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Evolução uma abordagem didática Momento a momento, evoluímos. Fomos todos nadadores em algum útero, pequenos exploradores em nossa juventude e bípedes desde a maturidade. No entanto essa não é a nossa forma final. Ao estudarmos processos biológicos entendemos que a vida é mudança e que evolução nunca se tratou dos resultados mas sim dos meios e dos inúmeros experimentos que a natureza fez com a nossa morfo-fisiologia. E como a mudança pode ser alterada, a vida pode ser projetada. 1-Teoria sintética Para compreendermos o passado é necessário entendermos o presente, por esta razão explicarei qual é o consenso científico atual a cerca da teoria evolutiva. Mas vale lembrar que o consenso científico atual sobre o Neodarwinismo está começando a ruir após as teorias e observações da bióloga Lynn Margulis que propôs a teoria da endossimbiose e rearanjou toda a árvore da vida. "A seleção natural elimina e talvez mantenha, mas não cria... Os neodarwinistas dizem que novas espécies surgem quando mutações ocorrem e modificam um organismo. Foi-me ensinado repetidamente que o acúmulo de mutações aleatórias levou a mudanças evolutivas que mais adiante levaram ao surgimento de novas espécies. Eu acreditei até procurar evidências." - Lynn Margulis A teoria sintética da evolução ou neodarwinismo considera que as mutações, irradiação gênica, mudanças no meio, combinações gênicas e seleção natural são os fatores principais que culminam no processo evolutivo de uma espécie; A segregação independente dos cromossomos, e permutações que ocorrem durante a meiose produz um mecanismo hereditário para organismo sexuados permitindo praticamente inúmeras combinações gênicas. Tanto esse processo quanto as mutações estão relacionadas à modificações do material genético de uma população, sendo que, por seleção natural, podem ser mantidas, como características adaptativas ou podem ocasionar a extinção caso a mudança no meio seja muito grande ou uma espécie muito sensível e com o nicho muito restrito. Assim, quando positiva (primeiro caso), este tipo de seleção permitirá que alguns representantes de uma população tenham mais chances de sobrevivência, reproduzindo e dando origem a indivíduos também mais bem, caso este fator seja hereditário. Pode-se enquadrar a formação de novas espécies em três tipos distintos onde o que é considerado é apenas o resultado não o que ocasiona ele: ● Na seleção direcional, um determinado fenótipo encontrado em uma minoria é favorecido e tem sua frequência aumentada. Esse tipo de pressão ocorre frequentemente em mudanças ambientais e quando ocorre migração de populações para novas áreas que possuem diferentes pressões ambientais. Nota-se o uso de seleção direcional na genética quantitativa, visto que ela demonstra em mudança de direção na média da população ao longo do tempo em características contínuas. Durante um longo período pode-se medir uma característica, por exemplo, o tamanho do bico em uma população de um pássaro, e fazer testes com a seleção direcional. Através desses testes é possível estimar a resposta a seleção fazendo medições durante um determinado período de tempo (anos) e também estimar a herdabilidade dessa população. Quanto mais a seleção estiver atuando mais forte será o diferencial de seleção. Se indivíduos melhores adaptados e que forem muito diferentes dos indivíduos médios na população, a seleção será forte e o diferencial de seleção será grande. Se a seleção for fraca, indivíduos bem sucedidos serão mais como uma amostra aleatória da população como um todo e será pequeno. Um exemplo é a Acinetobacter baumanii que era considerada inofensiva, recentemente em Fortaleza, no Ceará, ela contaminou a UTI do Hospital Messejana. A Acinetobacter agravou o quadro de saúde de sete pacientes, e eles morreram. Com décadas de uso de diversos antibióticos matando as não resistentes um pequeno grupo com uma mutação se tornou uma superbactéria, outro exemplo é o aparecimento de superpragas, uma população de insetos em que a grande parte é sensível a um determinado inseticida, alguns indivíduos contêm uma característica que os fazem resistentes. Essa resistência é conferida por genes mutantes que confere uma condição favorável ao ambiente em que o inseticida seja inserido. No caso de os insetos estarem em um ambiente em que tenha o inseticida, haverá uma grande queda da população,devido a alta mortalidade dos insetos sensíveis. Os insetos resistentes sobrevivem e continuam a se reproduzir originando uma prole com a mesma resistência. Dessa forma a população será adaptada ao inseticida, pois pelo processo da seleção direcional o genótipo favorável foi fixado na população ● Na seleção estabilizadora ou seleção purificante, o fenótipo que representa a média da característica é favorecido, sendo as formas extremas eliminadas da população. Essa seleção pode ser observada ao analisar os recém-nascidos da espécie humana. Estes geralmente nascem com peso em torno de 3,3 kg, um peso que representa menor mortalidade. Crianças muito pequenas ou muito grandes correm mais riscos de morte e, portanto, a seleção não as favorece. Vale destacar que essa seleção assim como outras agiram muito no passado, mas, atualmente, com os avanços da medicina, crianças muito pequenas possuem a seu favor tecnologias, como a incubadora, que garantem sua sobrevivência. Além disso, crianças grandes podem nascer por cesariana, evitando lesões no momento do parto relaxando a penetrância dessa pressão. Em um ambiente constante, a troca de genes entre os indivíduos irá aumentar a variância da população a cada geração, e a seleção estabilizadora a reduz para um valor próximo da geração anterior, assim, os valores médios da população não se modificam. Na natureza, grande parte das características estão sujeitas à seleção estabilizadora e esta tende a diminuir a variação herdável. Por exemplo, uma característica pleiotrópica que seja influenciada por quatro locus e que, em cada loco, estejam presentes dois alelos. Um dos dois alelos aumenta (A) o valor da característica, e o outro diminui (a). Sendo assim, cada haplótipo individual será composto de uma série de alelos. Representante 1: AAAA/aaaa heterozigoto Representante 2: AAaa/aaAA heterozigoto Representante 3: AAaa/AAaa homozigoto A seleção natural irá favorecer indivíduos com um fenótipo intermediário, produzido por genótipos com metade de genes (A) e metade (a). Uma lógica equivocada seria concluir que se fosse mantida a variabilidade genética, pois os genótipos se re-cruzam e produzem descendentes variáveis. No entanto, se for assim, os representantes homozigotos (3) terão uma pequena vantagem, pois todos os descendentes serão iguais aos parentais, então estes possuirão o fenótipo ótimo, enquanto os descendentes dos heterozigotos (1) e (2) não, pois a prole não terá fenótipo ótimo como o da geração parental. Portanto, numa população composta por esses três genótipos, a seleção favorecerá assm levemente o genótipo (3), e se o ambiente não mudar durante um longo período o fenótipo (3) continuará sendo favorecido e a seleção irá produzir uma população uniforme.Todavia, existem outros genótipos que também podem ser homozigotos: Representante 4: AaAa/AaAa homozigoto Representante 5: AaaA/AaaA homozigoto Representante 6: aAAa/aAAa homozigoto Imagine que exista uma população com os genótipos do (3) ao (6) e que a seleção ainda favoreça o fenótipo intermediário,portanto, novamente a evolução pressionará para a direção de apenas um genótipo, que deve ser homozigoto para todos os locos. Concluí-se, que qualquer homozigoto que possui uma frequência um pouco maior do que os outros terá vantagem. Por exemplo, se o genótipo (6) possui frequência maior que os genótipos (3), (4) e (5), todos os genótipos terão maior probabilidade de cruzar com o genótipo (6) do que com os outros representantes. Quando o representante (6) se cruza com outro representante (6), todos seus descendentes serão favorecidos, pelo mesmo mecanismo exemplificado anteriormente. Mas, se os representantes (3), (4) ou (5) cruzam com o representante (6), seus descendentes possuirão alguns genótipos desvantajosos (heterozigotos). Mesmo se seus descendentes tiverem o genótipo homozigoto sendo, portanto, vantajoso, estes terão uma prole com recombinantes desvantajosos. A conclusão, portanto, é que se um caráter está sofrendo pressão seletiva estabilizadora, o efeito da seleção será de reduzir a variação e a herdabilidade reduzindo a variabilidade genética para zero, mesmo com a seleção estabilizadora atuando. Mesmo com a herança poligênica tender a se tornar uniforme, há características reais com muita variabilidade genética. Porém, sabe-se de forma imperfeita qual(is) processos que mantém a variabilidade genética. ● A seleção disruptiva, pode ser simplificada ao oposto da seleção estabilizadora é uma pressão que simultaneamente favorece os indivíduos nos extremos da distribuição normal. Quando este mecanismo opera, os indivíduos dos extremos da distribuição (consequentemente um grupo pequeno) tendem a produzir maior descendência do que aqueles no centro da distribuição. Os fenótipos extremos são beneficiados ao longo do tempo. A maior parte dos exemplos que podemos citar são populações que sofreram cladogênese como por exemplo os tentilhôes descritos por Darwin que em algumas aves podemos ter três tipos de bicos: adaptado a captura de vermes (bico longo e pontiagudo), bico curto e resistente para quebrar sementes duras e bico intermediário adaptado a consumir frutos. Se nesse ambiente o fotoperíodo das plantas frutíferas não induzir a floração ou se houver um desmatamento das árvores produtoras de frutos consumidos pelas aves de bico intermediário, a frequência das mesmas irá diminuir ao longo do tempo, em função da falta de alimento. Portanto, na seleção disrruptiva, somente os fenótipos extremos são beneficiados. A nossa espécie assim como todas as outras já passou por milhares de pressões seletivas moldando nossa morfologia e até mesmo nos fazendo ser animais sociais, o estado humano de ‘’amor’’ (seja ele qualquer um dos três tipos descritos pelos gregos) é apenas um mecanismo químico que evita que nos afastemos do grupo, e também por isso temos o impulso biológico de defendermos os idosos e crianças de predadores, ameaças e até de nós mesmos. Tais caracteristicas permitiram a perpetuação dos nossos ancestrais pois a pesar do que pensamos somos uma espécie fraca e ocupamos o nível 2,1 na escala trófica. Além desse exemplo podemos citar a quantidade de melanina no tecido epitelial humano. A pigmentação da pele tem como função o bloqueio de raios UV, impedindo sua reação bioquímica com o organismo, que tem potencial mutagênico. Essa quantidade está diretamente ligada à região do globo na qual o humano nascia, uma vez que perto da linha do Equador e nos trópicos há maior incidência de raios UV, concentrando pessoas de pele mais escura, enquanto regiões mais próximas aos pólos concentrariam pessoas de pele mais clara, uma vez que a radiação UV é menor nessas áreas.Outra adaptação ocasionada por uma interação interespecífica é a habilidade de digestão da lactose que Na maior parte das pessoas, os genes responsáveis pela digestão da lactose são inativados ainda na infância. No entanto, em diversos indivíduos do norte europeu, descendentes de uma cultura muito ligada a criação de gado 6000 anos atrás, foi observada a forma ativa desse gene durante a vida adulta. Esse é um caso no qual a nutrição extra que isso possibilitava foi uma vantagem tão grande aos adultos que os capazes de digerir leite foram selecionados e deixaram mais descendentes vivos, aumentando a frequência deste ocorrido na população. A seleção natural, desta forma, elimina indivíduos que possuam aspectos desvantajosos para o seu respectivo meio, sendo estes, portanto, menos adaptados a ela. Assim, considerando que ambientes não são sistemas estáveis e constantes, diferentes pressões seletivas podem ocorrer dentro de uma população, evitando a eliminação ou inativação de determinados genes que não seriam mantidos caso o ambiente fosse homogêneo. Compreendemos atualmente que a vida está em uma animada e tortuosa valsa com o meio ambiente com suas pressões seletivas e são os padrões ambientais que conduzem. 2-Processo histórico de formação da teoria atual Antes da teoria evolutiva em sí ter sido proposta ou sequer pensada o que era consenso geral era o fixismo, ou em outras palavras a teoria de que existe um número fixo de espécies que se estendem desde a aparição da humanidade, Ideias sobre o mutacionismo foram expressas por pensadores chineses desde antes do tempo cronológico tais como 莊子 (Chuang Tzu), um filósofo taoísta que viveu por volta do século IV a.C. graças a 莊子, o taoísmo negou explicitamente a fixação de espécies biológicas e 莊子 especulava que as espécies teriam desenvolvido atributos diferentes em resposta a ambientes diferentes. Seres humanos, a natureza e o céu eram vistos como um estado em "constante transformação" conhecido como o ‘tao’, 莊子 em contraste com uma visão mais estática da natureza, típica do pensamento europeu. Um milênio depois a europa quando se descobriu a existência dos fósseis os pensadores propuseram que existiram mais espécies porem eventos catastróficos a extinguiram. O primeiro que se tem conhecimento à elaborar algo parecido com a teoria sintética foi o filósofo e naturalista iraniano أبو عثمان عمرو بن بحر الكناني البصري (Abū ʿUthman ʿAmr ibn Baḥr al-Kinānī al-Baṣrī ) mais conhecido pelo apelido الجاحظ (al-Jāḥiẓ) (781 – 868 ou 869) Observou que determinados parasitas se adaptam à cor de seu hospedeiro, e realizou uma pesquisa sobre os efeitos da dieta e do clima não somente em homens, mas também em animais e plantas.As 87 páginas do Livro dos Animais (aproximadamente um décimo do texto original de الجاحظ) estão preservados na Biblioteca Ambrosiana em Milão, e influenciou outros pensadores muçulmanos, tais como Al-Farabi, Al-Arabi, Al-Biruni e Ibn Khaldun.[1] publicou no início dos anos 800 o ‘’Livro dos Animais’’ uma enciclopédia que apresenta 350 espécies. Nele الجاحظ postula as ideias como uma luta constante entre os seres vivos onde eles vão ficando mais fortes, rápidos e inteligentes com o passar das gerações como ele escreve: "Os animais estão envolvidos numa luta pela existência e pelos recursos, para evitar serem comidos e se reproduzirem", "os fatores ambientais influenciam nos organismos fazendo com que desenvolvam novas características para assegurar a sobrevivência, transformando-os assim em novas espécies" e "os animais que sobrevivem para se reproduzir podem transmitir suas características exitosas a seus descendentes". Ele chamou esse processo de seleção natural. Estava claro para الجاحظ que o mundo animal estava numa luta constante para sobreviver, e que uma espécie sempre era mais forte que outra. Para sobreviver, os animais tinham de possuir características competitivas para achar comida,evitar virar comida de outros e se reproduzir. Isso os obrigava a mudar de geração em geração, dentre outros conceitos como: ● Os organismos de uma mesma espécie não são rigorosamente iguais, uns aos outros, há diferenças particulares que tornam alguns sexualmente mais atraentes, mais forte, mais rápidos, mais adaptados às condições de vida local do que outros, não tão adaptados. ● A consequência lógica de uma luta pela vida seria sempre a seleção natural dos mais aptos com a extinção dos menos aptos. As ideias de الجاحظ influenciaram outros pensadores muçulmanos posteriores. Seu trabalho foi lido por homens como al-Farabi, al-Arabi, al-Biruni e Ibn Khaldun. formulou a teoria de que o ambiente em conjunto com outros fatores الجاحظ comportamentais alteravam ao longo das gerações a morfo-fisiologia dos indivíduos transmutação de espécies, seleção natural ou da evolução. A característica que mais distingue a teoria do الجاحظ de todas as outras teorias é que a evolução é vista https://pt.wikipedia.org/wiki/869 como uma função da mudança da população e não da mudança do indivíduo como mais adiante a sociedade científica européia iria propor. Seja por xenofobia ou pelo império-colonialismo esse conhecimento nunca chegou até a Europa e o fato de que nessa época o criacionismo e o fixismo perduravam por lá (e que em pleno 2020 continuam perdurando) com a expansão do cristianismo a europa estava longe de ser estabelecida como referência do conhecimento científico. 1700 anos depois das teorias de (الجاحظ) um naturalista chamado Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevalier de Lamarck publicou as suas teorias retrógradas dando origem a uma corrente de pensamento que se disseminou pela europa chamada Lamarquismo. A teoria Lamarquista baseava em dois pontos fundamentais: ● As espécies teriam evoluído em consequência de sucessivas alterações estruturais ocorridas em seus órgãos. essa alterações poderiam ser motivadas por uso excessivo ou desuso de tais órgãos. Segundo Lamark, a intensidade com que se faria o uso de cada parte do corpo seria ditada pela necessidade de adaptações do indivíduos às condições impostas pelo meio. ● Essas alterações estruturais dos órgãos adquiridas durante a vida por influência do ambiente seriam transmissíveis por hereditariedade. A hipótese de Lamarck ficou conhecida como lei do uso e desuso. seu autor se fundamentava nas observações de atletas e paralíticos, nos quais o uso excessivo e o desuso da musculatura determinam respectivamente, a hipertrofia e a atrofia dos músculos e consequentemente dos membros afetados. Mas esse efeito só é real no tecido muscular estriado e não com os ‘’órgãos’’ como propunha Lamarck. Por outro lado, sabemos que as modificações adquiridas no meio não se fazem hereditárias. Muito mais tarde, Weissman testou essa hipótese cortando a cauda de camundongos por inúmeras gerações sucessivas e verificou que ao final eles continuavam a nascer com cauda e sem a menor diminuição no comprimento ou na espessura dela. Lamark errou porque:1) as transformações que ocorrem numa espécie independem do uso e desuso dos órgãos; 2) as transformações estruturais ou fisiológicas não ocorrem por vontade da vontade do organismo mas sim incidentalmente, ao acaso; c)Os caracteres estruturais adquiridos durante a vida não se transmitem por hereditariedade ( citei somente os estruturais pois estudos epigenéticos estão provando que mudanças no funcionamento de um gene mesmo não sendo causadas por alterações na sequência de DNA, se perpetuam nas divisões celulares, meióticas ou mitóticas levando conhecimentos adquiridos durante a vida adiante por um mecanismo ainda desconhecido). O Lamarquismo estava correto em suas convicções, porém totalmente errado en suas explicações. O grande mérito de Lamarck foi o de ter sido um evolucionista ardente em um período histórico e geográfico onde predominava o fixismo e os dogmas cristãos. O advento europeu do Darwinismo ocorreu em 1859 com a publicação do livro a origem das espécies onde ele estrutura teorias evolutivas muito parecidas com as teorias do الجاحظ mas sua hipótese era também baseada em estudos que se provaram falsos desqualificando parte da teoria dele como: ● As populações crescem numa progressão geométrica, enquanto as reservas alimentares para elas crescem apenas numa progressão aritmética (fundamento este tirado de um livro de Thomas Malthus, economista famoso ao tempo de Darwin) ● Em face de desproporção entre o crescimento de população e quantidade de recursos disponíveis os indivíduos se empenhariam numa luta pela vida. Baseando-se também em suas observações feitas durante a sua viagem ao redor do mundo (durante cinco anos) no Beagle, navio de inspeção inglês. Com o avanço científico concluiu-se que a teoria de الجاحظ que mais tarde também foi a de Darwin estava incompleta, primeiramente Darwin, na tentativa de explicar a seleção natural dos mais aptos sobre os menos aptos, justificando o aparecimento de alguns e prevalência de outros, não soube justificar o surgimento de novas características, que posteriormente acabariam prevalecendo sobre os que não a tivéssem, e também errou por interpretar a luta pela vida como uma imensa competição entre indivíduos, isto é, a luta do indivíduo contra indivíduo. Todavia, o fenômeno luta pela vida, proposto por الجاحظ, é indiscutível, assim como é inegável a seleção natural dos mais aptos. Esses dois fatores continuam em nossos dias, a ser reconhecidos como essenciais, ainda que não únicos no mecanismo de evolução das espécies. E a última teoria que sustentaria o último pilar da teoria sintética moderna aconteceu no século passado no advento do mutacionismo, ele surgiu depois que Hugo de Vries e outros pesquisadores identificaram a existência dos genes (já comprovada meio século antes por Mendel, que não encontrou apoio no mundo científico de sua época). Conhecidos os genes e os cromossomos, foi possível, então, compreender o fenômeno das mutações, descrito por De Vries. Embora o mutacionismo corrija a grande falha no Darwinismo e do Lamarquismo, que admitiam a hereditariedade dos caracteres adquiridos, ele se mantém fiel às ideias de luta pela vida e seleção natural. Para De Vries, as variações surgem em indivíduos de uma espécie em consequência de alterações no material genético transmitidos sexualmente através dos gametas, ou seja as mutações terias origem em gametas alterados e na sua dotação genética. "Novas mutações não criam novas espécies; eles criam filhos que são prejudicados." - Lynn Margulis Contribuindo assim com a explicação de como novos caracteres surgiam e provando que eles não surgiam pela vontade dos organismos e sim ao acaso e também por isso o mutacionasmo ficou conhecido por Neodarwinismo. Agora com conhecimento histórico podemos ver o esqueleto teórico a teoria sintética que se apoia nos conceitos de: ● mutações ● acaso ● luta pela vida ● seleção natural ● isolamento do tipo mutante 3-Principais fatores evolutivos Como mencionei no início os tipos de seleções naturais (direcional, estabilizadora e desrrupitiva) elas somente descrevem como as pressões seletivas afetam uma população específica e não quais seriam as pressões e suas possíveis causas. "Embora as mutações aleatórias tenham influenciado o curso da evolução, sua influência foi principalmente pela perda, alteração e refinamento. Porém, nunca uma mutação fez uma asa, uma fruta, um caule lenhoso ou uma garra aparecer. As mutações, em resumo, tendem a induzir doenças, morte ou deficiências. Nenhuma evidência na vasta literatura de alterações de hereditariedade mostra evidências inequívocas de que a própria mutação aleatória, mesmo com o isolamento geográfico das populações, leva à especiação ". - Lynn Margulis Todos os processo de especiação conhecidospodem ser enquadrados de acordo com o modo com que a especiação ocorre, sendo os processos nas quais espécies vivas se formam. Quando este processo é uma transformação gradual de uma espécie em outra que envolve uma mudança na frequência genética de uma população inteira, quando um número suficiente de mutações atingem a fixação numa população de tal maneira que existe uma diferença significativa em relação à população ancestral, uma nova espécie pode ser designada. Portanto, a população vai se modificando gradativamente, em função de continuas alterações nas condições ambientais, o que resulta em uma população tão diferente da original que pode ser considerada uma nova espécie esse processo se chama anagênese ou o seu oposto a cladogênese pela divisão de uma espécie em duas onde as novas espécies se formam por irradiação adaptativa, isto é, a partir de grupos que se isolam da população original e se adaptam a diferentes regiões. Depois de longo tempo de isolamento, as populações originam novas espécies. Embasando-se na anagênese e cladogênese tem-se quatro modos principais de especiação: ● Especiação alopátrica, também conhecida como especiação geográfica, é o processo que acontece quando grandes populações biológicas ficam fisicamente isoladas por uma barreira externa e desenvolvem em isolamento reprodutivo interno (genético), de tal modo que, se depois a barreira desaparecer, indivíduos das populações já não podem se cruzar. Quando existe o livre fluxo gênico entre as populações de uma espécie, a coesão genética da espécie é mantida. Com o aparecimento de barreiras geográficas, como o surgimento de um rio, o aumento da densidade arbórea de uma floresta ou a formação de uma cadeia de montanhas, o fluxo gênico entre duas subpopulações é interrompido e as mudanças adquiridas por mutações, recombinação e seleção podem se acumular diferentemente entre as subpopulações, levando ao isolamento reprodutivo e à especiação. O isolamento reprodutivo evolui, portanto, como subproduto da divergência entre populações geograficamente afastadas. É consenso científico que a alopatria é a forma mais comum de especiação. A especiação alopátrica é fortemente suportada pela “lei da distribuição”: para uma dada espécie de uma região, a espécie mais próxima relacionada a ela tem baixa probabilidade de ser encontrada na mesma região ou em regiões muito distantes, mas existe uma alta probabilidade de ser encontrada em alguma região próxima separada da primeira por algum tipo de barreira. Podendo novamente serem citados como exemplos os tentilhões descritos por Darwin. ● Simpátrica, é a divergência genética de várias populações (de uma espécie parental única) que habitam a mesma região geográfica, de modo a que essas populações se tornam espécies diferentes. Diferentemente da alopátrica apenas uma pequena parte da população se separa atendendo a um novo nicho. ● Parapátrica é uma forma de especiação que ocorre em uma área geográfica contínua na qual as espécies divergentes apresentam distribuições adjacentes. Não há nenhuma barreira externa ao fluxo gênico, no entanto os acasalamentos não são completamente aleatórios. Este modelo difere da especiação alopátrica no que se refere a distribuição geográfica da espécie parental já que a alopatria requer sub-populações geograficamente isoladas. Nichos neste habitat podem estar diferenciados ao longo de um gradiente ambiental, impedindo fluxo gênico, e criando assim uma variação clinal. Um exemplo deste tipo de especiação é a erva Anthoxanthum, que se sabe que sofreu especiação parapátrica em áreas onde ocorreu contaminação por metais a partir de minas. Isto cria uma pressão selectiva para a tolerância a metais. Há seleção contra os híbridos dessas populações, o que pode ter favorecido a autopolinização. Além disso, elas apresentam tempos de floração distintos o que funciona como um barreira reprodutiva. Sugere-se que essa diferença entre tempos de floração tenha sido favorecida pela seleção natural devido a menor aptidão dos híbridos. Esse tipo de mecanismo é denominado reforço do isolamento reprodutivo. ● Peripátrica, neste modo, as espécies novas são formadas em populações periféricas isoladas; este modo é semelhante à especiação alopátrica na medida em que as populações estão isoladas e por isso não há transferência de genes. No entanto, a especiação peripátrica, ao invés da especiação alopátrica, propõe que uma das populações seja muito menor do que a outra. ● Seleção artificial é o processo de cruzamentos conduzido pelo ser humano com o objetivo de selecionar características desejáveis em animais e plantas. Estas características podem ser, por exemplo, um aumento da produção de carne, leite, lã, seda ou frutas. Para esse fim foram, e são, produzidas diversas raças domésticas, como cães, gatos, pombos, bovinos, peixes e plantas ornamentais. É uma seleção em que a luta pela vida, ou seleção natural, que foi substituída pela escolha humana dos indivíduos que melhor atendem aos seus objetivos. Distingue-se da seleção natural pela intencionalidade presente na intervenção influente. Um exemplo desse tipo de seleção é toda a espécie Canis familiaris ou um exemplo mais específico a raça Pitbull, que tem como característica a força mandibular e extrema agressividade. Esses animais cruelmente são colocados para se enfrentar em rinhas. Os perdedores muitas vezes saem mortos. Os campeões são valorizados e têm cruzamentos ou até mesmo seu esperma vendido por altos valores. Machos e fêmeas com grande força física, habilidades e, principalmente agressividades são cruzados e seus filhotes são comercializados por todo mundo. 3.1Deriva genética Deriva genética ou oscilação genética é um mecanismo que permite a ocorrência de mudanças evolutivas em pequenas escalas que modifica aleatoriamente as frequências alélicas ao longo do tempo. A deriva genética é um processo cujo estado é indeterminado, com origem em eventos aleatórios, não é possível prever a direção da mudança na frequência de um alelo causada pela deriva. Esse mecanismo resulta em perda de variação genética e na fixação de alelos em diferentes loci. Os alelos fixados pela deriva podem ser neutros, deletérios ou vantajosos. Nesses dois últimos casos, a trajetória da frequência alélica ao longo do tempo será determinada pela interação entre a deriva e a seleção natural. O efeito da deriva é maior quanto menor o tamanho da população, podendo aparecer em diferentes momentos da história evolutiva da população: ● No estado inicial; (efeito fundador); o estabelecimento de uma nova população por uns poucos organismos originais (em um caso extremo, por apenas uma única fêmea fertilizada), que contém somente uma pequena fração da variação genética total da população parental, se uma população irá se desenvolver ou não dependerá da População Mínima viável do próprio organismo ● Repetidamente; (efeito de gargalo); Se caracteriza por uma variação genética reduzida, significa que a população pode não ser capaz de se adaptar a novas pressões seletivas; O efeito gargalo de garrafa é um evento genético causado por uma redução drástica do tamanho da população, onde há perda de variabilidade genética. Pode dizer que parte dos genótipos são impedidos de participarem na produção da geração seguinte. Pode ser causado por diversos fatores, como por exemplo o desastre natural; alta frequência de predação natural ou pela caça humana; redução do habitat; redução da migração devido a uma barreira geográfica, por exemplo; surgimento de novas ramificações populacionais; sendo um caso extremo de efeito de gargalo, a extinção.É um evento que ocorre independentemente da seleção natural e a heterozigosidade pode ser usada como uma medida da capacidade de uma população de responder a seleção imediatamente após um gargalo de garrafa. ● Em intervalos regulares (variaçãodemográfica) Onde o nome é auto explicativo, assim como o efeito gargalo pode ser causado por diversos fatores, como por exemplo o desastre natural; alta frequência de predação natural ou pela caça humana; redução do habitat; redução da migração devido a uma barreira geográfica, por exemplo; surgimento de novas ramificações populacionais; Um exemplo variação demográfica causada por exploração florestal no banco de mudas de espécies florestais em resposta a diferentes tamanhos de aberturas no dossel florestal. ● Constantemente; (há populações, em que a quantidade de indivíduos se mantém pequena durante anos); Isso pode ser explicado pela lei do equilíbrio de Hardy-Weinberg. Por meio da equação de Hardy-Weinberg, podemos determinar a configuração genética de uma população que não está sofrendo evolução. A partir dessa análise, podemos comparar os dados com as informações reais da população e, desse modo, perceber se há ou não evolução. Estudos evolutivos em diferentes áreas Como vimos a evolução é algo que perpassa todos os organismos existentes e até mesmos grupos moleculares simples ou os vírus, portanto todas os campos científicos que trabalham com organismos tem de ter uma narrativa evolutiva e os que contribuem com mais informações a respeito da evolução são: Paleontologia; Quando um organismo morre, ele normalmente decompõem-se rapidamente ou é consumidos por necrófagos, não deixando nenhuma evidência permanente de sua existência. Entretanto, ocasionalmente, alguns organismos são preservados. Fósseis são extrema importância para o entendimento da história evolucionária da vida na Terra, já que fornecem evidência direta da evolução e informações detalhadas sobre as linhagens dos organismos. Paleontologia é o estudo da vida passada baseado no registro fóssil e suas relações com os diferentes períodos de tempo geológicos. Para que o processo fossilização ocorra, os traços e restos do organismo devem ser rapidamente enterrados para que descoramento e decomposição não ocorram. Estruturas esqueléticas e outras partes duras do organismo são as formas mais comuns de fossilização de restos de organismos. Existem também os “fósseis” de traços, mostrando moldes e impressões na rocha de alguns organismos antigos como os existentes na Baixada do Araripe. Quando um animal morre, o material orgânico deteriora-se gradualmente, como os ossos, por exemplo, que se tornam porosos. Se o animal é subsequentemente enterrado em lama, sais minerais irão infiltrar-se nos ossos e gradualmente preencher os poros. Os ossos se solidificarão em rocha e serão preservados como fósseis. Esse processo é conhecido como petrificação. Se um animal morto é coberto por areia, e se a areia posteriormente transformar-se em lama devido a pesada chuva ou enchentes, o mesmo processos de infiltração mineral pode ocorrer. Além da petrificação, o corpo morto de um organismo pode ser bem preservado em gelo, em resina endurecida de árvores coníferas (âmbar), em alcatrão, em ambientes anaeróbios e em turfas ácidas. Fossilização pode ser às vezes só um traço, uma impressão de uma forma. Exemplos incluem folhas e pegadas, fósseis que são feitos em camadas que são posteriormente endurecidas por ação natural. É possível descobrir como um grupo de organismos evoluiu arrumando seu registro fóssil em uma sequência cronológica. Tal sequência pode ser determinada porque fósseis são maioritariamente encontrados em rochas sedimentares. Rochas sedimentares são formadas por camadas de silte ou lama uma sobre o topo da outra; deste modo, a rocha resultante desse processo contém uma série de camadas horizontais, ou estratos. Cada camada contém fósseis que são típicos para o específico período de tempo durante o qual eles se formaram. Os estratos mais baixos contêm as rochas mais velhas e os fósseis mais antigos, enquanto os estratos superiores contêm as rochas mais novas e os fósseis mais recentes. Uma sucessão de animais e plantas também pode ser vista no registro fóssil. Evidências fósseis apoiam a teoria de que organismos tendem a aumentar progressivamente em complexidade. Ao estudar o número e complexidade de diferentes fósseis em diferentes níveis estratígrafos, foi demonstrado que rochas antigas que contêm fósseis apresentam poucos tipos de organismos fossilizados, e todos eles têm uma estrutura simples, enquanto que as rochas mais recentes contêm uma grande variedade de fósseis, frequentemente com um aumento na complexidade de suas estruturas. No passado, as idades dos vários estratos e dos fósseis encontrados eram irregularmente estimadas por geologistas. Eles faziam, por exemplo, a estimação do tempo para a formação das rochas sedimentares, camada por camada. Hoje, realizando medições das proporções de elementos radioativos e estáveis na rocha, as idades dos fósseis podem ser datadas pelos cientistas com uma grande precisão. Essa técnica é conhecida como datação radiométrica. Pelo do registro fóssil, muitas espécies que aparecem em um nível estratigrafo antigo, desaparecem em níveis posteriores. Isso é interpretado em termos evolucionários como a indicação do tempo em que uma espécie se originou e tornou-se extinta. Regiões geográficas e condições climáticas variaram consideravelmente através da história da Terra. Já que organismos se adaptam a ambientes em particular, a mudança constante das condições climáticas e geográficas favoreceu espécies que se adaptaram a novos ambientes através do mecanismo de seleção natural. De acordo com o registro fóssil, algumas espécies modernas de plantas e animais são encontradas quase que praticamente iguais às espécies que viveram em tempos geológicos antigos. Essas são espécies que fazem parte de antigas linhagens que permaneceram morfologicamente (e provavelmente também fisiologicamente) quase inalteradas por um longo tempo. Consequentemente, elas são chamados de “fósseis vivos” por leigos. Exemplos de fósseis vivos incluem o nautilus, límulo, celacanto, a ginkgo e a metasequoia. Devido à descoberta de um registro fóssil praticamente completo encontrado nos depósitos sedimentares da América do Norte do período antigo do Eoceno até o presente, o cavalo apresenta um dos melhores exemplos de história evolucionária (filogenia). Essa história evolucionária começa com um pequeno animal chamado Hyracotherium que viveu na América do Norte aproximadamente há 54 milhões de anos e espalhou-se pela Europa e Ásia. Restos de fósseis do Hyracotherium mostram que ele divergia do cavalo moderno em três importantes aspectos: era um animal pequeno (do tamanho de uma raposa), de estrutura leve e adaptada para correr; os membros eram pequenos e delgados, e patas alongadas fazendo com que os artelhos (dedos do pé) fossem quase verticais, com quatro artelhos nos membros anteriores e três artelhos nos membros traseiros; os incisivos eram pequenos, os molares tinham coroas com cúspides cobertas de esmalte. O curso provável do desenvolvimento dos cavalos, do Hyracotherium ao Equus (o cavalo moderno) envolveu no mínimo 12 gêneros a centenas de espécies. As maiores correntes vistas no desenvolvimento dos cavalos a mudanças das condições ambientais podem ser resumidas como se segue: ● Aumento no tamanho (de 0,4 m para 1,5 m); ● Alongamento dos membros e patas; ● Redução dos artelhos laterais; ● Aumento em tamanho e espessura do terceiro artelho; ● Aumento em largura dos incisivos; ● Substituição de pré-molares por molares; e ● Aumento do tamanho dos dentes, altura da coroa dos molares. Plantas fossilizadas em estratos diferentes mostram que o ambiente pantanoso e arborizado no qual o Hyracotherium viveu tornou-se gradualmente seco. Sua sobrevivência dependia de uma posição elevada da cabeça para ganhar uma boa visão do ambiente ao redor, e de uma grande velocidade de rotação para escapar de predadores. Consequentemente, ocorreram o aumento de tamanho e a substituição das patas abertas pelaspatas com cascos. O chão mais seco e duro tornaria as patas originais não muito adaptadas para o suporte do animal. As mudanças nos dentes podem ser explicadas presumindo-se que a dieta deles mudou de vegetação macia para grama. Um genus dominante de cada período geológico foi selecionado para mostrar o desenvolvimento progressivo do cavalo. Entretanto, é importante salientar que não há evidências de que as formas ilustradas são diretamente descendentes umas das outras, embora elas sejam relacionadas. O registro fóssil é uma fonte importante para cientistas na investigação da história evolucionária dos organismos. Entretanto, devido a limitações inerentes ao registro fóssil, não existe uma boa sequência de formas intermediárias entre grupos relacionados de espécies. Essa falta de uma sequência contínua de fósseis(de espécies para espécies) no registro é uma grande limitação na investigação da descendência de grupos biológicos. Além disso existem lacunas entre certas linhagens evolutivas. Os fósseis que “tapariam” as lacunas são frequentemente chamados de “elos perdidos”. Esses elos perdidos são esporadicamente encontrados em escavações paleontológicas gradativamente melhorando o registro fóssil. Existe uma lacuna de aproximadamente 100 milhões de anos entre o período do Cambriano antigo e o período Ordoviciano posterior, O período do Cambriano antigo foi o período onde numerosos fósseis de esponjas, cnidários, equinodermos, moluscos e artrópodes são encontrados. No período Ordoviciano posterior, o primeiro animal que realmente possuí as características de um vertebrado(um peixe) apareceu. Portanto não existe uma sequência impecável de fósseis intermediários entre invertebrados e vertebrados. Alguma das razões para a imperfeição do registro fóssil são: ● Em geral, a probabilidade de um organismo fossilizar-se depois de morto é bem baixa; ● Algumas espécies ou grupos têm menos chance de tornarem-se fósseis porque apresentam corpos moles; ● Algumas espécies ou grupos têm menos chance de tornarem-se fósseis, porque eles vivem (e morrem) em condições que não favorecem a fossilização. ● Muitos fósseis são destruídos por movimentos de terra e pela erosão; ● Alguns fósseis são completos, mas a maioria é fragmentada; ● Algumas mudanças evolucionárias ocorrem no limite do alcance ecológico de uma espécie, e como essas espécies provavelmente são pequenas, a probabilidade da fossilização é baixa (veja Equilíbrio pontuado); ● Similarmente, quando condições ambientais mudam, a população de um espécie provavelmente se reduzirão em grande quantidades, logo qualquer adaptação as condições tem chances baixas de ser fossilizada; ● A maioria dos fósseis apresenta informações sobre a forma externa, mas muito pouco sobre como o organismo funcionava; ● Usando a biodiversidade atual com um guia, supõem-se que os fósseis descobertos representam só uma fração do real número de organismos que viveram no passado. Estudos anatômicos; Estudos comparativos da anatomia de grupos de animais ou plantas revelam que certas estruturas são basicamente similares. Por exemplo, a estrutura básica de todas as flores consiste na sépala, pétala, estigma,estilete e ovário; enquanto que o tamanho, cor, e número das partes e estruturas específicas são diferentes para cada espécie individual. Estruturas homologas e evolução divergente (adaptativa). Se grupos bem separados de organismos são originalmente descendentes de um ancestral em comum, é esperado que eles apresentem certas características em comum. O grau de semelhança entre dois grupos de organismos deve indicar o quão próximos eles são no parentesco evolucionário: Se assume que grupos com pouco em comum devem ter divergido-se de um ancestral em comum muito cedo na história geológica do que grupos que têm muito em comum; Na decisão do grau de parentesco de dois animais, um anatomista comparativo procura por estruturas que, embora sirvam propósitos diferentes no adulto funcional de cada espécie, são fundamentalmente similares, sugerindo um origem em comum. Tais estruturas são descritas como homólogas; e no caso de estruturas similares que diferem em funções nos adultos, é talvez necessário investigar suas origens e desenvolvimento embriológico, para procurar por mais similaridades de um ancestral em comum. Quando um grupo de organismos compartilha uma estrutura homóloga que é especializada para realizar uma variedade de funções e adaptar-se a diferentes condições ambientais e modos de vida, é chamado de irradiação adaptativa. A difusão gradual de organismos com irradiação adaptativa é conhecida como evolução divergente. A disposição dos ossos dos membros chamados de pentadáctilos é um exemplo de estruturas homólogas. É encontrado em todas as classes de tetrápodes (de anfíbios a mamíferos). Pode até ser ligado as nadadeiras de certos fósseis de peixes dos quais os anfíbios teriam evoluído. O membro tem um único osso proximal (úmero), dois ossos distais (rádio e a ulna), uma série de carpos (ossos do pulso), seguido por uma série de metacarpos (ossos da palma) e falanges (dedos). Através dos tetrápodes, as estruturas fundamentais dos membros pentadáctilos são os mesmos, indicando que eles originaram-se de um ancestral em comum. Mas através do curso da evolução, estas estruturas fundamentais foram se modificando. Eles se tornaram estruturas superficialmente diferentes e aparentemente não relacionadas, que serviam a diferentes funções devido a adaptação a diferentes ambientes e modos de vida. Tal fenômeno é claramente evidenciado nos membros anteriores dos mamíferos. Por exemplo: ● Nos macacos, os membros anteriores são muito mais alongados o que permite uma melhor adaptação para escalar e balançar entre árvores. ● Nos porcos, o primeiro dedo foi perdido, o segundo e quinto dedo reduziram-se. Os dois dedos remanescentes são mais longos e robustos que o resto e têm um casco para dar suporte ao corpo. ● No cavalo, os membros anteriores são adaptados para dar suporte e favorecer corridas devido a uma grande elongação do terceiro dedo que apresenta um casco. ● A toupeira tem um par de membros adaptados para cavar e fazer tocas. ● O tamanduá usa seu terceiro dedo alongado para destruir formigueiros e cupinzeiros. ● Na baleia, os membros anteriores tornaram-se nadadeiras usadas na navegação e equilíbrio durante o nado. ● No morcego, os membros anteriores se tornaram asas para o voo devido a um grande alongamento dos quatro dedos, e um dedo em formato de gancho permaneceu livre para se segurar em árvores. Estruturas análogas e evolução convergentes. Sobre condições ambientais similares, estruturas fundamentalmente diferentes em diferentes grupos de organismos podem passar por modificações para servirem a funções similares. Esse fenômeno é chamado de evolução convergente. Estruturas similares, processos fisiológicos ou modos de vida em organismos que aparentemente não apresentam ligações filogenéticas próximas, mas que apresentam adaptações para realizar as mesmas funções são descritas como análogas, por exemplo: ● Asas de morcegos, pássaros e insetos; ● as pernas articuladas de insetos e vertebrados; ● nadadeiras do rabo de peixes, baleias e lagostas; ● os olhos dos vertebrados e moluscos cefalópodes (lulas e polvos). As diferenças entre as retinas invertidas e não invertidas, e as células censores abaixo do axônio podem ser vistos na figura (em inglês). Isso resulta na ausência de células censores onde o nervo óptico liga-se ao olho, consequentemente criando um ponto cego. O olho do polvo tem uma retina não invertida logo, as células sensoras ficam sobre o axônio. Portanto não há ponto cego nesse tipo de olho. Fora essa diferença, os dois olhos são incrivelmente similares, um exemplo de evolução convergente. Outro aspecto da anatomia comparada é a presença de estruturas vestigiais que podem ser órgãos. Órgãos que são menores e mais simples em sua estruturado que as partes correspondentes nas espécies ancestrais. Eles são normalmente degenerados ou subdesenvolvidos. A existência de órgãos vestigiais pode ser explicada em termos de mudanças no ambiente ou modos de vida da espécie. Supõe-se que esses órgãos eram funcionais em espécies ancestrais, mas tornaram-se não funcionais ou desnecessários. Exemplos são os membros traseiros de baleias, as asas traseiras vestigiais de moscas e mosquitos, as asas vestigiais de aves que não voam, como avestruzes, o osso cóccix no ser humano, e folhas vestigiais de algumas xeromorfas (cactus) e de plantas parasitas (cuscuta). Atavismo ("ancestral") é o reaparecimento de uma certa característica no organismo depois de várias gerações de ausência. Em biologia, atavismo é uma reminiscência evolutiva, como reaparecimento de traços que tiveram ausentes em várias gerações. Pode ocorrer de várias maneiras. Uma maneira é quando genes para características previamente fenotípicas existentes são preservadas no DNA, e estes tornam-se expressar através de uma mutação que quer nocautear os genes primordiais para os novos traços ou fazer os traços antigos substituírem os atuais. Biogeografia; biólogos têm encontrado fatos enigmáticos sobre a presença de certas espécies em vários continentes e ilhas. Todos os organismos são adaptados ao seu ambiente a um maior ou menor grau. Se os fatores abióticos e bióticos dentro de um habitat são capazes de sustentar uma espécie em particular em uma área geográfica, então se supõem que a mesma espécie seria encontrada em um habitat similar em uma área geográfica também similar, por exemplo, África e América do Sul. Mas não é isso que ocorre. ● Plantas e animais são descontinuamente distribuídos através do mundo: ● África tem macacos com cauda mais curta (Velho Mundo), elefantes, leões e girafas. ● América do Sul tem macacos de cauda longa, pumas, jaguares e lhamas. Diferenças ainda maiores podem ser evidenciadas se a Austrália é tomada em consideração embora ocupe a mesma latitude da América do Sul e da África. Marsupiais como o canguru podem ser encontrados na Austrália, mas são totalmente ausentes na África e só são representados pelo gambá na América do Sul e o gambá da Virginia na América do Norte: O equidna e o ornitorrinco, um dos únicos representantes dos primitivos mamíferos que colocavam ovos (monotremata), são encontrados somente na Austrália, e são ausentes no resto do mundo. Entretanto, a Austrália tem poucos mamíferos placentários, exceto aqueles que foram introduzidos pelo homem. Os grandes grupos de mamíferos modernos originaram-se no Hemisfério Norte e subsequentemente migraram para três direções principais: ● Para a América do Sul através de pontes de terra (Estreito de Bering e Istmo do Panamá); um grande número de famílias sul americanas de marsupiais tornaram-se extintas como resultado direto da competição com suas contrapartes norte americanas. ● Para a África através do Estreito de Gibraltar e para Austrália pelo Sudeste da Ásia que já foi no passado ligado por terra. ● A superficialidade do Estreito de Bergin teria feita a passagem de animais entre os continentes do norte um processo relativamente raso, e explica a similaridade atual entre as duas faunas. Mas uma vez que houve migrações para os continentes ao sul, as espécies presumivelmente ficaram isoladas uma das outras por vários tipo de barreiras. ● A submersão do Istmo do Panamá: Isolou a fauna da América do Sul ● O Mar Mediterrâneo e o Deserto Norte africano: isolam parcialmente a fauna africana; e ● A submersão da conexão original entre a Austrália e o Sudeste da Ásia: isolou a fauna australiana Uma vez isolados, os animais em cada continente apresentaram radiação adaptativa para evoluir ao longo de suas linhagens. O registro fóssil dos camelos indica que a evolução deles começou na América do Norte, de onde eles migraram pelo Estreito de Bering para a Ásia e consequentemente África, e através do istmo do Panamá para a América do Sul. Uma vez isolados, eles evoluíram nas suas linhagens, apresentando o camelo moderno na Ásia e na África e os lamas na América do Sul. Com a teoria da deriva continental propõe-se que os mesmos grupos de fósseis são encontrados em áreas que foram adjacentes umas às outras no passado mas que, através do processo de deriva continental, são agora locais geográficos amplamente diferentes. Por exemplo, fósseis do mesmo grupo de anfíbios antigos, artrópodes e pteridófitas são encontradas na América do Sul, África, Índia, Austrália e Antártica, os quais podem ser datados até a Era Paleozóica, e que nessa época essas regiões eram unidas em uma única massa de terra chamada Gondwana.. Algumas vezes os descendentes desses organismos podem ser identificados com similaridades irrefutáveis um com o outro, mesmo que eles habitem regiões e climas bem diferentes. Muitos dos animais em pequenas ilhas isoladas só têm espécies nativas que só poderiam chegar nelas pelo mar ou ar; como pássaros, insetos e tartarugas. Os poucos mamíferos grandes presentes hoje nessas ilhas foram trazidos a elas por colonizadores em barcos. Plantas em ilhas vulcânicas remotas como o Havaí poderiam ter chegado por esporos ou sementes trazidas por pássaros. "A vida é um fenômeno do nível planetário e a Terra está viva há pelo menos 3000 milhões de anos. Para mim, o movimento humano de assumir a responsabilidade pela Terra viva é risível - a retórica dos impotentes. O planeta cuida de nós, não nós. Nosso imperativo moral autoinflacionado para guiar uma Terra rebelde ou curar um planeta doente é evidência de nossa imensa capacidade de auto-ilusão. Antes, precisamos nos proteger de nós mesmos." - Lynn Margulis
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