua ação. Observe que a bactéria não desenvolveu em poucos minutos a resistência quando entrou em contato com o antibiótico, ela simplesmente nasceu de tal jeito que o remédio não consegue agir. 4. Estas poucas bactérias sobreviventes passam a se reproduzir, gerando uma nova linhagem de resis- tentes que herdam estas características genéticas. Assim, em pouco tempo haverá um grande número destes micro-organismos resistentes, de forma que o antibiótico ministrado pode não mais fazer efeito nesta população. Teoria sintética ou teoria moderna da evolução A teoria sintética ou teoria moderna da evolução é um grande avanço em relação à teoria darwiniana. Assim, à teoria da seleção natural foram acrescentados conceitos novos, como mutação, isolamento geográfico e isolamento reprodutivo das espécies. Darwin, apesar de ter contribuído de maneira significativa para a evolução com a Teoria da seleção natural, cometeu alguns erros por não ter como suporte conceitos genéticos ainda não conhecidos na época. Por exemplo, como Darwin poderia explicar a variabilidade existente entre os organismos se ele desconhecia os cromossomos e os genes? A Teoria sintética da evolução baseia-se em: • seleção natural • mutação genética • isolamento geográfico • isolamento reprodutivo Mutação Mutação é a alteração da estrutura interna de um gene (sequência das bases nitrogenadas do DNA). As variações existentes dentro de uma mesma espécie são decorrentes de mutações que ocorrem aleatoriamente e da recombinação gênica por meio do crossing-over. As mutações não ocorrem como resposta a alterações do meio, isto é, as mutações não objetivam alterar o código genético do indivíduo de forma a deixá-lo mais capacitado a sobreviver. Elas simplesmente ocorrem de forma totalmente imprevisível e aleatória. Caso se mostrem vantajosas, tornarão o indivíduo portador mais viável e com mais chances de sobrevivência que os demais, mantendo-se assim ao longo do tempo. Caso contrário, a mutação será automaticamente eliminada com a morte de portador. A mutação não ocorre pela necessidade e,sim, pelo acaso. Especiação Especiação é o processo que resulta na formação de novas espécies. Durante este processo uma espécie pre- existente dará origem diretamente a uma nova espécie (anagênese) ou pode se bifurcar e dar origem a dois grupos diferentes (cladogênese). Anagênese Cladogênese Ja ck A rt . 2 01 3. D ig it al . Esquema de anagênese e de cladogênese Isolamento geográfico e isolamento reprodutivo O isolamento geográfico leva à formação de novas subespécies ou raças, processo conhecido como raciação. O isolamento reprodutivo leva à formação de novas espécies – especiação. Para melhor entender estes processos, vamos nos basear num caso hipotético. Suponha que em uma ilha isolada exista apenas uma enorme população de cães. Um terremoto acaba partindo a ilha em duas, de forma que os animais da ilha “A” fiquem totalmente isolados daqueles da ilha “B” (isolamento geográfico). A partir de então, uma série de fenômenos vão se processar. Siga o esquema: 1. Os animais das ilhas A e B não poderão mais se intercruzarem, nem tampouco trocarem genes entre si. Está estabelecido entre eles um isolamento geo- gráfico. 2. As mutações são fenômenos totalmente aleatórios e imprevisíveis. Portanto, se por acaso ocorrer uma mutação na cor da pelagem de um cão da ilha A ela não deverá ocorrer, necessariamente, num cão da ilha B. Assim, é de se esperar que lenta e gradati- vamente, os animais de ambas as ilhas comecem a acumular alterações genéticas diferentes, à medida que o tempo avança. 14 Semiextensivo 3. Passado um longo período de tempo, é de se esperar que os animais que vivem na ilha A já acumularam tantas mudanças genéticas que se tornaram bas- tante diferentes dos animais da ilha B (lembre que os cães de ilha B também acumularam mutações diferentes ao longo de todo esse tempo). População inicial Isolamento geográfico População A População B Acúmulo de diferenças entre as duas populações Apesar das diferenças, ainda podem reproduzir entre si. População A + População B Surgiram raças diferentes. Raciação 4. Se o isolamento geográfico persistir por muito tempo, as diferenças entre as populações separadas vão se tornando cada vez maiores. Podem ocorrer, neste caso, mudanças tão profundas que chegam a impedir a reprodução fértil, ou, até mesmo, impedir o acasalamento. Estas diferenciações podem ser de várias ordens. Agora, mesmo que reunidos nova- mente, eles, provavelmente, não conseguirão mais se intercruzarem. Eles podem ter acumulado tantas diferenças que talvez o próprio acasalamento seja impossível. Mesmo juntos eles continuam isolados reprodutivamente. Neste caso, estamos diante de duas novas espécies, isto é, o isolamento geográfico levou a um isolamento reprodutivo, que, por sua vez, levou ao surgimento de novas espécies. População inicial Isolamento geográfico População A População B Acúmulo de diferenças entre as duas populações Não podem mais reproduzir entre si. População A + População B Surgiram espécies diferentes. Especiação As mudanças que impedem a reprodução vão desde alterações nos rituais de acasalamento, como mudanças estruturais e fisiológicas nos órgãos reprodutivos, até alterações químicas que impeçam a fecundação ou a fertilização do gameta feminino. Observações: Fecundação é a entrada do gameta mascu- lino no feminino. Fertilização é a junção do núcleo do gameta masculino com o do feminino (cariograma). Tipos de isolamento reprodutivo Mecanismos de isolamento reprodutivo 1. Pré-zigóticos – Impedem o processo de fecundação entre os gametas e consequente formação de zigotos. Habitacional – Espécies encontram-se em habitats distintos, o que impede o encontro e o acasalamento. Sazonal – O cruzamento está impedido porque o ama- durecimento sexual se dá em épocas diferentes do ano. Etológico – Mudanças comportamentais em rela- ção aos processos de acasalamento entre organismos, tais como cantos de aves, danças nupciais de mamífe- ros, etc. Mecânico – Os órgãos genitais não conseguem se encaixar e garantir o processo de fecundação. 2. Pós-zigóticos – O zigoto é formado, mas os híbridos perdem ou reduzem a fertilidade ou viabilidade de seus descendentes. Inviabilidade do híbrido – O híbrido é abortado ou nasce com anomalias e morre. Esterilidade do híbrido – O zigoto se desenvolve, porém o filho híbrido não consegue se reproduzir. Ex.: burro e mula, consequência do cruzamento de égua com jumento, pertencentes a duas espécies próximas, porém diferentes. Nesse caso, burro e mula não consti- tuem uma terceira espécie, sendo considerados apenas híbridos interespecíficos. Aula 08 15Biologia 4B Testes Assimilação 08.01. (UFU – MG) – A produção e o uso de antibióticos representaram um avanço da ciência no controle de do- enças bacterianas. Entretanto, ainda são observados, no Brasil, altos índices de doenças provocadas por bactérias como pneumonia e tuberculose, por exemplo. Muitas vezes, após serem administrados diferentes antibióticos nas mais variadas doses, ainda são encontradas bactérias resistentes. Assinale a alternativa que justifica corretamente a resistência de bactérias a antibióticos. a) O uso indiscriminado de antibióticos provoca mutações nas bactérias. b) Os antibióticos selecionam as bactérias resistentes. c) Os antibióticos levam à formação de bactérias resistentes. d) As bactérias se acostumam aos antibióticos. e) As bactérias são indiferentes aos antibióticos. 08.02. (FUVEST – SP) – Sobre as diversas raças de cães, pode-se dizer que: a) Pertencem todas a uma mesma espécie, originada pela hibridação de espécies ancestrais diferentes. b) Há diferentes espécies originadas de uma mesma espécie ancestral. c) Há três espécies diferentes que englobam, respectivamen- te, os cães de porte grande, médio e pequeno. d) Há uma única espécie cuja diversificação em raças ocorreu pela seleção artificial. e) Há categorias taxionômicas que ainda não estão definidas. 08.03. (UFAL) – Considere que uma solução contendo uma população de bactérias de uma determinada espécie, sensíveis a um antibiótico X, foi colocada em solução na presença desse antibiótico, por 48 horas. Após esse tempo, uma amostra da solução foi transferida para uma placa contendo um meio nutritivo sem o antibiótico X, no qual foi observado que 1% da população inicial de bactérias estava viva. Sabendo que as concentrações do antibiótico X e o tempo de exposição a ele eram adequadas para eliminação de toda a população bacteriana, a resistência de bactérias ao antibiótico X ocorreu devido: Antibiótico X + bactéria Bactérias vivas 48 horas a) à seleção natural, ou seja, ao fato de que algumas bactérias da população, que já eram anteriormente geneticamente resistentes ao antibiótico X, sobreviveram à eliminação. b) à mutação, ou seja, ao fato de que as bactérias tiveram o ma- terial genético alterado com a adição do antibiótico no tubo, produzindo uma nova espécie bacteriana resistente a ele. c) à ocorrência de crossing-over entre as bactérias, produ- zindo variabilidade genética que resultou na resistência ao antibiótico X. d) ao fato de que o contato intenso e frequente de uma célula bacteriana com o antibiótico fez com que essa se adaptasse morfologicamente e transmitisse os caracteres adquiridos para as gerações posteriores. e) à especiação, ou seja, o fato de que o isolamento reprodu- tivo de uma parte da população bacteriana gerou novas espécies adaptadas e resistentes ao antibiótico. 08.04. Uma espécie se ramifica em duas diferentes: a) alogênege; c) cladogênese; e) singênese. b) bigênese; d) epigênese; 08.05. (UEPE) – No mecanismo de formação de novas es- pécies de especiação, observam-se, geralmente, várias fases que estão relacionadas abaixo: I. Seleção natural. II. Isolamento reprodutivo. III. Formação de espécies novas. IV. Formação de subespécies. V. Isolamento geográfico. Assinale a alternativaque indica a mais provável sequência das fases do processo, na natureza: a) IV, I, II, V, III. c) I, III, II, V, IV. e) IV, II, III, V, I. b) II, IV, V, III, I. d) V, IV, I, II, III. Aperfeiçoamento 08.06. (FUVEST – SP) – O conhecimento sobre a origem da variabilidade entre os indivíduos, sobre os mecanismos de herança dessa variabilidade e sobre o comportamento dos genes nas populações foi incorporado à teoria da evolução biológica por seleção natural de Charles Darwin. Diante disso, considere as seguintes afirmativas: I. A seleção natural leva ao aumento da frequência popu- lacional das mutações vantajosas num dado ambiente; caso o ambiente mude, essas mesmas mutações podem tornar seus portadores menos adaptados e, assim, dimi- nuir de frequência. II. A seleção natural é um processo que direciona a adap- tação dos indivíduos ao ambiente, atuando sobre a variabilidade populacional gerada de modo casual. III. A mutação é a causa primária da variabilidade entre os indivíduos, dando origem a material genético novo e ocorrendo sem objetivo adaptativo. 16 Semiextensivo Está correto o que se afirma em: a) I, II e III. b) I e III, apenas. c) I e II, apenas. d) I, apenas. e) III, apenas 08.07. (UFTM – MG) – Um estudante do Ensino Médio, ao ler sobre o tegumento humano, fez a seguinte afirmação ao seu professor: o homem moderno não apresenta tantos pelos como os seus ancestrais, pois deixou de usar esses anexos como isolante térmico. Isso só foi possível porque o homem adquiriu uma inteligência que permitiu a con- fecção de roupas, protegendo-o do frio. Diante dessa informação dada pelo aluno, o professor explicou que isso: a) Não ocorreu e a informação está de acordo com a teoria evolutiva de Lamarck, que pressupõe que estruturas do corpo que não são solicitadas desaparecem e essas características adquiridas são transmitidas aos descen- dentes. b) Não ocorreu e a informação está de acordo com a teoria evolutiva de Lamarck, que pressupõe que existe variação genotípica entre indivíduos, sendo que aqueles portado- res de características adaptativas conseguem sobreviver e deixar descendentes. c) Não ocorreu e a informação está de acordo com a teoria evolutiva de Stephen Jay Gould, que pressupõe que os seres vivos não se modificam por interfe- rência ambiental, mas sim por alterações genéticas intrínsecas. d) Ocorreu de fato e a informação está de acordo com a teoria evolutiva de Darwin, que pressupõe que os seres vivos com características adaptativas favoráveis têm maiores chances de viver. e) Ocorreu de fato e a informação está de acordo com a teoria evolutiva de Darwin, que pressupõe que os seres vivos por necessidade vão se modificando ao longo do tempo. 08.08. (UFJF – MG) – Uma pessoa com infecção ocular foi medicada com um antibiótico na forma de colírio. Esse antibiótico foi ministrado por tempo e dose além do recomendado. No final do tratamento, essa mesma pessoa apresentou um quadro clínico de diarreia. Estu- dos anteriores demonstraram que, embora o colírio seja de aplicação local, o antibiótico é transferido para as diferentes partes do corpo humano através da corrente sanguínea. Assinale a alternativa correta que explica a correlação entre essas enfermidades. a) Algumas bactérias, através de mutação ao acaso, já teriam genes de resistência ao antibiótico aplicado, levando ao seu aumento populacional, tornando-as patogênicas no intestino. b) As bactérias presentes no olho, por não possuírem valor adaptativo, foram extintas e esse nicho foi ocupado por uma espécie nova que migrou para o intestino, tornando-se patogênica. c) Como as bactérias são diploides, no momento da conjugação, houve transferência do alelo que confere resistência ao antibiótico para a bactéria patogêni- ca, levando à colonização de outra parte do corpo humano. d) Como as bactérias estão ainda num processo de espe- ciação, não há isolamento reprodutivo completo. Assim, as bactérias do olho migraram e transferiram seus genes de resistência para as bactérias do intestino, causando a diarreia. e) O uso do antibiótico induziu o surgimento de genes de resistência nas bactérias do intestino que foram selecionadas positivamente e, por seu alto valor adap- tativo, tornaram-se competidoras, levando à exclusão de outras espécies. 08.09. (UFPA) – O isolamento geográfico pode favorecer fatores que influenciam na formação de novas espécies, quando: a) A população acumula, durante o isolamento, muta- ções que a tornam diferente da original e a isolam reprodutivamente. b) Reduz o fluxo gênico e induz a formação de homozigotos recessivos e estéreis. c) Induz a formação de híbridos hermafroditas. d) Induz o cruzamento interespécies que permaneceram isoladas numa mesma área, criando raças geográficas híbridas. e) Induz a autofecundação. 08.10. (FGV – SP) – A respeito da tendência das espécies em formar variedades da perpetuação das variedades e espécies por meios naturais de seleção. Assim começava a leitura dos trabalhos de Charles Darwin e Alfred Russel Wallace, há 150 anos, na noite de 1o. de julho de 1858, em uma reunião da Sociedade Lineana, em Londres. Desde então, muito se pesquisou sobre os mecanismos evolutivos e estabeleceu-se que a sequência de eventos que explica a mudança evolutiva da população é: a) Alteração do fenótipo mutação alteração do genótipo seleção. b) Mutação variabilidade de genótipos variabilidade de fenótipos seleção. c) Seleção alteração do fenótipo produção de novos alelos mutação. d) Variabilidade de fenótipos variabilidade de genótipos mutação seleção. e) Variabilidade de fenótipos produção de novos alelos seleção mutação. Aula 08 17Biologia 4B 08.11. (UFU – MG) – Observe a representação esquemática dos eventos envolvidos em um processo de especiação, apresentada a seguir: C A B Adaptado de AMABIS, J. M. & MARTHO, G. R. Fundamentos de Biologia Moderna. 4. ed. São Paulo: Moderna, 2006 Sobre a representação acima, pode-se afirmar: I. O processo de especiação é causado pelo isolamento geográfico indicado por C. II. O evento A representa a cladogênese, que compreende processos responsáveis pela separação de um grupo populacional, em dois ou mais grupos, os quais passam a evoluir independentemente. III. Os eventos de cladogênese e anagênese, A e B, respec- tivamente, ocorrem somente durante o processo de especiação alopátrica. IV. No evento B, estão envolvidos fatores evolutivos como: mutação, recombinação gênica, seleção natural. Assinale a alternativa correta: a) Apenas II, III e IV são verdadeiras. b) Apenas I e IV são verdadeiras. c) Apenas II e IV são verdadeiras. d) Apenas II e III são verdadeiras. 08.12. (UPE – PE) – A imensa biodiversidade de nossos ecossistemas constitui apenas um pequeno percentual de todos os organismos que viveram na Terra, ao longo das eras geológicas. O surgimento de novas espécies de seres vivos e o desaparecimento de outras fazem parte da história da vida em nosso planeta. Em relação aos mecanismos de especiação, analise as afirmativas abaixo e conclua. 01) Especiação é o processo pelo qual uma espécie de ser vivo se transforma em outra (anagênese) ou se “divide”, dando origem a duas outras (cladogênese). 02) A especiação, por cladogênese, se inicia quando uma subpopulação de uma espécie se isola geograficamente, altera seu nicho ecológico ou seu comportamento, de maneira que fique isolada, reprodutivamente, do restante da população daquela espécie. Essa subpopulação, ao se isolar, sofre mutações cumulativas com o passar do tempo, que alteram seu genótipo e, consequentemente, sua expressão fenotípica. 04) O isolamento reprodutivo é fundamental para o apareci- mento de novas espécies, manifestando-se de dois modos: pré-zigótico, por inviabilidade dos híbridos, e pós-zigótico, por esterilidade dos híbridos e da geração F2. 08) Pode ocorrer surgimento de novas raças, quando um número suficiente de mutaçõesatinge uma subpopu- lação isolada geograficamente, que torna a se reunir e ainda é capaz de gerar descendentes férteis, apesar das características morfológicas distintas. Aprofundamento 08.13. (UEFS – BA) – Em 1859, depois de 20 anos de estudos minuciosos e de reflexões, Darwin publicou A origem das espécies. A obra não somente colocou por terra as ciências da vida, na época, como revelou ao homem seu humilde lugar entre os seres vivos. (CONTINENZA, 2007) Por causa da importância da variação, a seleção natu- ral deve ser considerada um processo de duas etapas: a produção de variação abundante seguida pela eli- minação de indivíduos inferiores. Esse último passo é direcional. Ao adotar a seleção natural, Darwin en- cerrou a discussão de várias centenas de anos entre os filósofos sobre o acaso e a necessidade. A mudança na Terra é resultado de ambos, sendo o primeiro passo dominado pela aleatoriedade, e o segundo, pela ne- cessidade. (MAYR, 2007, p. 58.) Para muitos, foi a Teoria da Evolução que de fato consolidou a própria Biologia como uma ciência autônoma, estrutura- dora do trabalho dos biólogos por todo o século XX e até mesmo nesse século. Assim, o ano de 2009 foi eleito pela International Union of Biological Sciences como o “ano de Darwin”, não somente porque se comemoram 150 anos da publicação de A Origem das Espécies, mas também porque se completam 200 anos desde o nascimento de Darwin, ocorrido em 12 de fevereiro de 1809. Consideran- do o impacto das ideias de Charles Darwin a respeito da importância da seleção natural no processo de evolução biológica, é correto afirmar: a) A necessidade imposta pelo ambiente é responsável pela geração de características que deverão ser preservadas pela seleção natural. b) A ação da seleção natural dentro do processo evolutivo deve ser considerada dependente do ambiente, já que este determina a forma e a intensidade com que a pressão seletiva será imposta às populações. c) A variabilidade genética é estabelecida a partir da ação da seleção natural sobre um grupo de indivíduos de uma população. d) As ideias de Darwin sobre a seleção natural permitiram estabelecer um antropocentrismo baseado em visões teológicas sobre a origem da vida e a hierarquia entre os seres vivos. 18 Semiextensivo e) Darwin reforçou as ideias sobre determinismo ao negar a universalidade da aleatoriedade e do acaso durante os processos que envolvem a seleção natural. 08.14. (FUVEST – SP) – Os resultados de uma pesquisa realiza- da na USP revelam que a araucária, o pinheiro brasileiro, produz substâncias antioxidantes e fotoprotetoras. Uma das autoras do estudo considera que, possivelmente, essa característica esteja relacionada ao ambiente com intensa radiação UV em que a espécie surgiu há cerca de 200 milhões de anos. Com base na Teoria Sintética da Evolução, é correto afirmar que: a) Essas substâncias surgiram para evitar que as plantas so- fressem a ação danosa da radiação UV. b) A radiação UV provocou mutações nas folhas da araucária, que passaram a produzir tais substâncias. c) A radiação UV atuou como fator de seleção, de maneira que plantas sem tais substâncias eram mais suscetíveis à morte. d) A exposição constante à radiação UV induziu os indivíduos de araucária a produzirem substâncias de defesa contra tal radiação. e) A araucária é um exemplo típico da finalidade da evo- lução, que é a produção de indivíduos mais fortes e adaptados a qualquer ambiente. 08.15. (UNICENTRO – PR) – Nos hospitais, superbactérias, criadas em uma dieta de antibióticos estão em toda parte. Nos Estados Unidos, infecções hospitalares vitimam um paciente em cada 10, causam 90 mil mortes anuais e custam mais de 11 bilhões de dólares por ano. No Brasil, segundo a ANVISA, não temos dados estatísticos atuali- zados. Mas sabemos que mortes por infecções adquiridas em hospitais ocorrem diariamente em nosso país. (PENA, 2014). A situação apresentada no texto e na imagem retrata a crescente resistência das bactérias aos antibióticos, o que representa um grave problema de saúde pública em todo o mundo. Considerando argumentos neodarwinistas para ex- plicar a resistência das bactérias aos antibióticos, identifique com V as proposições verdadeiras e com F, as falsas: ( ) Os mecanismos de mutação e recombinação gênica podem explicar a existência de variabilidade entre bac- térias de uma espécie, com formas sensíveis e resistentes a antibióticos. ( ) Nos hospitais, determinado antibiótico pode atuar favo- recendo a seleção natural, ao eliminar bactérias sensíveis e permitir que uma espécie geneticamente resistente a esse medicamento sobreviva no meio. ( ) A exposição excessiva de bactérias hospitalares sensíveis a antibióticos promove a sua adaptação ao contato com o medicamento, condição que é transmitida para as futuras gerações de bactérias. ( ) Bactérias resistentes a um antibiótico são mantidas no meio ambiente e proliferam, perpetuando essa condição. A alternativa que indica a sequência correta, de cima para baixo, é a: a) V – V – F – V d) V – F – V – V b) V – F – F – V e) F – V – F – V c) F – F – V – F 08.16. (UEL – PR) – Responda a essa questão com base no texto abaixo. Darwin, empolgado com as maravilhas da natureza tropical, em Salvador e no Rio, registrou: A viagem do Beagle foi sem dúvida o acontecimento mais im- portante de minha vida e determinou toda a minha carreira. As maravilhas das vegetações dos trópicos erguem-se hoje em minha lembrança de maneira mais vívida do que qualquer outra coisa. (Adaptado de: MOREIRA, I. C. Darwin, Wallace e o Brasil. In Jornal da Ciência, Ano XXII, n. 625, p. 6, 11 jul. 2008.) Darwin, em sua teoria de seleção natural, forneceu uma expli- cação para as origens da adaptação. A adaptação aumenta a capacidade de um organismo de utilizar recursos ambientais para sobreviver e se reproduzir. Com base na série de obser- vações e conclusões de Darwin e nos conhecimentos sobre o tema, considere as afirmativas: I. O tamanho das populações naturais mantém-se cons- tante ao longo do tempo, sendo limitado por fatores ambientais, como a disponibilidade de alimento, locais de procriação e presença de inimigos naturais. II. Uma luta contínua pela existência ocorre entre indivíduos de uma população e a cada geração muitos morrem sem deixar descendentes; os que sobrevivem apresentam determinadas características relacionadas à adaptação. III. Os indivíduos de uma população possuem as mesmas características, o que influencia sua capacidade de explorar com sucesso os recursos naturais e de deixar descendentes. IV. Os indivíduos mais adaptados se reproduzem e trans- mitem aos descendentes as características relacionadas a essa adaptação, favorecendo a permanência e o apri- moramento dessas características ao longo de gerações sucessivas. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e III são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. Aula 08 19Biologia 4B 08.17. (UFMA) – Relacione os tipos de isolamento reprodutivo com seus respectivos conceitos listados abaixo e, em seguida, assinale a alternativa correta. I. Isolamento Estacional II. Isolamento Comportamental III. Isolamento Gamético IV. Isolamento Mecânico V. Isolamento Ecológico ( ) Duas populações vivem na mesma área geográfica, mas em diferentes microambientes. ( ) Fenômeno fisiológico que impede a sobrevivência dos gametas masculinos de uma população no sistema reprodutor feminino da outra. ( ) Mecanismo onde não ocorre ajuste entre as peças genitais do casal por causa das diferenças anatômicas. ( ) Mecanismo que ocorre quando duas populações, mesmo ocupando o mesmo habitat, se reproduzem em épocas di- ferentes. ( ) Fenômeno que ocorre quando há diferença de comportamento entreas espécies, particularmente nos rituais de aca- salamento. a) I, II, III, IV e V b) V, III, IV, I e II c) III, I, IV, V e II d) V, III, II, I e IV e) I, V, II, III e IV 08.18. (UFCG – PB) – As figuras abaixo esquematizam o desenvolvimento em ambientes diferentes de uma espécie vegetal em que são oferecidas condições edafoclimáticas distintas. Isolamento geográfico seleção natural seleção natural Ambiente X – seco dispersão dispersão folhas estreitas folhas largas folhas largas raízes normais plantas com folhas médias Ambiente Y – úmido folhas estreitas raízes longas Do esquema apresentado, podemos chegar à seguinte dedução: a) As diferentes condições ambientais oferecidas, como temperatura, qualidade dos solos e umidade relativa do ar, são por si suficientes para determinarem o surgimento de uma nova espécie. b) As condições diversas do ambiente determinaram o surgimento de duas novas espécies: no ambiente-X, uma variedade com folhas estreitas e raízes longas e no ambiente-Y com folhas longas e raízes normais. c) Se, por alguma razão, as três populações de plantas permanecerem isoladas, elas poderão evoluir separadamente. Contudo e a qualquer momento, podem se cruzar entre si recombinando seus genes e suas características. d) A especiação caracterizada no esquema apresentado é o resultado do isolamento reprodutivo entre as raças geográficas ou subespécies, as quais não podem mais se cruzar entre si. e) Populações de plantas, por ocasião de isolamento geográfico longo, desenvolverão diferenças em suas características genéticas e essas podem ser tão profundas a ponto de caracterizar duas ou mais raças geográficas. 20 Semiextensivo Discursivos 08.19. (UFMG) – Leia estes trechos: TRECHO 1 Cobra com patas revela origens do grupo “É preciso olhar com atenção ligeiramente acima do normal o corpo sinuoso da Najash rionegrina para ver que há alguma coisa errada: duas patinhas traseiras num corpo de cobra. Para os paleontólogos que descobriram o fóssil do bicho, esses membros minúsculos podem ser a chave para explicar como um grupo de lagartos acabou se transformando nas serpentes de hoje. Segundo eles, é uma história suja e rasteira. Os bichos teriam perdido suas patas como forma de se adaptar à vida colada ao solo, entrando em buracos e se escondendo sob as folhas caídas das árvores. E o novo fóssil, descoberto na Argentina, seria justamente o golpe decisivo para mostrar que essa origem rés-do-chão, e não uma suposta gênese marinha, é que corresponde à verdadeira história familiar das serpentes.” LOPES, Reinaldo José. Folha de S. Paulo, São Paulo, 20 abr. 2006. Folha Ciência, p. A15. TRECHO 2 Revolução na história das cobras “Essas evidências apontam para uma mudança drástica na história evolutiva das cobras. Primeiramente, a morfologia da Najash demonstra que ela é mais primitiva que as demais cobras cretáceas, uma vez que a forma e o arranjo de sua cintura e seus membros posteriores são mais próximos do padrão dos lagartos, indicando que essa morfologia surgiu antes do padrão das cobras marinhas do Cretáceo. Em segundo lugar, o fato de a Najash ter sido encontrada em sedimentos terrestres indica que a origem marinha das cobras (bem como a explicação para a progressiva diminuição dos membros) deve ser abandonada. Mas, então, como teriam as cobras evoluído em terra? Aparentemente, a resposta pode ser dada pela observação de la- gartos atuais que escavam galerias no subsolo ou ocupam tocas feitas por outros organismos. Esses lagartos apresentam corpos muitos alongados, membros reduzidos (ou ausentes, como a maioria das Amphisbae- nias), bem como crânios achatados e reforçados, utilizados para escavar. Todas essas características estão presentes na Najash, sugerindo que a adoção de um hábito escavador teria sido o caminho evolutivo mais provável seguido pelas cobras.” SCHULTZ, César L., Ciência Hoje, n. 227, v.38, p. 9-10, 2006. a) IDENTIFIQUE e TRANSCREVA, a seguir, o fragmento, de um desses dois trechos, em que a explicação do autor mais se aproxima da “Lei de Uso e Desuso”, defendida por Lamarck. Aula 08 21Biologia 4B b) IDENTIFIQUE e TRANSCREVA, a seguir, o argumento utilizado pelo autor, em cada um desses dois trechos, para justificar a origem das cobras atuais a partir das cobras terrestres e não das cobras marinhas. 08.20. Considere as seguintes afirmações: a) “O gafanhoto é verde porque vive na grama.” b) “O gafanhoto vive na grama porque é verde.” Na sua opinião, qual afirmação seria atribuída a Darwin e qual seria atribuída a Lamarck? Justifique sua resposta. Gabarito 08.01. b 08.02. d 08.03. a 08.04. c 08.05. d 08.06. a 08.07. a 08.08. a 08.09. a 08.10. b 08.11. c 08.12. 11 (01, 02, 08) 08.13. b 08.14. c 08.15. a 08.16. d 08.17. b 08.18. e 08.19. a) “Os bichos teriam perdido suas patas como forma de se adaptar à vida cola- da ao solo...” b) trecho 1 – “esses membros minúsculos podem ser a chave para explicar como um grupo de lagartos acabou se trans- formando nas serpentes de hoje.” – “ o fato de ela ser encontrada em se- dimentos terrestres” ; “a observação de lagartos atuais que escavam ga- lerias no subsolo ou ocupam tocas feitas por outros organismos. Esses lagartos apresentam corpos muito alongados, membros reduzidos [...], crânios achatados e reforçados, utilizados para escavar” . *(rés do chão = pavimento de uma casa ou edifício que fica ao nível do solo; andar térreo). 08.20. a) Lamarquista – A alternativa sugere que o fato de viver na grama fez o gafanhoto desenvolver a cor verde, o que faz referência à lei do uso e desu- so de Lamarck; b) Darwinista – A alternativa sugere que, pelo fato de o gafanhoto ser verde, ele é selecionado positivamente e consegue viver camuflado no grama- do verde. Semiextensivo22 Anotações
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