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Universidade Federal do Espírito Santo Centro Universitário Norte do Espírito Santo ORIGEM E EVOLUÇÃO DA VIDA AULA 4: A evolução a partir de Darwin e as.

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1 Universidade Federal do Espírito Santo Centro Universitário Norte do Espírito Santo ORIGEM E EVOLUÇÃO DA VIDA AULA 4: A evolução a partir de Darwin e as evidências de evolução Vander Calmon Tosta Luiz Fernando Duboc

2 As duas teses principais de A Origem das Espécies: * Os organismos vivos são produtos de uma história de descendência com modificação a partir de ancestrais comuns denominada de Evolução. * O principal mecanismo da evolução é a seleção natural das variações hereditárias 1. O Legado do livro A Origem das Espécies

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4 A seleção natural foi o princípio central da teoria das mudanças evolutivas de Darwin e ainda permanece como conceito fundamental na biologia evolutiva. A seleção natural, embora bastante simples em princípio, pode ser diversificada em suas operações. Embora seja um conceito elementar, muitas vezes é mal entendida e grande quantidade de afirmações sem sentido tem sido feita em seu nome. É vista por alguns como uma força obscura, uma ação inexorável de um Universo descuidado e insensível e, por outros, como um agente criativo da natureza, instilando progresso dentro da história. Tem sido invocada como uma lei natural, com força moral de um preceito ético, da qual mesmo a sociedade humana não deve ser eximida. Entretanto, a seleção natural não possui nenhuma destas qualidades. Não é providencial, nem moral, nem imoral, não contém preceitos éticos – ela não é um agente ativo com propriedades físicas, muito menos uma mente. A seleção natural nada mais é que uma avaliação estatística da diferença na sobrevivência ou reprodução entre entidades (organismos) que divergem em uma ou mais características. A seleção natural não é causada pela sobrevivência e reprodução diferenciais; ela é sobrevivência e reprodução diferenciais e nada mais.

5 2. O pecado de Darwin: não conhecer Mendel Gregor Mendel, 1822,1884 Apesar de propor que os organismos vivos se modificavam com o passar do tempo como fruto do processo de seleção natural, Darwin não conseguia explicar como as modificações eram transmitidas de pais para filhos. Esse fato se devia principalmente a idéia que Darwin e todos naquela época tinha de que a herança era fluída. Esta idéia só seria mudada a partir dos estudos de Mendel que demonstraria que a herança é particulada, sendo as características hereditárias transmitidas através dos genes Apesar de contemporâneso Darwin não conheceu Mendel nem suas idéias. O trabalho de Mendel por ter sido publicado em tcheco foi esquecido durante certo tempo só sendo rediscoberto no início do século XX

6 3. A síntese moderna da teoria evolutiva A teoria evolutiva moderna tem sua fundação na SÍNTESE EVOLUTIVA ou SÍNTESE MODERNA que, aproximadamente entre 1936 e 1947, moldou as contribuições da genética, sistemática e paleontologia em uma nova teoria, também chamada de NEO-DARWINISTA, que reconciliou as idéias de Darwin com os fatos da genética. Três dos principais colaboradores para o desenvolvimento da moderna teoria evolutiva

7 Os elementos teóricos da genética de populações e os numerosos dados sobre a variação genética das diferenças entre as espécies foram magistralmente sintetizadas em 1937 em um dos mais influentes livros do período, Genetics and the Origin of Species, de Dobzhansky. Esses elementos já haviam sido apontados anteriormente pelos estudos de Seal-Wright, Fisher e Haldane, mais foi a partir do livro de Dobzhansky que passaram a ser mais compreendidos e estudados pela maioria dos biológos da época. A partir daí vários livros serão publicados nas diversas áreas da biologia ressaltando a síntese moderna, dentre os quais pode-se destacar: Time and Mode on Evolution, do paleontólogo Gaylord Simpson, Evolution: the Modern Synthesis, do zoólogo Julian Huxley e Evolution and Variation on Plants, do botânico Ledyard Stebbins. Theodusius Dobzhansky cunhou nesta época uma das frases que até hoje resume o que representa a evolução para a compreensão das Ciências Biológicas: Nothing makes sense in Biology without the light of Evolution

8 3. Evidências de Evolução Nos dias atuais é impossível se pensar e conceber o estudo das Ciências Biológicas sem uma perspectiva evolutiva. Ao longo dos últimos 150 anos diversas evidências de que os organismos vivos se modificam por seleção natural foram sendo recolhidas pelos biólogos, as mais importantes vem das seguintes áreas: -registro fóssil (paleontologia) -embriologia comparada (zoologia) -anatomia comparada (zoologia/botânica) -biogeografia (ecologia) -filogenia molecular (genética/microbiologia) -genética de populações/genética quantitativa (genética)

9 Esquema mostrando a evolução dos cavalos modernos a partir do Hyracotherium, o fato da evolução é sustentado pelo registro fóssil e pela homologia entre estruturas anatômicas atuais e antigas.

10 3.1. Registro Fóssil Fósseis de todos os grupos de organismos vivos tem sido encontrados ao redor do mundo mostrando que vários organismos que aqui viveram não estão mais entre nós.

11 É possível descobrir como um grupo de organismos evoluiu arrumando seu registro fóssil em uma seqüência cronológica. Tal seqüência pode ser determinada porque fósseis são majoritariamente 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 serie de camadas horizontais, ou estratos. Cada camada contem fósseis que são típicos para o específico período de tempo durante o qual eles se formaram. Os estratos mais baixos contém as rochas mais velhas e os fósseis mais antigos, enquanto os estratos superiores contem as rochas mais novas e os fósseis mais recentes. Uma sucessão de animais e plantas também pode ser vista no registro fóssil. Evidências fósseis apóiam a teoria de que organismos tendem a aumentar progressivamente em complexidade. Ao estudar o número e complexidade de diferentes fósseis em diferentes níveis estratigráficos, 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, freqüentemente com um aumento na complexidade de suas estruturas.

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13 3.2. Embriologia Comparada O estudo comparado de embriões pode nos mostrar a ancestralidade comum entre os animais. Ele foi organizado pela primeira vez na Teoria da Recapitulação, Lei da recapitulação ontofilogenética, mais conhecida pela expressão A Ontogenia recapitula a filogenia. Ela é uma teoria da biologia proposta pela primeira vez por Ernst Haeckel que a designou por lei biogenética. A ontogenia refere- se ao desenvolvimento dos embriões de uma dada espécie: a filogenia refere-se à história evolucionária das espécies. A teoria defende que o desenvolvimento do embrião de uma dada espécie repete o desenvolvimento evolucionário da espécie. Os biólogos e os morfologistas já demonstraram que não existe uma correspondência elemento a elemento entre a filogenia e a ontogenia. Embora não seja correta uma forma vigorosa de recapitulação, filogenia e a ontogenia estão relacionadas, e muitos biólogos começam agora a explorá-las e a compreender as causas desta relação. Ligações entre a ontologia e a filogenia podem ser observadas na maioria das espécies. No entanto, uma correspondência elemento a elemento entre a ontogenia e a filogenia é rejeitada pelos biólogos modernos. Os embriões humanos não se parecem com peixes; parecem-se com embriões de peixe. Uma versão mais correta da teoria defende que o desenvolvimento embrionário de uma espécie recapitula as formas embrionárias dos seus ancestrais. O certo é que os embriões são evidências claras de que ocorreu um processo de evolução entre determinados organismos que compartilham inúmeras homologias entre seus embriões.

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15 3.3. Anatomia Comparada Estudos comparativos da anatomia de grupos de animais ou plantas revelam que certas estruturas são basicamente similares e devem ter tido origem evolutiva comum. Por exemplo, a estrutura básica de todas as flores consiste na sépala, pétala, estigma, estilete e ovário; o que evidência uma ancestralidade comum a todas as plantas com flores Estruturas homologas e evolução 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 : 1- 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 tem muito em comum ;

16 2- 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 homologas; e 3- 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 homologa 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.

17 Homologias evidenciando ancestralidade comum

18 Irradiação Adaptativa dos tentilhões/tordos de Darwin.

19 3.4. Biogeografia A distribuição biogeográfica atual dos organismos vivos muitas vezes é reflexo de alterações biogeográficas que levaram ao isolamento de populações ancestrais destas espécies que acabaram sofrendo processos de espeicação

20 A presença de organismos fósseis em regiões hoje incomunicáveis também demonstra como a distribuição biogeográfica das espécies evidenciam a sua evolução.

21 3.5. Filogenia Molecular Comparações de seqüências de DNA permitem o agrupamento de organismos pelo critério de similaridades entre as seqüências, resultando em árvores filogenéticas tipicamente congruentes com a taxonomia tradicional, e são frequentemente usadas para fortalecer ou corrigir classificações taxonômicas. A comparação de seqüências é considerada uma medida robusta o suficiente para corrigir suposições errôneas sobre árvores filogenéticas em casos quando outras evidências são raras. Por exemplo, as seqüências de DNA humano neutro divergem aproximadamente 1,2% (baseado na substituição) daqueles de seus parentes mais próximos, os chimpanzés, 1,6% dos gorilas, e 6,6% dos babuínos. A evidência das seqüências genéticas permite inferir a quantificação do parentesco entre humanos e outros primatas. A seqüência do gene 16S rRNA, um componente vital do ribossomo, foi usado para encontrar um parentesco filogenético geral entre toda a vida existente. A analise, originalmente feita por Carl Woese, que resultou no sistema de três domínios, argumentando por duas grandes separações no inicio da história evolutiva da vida. A primeira divisão para a Bacteria moderna e a divisão subseqüente para Archaea e Eukaryota modernos.

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23 3.5. Genética de Populações/Quantitativa A Genética de Populações e a Genética Quantitativa permitiram compreender profundamente as leis que regem a descendência com modificações permitindo que o homem passasse a imitar a natureza realizando agora não mais um processo de seleção natural e sim de seleção artificial das espécies levando a um melhoramento das mesmas.

24 Escultura de Patricia Piccinini retrata um ser meio-mulher e meio-cão, amamentando seus filhos - ou filhotes; obra foi exibida pela 1ª vez em 2003 nos Estados Unidos Hoje a combinação de técnicas baseadas na genética molecular associadas aos conceitos da genética de populações e da genética quantitativa nos permite inclusive modificar geneticamente os organismos, ás vezes até produzindo organismos transgênicos. Se esta tecnologia será utilizada de forma inadequada com ilustra a escultura acima cabe a nós decidirmos. Como no caso do desenvolvimento da Física que nos levou a bomba atômica mas também nos deu os computadores e os celulares, quem decidirá de que modo usar os avanços da biologia somos nós mesmos.


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