Evolução

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Teorias evolucionistas, evidências da evolução, homologia, analogia,

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Evolução

  1. 1. Biologia Evolução
  2. 2. Lamarck  Jean Lamarck, o “pai” da evolução, foi o primeiro a tentar explicar a evolução.  Em 1809, publica seu livro Filosofia Zoológica, onde desenvolve e justifica sua teoria.  Ele acreditava que os seres primitivos originaram-se de geração espontânea e gradualmente transformavam-se nos mais complexos. Cada espécie que hoje vive seria então uma herança de uma espécie simples que havia surgido no passado e vinha se tornando mais complexa ao longo do processo de evolução.  Para Lamarck não havia parentesco entre as espécies. Cada uma havia surgido de maneira independente e também evoluía de maneira independente em relação as outras.  Para Lamarck o ambiente produz nos indivíduos mudanças conforme a necessidade.
  3. 3. As quatro leis de Lamarck 1. Lei da tendência à complexidade. Tendência natural de todas as espécies tornarem-se cada vez mais perfeitas e complexas. 2. Lei do surgimento dos órgãos em razão da necessidade. Os indivíduos modificariam seus hábitos ou a sua maneira de viver , conforme as necessidades ditadas pelo ambiente. 3. Lei do uso e desuso. Quanto uma parte do corpo ou um órgão é muito utilizado, mais ele se desenvolveria; quanto menos utilizado, enfraqueceria gradativamente, até atrofiar ou até desaparecer. 4. Lei da transmissão dos caracteres adquiridos. As características adquiridas através do uso e desuso poderiam ser transmitidas diretamente aos seus descendentes, geração a geração, acarretando o desenvolvimento espécies.
  4. 4.  A ideia do uso e desuso é até razoável, isso acontece em muitas situações, como por exemplo acontece com nossos músculos. Mas a segunda suposição de Lamarck é inaceitável. As características adquiridas por um indivíduo ao longo de sua vida não são transmitidas aos seus descendentes.  O biólogo August Weismann foi o primeiro a apresentar provas experimentais de que os caracteres adquiridos ao longo da vida de um indivíduo não são transmitidos aos seus descendentes. Fez isso com um experimento cortando a cauda de ratos e permitiu que eles cruzassem. Em nenhum momento nasceram ratos sem cauda.  Comprovou-se que somente as características presentas nas células reprodutivas de um indivíduo, presentes no seu código genético, são transmitidas as próximas gerações.
  5. 5. Evolução linear/simples de Lamarck Os ancestrais (abaixo) teriam sido formados por geração espontânea e, ao longo do tempo, sem quem uma espécie interfira na outra, aumenta a complexidade, ocorrendo, como consequência, evolução. Para Lamarck a evolução estava relacionada ao aumento de complexidade.
  6. 6. Darwin  Darwin deduziu que o meio ambiente impunha restrições às espécies.  Concluiu que na natureza só sobreviviam e se reproduziam os organismos que tinham as variações mais favoráveis ou que estivessem mais adaptados em viver em determinados ambientes.  O princípio da seleção natural funciona como um funil, onde as condições do ambiente agem selecionando, entre as variedades de tipos que formam uma população, aqueles indivíduos com características mais favoráveis à sobrevivência e à reprodução.
  7. 7.  Para Darwin, o ambiente funcionaria como um selecionador, favorecendo aqueles indivíduos que já apresentassem características apropriadas para sua sobrevivência em determinado ambiente. Darwin em nenhum momento falou que descendíamos dos macacos. Aliás essa teoria é contrária a dele. A nossa espécie descende de espécie que viveram no passado, ancestrais. Os humanos e os macacos teriam, então, um parentesco em comum.  As espécie que vivem atualmente são todas resultantes da seleção natural, portanto, não existem espécies atuais mais ou menos evoluídas. Todas são ramos diferentes de uma mesma árvore evolutiva.
  8. 8. POPULAÇÃO INICIAL VARIABILIDADE GENÉTICA SELEÇÃO NATURAL ADAPTAÇÃOEVOLUÇÃO RELAÇÃO DE DEPENDÊNCIA
  9. 9. Principais ideias ou suposições de Darwin 1. As espécies não são imutáveis. Elas variam ou se transformam ao longo do tempo e dão origem umas as outras, 2. Todos os seres tendem a produzir populações com maior número de indivíduos do que é capaz de sobreviver, levando à luta pela sobrevivência ou à competição. 3. Sobrevivem e se reproduzem apenas alguns indivíduos. Sobrevivem aqueles que possuem características mais vantajosas ou os mais adaptados a viver em determinados ambientes, ideia referente ao princípio de seleção natural. 4. A sobrevivência dos mais adaptados leva ao acúmulo de modificações nas populações. Essas modificações resultam na transformação gradual das espécies.
  10. 10.  Foi quando pensou: havia juntado durante mais de 20 anos argumentos e dados em defesa da sua teoria de evolução por seleção natural e, de repente, Wallace lhe apresentava quase a mesma ideia. Precisou antecipar a divulgação de suas ideias, e fazê-lo junto com Wallace. Juntos, defendiam que as espécies não eram imutáveis, que transformavam-se ao longo do tempo. Propunham a seleção natural, de Darwin, e a sobrevivência dos mais bem notados, de Wallace. Darwin e Wallace Darwin adiantou sua publicação quando recebeu uma carta de Alfred Russel Wallace e teve uma surpresa ao ver que ele defendia uma ideia para explicar a evolução das espécies quase igual a seleção natural, que Darwin defendia.
  11. 11. Evolução ramificada/ profunda de Darwin Segundo Darwin, todas as espécies teriam um ancestral comum, que ao longo do tempo desenvolveram-se em novas espécies, a partir da inicial. A evolução ramificada gera uma espécie de árvore da vida, uma rede, onde todos estão conectados.
  12. 12.  Darwin traz como conceitos inéditos a ancestralidade em comum e a seleção natural, porém, não sabendo explicar a origem da variedade genética, que possibilita a seleção natural, nem mesmo a hereditariedade.  Desconhecia a genética.
  13. 13. Pescoço das girafas  Segundo Lamarck, as girafas tinham, no passado, pescoços mais curtos, mas uma mudança no ambiente obrigou-as a buscar folha no alto das árvores. Dessa forma, forçadas pelas mudanças ambientais, geração após geração os pescoços foram aumentando mais para que as girafas pudessem obter o alimento (uso e desuso).  Já segundo Darwin, haviam girafas com pescoços de variados tamanhos, e as mudanças ambientais favoreceram a sobrevivência e a reprodução dos que possuíam pescoços mais longos.
  14. 14. Neodarwinismo  O Neodarwinismo é responsável por aprimorar o darwinismo, somando-o ao mendelismo, que explica a hereditariedade, e a biologia molecular, que fala a respeito do DNA.
  15. 15. POPULAÇÃO INICIAL 1. MUTAÇÕES 2. RCOMBINAÇÕES GENÉTICAS 3. MIGRAÇÕES 4. DERIVA GENÉTICA 1. Mutação é um acidente na duplicação do genes, podendo este ser negativo ou positivo, sendo um acontecimento raro 2. A recombinação genética é possibilitada pela diferença dos gametas ocasionada pela meiose. Ocorre a troca dos tipos de cromossomos. Cada combinação produz um ser diferente, permitindo a variabilidade genética. Só há recombinação se há reprodução sexuada, onde a meiose e a fecundação reforçam a variedade. 3. Darwin disse que não tinha como prevê novas características oriundas de mutações, uma vez que essas ocorrem de maneira aleatória, sendo esta primeira fase da evolução. A segunda etapa já é direcionada, determinada pela seleção natural
  16. 16. Mutação (imagem posterior)  Numa população sexuada, um indivíduo de genótipo AaBb (com dois mutantes a e b) poderia ser obtida facilmente através da união de um gameta Ab (com mutação b) com outro gameta aB (com mutação a).
  17. 17. AA BB AA BB AA BB AA BB População inicial AABB mutação mutação Aa BB AA Bb AB aB AB Ab AA BB AB ab Fecundações ao acaso Nova combinação de mutantes produzida pela reprodução sexuada. Gametas
  18. 18. Reprodução assexuada AA BB COINCIDÊNCIA DE MUTAÇÕES NO MESMO INDIVIDUO Aa Bb REPRODUÇÃO ASSEXUADA AB ab NOVA ESPÉCIE Numa população de reprodução assexuada, a probabilidade de evolução diminui, uma vez que este tipo de reprodução gera clones, somente ocorrendo evolução a partir de mutações isoladas. A associação entre essas mutações depende da coincidência de que elas ocorram no mesmo indivíduo, por isso a variedade é bem menor.
  19. 19. Neutralismo  As mutações podem ser positivas, negativas ou neutras, essas últimas em nada interferem na sobrevivência. A seleção natural só age nas positivas e nas negativas, preservando aqueles que possuem características que são favoráveis e descartando as desfavoráveis.  O neutralismo propõe a evolução que se baseia nas características neutras, mas que geram evolução pois diferenciam os indivíduos.  O neutralismo não nega o Darwinismo, mas acrescenta-o.
  20. 20. Evidências da evolução
  21. 21. Registro fóssil  Tudo aquilo que é registro da existência de um ser do passado, encontrando-se em rochas sedimentares.  Podem ser restos dos seres vivos de épocas passadas, ou qualquer vestígio deixado por eles.  Um fóssil forma-se em locais com condições especiais, pois, normalmente, um cadáver é destruído, tendendo a desaparecer.
  22. 22.  Um fóssil pode se formar quando um animal é soterrado por sedimentos no fundo de lagos, mares ou vales, onde as partes moles do corpo sejam decompostas, mas o esqueleto seja substituído por minerais do solo, sofrendo um processo de mineralização e mantendo a forma original.  Através de tais pistas, o pesquisador pode ter uma ideia, não só da forma do organismo, mas também do seu modo de vida, uma vez que a forma reflete as adaptações ao ambiente em que vivia.  A idade relativa do fóssil pode ser dada em função da profundidade do terreno em que se encontra: quando mais fundo, mais primitivos seus fósseis.
  23. 23.  O estudo dos fósseis é importante pois fornece dados que esclarecem a sequência das espécies e também informações valiosas sobre espécies já extintas.  Tal estudo também é responsável por permitir a divisão a história da Terra em eras, períodos e épocas, indicando acontecimentos climáticos e geológicos
  24. 24. Anatomia e embriologia comparada  Comparando o padrão de construção de diversos organismos, é possível muitas vezes determinar o grau de parentesco e a sequência evolutiva entre eles.  Se compararmos, por exemplo, o sistema circulatório das cinco classes de vertebrados, nota-se o aumento da complexidade dos peixes para os mamíferos, o que ocorre devido a evolução dos vertebrados.
  25. 25.  Dados mais exatos são obtidos quando comparamos o desenvolvimento embriológico, que permitiu que fosse descoberto o parentesco de espécies que quando adultas são extremamente diferentes.  As fases embrionárias de um animal guardam certas semelhanças com as fases embrionárias de seus ancestrais.
  26. 26. Quanto maior o parentesco entre eles, mais semelhantes são suas fases embrionárias.
  27. 27. Comparações bioquímicas ESPÉCIE A ESPÉCIE B SEMELHANÇAS BIOQUÍMICAS MAIOR GRAU DE PARENTESCO ANCESTRALIDADE COMUM O estudo de moléculas portadoras de informações biológicas, como principalmente os ácidos nucleicos e proteínas, portanto, quanto maior a diferença dessas moléculas entre duas espécies , maior será a distância evolutiva entre elas. O número de diferença fornece uma ideia do tempo transcorrido desde que o antepassado comum se diversificou em duas espécies.
  28. 28. Órgãos vestigiais  São aqueles que, em determinados organismos encontram-se atrofiados, vestigial, e em outros funcional, indicando ancestralidade comum.  O apêndice que no homem é atrofiado, mas nos ruminantes é bem desenvolvido, digerindo a celulose com bactérias e protozoários.  Diz-se muito que no corpo humano o apêndice não tem função alguma, o que não é verdade, uma vez que ele tem função imunológica, produzindo células de defesa, função esta secundária, tendo atrofiado somente a referente a digestão de celulose.
  29. 29. Irradiação adaptativa - Processo que é consequência de isolamento geográfico de vários grupos a partir de uma população inicial, levando à diversificação das espécies com acúmulo de características diferentes ao longo do tempo e com atuação da seleção natural. Convergência adaptativa - Processo que é resultante da adaptação de grupos de organismos de espécies diferentes a um mesmo hábitat. Por estarem adaptados ao mesmo hábitat, possuem semelhanças em relação à organização de corpo sem necessariamente possuírem grau de parentesco.
  30. 30. Homologia  A embriologia e a anatomia comparada mostram que os braços humanos, as patas dianteiras dos vertebrados e as asas das aves tem a mesma origem embrionária. Órgãos de espécies diferentes que tem mesma origem embrionária, embora possam ter funções diferentes, são chamados órgãos homólogos, devendo-se tais diferenças à adaptação a ambientes diferentes.
  31. 31. ESPÉCIE A ESPÉCIE B ESPÉCIE C ANCESTRAL IRRADIAÇÃO ADAPTATIVA IRRADIAÇÃO – ESPALHAR Os órgãos homólogos são frutos da irradiação adaptativa ou divergência evolutiva.
  32. 32. Analogia  A embriologia e a anatomia comparada também mostram que as asas dos insetos e as das aves têm origem embrionária diferente, embora desempenhem a mesma função. Trata-se neste caso, de órgão análogos. Assim, o fato das aves e dos insetos terem asas não significa que possuam parentesco, indica apenas convergência, ou seja, que dois seres não relacionados resolveram de maneira semelhante os problemas de adaptação ao mesmo tipo de ambiente. É o que ocorre, por exemplo, com baleias, pinguins e peixes.
  33. 33. Tipos de seleção natural Direcional Ocorre quando em decorrência de mudanças ambientais, um fenótipo antes desfavorável passa a ser favorecido, havendo mudança no tipo ideal (grupo de indivíduos que possuem características favoráveis). Exemplo das mariposas
  34. 34. Disruptiva Favorece os indivíduos com características extremas, enquanto os médios são desfavorecidos. Por exemplo, em uma certa comunidade de pássaros, onde houvesse para consumo apenas dois tipo de alimentos, sementes duras e larvas escondidas na madeira, seriam favorecidos os pássaros com bicos finos, pois conseguiriam arrancar as larvas da madeira e os com bicos grandes, os quais conseguiriam quebrar a semente, enquanto os pássaros com bicos médios não conseguiriam o alimento.
  35. 35. Estabilizadora Esta seleção atua em populações que vivem em ambientes relativamente estáveis, nas quais a média dos indivíduos está bem adaptada às condições ambientais. A seleção pode ficar mais rigorosa, diminuindo a possibilidade de sobrevivência, ou tornar-se menos rigorosa, aumentando a probabilidade de sobrevivência, porém, o tipo ideal não sofre alteração em nenhum dos casos.
  36. 36. Ciclo celular
  37. 37.  Interfase é a fase celular em que a célula não está se dividindo, encontrando-se em intensa atividade.  A interfase divide-se em fase G1, S e G2.  G1 - período onde realmente a célula não está se dividindo, mas está executando as funções vitais. É o período de maior crescimento celular.  Este período é caracterizado pela transcrição gênica e tradução, levando à síntese de proteínas necessárias para a síntese de DNA.  S - quando a célula cresce e se prepara para nova divisão, então ocorre a replicação do DNA para passar a mesma quantidade de material genético para as células filhas.  G2 - quando há uma intensa produção de ATP, logo, uma intensa respiração celular.
  38. 38.  Cromatina - complexo de DNA e proteínas (que juntas denomina-se cromossomo)que se encontra dentro do núcleo celular nas células eucarióticas.  Histonas – são as principais proteínas que compõem a cromatina
  39. 39. G1 G2 Divisão celular Bolinha vermelha no centro – cromatina, sempre condensada Bolinhas verdes – histonas, onde o DNA se enrola
  40. 40. Especiação Processo de formação de novas espécies, sendo este mais intenso do que a extinção.
  41. 41. Especiação por anagênese  Microevolução; evolução dentro de uma única linha evolutiva, ocorrida por substituição, não aumentando a população, logo, não justificando a diversidade.  Trata-se do processo em que uma espécie do passado modifica-se ao longo do tempo, até dar origem a uma nova espécie.
  42. 42. Especiação por cladogênese  Macroevolução, mais comum, onde a espécie original não é extinta.  Existem dois tipos de especiação por cladogênese: especiação alopátrica e simpátrica.
  43. 43. Especiação alopátrica (em locais diferentes)  São condições para a especiação alopátrica:  O isolamento geográfico – ocorre a partir de uma barreira geográfica, podendo ser um rio, uma montanha, que separa-se definitivamente uma população, de forma que esta não se reencontre mais.  O isolamento reprodutivo – trata-se da perda da capacidade de reproduzir descendentes férteis, ou seja, perda da compatibilidade genética, interrompendo o fluxo gênico; condição essencial para qualquer tipo de evolução.  Caso algo junte as espécies novamente não haverá reprodução de descendentes férteis.
  44. 44. Isolamento geográfico Isolamento reprodutivo
  45. 45. Especiação simpátrica (no mesmo local)  Quando duas populações de uma mesma espécie, num mesmo local, já não cruzam entre si. Ocorre devido a alguma modificação genética, a qual impede esse cruzamento, gerando diferenças que geram à especiação, sem este tipo um dos mais raros.
  46. 46. Por exemplo, há 200 anos, os ancestrais da mosca da maçã depositavam seus ovos somente em espinheiros — mas hoje em dia, essas moscas depositam seus ovos em espinheiros (que são nativos da América) e em maçãs domésticas (que foram introduzidas na América por imigrantes e cultivadas). As fêmeas geralmente escolhem os tipos de frutos em que cresceram para depositar seus ovos e os machos tendem a procurar por companheiras nos tipos de frutos onde eles cresceram. Então moscas de espinheiros geralmente acabam acasalando com outras moscas de espinheiros e moscas da maçã geralmente acabam acasalando com outras moscas da maçã. Isto significa que o fluxo gênico entre as camadas da população que acasalam em diferentes tipos de frutos é reduzido. Esta mudança de hospedeiro de espinheiro para maçã pode ser o primeiro passo para a especiação simpátrica — em menos de 200 anos, algumas diferenças genéticas entre esses dois grupos de moscas evoluíram.
  47. 47. POPULAÇÃO INICIAL ISOLAMENTOGEOGRÁFICO POPULAÇÃO A POPULAÇÃO B SELEÇÃONATURALDIFERENCIADA RAÇA A RAÇA B Populações A e B se assemelham. Populações A e B podem sofrer, individualmente, mutações aleatórias. Raça A e B são subespécies, sendo capazes de reproduzir descendentes férteis. Se misturar as duas raças, devido as mudanças ocorridas, não forma-se mais a população inicial, mas, por não ter ocorrido ainda formação de novas espécies, o fluxo gênico pode ser reestabelecido. Conjunto gênico se afastando
  48. 48. RAÇA A RAÇA B ISOLAMENTOREPRODUTIVO ESPÉCIE A ESPÉCIE B Perda da compatibilidade genética, não podendo mais haver reestabelecimento do fluxo gênico.
  49. 49. Conjunto gênico ou “Pool” gênico – conjunto de genes da população, não significando que cada indivíduo possua todas as características inerentes nele, contanto que a soma de todas elas resulte no conjunto gênico. Indivíduo 1 Indivíduo 2 GENE A B B C Conjunto gênico – ABC População X
  50. 50. [...]Embora a ciência contemporânea assevere existir apenas uma raça de pessoas, qual seja, a raça humana, a ideia de raça ainda permanece fortemente ligada, no imaginário coletivo, a um conjunto de características físicas, como a cor da pele, os traços do rosto, o tipo de cabelo e assim por diante. Como bem enuncia Liliana JUBILUT: “O conceito de raça provém da biologia e tem por fim designar um grupo que apresente certa homogeneidade no conjunto de aspectos genéticos particulares, hereditariamente transmitidos de geração para geração”.[...]
  51. 51. [...]Todavia, difundira-se no século XIX e XX interpretações que utilizavam a Teoria da Seleção Natural como instrumento de análise do meio social. Ideologias racistas e preconceituosas estas que visavam explicar e legitimar, de maneira determinista e reducionista, a desigualdade em um sistema capitalista que alega ter a igualdade como sua palavra-de-ordem. As ideias difundidas pelo Darwinismo social acreditam que as sociedades evoluem naturalmente de um estágio inferior para os estágios superiores e mais complexos de organização social. Assim, povos ditos civilizados (os europeus) têm o dever de ocupar, dominar e explorar as culturas “mais atrasadas”, a fim de levar-lhes desenvolvimento, progresso, avanços tecnológicos e permitir-lhes que alcancem os estágios superiores de civilização.[...]
  52. 52. Mecanismo de isolamento reprodutivo  Zigoto é a célula formada da união do gameta masculino com o feminino, que dividindo-se através da mitose forma o organismo pluricelular.  Mecanismo pré-zigótico – são aqueles que impedem a fecundação, ou seja, onde dois indivíduos possuem comportamentos ou características que não permitem a cópula e a formação do zigoto;  Pós-zigótico – quando as espécies diferentes conseguem cruzar, geram um zigoto e, consequentemente, um descendente, porém este não é fértil.  Ex.: Jumento + égua = mula ou burro  não férteis
  53. 53. Bons estudos! Ana Carolina Rodrigues

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