Karla Yotoko – DBG Universidade Federal de Viçosa Evolução e Filogenia

“Nada em biologia faz sentido senão à luz da evolução” Theodosius Dobzhansky, 1973

Evolução Senso comum: Melhora, progresso

Evolução “Mudança das características hereditárias de uma população de uma geração para outra“

Evolução Alteração das freqüências gênicas em uma população ao longo das gerações

Alteração de quê? Freqüências gênicas = freqüências alélicas

Freqüências gênicas A/A A/a a/a

Freqüências gênicas 3 elefantes A/A 6 elefantes A/a 3 elefantes a/a 6 alelos A 6 elefantes A/a 6 alelos a 3 elefantes a/a Total: 24 alelos, dos quais 12 são A. Freqüência de A=0,5

Então... Freqüência gênica = freqüência alélica. Ok, e a evolução?

Próxima geração 6 elefantes A/A 4 elefantes A/a 2 elefantes a/a 12 alelos A 4 elefantes A/a 4 alelos A 4 alelos a 2 elefantes a/a Total: 24 alelos, dos quais 16 são A. Freqüência de A=0,66

Houve evolução? Geração 1 F(A) = 0,5 Geração 2 F(A) = 0,66

Houve alteração das freqüências gênicas!!! Houve evolução? Geração 1 F(A) = 0,5 SIM! Geração 2 F(A) = 0,66 Houve alteração das freqüências gênicas!!!

O que faz a evolução acontecer? Mutação Migração Seleção Natural Acaso Acasalamentos entre parentes * *precisa estar associado a outros fatores

Considere uma grande população

Que foi dividida em duas por uma barreira intransponível

Surge um mutante em uma das sub-populações...

O tempo vai passando...

O tempo vai passando...

O tempo vai passando...

O tempo vai passando...

O tempo vai passando...

O tempo vai passando...

O tempo vai passando...

O tempo vai passando...

O tempo vai passando...

O tempo vai passando...

Considere uma grande população

Que foi dividida em duas por uma barreira intransponível

O tempo foi passando...

O tempo foi passando...

O tempo foi passando...

O tempo foi passando...

O tempo foi passando...

O tempo foi passando...

O tempo foi passando...

E hoje temos três espécies:

Hoje também temos os filogenistas

Quem? Os filogenistas estão interessados na história da diversificação dos organismos. Para tentar recuperar esta história, utilizam os mais variados documentos: Morfologia dos organismos Fisiologia Comportamento Moléculas etc

Como? A idéia básica é procurar semelhanças, ou melhor, procurar por novidades evolutivas ou APOMORFIAS compartilhadas (SINAPOMORFIAS) Para isso, estudam as características dos organismos vivos, e, se possível, utilizam fósseis.

Pigmento amarelo = novidade

Chifre branco = novidade

Tamanho = novidade = =

Forma das orelhas = novidade ≠ ≠ Forma das orelhas = novidade = =

Fósseis Fóssil 1 Fóssil 2

Será que ter orelhas grandes é uma novidade evolutiva? Fósseis Será que ter orelhas grandes é uma novidade evolutiva?

Orelhas grandes, novidade evolutiva?

Orelhas pequenas, novidade evolutiva?

Orelhas pequenas, novidade evolutiva?

Orelhas grandes pode ser uma novidade evolutiva! Datação dos fósseis Orelhas grandes pode ser uma novidade evolutiva! 27 milhões de anos 35 milhões de anos

Se pudéssemos voltar no tempo...

Se pudéssemos voltar no tempo...

Já que não podemos... A saída é estudar o maior número de caracteres possível e construir uma história A cada nova evidência, testar a hipótese novamente

Nomenclatura da Filogenia Ramos Terminais Nó Ancestral A Nós Terminais B C Ramo Ancestral Nó Ancestral

Nomenclatura. Outgroup ou espécie irmã Ancestral Extinto! Ingroup ou grupo de interesse

Não confunda espécie irmã com espécie ancestral!!! Nomenclatura. Outgroup ou espécie irmã Não confunda espécie irmã com espécie ancestral!!! Ancestral Extinto! Ingroup ou grupo de interesse

Não confunda espécie irmã com espécie ancestral!!! Nomenclatura. Não confunda espécie irmã com espécie ancestral!!! Ancestral Extinto! O elefante amarelo, apesar de não ter se modificado muito em forma, continuou evoluindo tanto quanto o rosa e o verde

Não confunda espécie irmã com espécie ancestral!!! Nomenclatura. Não confunda espécie irmã com espécie ancestral!!! Ancestral Extinto! O elefante amarelo, apesar de não ter se modificado muito em forma, continuou evoluindo tanto quanto o rosa e o verde O tempo passou igualmente para os três, e as freqüências gênicas certamente se alteraram ao longo deste tempo...

Para quê estudar filogenia? Melhor compreender a evolução de diversos caracteres e assim tentar datar o aparecimento de estruturas interessantes e sua manutenção e diversificação Classificar os organismos de acordo com parentesco filogenético Melhor compreender a estrutura de comunidades naturais e assim propor alternativas de reflorestamento

Para quê estudar filogenia? Pura curiosidade Talvez esse seja o melhor motivo para fazer qualquer tipo de ciência...

Onde começamos a compreender...

"Provavelmente todos os seres orgânicos que alguma vez viveram nesta Terra descenderam duma única forma primordial na qual a vida foi pela primeira vez instilada." Sir Charles Darwin

Revoluções da Evolução Platão – Tipos existentes no mundo real, dos quais os organismos são apenas cópias imperfeitas Darwin – Existem populações, compostas de indivíduos que são únicos. As “imperfeições” são em realidade variáveis, e é nelas que a seleção natural opera.

Revoluções da Evolução Criacionismo religioso – o mundo vivo, bem como o não vivo, surgiu por obra e graça de um criador, onipotente, onipresente e onisciente Darwinismo – o mundo vivo é o resultado do processo evolutivo, que envolve pura e simplesmente a diversificação ao longo do tempo

Revoluções da Evolução Biologia antes do darwinismo – ciência de coleção

Revoluções da Evolução Biologia depois do darwinismo – ciência que estuda padrões e processos. Modificações ontogenéticas (desenvolvimento embrionário) Resistência a antibióticos ou agrotóxicos Manipulação genética Localização da origem de organismos (inclusive da nossa) Datação da origem de organismos (idem)

A Grande Revolução Darwin mudou nossa forma de pensar o mundo Antes era necessário pensar no sobrenatural para que a vida fizesse algum sentido Hoje temos o sobrenatural como opção, mas temos um mecanismo racional de compreender a vida, o que nos dá uma liberdade sem precedentes de pensamento

Para quem quer preservar o mundo Com liberdade de pensamento somos capazes de inferir como foi o mundo antes de nós, como ele está por nossa causa e apesar de nós e o que podemos e não podemos fazer pela continuidade de nossa existência neste mundo

Para quem gosta de moléculas Fascinantes detalhes bioquímicos escondidos em nossas células, que por parecerem tão perfeitamente “engenheirados”, sem um raciocínio comparativo (evolutivo) é impossível compreendê-los sem ter que recorrer novamente à intervenção sobrenatural.

Para quem se preocupa com a saúde Graças à evolução do cérebro humano, hoje já não somos susceptíveis ao ataque de grandes predadores. Paradoxalmente ainda somos reféns de uma série de pequenos parasitas. O controle adequado destes organismos simplesmente não pode ser feito sem um conhecimento apropriado das teorias evolutivas, especialmente da seleção natural.

Para quem se preocupa com a fome no mundo Controle de pragas da agricultura e da pecuária Obtenção de novos cultivares e novas raças de animais requer um conhecimento profundo de mecanismos evolutivos- a seleção artificial não pode operar em sentido oposto ao da seleção natural.

Para quem morre de curiosidade... Por que ainda temos apêndices? Por que caminhamos eretos? Por que algumas pessoas têm siso e outras não? Por que ele nasce aos 18? Por que é tão incômodo?

Para quem morre de curiosidade... Quem surgiu primeiro, o ovo ou a galinha?

Para quem morre de curiosidade... Antônia, Amanda e Janine (UFV) Por que algumas libélulas pousam de asas fechadas e outras pousam de asas abertas?

Para quem morre de curiosidade... Felipe, Karina e Lino (UFV) Por que algumas espécies de libélulas possuem espermatozóides com flagelos e outras sem flagelo? Isso é constante nas subordens? Espermatozóide Com flagelo Zigoptera Espermatozóide Sem flagelo Anisoptera

Para quem morre de curiosidade... Paquisa, Loreta (UFRGS) e Marcelo (UNICAMP) Por que num mesmo gênero há espécies com flores super coloridas e outras quase sem cores?

Para quem morre de curiosidade... Paquisa, Loreta (UFRGS) e Marcelo (UNICAMP) Por que o tamanho do genoma não está correlacionado com o número de genes? Por que o tamanho do genoma varia tanto entre as plantas? 1383 Mpb 207 Mpb

Para quem morre de curiosidade... Vera (UNICAMP), Paulo (USP), Cláudia (UFRJ) Se os parasitas se especializam cada vez mais a seus hospedeiros, esta interação tende a ficar cada dia mais especializada? Isso leva a um bêco sem saída evolutivo?

Para quem morre de curiosidade... Carina (EMBRAPA) Quem é o hospedeiro ancestral das espécies de Plasmodium existentes hoje? Plasmodium de galinha é aparentado com Plasmodium do homo sapiens?