Processos Evolutivos Módulo 16 BioApoio Módulo 16 - Processos evolutivos

Alterações climáticas drásticas / queda de meteoritos; Biodiversidade: diversidade da vida, de genes em populações e diversidade de ecossistemas; Surgimento e desaparecimento de grupos de seres vivos: fósseis – aumento de espécies e extinções em massa em determinados períodos geológicos; Alterações climáticas drásticas / queda de meteoritos; Desde o início do século XX: evento de extinção em massa mais severo desde o Cretáceo (desaparecimento dos dinossauros); Registro fóssil mostra aumento de diversidade de organismos ao longo do tempo: extinções em massa reduzem a diversidade, mas vêm seguidas de novo aumento da diversidade (provavelmente em função de novos nichos ecológicos).

76% das espécies desapareceram por atividade vulcânica e meteoritos 83% das espécies morreram por impacto de meteoritos, esfriamento do globo e diminuição de O2 nos oceanos 95% das espécies morreram por impacto de meteoritos, atividade vulcânica e alterações climáticas ou do nível dos oceanos 80% das espécies desapareceram por atividade vulcânica e aquecimento global 76% das espécies desapareceram por atividade vulcânica e meteoritos 85% das espécies morreram por alterações drásticas no nível do mar

Surgimento das idéias evolutivas Criacionismo/ fixismo Essência própria imutável e universal: essencialismo; Não aceitam variação, pois para eles isto é acidental e irrelevante. Teleologia: sistema de relações entre meios e fins Finalismo. 1858: Charles Darwin (1809 - 1882) e Alfred Russel Wallace (1823 – 1913) Evolução por seleção natural: A origem das espécies

“processo de descendência com modificações” Seleção natural: organismos mais adaptados ao meio têm maiores chances de reprodução, passando aos descendentes suas características vantajosas: nova espécie; Substituição do pensamento tipológico pelo populacional: pensamento evolutivo; Hoje: Fenômenos biológicos são altamente dinâmicos; Seres vivos mudam ao longo do tempo; Há muita variação entre indivíduos de uma mesma população; Variações SÃO relevantes.

Evidências evolutivas Homologias; Órgãos vestigiais; Fósseis; Dados moleculares.

Estruturas homólogas Derivam de estruturas já existentes em um mesmo ancestral comum exclusivo. Podem (ou não) estar modificadas. Divergência evolutiva: estruturas homólogas não desempenham a mesma função em diferentes organismos.

Estruturas análogas: mesma função mas derivada de estruturas diferentes Evolução convergente (convergência evolutiva)

Evolução em mosaico A Seleção Natural opera normalmente em indivíduos, mas partes diferentes podem experimentar intensidades variadas de pressão seletiva. Ex: a linhagem dos equinos teve uma pressão seletiva levando à diminuição do número de dedos nos membros, entre Primatas isto não ocorreu. Os Primatas (o homem incluído) retêm o número de dígitos que existia no ancestral tetrápode, tal como acontece nas iguanas. Em qualquer organismo, algumas estruturas podem ser derivadas enquanto outras retém características primitivas.

Órgãos vestigiais Tamanho reduzido e sem função Indicação de parentesco evolutivo Apêndice cecal Questão 24

Evidências Moleculares Modificações nos ácidos nucléicos Comparação entre sequências de bases nitrogenadas Comparação entre proteínas Grau de proximidade evolutiva entre espécies

Fósseis Indício de presença de organismos que viveram em tempos remotos Darwinius masillae Pela idade, Ida é da linha de evolução dos antropóides

Trilobita Fóssil embebido em âmbar Árvore petrificada Pegadas fósseis Amonite

Fotografia de esqueleto fossilizado Archaeopteryx sp

Lamarck Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) Philosophie Zoologique (1809): teoria sistemática da evolução Espécies descendentes de outras espécies Uso e desuso (hábito): longo pescoço das girafas, aves aquáticas Lei da transmissão dos caracteres adquiridos PRIMEIRO A FALAR EM ADAPTAÇÃO

A origem das espécies por meio da seleção natural, ou a preservação das raças favorecidas na luta pela vida Charles Darwin: HMS Beagle (1831 a 1836) Contesta a imutabilidade das espécies Crescimento populacional controlado por limites impostos pelo meio Falta de recursos: competição – os organismos com características mais vantajosas sobrevivem e deixam descendentes O MEIO SELECIONARIA NATURALMENTE OS ORGANISMOS MAIS ADAPTADOS (maior probabilidade de sobreviver e deixar descendentes) A ELE.

Russel Wallace: América do Sul e arquipélago Malaio Todos os organismos descendem, com modificações, de ancestrais comuns O principal agente de modificações é a ação da seleção natural sobre as variações individuais Reconhecimento de Mendel (1900): explicações sobre os mecanismos de herança Seleção sexual (1871)

A teoria sintética da evolução Seleção natural Gradualismo Mutações ao acaso em células germinativas (alteração nos genes dos cromossomos) Seleção positiva e negativa Permutação Reprodução sexuada Imigração Emigração Deriva genética

Resistência a antibióticos ou inseticidas Questão 3

Coloração de advertência

Camuflagem e mimetismo Questão 14

Seleção natural Atua permanentemente Não-aleatório Age de modo estabilizador Elimina fenótipos desviantes Ambiente não é constante/ estável: diferentes pressões seletivas sobre o conjunto gênico da população ao longo do tempo Anemia falciforme: heterozigóticos têm vantagem na áfrica (resistência à malária): alta taxa de alelo letal na população

Seleção Balanceadora (divergente): atua em genótipos diferentes, em ambientes heterogêneos; Estabilizadora: são selecionados fenótipos intermediários; Disruptiva: favorece os fenótipos dos extremos da distribuição normal; Direcional: quando a seleção natural favorece um único fenótipo; Livro

Deriva genética Processos aleatórios que reduzem a variabilidade genética (sem relação com adaptabilidade) Queimadas Redução da população inicial: efeito gargalo (bottleneck)

Princípio fundador: estabelecimento de uma nova população a partir de poucos indivíduos que emigraram Um dos métodos mais comuns de dispersão e origem de espécies

Espécies simpátricas: são aquelas que ocupam a mesma região. Espécies alopátricas: Vivem em diferentes regiões, apresentando isolamento geográfico. A evolução simpátrica pode ocorrer com o cruzamento de duas espécies, gerando um híbrido estéril, que, eventualmente, pode produzir gametas anormais diplóides, cuja fusão gera um indivíduo poliplóide, capaz de se reproduzir sexuadamente e constituir uma espécie distinta. Esse processo de formação de novas espécies é denominado hibridização ou hibridação. Questão 15

Frequências gênicas e genotípicas Composição genética de uma população pode ser conhecida calculando-se a frequência de genes e a frequência de genótipos Genótipos Nº de indivíduos AA 3 600 Aa 6 000 aa 2 400 Total 12 000

Frequência dos alelos A ou a: Frequência de um alelo= nº total desse alelo nº de alelos na população para o lócus Frequência de A: 3 600 AA nº de alelos A= 7 200 6 000 Aa nº de alelos A= 6 000 Total de alelos A= 13 200

F(A)=13 200 = 0,55 ou 55% 24 000 Para calcular a frequência de a, pode-se proceder do meso modo, ou utilizar a fórmula que estabelece relação entre alelos: f(A) + f(a) = 1 f(a)= 1 – 0.55 f(a)= 0,45 f(a)= 45%

A frequência genotípica pode ser calculada da seguinte forma: Frequência genotípica= nº de indivíduos com determinado genótipo nº de indivíduos da população AA= 3 600 = 0,30 12 000 Aa= 6 000= 0,50 aa= 2 400 = 0,20 12 000 12 000

Teorema de Hardy - Weinberg População infinitamente grande Cruzamentos ao acaso (panmítica) Sem atuação de fatores evolutivos AS FREQUENCIAS GÊNICAS E GENOTÍPICAS PERMANECEM CONSTANTES AO LONGO DAS GERAÇÕES. EQUILÍBRIO GÊNICO

Estabelece modelo para comportamento dos genes: possível estimar frequência ao longo das gerações e compará-las com a prática; Se os valores observados forem diferentes dos esperados = atuação de fatores evolutivos = evolução; p2+ 2pq + q2=1 p: frequência de um alelo q: frequência de outro alelo

Gradualismo e equilíbrio pontuado De 1859 até 1972: gradualismo Jay Gould e Niles Eldredge 1972: teoria do equilíbrio pontuado Não há no registro fóssil das mudanças graduais; Súbitas aparições de espécies fósseis; Longos períodos sem mudanças; Período de especiação seguido de período de equilíbrio; Irradiação adaptativa

Especiação por isolamento geográfico

Mecanismos de isolamento reprodutivo Mecanismos pré-zigóticos Isolamento estacional: diferença nas épocas reprodutivas; Isolamento etológico: padrões de comportamento diferenciados; Isolamento mecânico: diferença nos órgãos reprodutores; Mortalidade gamética: fenômenos fisiológicos que impedem a sobrevivência dos espermatozóides do indivíduo de uma espécie no sistema genital de outra.

Mecanismos pós-zigóticos Mortalidade do zigoto: desenvolvimento embrionário irregular Inviabilidade do híbrido: podem até ser férteis, mas são inviáveis por sua inferioridade adaptativa ou menor eficiência de reprodução; Esterilidade do híbrido: por gônadas anormais ou em decorrência de meiose anômala (mula e burro – jumento e égua ou jumenta e cavalo) Degeneração em F2: Os indivíduos da geração F2 não sobrevivem ou apresentam grandes deformações.