Evolução biológica apostila

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Apostila da professora Regina para os terceiros anos.

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Evolução biológica apostila

  1. 1. EVOLUÇÃO BIOLÓGICA FIXISMO Chama-se fixismo à idéia de que os seres vivos são fixos e imutáveis. Para o fixismo a evolução biológica jamais se verificou: os seres vivos que atualmente conhecidos são os que sempre existiram na Terra desde os seus primórdios. Proposto pelo naturalista francês Georges Cuvier (1769-1832) o fixismo foi aceito sem contestação até o século 18 fundamentando-se na idéia da criação de todos os seres vivos a partir de um poder divino. A partir da segunda metade do século 18 surgiram as teorias evolucionistas, também chamadas transformistas, que se opuseram ao fixismo. Várias hipóteses foram utilizadas para explicar o fixismo, entre elas destacando-se a de geração espontânea e a do criacionismo. A hipótese de geração espontânea foi proposta pelo filósofo grego Aristóteles sob influência de Platão. Para Aristóteles os seres vivos seriam formados, constantemente, a partir de matéria não viva como o pó. Uma vez formados, estes seres permaneceriam imutáveis originando descendentes semelhantes em todas as gerações. O criacionismo baseia-se principalmente em escritos bíblicos interpretados segundo a ótica de que Deus criou todas as espécies através de um único ato, descartando-se, assim, a possibilidade de modificações evolutivas. Bases do evolucionismo A credibilidade do evolucionismo fundamenta-se em evidências que demonstram modificações das espécies. Tais evidências ou testemunhos originam-se de várias ciências e somam-se para confirmar o evolucionismo. Entre elas destaca-se: 1
  2. 2. A existência de fósseis Chamam-se fósseis a vestígios ou restos petrificados ou endurecidos de seres vivos que habitaram a Terra e que se conservaram naturalmente sem perder suas características essenciais. À ciência que estuda os fósseis dá-se o nome de paleontologia. Através desse processo os paleontólogos têm a oportunidade de observar modificações contínuas sofridas pelos organismos vivos com o passar do tempo. É o caso de fósseis que apresentam, ao mesmo tempo, características comuns a espécies atualmente existentes. O fóssil do Archeopterix, considerada a primeira ave existente, apresenta características comuns a répteis e aves atuais: de répteis, escamas na cabeça, dentes, garras e cauda com ossos; de aves, asas e penas. Cuvier explicou a existência dos fósseis através do catastrofismo. 2 Archeopterix, Trilobites
  3. 3. TEORIAS EVOLUCIONISTAS Lamarck e o lamarquismo Jean-Baptiste Antonie de Monet, cavalheiro de Lamarck (1744-1829) era um naturalista francês que compartilhava da idéia de que a estabilidade das espécies não tinha fundamento. Para Lamarck, modificações no ambiente causam alterações nas necessidades dos seres vivos, o que leva a uma alteração de comportamento. Assim são alteradas a utilização e o desenvolvimento dos órgãos de cada indivíduo, o que, ao longo do tempo interfere na forma das espécies. Sendo assim ele chegou a lei do uso e desuso, e a herança dos caracteres adquiridos Princípio do uso e desuso O uso continuado de um órgão ou parte do organismo determina o seu desenvolvimento (hipertrofia). Em contrapartida, o desuso resulta em desenvolvimento reduzido (atrofia) ou mesmo desaparecimento de um órgão ou parte do organismo. Princípio da transmissão hereditária dos caracteres adquiridos As características adquiridas através do uso ou do desuso de órgãos ou partes do organismo tornam-se hereditárias com o passar do tempo. Desse modo novas espécies surgem a partir de transformação de outras já existentes. 3
  4. 4. A teoria de Darwin Charles Robert Darwin (1809-1882) foi o quinto filho de importante família na Inglaterra. Estudante de medicina, abandonou o curso antes de terminá-lo e matriculou-se na universidade de Cambridge com a intenção de formar-se clérigo. Já graduado, aos 22 anos de idade Darwin foi recomendado por seus mestres para participar, como naturalista, de uma viagem de exploração científica ao redor do mundo. A viagem de Darwin no HMS Beagle Darwin embarcou, em dezembro de 1831, no navio HMS Beagle e iniciou uma viagem que duraria cinco anos. Fazendo uso de agudo senso de observação Darwin analisou fósseis e coletou fantástica quantidade de dados relativos à vida animal e vegetal, relações entre os seres vivos, sua variabilidade e adaptações dos mesmos aos ambientes naturais vivem. 4 Seleção natural é a idéia central do Darwinismo
  5. 5. De particular interesse para os estudos de Darwin revelou-se o Arquipélago de Galápagos, situado no oceano Pacífico a cerca de 1.000 Km da costa da América do Sul, formado por ilhas vulcânicas. Nele Darwin observou que em cada ilha existem tartarugas, tentilhões e outros seres adaptados aos ambientes particulares em que vivem. Darwin estudou detidamente estes seres vivos analisando as diferenças em suas estruturas e hábitos alimentares. A observação dos tentilhões, mais tarde relatada por Darwin, tornou-se exemplo clássico de prova do evolucionismo. Em Galápagos cada ilha é habitada por espécies semelhantes mais distintas dessas aves fato que atesta o caráter gradual da evolução. Darwin notou que os tentilhões diferem pelo formato e tamanho de seus bicos. A diferença ocorre porque os bicos, tais quais ferramentas, têm forma e tamanho adaptados ao tipo de alimento encontrado nas ilhas em que os tentilhões vivem. Trata-se, portanto de um caso em que se verifica a variabilidade de seres decorrente das suas necessidades de adaptação aos ambientes, fator indispensável às suas sobrevivências. Uma variedade de tentilhão 5 Observações como a descrita em relação aos tentilhões, levaram Darwin a duvidar da imutabilidade das espécies. Admitiu, então, a transformação das espécies a partir de outras pré-existentes sem, contudo, atinar com a causa das transformações.
  6. 6. A influência de Thomas Malthus Após cinco anos, Darwin retornou à Inglaterra e iniciou seu trabalho de organização das informações obtidas durante a viagem. De suas observações três pareceram a ele particularmente importantes: as variações apresentadas por indivíduos de uma mesma espécie; as semelhanças entre indivíduos de espécies diferentes que vivem em regiões muito próximas; e a semelhança entre fósseis que encontrou e espécies atuais. Os estudos de Darwin progrediram após a leitura de um trabalho, publicado em 1798, por Thomas Malthus (1766-1834) denominado "Um Ensaio sobre a Teoria da População". De acordo com Malthus a população tende a crescer mais rapidamente que a quantidade de alimentos que necessita para sobreviver. Em outras palavras, enquanto a população cresce em progressão geométrica, os alimentos crescem em progressão aritmética. A desproporção decorrente deste fato gera uma situação assustadora com conseqüências como a fome, doenças e guerras entre povos. Inteirado sobre as idéias de Malthus, Darwin imediatamente aplicou-as aos animais e vegetais. A partir daí trabalhou por duas décadas em sua teoria que foi anunciada pela primeira vez em 1858 e finalmente terminada em 1859 quando publicou o livro "A Origem das Espécies". A evolução pela seleção natural Darwin não tinha intenção de publicar a sua obra. Convencido por amigos, estava para publicá-la quando, em 1958, recebeu carta inesperada de Alfred Russel Wallace (1823-1913) na qual este naturalista descrevia idéias sobre a evolução muito próximas às suas. Mesmo assim e depois de alguma relutância publicou a sua teoria de evolução pela seleção natural que pode ser resumida nos seguintes tópicos:  As populações têm potencial para crescer em progressão geométrica aumentando exponencialmente o número de indivíduos;  Entretanto isso não acontece: o número de indivíduos de uma mesma espécie, em cada geração, mantém-se aproximadamente constante;  O não crescimento populacional só pode ser explicado por elevada taxa de mortalidade;  A mortalidade elevada explica-se pelo fato de os indivíduos não serem iguais entre si. As variações que apresentam, na maior parte de origem hereditária, podem ou não lhes ser úteis no ambiente onde vivem. Isso representa que alguns se mostram mais capazes do que outros para sobreviver e deixar descendentes; 6
  7. 7.  Verifica-se, portanto, uma luta pela sobrevivência que é vencida pelos indivíduos mais aptos, ou seja, que possuem variações que melhor os adaptem ao meio ambiente;  Em síntese, a natureza seleciona os indivíduos mais aptos. A esse processo Darwin deu o nome de seleção natural. A ação da seleção natural tem como conseqüência a sobrevivência dos indivíduos portadores das melhores variações adaptativas em relação ao meio em que vivem. Tais variações, por serem hereditárias, acumulam-se na descendência. O acúmulo de variações ao longo de inúmeras gerações altera de tal forma os indivíduos que se chega a um estágio no qual surgem descendentes diferentes de seus ancestrais e que constituem uma nova espécie. Através desse raciocínio Darwin explicou como aparecem novas espécies a partir de outras que já existiam. O neodarwinismo Por que ocorrem as variações? Darwin não conseguiu responder a essa pergunta. O aparecimento de variações hereditárias na descendência só pode ser explicado mais tarde com o nascimento da genética. Atualmente sabe-se que as variações hereditárias são provocadas pelas mutações e pela recombinação genética. As mutações são variações espontâneas dos genes e constituem-se em matéria-prima para a evolução. Os genes mutantes determinam novas características nos organismos e podem ou não ser úteis aos indivíduos que as possuem face ao ambiente em que vivem. Quando úteis prevalecem e são transmitidas aos descendentes, acumulando-se e contribuindo para o aparecimento de novas espécies. A recombinação genética, ou crossing-over, ocorre durante o processo de meiose através do qual os seres vivos produzem as suas células sexuais. A recombinação do material genético resulta em novos arranjos de genes e geração de indivíduos com características diferentes que serão selecionadas. À teoria de Darwin acrescida à explicação genética das causas da variabilidade dá-se o nome de neodarwinismo ou teoria sintética da evolução. 7
  8. 8. Lamarck X Darwin Como diferenciar as teorias evolucionistas propostas por Lamarck e Darwin? Embora bastante diferentes em suas formulações, as duas teorias buscam explicar a modificação das espécies e podem ser facilmente diferenciadas quando destacamos a ação do ambiente. Para Lamarck o ambiente é a causa das modificações que ocorrem nos seres vivos. É o ambiente que as provoca. Darwin entende o ambiente como meio de seleção natural de características apresentadas pelos seres vivos. Em outras palavras, para Darwin os seres sofrem mudanças que são selecionadas pelo meio ambiente. A aplicação das teorias a um exemplo anteriormente citado esclarece as diferenças entre as duas teorias. O atual tamanho de pescoço das girafas é explicado por Lamarck como resultante de um alongamento em função da necessidade de conseguir alimentos localizados em lugares altos. Seria, pois, a alteração ambiental a causa da mudança. Darwin partiria da variabilidade para explicar o mesmo fato: existiriam girafas de pescoços curtos e outras de pescoço longo. A mudança ambiental que obrigou as girafas a conseguirem alimentos em locais mais altos favoreceu aquelas portadoras de pescoço longo e fez desaparecer as de pescoço curto. Teria havido, portanto, ação do ambiente no sentido de selecionar os animais portadores de características adaptadas às novas exigências ambientais. 8
  9. 9. ESPECIAÇÃO Especiação é o processo evolutivo pelo qual as espécies vivas se formam. Este processo pode ser uma transformação gradual de uma espécie em outra. Há quatro modos principais de especiação: a especiação alopátrica, simpátrica, parapátrica e peripátrica. A especiação pode também ser induzida artificialmente, através de cruzamentos selecionados ou experiências laboratoriais. Mecanismo da especiação A especiação se inicia quando uma subpopulação de uma espécie se isola geograficamente, altera o seu nicho ecológico ou altera o seu comportamento, de maneira que fique isolada reprodutivamente do restante da população daquela espécie. Esta subpopulação, ao se isolar, sofre mutações cumulativas com o passar do tempo, que alteram o seu genótipo e, consequentemente, a expressão fenotípica deste. Tipos de isolamentos reprodutivos Primeiro esboço de uma árvore evolutiva feito porCharles Darwin no seu livro First Notebook on Transmutation of Species (1837) Em alguns casos o isolamento reprodutivo pode ocorrer antes da fecundação, sendo chamado de isolamento reprodutivo pré-zigótico . Nesse caso pode ocorrer (dentre outros fatores) por: • Mudança de Comportamento (etológico)- O comportamento de um dos sexos não é compreendido pelo outro sexo, por exemplo no momento da corte. • Habitat - Duas populações ocupam a mesma região, mas tem habitats diferentes. Estas duas populações estão isoladas e não trocarão genes entre si. 9
  10. 10. • Inadequação Anatômica (morfológica)- Todo o indivíduo e/ou seus órgãos reprodutivos se alteram a ponto de não se adequarem fisicamente à ocorrência do ato sexual. • Mudança no ciclo reprodutivo- Ciclos reprodutivos não se ajustam, impedindo o sucesso da reprodução. Em outros casos o isolamento reprodutivo é atingido após a fecundação - Pós-zigótico - onde o desenvolvimento do zigoto é inviável, ou se ocorrer esse desenvolvimento a progênie pode ser frágil e morrer rapidamente ou ainda ser infértil. Essa falta de sucesso na reprodução configura uma alteração importante na carga gênica dos envolvidos, a ponto de ocasionar a falta de estabilização necessária na(s) formação(ões) do(s) novo(s) indivíduo(s) gerado(s)- Inviabilidade da progênie - Infertilidade da prole, portanto aqueles que geraram o indivíduo não são da mesma espécie. COMO OCORRE A ESPECIAÇÃO? 1- Surge um isolamento geográfico em uma determinada região, como um rio. 2- A região inicialmente única está agora separada em duas sub-regiões, cada uma com condições diferentes. As mutações acontecem nos 10
  11. 11. indivíduos em ambas as regiões. Como as condições são diferentes, as pressões seletivas também serão. Podemos imaginar que em uma população surgiu um indivíduo com chifres maiores, e levou vantagem na disputa por fêmeas (como exemplo o alce). Na outra população, um dos animais nasceu com uma cauda maior, podendo correr mais, tendo mais estabilidade nas curvas. A cauda evita capotamento (como exemplo o guepardo). Ambos os animais que surgiram com características vantajosas tendem a deixar mais descendentes, e suas características são passadas para eles. 3- Com o passar de várias gerações, caso o isolamento geográfico desapareça, os indivíduos podem estar muito diferentes entre si, e uma das três possibilidades ocorrerá: 11
  12. 12. → os indivíduos cruzam e o filhote que nasce é fértil (a especiação não se completou) → os indivíduos cruzam e o filhote não é fértil (a especiação completou-se), como no caso do cavalo e o jumento, do leão e o tigre, do cavalo e a zebra. → os indivíduos não conseguem produzir filhotes (a especiação também completou-se). Duas novas espécies na mesma área. Fontes: http://cursoathenas.webnode.com.br/news/especiacao-produz-novidade/ http://pt.wikipedia.org/wiki/Especia%C3%A7%C3%A3o http://educacao.uol.com.br/ciencias/ult1686u44.jhtm 12

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