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GUILHERME KRIPKA 1 Área da biologia que se dedica ao estudo da evolução dos seres vivos ao longo das Eras geológicas. “Nada em biologia faz sentido senão sob a luz da evolução” – Theodosius Dobzhansky. ❖ LAMARCKISMO Ideia de evolução proposta por Jean Baptiste Antonie Pierre de Monet – “Cavaleiro de Lamarck – (1744 – 1829). Admite que o meio é um agente modificador, diferenciador das espécies. Ocorre a adaptação ativa, ou seja, as modificações morfológicas decorrem da necessidade de adaptação por causa de modificações no meio. ▪ TRANSFORMISMO: seres não são extintos, se transformam ▪ LEI DO USO E DO DESUSO: estruturas corporais com mais uso se desenvolvem mais, e as com menos uso se atrofiam ▪ LEI DA TRANSMISSÃO DOS CARACTERES ADQUIRIDOS: estruturas que se modificam podem ser transmitidas aos descendentes ➢ Acreditava na geração espontânea EVOLUÇÃO BIOLÓGICA GUILHERME KRIPKA 2 As ideias de Lamarck foram refutador por um pesquisador alemão, August Weismann (1834 – 1914), quando ele mutilou a cauda de 5 gerações de ratos, culminando em 901 filhotes de ratos e nenhum deles apresentou a cauda atrofiada. ❖ DARWINISMO Logo após se formam em Cambridge, Charles Darwin (1809 – 1882) viajou o mundo observando o comportamento natural, especialmente na América do Sul (enfoque em Galápagos). Retornou à Inglaterra, local onde passou 20 anos montando mais evidencias científicas para as suas teses, publicando muitos livros e fazendo diversos experimentos. Em 1858, o cientista Alfred Russel Walace (1823 – 1913) desenvolveu uma teoria evolutiva baseada nos mesmos princípios que Darwin, o da seleção natural. Os dois chegaram a mesma conclusão separadamente, mas Darwin, ao longo de sua vida, tinha recolhido mais evidencias cientificas para sustentar tal tese. Por isso muitos autores tratam a seleção natural como um postulado de Darwin e de Wallace. O Darwinismo envolve a adaptação passiva, ou seja, o meio apenas seleciona indivíduos dotados de características adaptativas. A SELEÇÃO NATURAL: ▪ O ambiente condiciona diferentes situações. Os indivíduos mais aptos a essas situações sobrevivem, e os menos aptos morrem. ▪ Os sobreviventes se reproduzem e geram descendentes igualmente aptos. Maias aptos (com vida mais cômoda) se reproduzem mais é a reprodução diferencial ▪ O Darwin não explicou a origem da variabilidade genética e hereditariedade. Falava de características. GUILHERME KRIPKA 3 ❖ TEORIA MODERNA/SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO - NEODARWINISMO É a combinação da teoria da evolução de Charles Darwin e Alfred Russel Wallace, às ideias mendelianas de hereditariedade em uma estrutura matemática conjunta. Quando Darwin publicou “A Origem das Espécies”, ele acreditava na transmissão dos caracteres adquiridos, mas não falou sobre isso em seu livro pois não tinha como explicar. Ele, por exemplo não falava em variabilidade GENÉTICA, e sim em variabilidade de características A partir do desenvolvimento da genética e da biologia molecular, pode-se adaptar as teorias evolucionistas à modernidade. o FATORES QUE AUMENTAM A VARIABILIDADE GENÉTICA: ▪ MUTAÇÕES: alterações genéticas ALEATÓRIAS ✓ Gênicas: mutações de bases por tautomeria (C → U) ✓ Numéricas: afeta o número de cromossomos. Euploidia e Aneuploidia. ✓ Estruturais: modifica os cromossomos ▪ RECOMBINAÇÃO GENÉTICA (crossing-over). Ocorre na prófase 1 da meiose 1. ▪ FLUXO GÊNICO (trocas de alelos entre populações) o FATORES QUE DIMINUEM A VARIABILIDADE GENÉTICA ▪ SELEÇÃO NATURAL O eixo das abcissas (x) desse gráfico representa o fenótipo da população e o eixo das ordenadas (y) o número de indivíduos. FLUXO GÊNICO GUILHERME KRIPKA 4 Para compreendermos os tipos de seleção, vamos trabalhar com um exemplo. Digamos que em uma ilha foram introduzidos trezentos besouros, distribuídos igualmente entre pequenos, médios e grandes, ou seja, cem de cada. Voltamos anos depois para ver como o processo de seleção atuou sobre os besouros da ilha. Uma das possibilidades seria a de todos os besouros terem morrido, pois não estariam adaptados às condições ambientais da ilha, mas não trabalharemos com essa possibilidade. Supondo que os besouros sobreviveram, temos 3 possibilidades. A primeira possibilidade seria a da ocorrência de uma seleção direcional. Nesse caso, apenas uma as características extremas foi selecionada positivamente, ou seja, sobreviveu. É uma situação onde sobreviveriam apenas os besouros grandes ou os pequenos. Com esse tipo de seleção, observaríamos uma alteração populacional no gráfico que tenderia para um dos extremos. A segunda situação seria a de uma seleção estabilizadora. Nesse caso, o processo seletivo priorizou os indivíduos com características intermediárias. Com base no exemplo, teria sobrevivido mais os besouros médios. A terceira possibilidade seria a de uma seleção disruptiva. Nessa situação, o processo seletivo priorizou as duas características extremas, ou seja, pelo exemplo, sobreviveram os besouros pequenos e grandes ao mesmo tempo. (Fonte: https://www.minutobiologico.com/2018/10/evolucao-selecao-natural-e-especiacao.html). ▪ DERIVA GÊNICA: perdas não seletivas (aleatórias) de alelos. Exemplo: desastres naturais. ▪ FLUXO GÊNICOS (emigrações) ❖ ADAPTAÇÕES EVOLUTIVAS Resistência dos insetos ao DDT, resistência de bactérias aos antibióticos (super-bactérias), mariposas melânicas, resistência de pragas aos agrotóxicos etc. ▪ CAMUFLAGEM: características que se assemelham ao meio-ambiente https://www.minutobiologico.com/2018/10/evolucao-selecao-natural-e-especiacao.html GUILHERME KRIPKA 5 ▪ APOSEMATISMO: coloração de aviso. PERIGO!! ▪ MIMETISMO: imitar outro organismo ✓ MIMETISMO BATESIANO (Henry Bates): ocorre quando uma espécie inofensiva se assemelha a uma espécie perigosa para afastar predadores naturais. Um exemplo disso é a cobra coral-verdadeira e a falsa coral. Apenas a coral-verdadeira é peçonhenta, e a falsa coral imita a sua anatomia. Ao ser picado por uma coral-verdadeira, um animal também evita a coral falsa. O MESMO NÃO OCORRE AO CONTRÁRIO. ✓ MIMETISMO MULLERIANO (Fritz Muller): ocorre quando uma espécie peçonhenta se assemelha a uma espécie igualmente peçonhenta. Esse é o caso das várias espécies de corais-verdadeiras, que apresentam padrões de coloração bem semelhantes e todas são peçonhentas. Apesar de ter sido considerado por muitos anos como mimetismo batesiano, o caso da borboleta-monarca e da vice-rei, por exemplo, está sendo discutido. Pesquisas recentes revelaram que a borboleta vice-rei imita a borboleta-monarca, porém ela também possui sabor desagradável, o que as torna exemplos de mimetismo mülleriano. GUILHERME KRIPKA 6 ❖ EVIDENCIAS EVOLUTIVAS As principais evidências da evolução são os registros fósseis e as semelhanças anatômicas, fisiológicas, celulares e moleculares entre os seres vivos. ➢ FÓSSEIS: Vestígios de organismos pré-existentes preservados em rochas. Exemplos: ossos, conchas, dentes, pegadas etc. ▪ Moldagem: consiste num tipo de fossilização em que os restos soterrados do ser vivo, após deixarem sua forma gravada na rocha, são completamente degradados (até mesmo as partes mais duras desaparecem). ▪ Contramoldagem: ocorre quando a lacuna deixada no molde é preenchida por minerais, que se solidificam constituindo uma cópia, em rocha, do ser vivo original. Logo, a ocorrência de um processo de contramoldagem depende obrigatoriamente do processo de moldagem. ▪ Mineralização (petrificação) – nesse tipo de fossilização, as substâncias orgânicas do corpo do organismo soterrado são substituídas por minerais presentes no meio ou trazidos pela água (como a sílica, por exemplo).Paulatinamente, os compostos minerais tomam o lugar das substâncias orgânicas, numa troca tão precisa que todas as particularidades do corpo do organismo são mantidas, sem restar nada de matéria orgânica original. Através deste processo, são fossilizadas as partes duras (ossos, dentes, unhas), ramos e troncos de plantas, entre outros. ▪ Impressão – tipo de fossilização em que somente são preservados os vestígios deixados pelo organismo. São pegadas, rastos, tocas ou marcas que um ser vivo deixou sobre um terreno mole, que, com o passar do tempo, se transformou em rocha. MOLDE CONTRAMOLDE GUILHERME KRIPKA 7 ▪ Mumificação: tipo de fossilização mais raro, em que há a preservação de parte ou de todo o organismo. Esse corpo pode ser congelado, desidratado ou solidificado por meio de substâncias impermeáveis, mantendo sua inteireza. Dessa forma, podem ser preservadas ilesas algumas partes como, órgãos, pele e até sua última refeição. (Fonte: https:/www.infoescola.com/paleontologia/fossilizacao) CURIOSIDADE: No dia 17/02/2021, foi publicado para a comunidade científica que cientistas de mais de 9 países diferentes descobriram o DNA mais antigo do mundo em dentes de mamutes na Sibéria. Um dos fósseis pode ter até 1,65 milhão de anos. Os fosseis foram encontrados na Década de 70, mas só foram datados agora, visto que a datação é um processo difícil (e um dos mamutes era de uma linhagem desconhecida). MINERALIZAÇÃO IMPRESSÃO GUILHERME KRIPKA 8 ❖ EMBRIOLOGIA COMPARADA Seres evolutivamente próximos têm desenvolvimento mais semelhante por mais tempo ❖ ANATOMIA COMPARADA ➢ HOMOLOGIA E ANALOGIA: ▪ ÓRGÃOS HOMÓLOGOS: estruturas com a mesma origem embrionária, independentemente das suas funções. Como exemplo de homologia, podemos citar os membros dos tetrápodes. Analisando os membros de anfíbios, répteis, aves e mamíferos, percebemos que o número e a disposição dos ossos são bastante semelhantes, o que nos mostra a relação de parentesco ali presente (Veja figura abaixo). Nesse caso, temos uma estrutura semelhante, porém com funções distintas, as quais refletem os diferentes estilos de vida. GUILHERME KRIPKA 9 ▪ ÓRGÃOS ANÁLOGOS: estruturas com a mesma função e diferentes origens embrionárias. A similaridade entre as diferentes estruturas se dá por convergência evolutiva. Como exemplo de analogias, podemos citar as asas de aves e insetos. Esses animais apresentam asas que garantem seu voo, entretanto, as estruturas são bastante diferentes. Sendo assim, as funções são similares, mas não possuem a mesma origem embrionária, nem indicam ancestralidade. ➢ CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA EVOLUTIVA: ▪ CONVERGÊNCIA EVOLUTIVA: organismos diferentes tendem a se assemelharem devido às pressões ambientais. ▪ DIVERGENCIA EVOLUTIVA: organismos de mesma linhagem com diferenças corporais devido às diferentes pressões ambientais. Pode conduzir à especiação. GUILHERME KRIPKA 10 OBSERVAÇÃO: A irradiação adaptativa é o processo de EXPLORAÇÃO de novos ambientes que culmina em divergência adaptativa e em uma futura especiação. Foi apresentada por Darwin na ilha de Galápagos, quando ele demonstrou que a derivação dos diversos tipos de aves (dos famosos “tentilhões de Darwin”) se dava pelo fato de indivíduos de um ancestral comum terem explorado e vivido em habitats diferentes. ❖ ESPECIAÇÃO Conceito de espécie segundo Dobzhansky e Mayr: grupos de populações naturais que estão ou têm o mesmo potencial de estar se intercruzando, e que estão reprodutivamente isolados de outros grupos. A especiação é o processo evolutivo desencadeado a partir da divergência adaptativa que acaba por originar espécies diferentes através de isolamento reprodutivo. ➢ MECANISMOS DE ISOLAMENTO REPRODUTIVO ▪ PRÉ-ZIGÓTICOS: ✓ Mecânico ou anatômico: formas incompatíveis ✓ Sazonal ✓ Etológico/comportamental ✓ Hábitats ▪ PÓS-ZIGÓTICOS: ✓ Inviabilidade do híbrido ✓ Esterilidade do híbrido ESPECIAÇÃO SIMPÁTRICA: ocorre sem o isolamento geográfico. Nesse caso, duas populações de uma mesma espécie vivem em uma mesma área, mas não ocorre cruzamento entre as populações. É comum observar que alguma modificação genética impediu esse intercruzamento, gerando assim diferenças que levarão à especiação. É uma das especiações mais raras. ✓ A poliploidia é um tipo de especiação simpátrica. Bem mais comum em plantas do que em animais. GUILHERME KRIPKA 11 ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA: processo de especiação com o isolamento geográfico. Uma barreira física impede o fluxo gênico entre indivíduos de uma mesma espécie, e, devido Às diferentes pressões ambientais, elas vão evoluindo ao longo das gerações. Quando entrarem em contato novamente, caso não consigam se reproduzir, ocorreu uma especiação alopátrica. ❖ CONCEITOS IMPORTANTES EM EVOLUÇÃO: ▪ POOL GÊNICO: quantificação total dos genes dos organismos de uma população. Estudado pelos pesquisadores Godfrey H. Hardy (1887 – 1947) e o médico alemão Wilhem Weinberg. ▪ VALOR ADAPTATIVO, FITNESS ou ADAPTABILIDADE: É um conceito central na teoria da evolução, que é uma medida para o sucesso reprodutivo, segundo a qual os organismos que sobrevivem e geram um maior número descendentes férteis nascidos vivos apresentam uma maior contribuição para a manutenção do fundo genético (pool) de sua espécie ou população. O valor adaptativo (ou “fitness”) individual pode ser definido como sendo a proporção do gene de um indivíduo deixado para o fundo genético da próxima geração, ou seja, a contribuição de um indivíduo perante todo o conjunto de genótipos existentes dentro da população em que está inserido. ▪ EFEITO FUNDADOR ou GARGALO DE GARRAFA: diminuição repentina do tamanho da população, levando a uma perda intensa de variabilidade genética (deriva genética) sucedida por uma expansão populacional. GUILHERME KRIPKA 12 ❖ A EVOLUÇÃO HUMANA ▪ Domínio: Eukarya ▪ Reino: Animalia ▪ Filo: Chordata ▪ Classe: Mammalia ▪ Ordem: Primata ▪ Família: Hominidae ▪ Género: Homo ▪ Espécie: H. sapiens ▪ Subespécie: H. s. sapiens ▪ Homo habilis: Primeiro hominídeo do gênero Homo. Viveu por volta de 2,2 milhões a 780 mil anos atrás. Fabricava instrumentos simples de pedra, construía cabanas e, provavelmente, desenvolveu, uma linguagem rudimentar. Seus vestígios só foram encontrados na África. ▪ Homo erectus: Descendeu do Homo habilis, viveu entre 1,8 milhões de anos e 300 mil anos atrás. Saiu da África, alcançando a Europa, a Ásia e a Oceania. Fabricava instrumentos de pedra mais complexos e cobria o corpo com peles de animais. Vivia em grupos de vinte a trinta membros e utilizava uma linguagem mais sofisticada. Foi o descobridor do fogo. ▪ Homo ergaster: Seria uma sub-espécie do H. erectus que teria migrado para a Europa e parte da Ásia, onde deu origem a várias linhagens, uma delas o Homo neanderthalensis. ▪ Homem de Neandertal: Provável descendente do Homo erectus, viveu há cerca de 200 mil a 30 mil anos. Habilidoso, criou muitas ferramentas e fabricava armas e abrigos com ossos de animais. Enterrava os mortos nas cavernas, com flores e objetos. Conviveu com os primeiros homens modernos e desapareceu por motivos até hoje desconhecidos. ▪ Homo sapiens: Descendente do Homo erectus, surgiu entre 100 mil e 50 mil anos atrás. Trata-se do homem moderno. Espalhou-se por toda a Terra, deixando variados instrumentos de pedra, osso e marfim. Desenvolveu a pintura e a escultura. ❖ TEMPO GEOLÓGICO: ➢ ASPECTOS BIO-GEOLÓGICOS: O Big-Bang ocorreu há cerca de 14 bilhões de anos, e o Planeta Terra surgiu há 4,6 bilhões. O tempo geológico é dividido em 2 grandes Éons: o Éon Criptozóicoe o Éon Fanerozóico. No Éon Criptozóico, encontra-a Era Pré-Cambriana. No Éon Fanerozóico, temos as Eras Paleozóica, Mesozóica e Cenozóica. ERA PRÉ-CAMBRIANA: dividida em arqueozoico e proterozóico. Aqui se formou a primeira forma de vida e tínhamos apenas um grande continente (Pangéia) e um grande oceâno (Pantalásso). Nesta era que se formaram os maciços ou escudos antigos (crátons), que ocupam 36% do território brasileiro. 32% é do Arqueozoico e 4% do Proterozóico (com minerais metálicos). GUILHERME KRIPKA 13 ERA PALEOZÓICA: dividida em 6 períodos: Cambriano Ordoviciano, Siluriano, Devoniano, Carbonífero e Permiano. O início dessa era é conhecido como “Era dos Invertebrados”, o meio como “Era dos Peixes” e o final como “Era dos Anfíbios”. Aqui se formaram as primeiras bacias sedimentares do mundo (lembrando que as bacias sedimentares foram formadas na Era Paleozoica, na Era Mesozoica e na Era Cenozoica). As do paleozóiico são as que encontramos carvão (como no município de Butiá, no RS) e nas do mesozoico encontramos petróleo. ERA MESOZOICA: dividida em 3 grandes períodos: Triássico, Jurássico e Cretáceo. No Período Triássico, surgiram os primeiros dinossauros e mamíferos. Dinossauros e mamíferos surgiram no final do período Triássico e conviveram por cerca de 150 milhões de anos. Durante esse tempo, os mamífero viveram às sombras dos dinossauros, apresentando baixa representatividade. No entanto, após a extinção destes, os mamíferos sofreram rápida especiação por irradiação adaptativa e se dispersaram pelo ambiente. No período Jurássico que apareceram as primeiras aves e angiospermas. No período Cretáceo que surgiu o Oceano Atlântico. Quanto a aspectos geológicos, afirma-se que a as bacias sedimentares mesozoicas constam com petróleo e que foi nessa era a ocorrência do derrame horizontal no sul do Brasil, o qual originou o solo eluvial de Terra Roxa. ERA CENOZOICA: dividida em 2 períodos: o Terciário e o Quaternário. O homem moderno surgiu na Época Holoceno do Período Quaternário. Aqui se formaram as bacias sedimentares com as principais planícies do Brasil: a Planicie Amazônica, A planície do Litoral e a Planície do Pantanal. Alguns autores consieram um suposto “Período Quinário”, que teria iniciado há 10.000 anos, correspondendo à revolução neolítica, isto é, quando o Homem conquista as GUILHERME KRIPKA 14 primeiras técnicas de produção de alimentos, deixando sua fase de coletor, durante a qual não se destacava do conjunto de atividades biológicas nas suas relações com a natureza (Oliveira, 1995). ➢ EVOLUÇÃO DOS VERTEBRADOS: Os cotilossauros deram origem aos tecodontes e aos terapsidas. Os terapsidas deram origem ao primeiro mamífero há cerca de 200 milhões de anos, na Era Mesozóica (período Triássico); entretanto, o Homo sapiens sapiens (o humano moderno) surgiu só há cerca de 300 mil anos na África, na Era Cenozoica (período Quaternário, época Holoceno). Os tecodontes deram origem aos dinossauros há cerca de 2500 milhões de anos, no período Triássico da Era Mesozoica (sim, mamíferos e dinossauros coexistiram), os quais foram extintos no fim da Era Mesozoica (período Cretáceo). Os dinossauros deram origem às aves e aos crocodilos na Era Mesozoica. Portanto, embora a ordem pedagógica dos vertebrados seja “condrictes, osteíctes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos”, a ordem evolutiva é “condrictes, osteíctes, anfíbios, répteis, mamíferos (200mi) e aves (100mi)”. Cotilossauros Tecodontes Terapsidas Mamíferos Dinossauros Crocodilos Aves
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