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EVOLUÇÃO BIOLÓGICA E
SISTEMAS DOS SERES VIVOS
Biologia e Geologia
11º Ano
O que é Evolução?
Procariontes e Eucariontes
   O que têm em comum uma planta e um ser humano?
Procariontes e Eucariontes
   Aparentemente pouco.
       Ambos são constituídos por
        células.

       Ambos têm o mesmo sistema de
        código genético.

       Ambos       têm     a    mesma
        constituição bioquímica.

       De um modo geral ambos têm
        processos básicos de vida
        muito semelhantes.
Procariontes e Eucariontes
   Mas porque razão todos os seres vivos
    apresentam    mecanismos  de    vida
    profundamente idênticos?

   E ao mesmo tempo, como surgiu tanta
    diversidade de formas?

       Para responder a estas questões temos que
        recuar no tempo e compreender que cada
        indivíduo provem dos seus progenitores, e
        que estes por sua vez provêm dos seus
        progenitores e assim sucessivamente ao
        longo de gerações.

       A capacidade de regressar no tempo para
        o estudo dos nossos antepassados é
        conseguida essencialmente através do
        estudo de fósseis.
Procariontes e Eucariontes
   As primeiras formas de
    vida, células, deverão
    ter surgido entre os
    3800 e os 2500 milhões
    de anos, pois os fósseis
    mais antigos encontrados
    datam dessa altura.

   Teriam     sido    células
    semelhantes às actuais
    bactérias                e
    cianobactérias, ou seja,
    células procariontes.
Procariontes e Eucariontes

   As células procariontes são estruturalmente
    simples, mas apresentam uma grande
    diversidade metabólica.

       O que lhes permitiu colonizar uma grande
        diversidade de meios ambientes.

       Embora não tenham quaisquer organelos
        como cloroplastos e mitocôndrias.

       Podem ser fotoautotróficas, possuindo por
        isso    pigmentos fotossintéticos nas
        membranas celulares.
Procariontes e Eucariontes
   Julga-se que os primeiros seres
    vivos da Terra tenham sido
    células procariontes e que estas
    tenham estado na origem da
    grande diversidade de formas
    actuais.

     Esta   hipótese é suportada:
       Pela   simplicidade estrutural e
        funcional das células procariontes;

       Pelos   fósseis.
Procariontes e Eucariontes
   As células eucariontes por
    seu lado são mais
    complexas.

    O      material   genético
      encontra-se mais bem
      organizado e no núcleo.

     Apresentam      grande
      abundância de estruturas
      membranares.
Procariontes e Eucariontes
   Segundo dados fósseis os
    seres eucariontes terão
    surgido há cerca de 1500
    milhões de anos, tendo por
    isso reinado isolados por
    mais de 2000 milhões de
    anos os seres procariontes.

   Existem várias hipóteses
    explicativas      para     o
    surgimento     dos     seres
    eucariontes, todos partindo
    dos procariontes.
Origem dos seres Eucariontes
Origem dos seres Eucariontes
   Há várias hipóteses explicativas             relativas    ao
    aparecimento dos seres eucariontes.

   De momento aceitam-se três:

       Modelo autogénico

       Modelo endossimbiótico

       Modelo autogénico e endossimbiótico (uma mistura dos dois
        anteriores, e actualmente o mais aceite).
Modelo autogénico
   Admite que a célula eucariótica
    terá surgido a partir de
    organismos procariontes por
    invaginações sucessivas de zonas
    de     membrana       plasmática,
    seguidas de especialização.

   É uma teoria actualmente pouco
    aceite pois não esclarece o que
    levou a célula a realizar tais
    invaginações.
Modelo endossimbiótico

   Por volta de 1920 alguns
    investigadores aperceberam-se
    que existiam semelhanças entre
    estruturas membranares das
    células eucarióticas e alguns seres
    procariontes.

   Duas dessas estruturas são as
    mitocôndrias e os cloroplastos.
       Estruturas muito semelhantes a
        procariontes de vida independente.
Modelo endossimbiótico
   Admitiu-se então que as células
    eucariontes    teriam    resultado    da
    incorporação         de       organismos
    procarióticos por parte de outros seres
    procariontes primitivos.

   Tratar-se-á então de um caso de
    endossímbiose.
       Nesta situação o organismo que habita no
        interior do outro beneficia de protecção e
        das condições estáveis.

       Já o organismo que alberga o outro
        beneficiará de algum produto sintetizado
        pelo outro.

   Esta      hipótese   foi,   inicialmente,
    ridicularizada uma vez que não existiam
    provas desta situação.
Modelo endossimbiótico
   Com ajuda de estudos de
    microscopia electrónica e de ADN
    dos     cloroplastos     e    de
    mitocôndrias foram encontradas
    provas que suportam este
    modelo.

       Tanto      cloroplastos     como
        mitocôndrias apresentam estrutura
        semelhante a procariontes.

       O ADN presente nos cloroplastos
        e mitocôndrias encontra-se mais
        próximo quer sequencialmente
        como      estruturalmente   dos
        procariontes    do    que   dos
        eucariontes.
Modelo endossimbiótico
   Calcula-se que o processo terá corrido da seguinte forma:

       Uma célula procarionte de grandes dimensões terá capturado
        outras    células   procarióticas (células-hóspedes)    que
        permaneceram no interior da célula hospedeira, resistindo à
        digestão.

       As células capturadas estabeleceram com a célula hospedeira
        relações de simbiose.

       A cooperação foi tão íntima e tão eficaz entre os diferentes
        elementos que se tornaram dependentes uns dos outros e
        passaram a constituir organismos estáveis e singulares.

       As células-hóspedes vieram, assim, a constituir alguns organelos
        da célula eucariótica. Por exemplo, os cloroplastos ter-se-ão
        originado a partir da captura de cianobactérias, já as
        mitocôndrias ter-se-ão originado a partir da captura de alguma
        célula procariontes com capacidade respiratória.

       Pensa-se que este processo estará também na origem dos
        flagelos.
Modelo endossimbiótico
   O modelo endossimbiótico é actualmente bem
    aceite.

       Cloroplastos e mitocôndrias têm o seu próprio
        genoma e produzem as suas próprias
        membranas.

       Apresentam um ciclo de divisão independente
        da células.

       Contêm ADN circular tal como os procariontes.

       Algumas das proteínas da membrana dos
        cloroplastos e das mitocôndrias estão
        codificadas nos genes do ADN da célula, o que
        mostra a dependência entre ambos.

       Situações de endossimbiose entre eucariontes e
        procariontes são ainda existentes actualmente.
Modelo endossimbiótico e autogénico
   Embora bem fundamentado e aceite o modelo endossimbiótico também
    apresenta pontos fracos.
       Por exemplo não consegue explicar o surgimento do núcleo.

   Assim julga-se que na realidade o aparecimento dos eucariontes se deva a uma
    mistura dos dois processos.

   No entanto e dada à distancia temporal a que este processo ocorreu, aliado ao
    facto dos primeiros organismos dificilmente terem deixado fósseis, torna-se
    muito difícil para os cientistas decifrarem o que realmente ocorreu.
Origem dos seres Eucariontes
   Giardia lamblia
       Protozoário

       Considerado o elo perdido          entre     os
        procariontes e os eucariontes.

       Apresenta características dos dois grupos.

       Unicelular.

       Sem mitocôndria ou aparelho de Golgi.

       Presença de citosqueleto e lisossomas.

       Tem quatro cromossomas em cada um dos
        dois núcleos iguais.

       Apresenta     RNA     próximo     aos      dos
        procariontes.
Origem da multicelularidade
   No mundo dos seres unicelulares
    aquele que for maior apresenta
    uma vantagem sobre os outros.

   Uma      célula   maior    pode
    facilmente capturar outras mais
    pequenas.

   No entanto existe um limite para
    o tamanho que uma célula pode
    ter.
Origem da multicelularidade
   Quando uma célula aumenta o seu tamanho há
    que ter em conta o seguinte, o volume e a sua
    área de superfície (que corresponde à área da
    membrana plasmática).

   Assim quando uma célula aumenta de tamanho
    verifica-se que a razão entre a superfície e o
    volume diminui, isto é, o volume aumenta a um
    ritmo muito superior ao da área de superfície.

   Isto significa que cada unidade de área de
    superfície da membrana plasmática há mais
    volume de citoplasma, para o qual tem que
    realizar trocas com o meio exterior.

   Além disso, com o aumento de volume, também
    aumenta o metabolismo. Logo maiores vão ser
    as necessidades da célula.
Origem da multicelularidade
                  Assim quanto maior for a célula
                   menor é a superfície da membrana
                   plasmática por unidade de volume
                   capaz de realizar trocas.

                  Acima de um determinado tamanho,
                   tamanho crítico, as trocas entre célula
                   e o meio não ocorrem à velocidade
                   necessária e a célula é incompatível
                   com a vida.

                  Assim para um organismo ser maior
                   do que determinado tamanho a vida
                   teve que optar por outra via.
Origem da multicelularidade
   Actualmente, verificam-
    se duas vias de um
    organismo maior do
    que 1mm sobreviver:

       Pode diminuir o seu
        metabolismo e desta
        forma reduzir as suas
        trocas com o ambiente.
           É     o     caso   da
            acetabulária.

       Pode          apresentar
        multicelularidade.
Origem da multicelularidade
   Não se sabe ao certo quando e
    onde surgiram os primeiros seres
    multicelulares, pois o registo fóssil
    não é claro.
       No entanto a partir de há 2200 m.a.,
        fósseis de seres multicelulares
        começam a ser abundantes no registo
        fóssil.

   Os seres eucariontes unicelulares
    constituem frequentemente
    agregados.
       Quando os indivíduos são da mesma
        espécie estamos perante agregados
        coloniais ou colónias.
Colónias
   As Volvox, uma microalga verde, tende a formar colónias de 500 a 50000
    células.

   Cada célula apresenta dois flagelos e são autosuficientes.

   No entanto tendem a unir-se por prolongamentos citoplasmáticos e bainhas
    gelatinosas, formando uma esfera oca.
       Os flagelos das células da camada externa imprimem movimento à colónia.

       As células maiores têm como função a reprodução.

   Apesar das Volvox ser constituída por várias células estruturalmente
    interdependentes, pois estão ligadas entre si, sob o ponto de vista funcional,
    não ocorreu diferenciação já que as células são todas semelhantes.

   Assim não se pode considerar um verdadeiro organismo multicelular/pluricelular.
Origem da multicelularidade
   As Volvox são importantes pois se julga
    que a multicelularidade possa ter
    surgido na Terra por evolução de seres
    coloniais, em que as células se tenham
    gradualmente        especializado    em
    diferentes funções.

   Colónias de algas verdes poderão
    estar na origem de algas verdes
    pluricelulares, algumas das quais, terão
    evoluído para plantas.
       O facto de algas verdes e plantas
        apresentarem pigmentos fotossintéticos,
        substâncias de reserva e paredes
        celulares bastante semelhantes, parece
        mostrar que a plantas evoluíram a partir
        das algas verdes.
Origem da multicelularidade
   A multicelularidade caracteriza-se
    por uma associação de células em
    que há interdependência estrutural
    e funcional entre elas.

   A consequente especialização das
    células       nos      organismos
    multicelulares levaram a uma
    grande diversidade de organismos,
    bem como a capacidade da
    regulação do próprio organismos,
    permitindo que os seres vivos
    começassem a colonizar ambientes
    a que antes estavam impedidos.
Vantagens da multicelularidade
   A grande diversidade de formas e de
    funcionalidades possibilitou a adaptação a
    diferentes ambientes.

   Foi possível a sobrevivência de seres de
    maiores dimensões sem comprometer as trocas
    com o meio externo.
       Graças ao desenvolvimento de células ou mesmo
        órgãos especializados na realização dessas
        trocas.

   Permitiu uma maior rentabilização do uso da
    energia.

   Maior independência em relação ao meio
    externo.
Evolucionismo e Fixismo
Como explicar a grande biodiversidade?

   Bem… esta é uma pergunta de resposta algo complexa e
    controversa!

   Mas há sempre formas… alternativas!
Evolucionismo e Fixismo
Fixismo
   Nem sempre se viu a evolução como o
    processo natural pela qual as espécies
    apareciam e desapareciam.

   Este processo decorre numa escala de
    tempo equiparável a escala de tempo
    geológica, pelo que para um vulgar ser
    humano é um processo imperceptível.

   Durante muitos séculos admitiu-se que
    as espécies surgiram tal como hoje as
    conhecemos e se mantiveram imutáveis
    ao longo dos tempos.
Fixismo
   Teoria bem aceita no século XVIII, propunha
    na biologia que todas as espécies foram
    criadas tal como são, e permaneceriam
    assim, imutáveis, por toda sua existência,
    sem que jamais ocorressem mudanças
    significativas na sua descendência.
   Um dos maiores defensores do fixismo foi o
    naturalista francês Georges Cuvier.

   Esta teoria que surgiu durante o século XVIII
    e XIX teve um grande apoio da Igreja.
       Por essa razão é muitas vezes confundida
        pelo Criacionismo.

       No entanto a Teoria Fixista não admite à
        partida que as espécies tenham surgido por
        acção de uma entidade superior.
Criacionismo
   Muitas vezes confundida com o Fixismo.

   Teoria segundo a qual as espécies vegetais e animais foram
    criadas independentemente umas das outras.

   O Criacionismo apoia-se geralmente na interpretação do
    primeiro capítulo da Bíblia, o livro do Génesis.

   As espécies seriam, segundo esta teoria, unidades imutáveis
    que, num mundo também ele estático, surgiam
    independentemente umas das outras.
Evolucionismo
   O pensamento transitou gradualmente para uma visão
    evolucionista, isto é, admite-se que as espécies se
    alteram de forma longa e gradual ao longo do tempo,
    originando outras espécies.

   As espécies evoluem a partir de outras espécies
    preexistentes.

   Esta teoria teve um dos mais importantes contributos na
    Geologia
Evolucionismo
   O pensamento geológico estava
    também a mudar, e face as novas
    descobertas as ideias fixistas e
    criacionistas pareciam incoerentes.

       A idade da Terra calculada era
        significativamente maior do que a
        pensada inicialmente.

       A descoberta, cada vez mais
        frequente, de fósseis permitiu
        descrever formas de vida muito
        diferentes das espécies actuais.
           Estes últimos originaram novas ideias
            que estiveram na origem das ideais
            evolucionistas.
Evolucionismo

   O evolucionismo admite a
    existência    de     mudanças
    progressivas nos seres vivos a
    partir de ancestrais comuns, e
    são essas mudanças que, ao
    longo do tempo geológico, vão
    dar origem à diferentes
    espécies.

   Mas para esta teoria ser aceite
    têm que existir argumentos.
Evolucionismo
   A primeira teoria explicativa
    sobre os mecanismos de
    evolução, fundamentada, surge
    em 1809 por Jean-Baptiste
    Pierre Antoine de Monet,
    cavaleiro de Lamarck.
       Por essa razão ficou conhecida
        como Lamarckismo.

   O Lamarckismo surgiu numa
    altura em que as teorias fixistas
    eram ainda muito fortes, pelo
    que nunca foi totalmente aceite,
    além de apresentar ainda
    muitas falhas.
Evolucionismo
   Foi apenas em 1859
    com o livro A Origem
    das    Espécies   de
    Charles Darwin que
    as teorias fixistas
    foram questionadas.
Lamarckismo
Lamarckismo
   Foi a primeira teoria
    explicativa    coerente
    evolucionista.

   As ideias lamarckistas
    resumiam-se  a   duas
    ideias base:
     Lei do uso e desuso;
     Lei   da herança dos
      caracteres adquiridos.
Lamarckismo
   Os seres vivos apresentam
    modificações que dependem
    do ambiente em que esses
    seres vivos se desenvolvem.

   O ambiente condiciona a
    evolução,      levando    ao
    aparecimento              de
    características que permitem
    aos indivíduos adaptar-se às
    condições em que vivem.      Nandu       – ave   da
                                    América do Sul
   Em diferentes continentes, as
    espécies         apresentam
    características semelhantes,
    quando enfrentam ambientes
    semelhantes.
                                                          Avestruz   –   ave   de
                                                          África
Lamarckismo
   Adaptação
       Segundo Lamarck, representa a faculdade que os seres
        vivos possuiriam de desenvolverem características estruturais
        ou funcionais que lhes permitissem sobreviver e reproduzir-
        se num determinado ambiente.

   As modificações que levam à adaptação são
    explicadas pela Lei do Uso e do Desuso.
       A necessidade de um órgão em determinado ambiente cria
        esse órgão e a função modifica-o, isto é, a função faz o
        órgão.
Lamarckismo
   Por outras palavras o Lamarckismo
    defendia que se um órgão fosse
    muito    utilizado     então    ele
    desenvolver-se-ia,      tornando-se
    mais           forte/vigoroso/maior
    tamanho.

   Caso contrário se um determinado
    órgão não fosse usado ele
    degenerava e desaparecia.

       Por exemplo, nas serpentes, estas
        perderam os membros pois
        representavam uma dificuldade na
        movimentação entre a vegetação
        densa. Como tal, degeneraram e
        desapareceram.
Lamarckismo
   O caso do pescoço das girafas.
     Como, nas savanas, a pastagem é rara e as folhas nas
      árvores estão muito altas, o pescoço das girafas cresce
      por necessidade.
Lamarckismo
   Lei da Herança            dos     Caracteres
    Adquiridos
       As modificações que se produzem nos
        indivíduos ao longo da sua vida, como
        consequência do uso e desuso dos órgãos,
        são hereditárias, originando mudanças
        morfológicas no conjunto da população.

   Assim, os organismos, movidos pela
    necessidade de se adaptarem ao
    ambiente, adquirem modificações durante
    a sua vida que passam aos descendentes.
       A adaptação é progressiva e um organismo
        pode desenvolver qualquer adaptação,
        desde que necessária.

       Esta situação levaria a uma perfeita
        sintonia entre os organismos e o ambiente.
Lamarckismo
   Mas sabemos hoje que não é bem isso que
    acontece.
     Nãoé por se querer muito voar que os humanos vão
     desenvolver… asas!




                         Bem pelo menos não orgânicas!
Lamarckismo
   O modelo Lamarckista foi muito contestado na sua altura.

       Não só pela forte oposição Criacionista, apoiada por um dos sectores da sociedade
        com maior peso.

       Mas também porque fornece uma teoria explicativa sobre a evolução com um carácter
        animista, isto é, a existência de uma intenção e uma finalidade na evolução.

       Esta suposição leva a ideia de que a evolução “procura” uma intenção e uma
        finalidade na evolução, algo incorrecto.

       Hoje em dia sabe-se também que ao nível genético a teoria da hereditariedade dos
        caracteres adquiridos, em seres com reprodução sexuada, é impossível.
           Apenas alterações no ADN dos gâmetas são transmitidas de uma geração para a outra.

           A adaptação teria que alterar todo o ADN de um organismo, isto é, todas as células do corpo
            incluindo as sexuais e não só as dos órgãos visados.
Darwinismo
Darwinismo
   As teorias evolucionistas
    sofreram novo impulso
    quando em1831, Charles
    Darwin, embarcou no HMS
    Beagle.

   Esta viagem que durou 4
    anos e 9 meses, Darwin
    recolheu informação que
    fundamentaria a mais
    importante         teoria
    evolucionista.
Darwinismo
   Destacam-se              os       seguintes
    dados:

       Dados geológicos
           Durante a viagem no Beagle,
            Darwin leu o livro de Lyell
            “Princípios da Geologia”.

           Neste livro Darwin encontrou
            princípios que   influenciaram
            Darwin.
                As leis naturais são constantes no
                 espaço e no tempo.
                Deve explicar-se o passado a
                 partir dos dados do presente.
                Na longa história da Terra
                 ocorreram mudanças geológicas
                 lentas e graduais.
Darwinismo
   Ainda relacionado com dados
    geológicos, Darwin observou
    inúmeros fósseis.
       Observou nos Andes, a milhares
        de metros de altitude, conchas
        de animais marinhos.

       Ao observar estes fósseis e de
        acordo com os dados geológicos,
        Darwin pensou que tal como a
        própria Terra sofreu mudanças
        graduais e lentas, então talvez a
        Vida poderia ter sofrido
        mudanças lentas e graduais e,
        inicialmente, imperceptíveis, mas
        que com o tempo acabariam por
        ter significado.
Darwinismo
   Dados da Biogeografia
       Darwin      verificou  que
        algumas espécies assumem
        aspectos bastante exóticos,
        bem como a constatação de
        que a fauna e a flora
        diferem de continente para
        continente e das montanhas
        para os desertos.

       Nas      Galápagos,         um
        arquipélago a 1000km da
        costa do Equador, Darwin
        ficou        particularmente
        interessado       com       as
        tartarugas e os tentilhões.
Darwinismo
   Darwin     verificou que
    existem sete variedades
    de tartarugas gigantes
    nas ilhas Galápago.

   Cada uma delas existe
    numa ilha diferente, e
    apesar de apresentarem
    diferenças, estes animais
    são extraordinariamente
    semelhantes entre si, o que
    fez Darwin pensar que
    tenham tido uma origem
    comum.
Darwinismo
   A situação dos tentilhões é em
    tudo    semelhante     à   das
    tartarugas.

   Existem 14 variedades de
    tentilhões muito semelhantes e
    que se podem distinguir
    sobretudo pelo tamanho, cor e
    forma do bico.

   A variação do bico levou
    Darwin a pensar que estivesse
    associado as diferenças da
    alimentação.
Darwinismo
   Depois de recolher toda a
    informação, Darwin concluiu
    que as ilhas foram povoadas,
    provavelmente, a partir do
    continente americano e as
    características particulares de
    cada ilha condicionaram a
    evolução de cada espécie, daí
    a sua diferenciação.
Selecção artificial, natural e variabilidade

   Darwin era columbófilo, isto é, criador de
    pombos.
       Enquanto criador de pombos Darwin
        exercia sobre este a chama selecção
        artificial.

       Os criadores de galinhas também recorrem
        a este processo.
           À primeira vista as galinhas são todas iguais,
            mas numa determinada população existem
            pequenas variações naturais como por
            exemplo o tamanho das patas, a curvatura da
            cabeça ou as penas serem mais ou menos
            encaracoladas.

           Se o tratador gostar de determinada
            característica, pode controlar os cruzamentos
            entre as aves, isto é, permitindo que apenas
            as aves com estas características se cruzem.

           Ao final de alguns cruzamentos pode obter
            indivíduos com as características que
            seleccionou.
Selecção artificial
   Ao longo de gerações e recorrendo a
    cruzamentos selectivos previamente
    planeados        é     possível obter
    características desejadas.

   Desta forma plantas e animais, assim
    obtidos, são substancialmente diferentes
    dos seus ancestrais selvagens.

   Como neste caso é o Homem que
    selecciona os cruzamentos diz-se que
    ocorreu uma Selecção Artificial.

   Este processo ocorre desde há muitos
    milhares de anos sem que por vezes o
    Homem se apercebesse o que estava a
    realizar.
Selecção Natural
   Na natureza ocorre        um
    processo semelhante.

   Neste caso quem exerce a
    pressão selectiva são os
    factores ambientais, por essa
    razão chama-se Selecção
    Natural.

   A Selecção Natural é o
    conceito que marca a teoria
    evolucionista de Darwin.
Selecção Natural
   Independentemente do meio existem
    nas populações, de determinada
    espécie, variações naturais.

   Essas variações são transmitidas aos
    descendentes através dos gâmetas.

   Se determinado grupo apresentar
    uma variação que o beneficia no
    ambiente em que existe, diz-se que
    esses indivíduos são mais aptos.
       Pelo facto de serem mais aptos, vivem
        melhor, deixando mais descendentes.
Selecção Natural
   Como consequência, aumenta na população o número
    de indivíduos com essa a característica.

   Ao mesmo tempo que os indivíduos que apresentam
    características menos favoráveis vão desaparecendo.
Selecção Natural
   A teoria de Darwin pode ser resumido nos seguintes pontos:
       Os seres vivos, mesmo os da mesma espécie, apresentam variações entre (variabilidade);

       Em cada geração, uma determinada percentagem dos indivíduos é naturalmente
        eliminada, porque se estabelece ente eles uma “luta pela sobrevivência”, devido à
        competição por alimento, espaço…;

       Sobrevivem os indivíduos que estiverem mais adaptados, a natureza permite apenas a
        sobrevivência dos indivíduos mais aptos, ocorre assim uma selecção natural (sobrevivência
        do mais apto);

       Indivíduos mais aptos, vivem mais tempo e reproduzem-se mais, transmitindo em maior
        quantidade as suas características, por sua vez os menos aptos reproduzem-se menos.
           Reprodução diferencial.

       A acumulação das pequenas variações, determina, a longo prazo, a transformação e o
        aparecimento de novas espécies.
Selecção Natural
   Pode-se assim afirmar que:
    A  reprodução diferencial
      dos indivíduos mais aptos;
       Existentes na grande
         variabilidade de indivíduos
         de uma população.


     Ao   longo de muito tempo;

     Leva ao aparecimento de
      novas espécies.
Lamarckismo e Darwinismo
   Lamarckismo                                      Darwinismo
       Lei do uso e desuso.                             Variabilidade intra-específica

       Lei da herança         dos   caracteres          Selecção Natural
        adquiridos.
                                                         Os mais aptos        vivem   mais   e
       Um ser vivo por uso de uma                        reproduzem-se.
        determinada         característica
        desenvolve-a e passa-a para a
        geração seguinte.                                Os menos aptos morrem.

       O ambiente cria necessidades que                 Os caracteres que conferem maior
        levam os organismos a desenvolver                 adaptação são passados para a
        adaptações        necessárias   à                 geração seguinte, aumentando a sua
        sobrevivência nesse ambiente.                     frequência na população.

                                                         Ao longo do tempo as diferenças
                                                          acumuladas nos indivíduos fazem
                                                          surgir novas espécies.
Argumentos do evolucionismo
   Argumentos             de       anatomia
    comparara
       O Homem sempre teve a
        necessidade de organizar o mundo
        que o rodeia.

       A grande diversidade do mundo
        vivo despertou a necessidade de
        organizar      um  sistema   de
        classificação.
           Algum desses mecanismos baseiam-se
            no grau de semelhança dos caracteres
            morfológicos, ou seja, na anatomia
            comparada.
Evolução Divergente
   Ao analisar a estrutura de alguns
    organismos verificamos que alguns órgãos
    embora desempenhem funções diferentes,
    apresentam      um    plano    estrutural
    semelhante, que pode incluir ossos
    semelhantes     e    posições   relativas
    semelhantes.

   Apresentem no entanto diferenças no grau
    de desenvolvimento e no número de ossos.

   Quando esta situação ocorre dizemos que
    são estruturas homólogas.
       Estruturas   de      origem    embriológica
        semelhante, constituídas por ossos idênticos,
        plano de organização semelhante, embora
        possam apresentar aspecto diferente e
        possam desempenhar funções diferentes.
Evolução Divergente
               Estruturas homólogas são interpretadas como
                resultado de uma selecção natural sobre indivíduos
                em diferentes meios que enfrentam diferentes
                pressões selectivas.

                   Dentro de uma população de uma espécie existem
                    variações, se parte dessa população migrar para outro
                    local com pressões ambientais diferentes.

                   No novo meio são seleccionados os organismos que
                    apresentam características que o tornam mais aptos
                    nesse meio.

               Esta situação denomina-se de evolução divergente.
                   A partir de um mesmo ancestral, devido a diferenças
                    existentes nos indivíduos, ocorre uma divergência nos
                    organismos que colonizam diferentes habitats e que
                    ficam sujeitos a pressões selectivas também difentes.
Evolução convergente
   Na natureza é frequente
    encontrarem-se    semelhanças
    entre organismos com origens
    muito diferentes.

       As asas de uma ave e de um
        insecto são estruturas com origens
        embriológicas diferentes e embora
        sejam anatomicamente diferentes
        apresentam funções idênticas,
        neste caso o voo.

       Estas estruturas denominam-se de
        estruturas análogas.
Evolução convergente
   As estruturas análogas aparecem no
    mesmo meio, porque a selecção natural
    favorece      os  indivíduos cujo  as
    características os tornam mais aptos,
    independentemente do grupo a que
    pertencem.

   Neste caso diz-se que ocorreu uma
    evolução convergente pois indivíduos com
    diferentes origens tiveram de enfrentar
    ambientes semelhantes.

   A selecção natural favorece indivíduos
    que apresentam estruturas que apesar
    anatomicamente diferentes desempenham
    funções semelhantes em ambientes
    semelhantes.
Estruturas vestigiais
   Outro tipo de estruturas anatómicas
    que suportam a teoria evolucionista
    são as estruturas vestigiais.

       Estruturas atrofiadas com função não
        evidente e desprovidas de significado
        fisiológico em determinados grupos,
        noutros grupos porem existem
        estruturas equivalentes que são
        desenvolvidas e funcionais.

       Estes   órgãos  foram  úteis       e
        desenvolvidos em ancestrais       no
        passado.

       Estas estruturas contrariam as ideias
        fixistas pois mostram que as espécies
        não se mantiveram imutáveis.
Argumentos paleontológicos
   Os fósseis são dos dados que
    melhor apoiam o evolucionismo
    através da Paleontologia.

   Através deste ramo da ciência
    podemos concluir que no passado o
    planeta foi habitado por seres
    diferentes dos actuais.

   Verificamos que existem fósseis que
    possuem      características    que
    correspondem, na actualidade, a
    dois    grupos     diferentes    de
    organismos.
       Formas intermédias   ou   formas
        sintéticas
Argumentos paleontológicos
   As formas sintéticas são também
    conhecidas     por    formas   de
    transição, já que algumas terão
    sido a transição de um grupo para
    outros grupos de organismos.

   Estes fósseis representam um forte
    argumento       a      favor   do
    evolucionismo mostrando que os
    organismos que hoje existem não
    são totalmente independentes dos
    anteriores.
Formas de transição
              Darwinius masillae

                  Ida

                  47 M.a.

                  Descoberto em 1983 em Darmstadt.

                  Terá surgido evolutivamente logo a seguir a separação
                   entre primatas e lémures.
                        Não é um lémure pois faltam-lhe características como a
                         grooming claw no segundo dedo das patas traseiras.

                        Por seu lado apresenta o osso tallus (no calcanhar) com
                         forma semelhante aos dos primatas.


                  Estará na linhagem ancestral dos macacos, símios e
                   humanos.
Argumentos citológicos
   Embora os seres vivos possam ser
    muito diferentes entre si, uma coisa
    que todos têm em comum é o facto
    de serem constituídos por células.

   Não só todas as células
    eucariontes obedecem a um plano
    estrutural comum, como todos os
    processos metabólicos que nelas se
    desenvolvem     são    igualmente
    semelhantes.
       Isto representa um argumento a
        favor da origem comum.
Argumentos bioquímicos
   Sobre o ponto de vista bioquímico
    todos os seres são constituídos pelos
    mesmos tipos de biomoléculas.
       Proteínas
       Lípidos
       Glícidos
       Ácidos Nucleicos

   O ADN e o RNA tornam-se
    particularmente importantes pois são
    universais, bem como processo de
    biossíntese proteica.

   O facto de existir semelhanças quer ao
    nível das biomoléculas bem como nos
    processos vitais das células sugere uma
    provável origem comum.
Argumentos bioquímicos
   Nos    últimos    anos     têm-se
    desenvolvido              estudos
    comparativos de proteínas de
    ácidos nucleicos com vista a
    estabelecer      relações      de
    parentesco entre os organismos.

   Diferenças entre proteínas fazem
    corresponder        características
    diferentes, assim quanto mais
    próximos           evolutivamente
    estiverem as espécies mais
    semelhantes     são    as     suas
    proteínas.
Argumentos bioquímicos
   Estes estudos prevêem que a partir
    de uma moléculas de ADN ancestral
    comum, por diferentes mutações,
    surgiram diferentes genes e,
    consequentemente          diferentes
    sequências de aminoácidos que
    levaram a novas proteínas e a novas
    características.

   A evolução reflecte as alterações
    hereditárias que ocorreram nas
    espécies ao longo do tempo.

   Sendo assim possível, pela análise
    das alterações, estabelecer uma
    linha evolutiva das espécies.
Neodarwinismo
Teoria sintética da Evolução
Neodarwinismo
   Durante o século XX, a teoria
    evolucionista de Darwin foi uma ideia
    bem aceite, no entanto a explicação
    da evolução através da selecção
    natural apresentava ainda alguns
    pontos fracos, isto é, sem explicação.

   Mendel, contemporâneo de Darwin,
    enviou a este ultimo uma carta onde
    explicava a sua descoberta.
       Basicamente Mendel explicava-lhe que
        tinha descoberto o processo através da
        qual os seres vivos conseguiam dar
        origem a organismos da mesma
        espécies com diferenças entre si.

       Darwin não valorizou esta informação
        e como tal nunca foi capaz de explicar
        a forma como surgiam variações entre
        indivíduos da mesma espécie nem como
        as transmitiam às gerações futuras.
Neodarwinismo
   Com o desenvolvimento da Genética foi possível
    explicar as ideias centrais da teoria de Darwin.
    O  estabelecimento do conceito das mutações levou os
      geneticistas e encarar este acontecimento como a base
      das mudanças evolutivas.

   Assim em 1940 foi estabelecida uma visão
    unificadora entre o darwinismo e os dados da
    genética, numa teoria denominada de Teoria
    Sintética da Evolução.
Variabilidade
   É ao nível da diversidade do
    mundo vivo que a selecção
    natural actua.

   Segundo o Neodarwinismo
    esta diversidade tem como
    fonte primária a ocorrência
    de mutações e como fonte
    mais        próxima       a
    recombinação genética.
Variabilidade
   Mutações

       São alterações ao nível do genoma e
        passíveis de serem herdáveis, podendo
        levar      ao      aparecimento     de
        características novas e favoráveis.

       Isto porque os seus portadores
        passarão a apresentar características
        que lhes permitem viver mais ou
        reproduzirem-se mais.

       As mutações são assim a fonte primária
        de variabilidade genética, introduzindo,
        em regra, novos genes ou alterando os
        já existentes que como consequência
        levarão ao aparecimento de novas
        características.
Variabilidade

   Recombinação genética

       A fonte mais próxima de
        diversidade nas populações é a
        recombinação genética que se
        obtém através da reprodução
        sexuada.

       Tal situação decorre durante o
        processo de meiose.

       A fecundação é também um
        processo     que     aumenta   a
        variabilidade    genética    dos
        indivíduos através de novas
        combinações génicas.
Variabilidade


As mutações introduzem novidade genética, mas é
precisamente a recombinação genética que cria
variabilidade, favorecendo o aparecimento de uma
multiplicidade de diferentes combinações de genes.
Selecção Natural e o Fundo Genético
   Darwin afirmava que cada indivíduo não
    evoluía isoladamente (contrariamente ao
    Lamarckismo). A população é a unidade
    evolutiva.

   Numa população, quanto maior for a
    diversidade, maior será a probabilidade
    de ela se adaptar a mudanças que
    ocorram no meio.
       Populações      muito   homogéneas      e
        adaptadas podem ser eliminadas se, no seu
        habitat, ocorrerem mudanças.

   A selecção natural não actua sobre genes
    ou características genéticas de forma
    isolada, mas sim sobre a globalidade dos
    indivíduos de uma população com toda a
    sua carga genética.
Selecção Natural e Fundo Genético
   Define-se fundo genético como
    o conjunto de todos os genes
    presentes numa população num
    dado momento.

   As      mutações      causam
    alterações ao nível do fundo
    genético que por sua vez
    levarão a mudanças evolutivas.

   Relembra-se que o resultado
    visível dos genes é o fenótipo.
Selecção Natural e Fundo Genético
   Apesar de a selecção
    natural actuar sobre o
    fenótipo dos indivíduos de
    uma população,          os
    biólogos definem hoje em
    dia evolução como a
    mudança no fundo genético
    das populações.

   Em cada fundo genético a
    frequência dos genes pode
    variar, havendo genes mais
    frequentes do que outros.
Selecção Natural e Fundo Genético
   Tomemos como exemplo o fundo genético de uma população de borboletas
    relativo ao gene da cor das asas.

   Nesta população ocorrem 5 cores diferentes, sendo a característica azul-
    escuro a predominante.
       Isto significa que estes indivíduos se encontram mais bem adaptados, por alguma
        razão, e como tal vivem mais e reproduzem-se mais.

       Logo o gene para azul-escuro predomina no fundo genético.


   As outras cores possuem uma distribuição menor.
       Dando origem aquilo que se denomina de Curva de Distribuição Normal ou Curva
        de Gauss


   Se ocorrer uma alteração do ambiente, por exemplo, tornar-se mais escuro,
    as cores mais escuras conferem uma maior vantagem perante as de cores
    claras.
       Logo as borboletas mais escuras reproduzem-se mais alterando a distribuição dos
        genes no fundo genético.

       Pode chegar a um ponto em que as borboletas claras nem se consigam reproduzir e
        lentamente os genes para as cores claras desaparecem tal como esse fénótipo.


   Desta forma ocorrem alterações no fundo genético da população e como tal
    ocorre evolução.
Selecção Natural e Fundo Genético
   Quando as características do meio se alteram, o conjunto
    génico mais favorável, isto é, aquele que permite que o
    individuo sobreviva mais tempo e deixe mais descendência,
    pode deixar de o ser no novo ambiente.

   O conjunto génico que torna os indivíduos menos adaptados
    encurta a sua sobrevivência, diminuindo portanto, a
    descendência.

   Em termos globais, há genes que se tornam mais frequentes,
    enquanto outros vão sendo progressivamente eliminados.
    Por esta razão, as populações vão ficando cada vez mais
    bem adaptados ao meio.
Selecção Natural e Fundo Genético
Selecção Natural e Fundo Genético


 Ao longo do tempo, determinados genes e portanto,
     determinadas características acabam por se
implementar nas populações em detrimento de outros,
     que vão sendo eliminados, dando-se assim a
                      evolução.

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  • 1. EVOLUÇÃO BIOLÓGICA E SISTEMAS DOS SERES VIVOS Biologia e Geologia 11º Ano
  • 2. O que é Evolução?
  • 3. Procariontes e Eucariontes  O que têm em comum uma planta e um ser humano?
  • 4. Procariontes e Eucariontes  Aparentemente pouco.  Ambos são constituídos por células.  Ambos têm o mesmo sistema de código genético.  Ambos têm a mesma constituição bioquímica.  De um modo geral ambos têm processos básicos de vida muito semelhantes.
  • 5. Procariontes e Eucariontes  Mas porque razão todos os seres vivos apresentam mecanismos de vida profundamente idênticos?  E ao mesmo tempo, como surgiu tanta diversidade de formas?  Para responder a estas questões temos que recuar no tempo e compreender que cada indivíduo provem dos seus progenitores, e que estes por sua vez provêm dos seus progenitores e assim sucessivamente ao longo de gerações.  A capacidade de regressar no tempo para o estudo dos nossos antepassados é conseguida essencialmente através do estudo de fósseis.
  • 6. Procariontes e Eucariontes  As primeiras formas de vida, células, deverão ter surgido entre os 3800 e os 2500 milhões de anos, pois os fósseis mais antigos encontrados datam dessa altura.  Teriam sido células semelhantes às actuais bactérias e cianobactérias, ou seja, células procariontes.
  • 7. Procariontes e Eucariontes  As células procariontes são estruturalmente simples, mas apresentam uma grande diversidade metabólica.  O que lhes permitiu colonizar uma grande diversidade de meios ambientes.  Embora não tenham quaisquer organelos como cloroplastos e mitocôndrias.  Podem ser fotoautotróficas, possuindo por isso pigmentos fotossintéticos nas membranas celulares.
  • 8. Procariontes e Eucariontes  Julga-se que os primeiros seres vivos da Terra tenham sido células procariontes e que estas tenham estado na origem da grande diversidade de formas actuais.  Esta hipótese é suportada:  Pela simplicidade estrutural e funcional das células procariontes;  Pelos fósseis.
  • 9. Procariontes e Eucariontes  As células eucariontes por seu lado são mais complexas. O material genético encontra-se mais bem organizado e no núcleo.  Apresentam grande abundância de estruturas membranares.
  • 10. Procariontes e Eucariontes  Segundo dados fósseis os seres eucariontes terão surgido há cerca de 1500 milhões de anos, tendo por isso reinado isolados por mais de 2000 milhões de anos os seres procariontes.  Existem várias hipóteses explicativas para o surgimento dos seres eucariontes, todos partindo dos procariontes.
  • 11. Origem dos seres Eucariontes
  • 12. Origem dos seres Eucariontes  Há várias hipóteses explicativas relativas ao aparecimento dos seres eucariontes.  De momento aceitam-se três:  Modelo autogénico  Modelo endossimbiótico  Modelo autogénico e endossimbiótico (uma mistura dos dois anteriores, e actualmente o mais aceite).
  • 13. Modelo autogénico  Admite que a célula eucariótica terá surgido a partir de organismos procariontes por invaginações sucessivas de zonas de membrana plasmática, seguidas de especialização.  É uma teoria actualmente pouco aceite pois não esclarece o que levou a célula a realizar tais invaginações.
  • 14. Modelo endossimbiótico  Por volta de 1920 alguns investigadores aperceberam-se que existiam semelhanças entre estruturas membranares das células eucarióticas e alguns seres procariontes.  Duas dessas estruturas são as mitocôndrias e os cloroplastos.  Estruturas muito semelhantes a procariontes de vida independente.
  • 15. Modelo endossimbiótico  Admitiu-se então que as células eucariontes teriam resultado da incorporação de organismos procarióticos por parte de outros seres procariontes primitivos.  Tratar-se-á então de um caso de endossímbiose.  Nesta situação o organismo que habita no interior do outro beneficia de protecção e das condições estáveis.  Já o organismo que alberga o outro beneficiará de algum produto sintetizado pelo outro.  Esta hipótese foi, inicialmente, ridicularizada uma vez que não existiam provas desta situação.
  • 16. Modelo endossimbiótico  Com ajuda de estudos de microscopia electrónica e de ADN dos cloroplastos e de mitocôndrias foram encontradas provas que suportam este modelo.  Tanto cloroplastos como mitocôndrias apresentam estrutura semelhante a procariontes.  O ADN presente nos cloroplastos e mitocôndrias encontra-se mais próximo quer sequencialmente como estruturalmente dos procariontes do que dos eucariontes.
  • 17. Modelo endossimbiótico  Calcula-se que o processo terá corrido da seguinte forma:  Uma célula procarionte de grandes dimensões terá capturado outras células procarióticas (células-hóspedes) que permaneceram no interior da célula hospedeira, resistindo à digestão.  As células capturadas estabeleceram com a célula hospedeira relações de simbiose.  A cooperação foi tão íntima e tão eficaz entre os diferentes elementos que se tornaram dependentes uns dos outros e passaram a constituir organismos estáveis e singulares.  As células-hóspedes vieram, assim, a constituir alguns organelos da célula eucariótica. Por exemplo, os cloroplastos ter-se-ão originado a partir da captura de cianobactérias, já as mitocôndrias ter-se-ão originado a partir da captura de alguma célula procariontes com capacidade respiratória.  Pensa-se que este processo estará também na origem dos flagelos.
  • 18. Modelo endossimbiótico  O modelo endossimbiótico é actualmente bem aceite.  Cloroplastos e mitocôndrias têm o seu próprio genoma e produzem as suas próprias membranas.  Apresentam um ciclo de divisão independente da células.  Contêm ADN circular tal como os procariontes.  Algumas das proteínas da membrana dos cloroplastos e das mitocôndrias estão codificadas nos genes do ADN da célula, o que mostra a dependência entre ambos.  Situações de endossimbiose entre eucariontes e procariontes são ainda existentes actualmente.
  • 19. Modelo endossimbiótico e autogénico  Embora bem fundamentado e aceite o modelo endossimbiótico também apresenta pontos fracos.  Por exemplo não consegue explicar o surgimento do núcleo.  Assim julga-se que na realidade o aparecimento dos eucariontes se deva a uma mistura dos dois processos.  No entanto e dada à distancia temporal a que este processo ocorreu, aliado ao facto dos primeiros organismos dificilmente terem deixado fósseis, torna-se muito difícil para os cientistas decifrarem o que realmente ocorreu.
  • 20. Origem dos seres Eucariontes  Giardia lamblia  Protozoário  Considerado o elo perdido entre os procariontes e os eucariontes.  Apresenta características dos dois grupos.  Unicelular.  Sem mitocôndria ou aparelho de Golgi.  Presença de citosqueleto e lisossomas.  Tem quatro cromossomas em cada um dos dois núcleos iguais.  Apresenta RNA próximo aos dos procariontes.
  • 21. Origem da multicelularidade  No mundo dos seres unicelulares aquele que for maior apresenta uma vantagem sobre os outros.  Uma célula maior pode facilmente capturar outras mais pequenas.  No entanto existe um limite para o tamanho que uma célula pode ter.
  • 22. Origem da multicelularidade  Quando uma célula aumenta o seu tamanho há que ter em conta o seguinte, o volume e a sua área de superfície (que corresponde à área da membrana plasmática).  Assim quando uma célula aumenta de tamanho verifica-se que a razão entre a superfície e o volume diminui, isto é, o volume aumenta a um ritmo muito superior ao da área de superfície.  Isto significa que cada unidade de área de superfície da membrana plasmática há mais volume de citoplasma, para o qual tem que realizar trocas com o meio exterior.  Além disso, com o aumento de volume, também aumenta o metabolismo. Logo maiores vão ser as necessidades da célula.
  • 23. Origem da multicelularidade  Assim quanto maior for a célula menor é a superfície da membrana plasmática por unidade de volume capaz de realizar trocas.  Acima de um determinado tamanho, tamanho crítico, as trocas entre célula e o meio não ocorrem à velocidade necessária e a célula é incompatível com a vida.  Assim para um organismo ser maior do que determinado tamanho a vida teve que optar por outra via.
  • 24. Origem da multicelularidade  Actualmente, verificam- se duas vias de um organismo maior do que 1mm sobreviver:  Pode diminuir o seu metabolismo e desta forma reduzir as suas trocas com o ambiente.  É o caso da acetabulária.  Pode apresentar multicelularidade.
  • 25. Origem da multicelularidade  Não se sabe ao certo quando e onde surgiram os primeiros seres multicelulares, pois o registo fóssil não é claro.  No entanto a partir de há 2200 m.a., fósseis de seres multicelulares começam a ser abundantes no registo fóssil.  Os seres eucariontes unicelulares constituem frequentemente agregados.  Quando os indivíduos são da mesma espécie estamos perante agregados coloniais ou colónias.
  • 26. Colónias  As Volvox, uma microalga verde, tende a formar colónias de 500 a 50000 células.  Cada célula apresenta dois flagelos e são autosuficientes.  No entanto tendem a unir-se por prolongamentos citoplasmáticos e bainhas gelatinosas, formando uma esfera oca.  Os flagelos das células da camada externa imprimem movimento à colónia.  As células maiores têm como função a reprodução.  Apesar das Volvox ser constituída por várias células estruturalmente interdependentes, pois estão ligadas entre si, sob o ponto de vista funcional, não ocorreu diferenciação já que as células são todas semelhantes.  Assim não se pode considerar um verdadeiro organismo multicelular/pluricelular.
  • 27. Origem da multicelularidade  As Volvox são importantes pois se julga que a multicelularidade possa ter surgido na Terra por evolução de seres coloniais, em que as células se tenham gradualmente especializado em diferentes funções.  Colónias de algas verdes poderão estar na origem de algas verdes pluricelulares, algumas das quais, terão evoluído para plantas.  O facto de algas verdes e plantas apresentarem pigmentos fotossintéticos, substâncias de reserva e paredes celulares bastante semelhantes, parece mostrar que a plantas evoluíram a partir das algas verdes.
  • 28. Origem da multicelularidade  A multicelularidade caracteriza-se por uma associação de células em que há interdependência estrutural e funcional entre elas.  A consequente especialização das células nos organismos multicelulares levaram a uma grande diversidade de organismos, bem como a capacidade da regulação do próprio organismos, permitindo que os seres vivos começassem a colonizar ambientes a que antes estavam impedidos.
  • 29. Vantagens da multicelularidade  A grande diversidade de formas e de funcionalidades possibilitou a adaptação a diferentes ambientes.  Foi possível a sobrevivência de seres de maiores dimensões sem comprometer as trocas com o meio externo.  Graças ao desenvolvimento de células ou mesmo órgãos especializados na realização dessas trocas.  Permitiu uma maior rentabilização do uso da energia.  Maior independência em relação ao meio externo.
  • 31. Como explicar a grande biodiversidade?  Bem… esta é uma pergunta de resposta algo complexa e controversa!  Mas há sempre formas… alternativas!
  • 33. Fixismo  Nem sempre se viu a evolução como o processo natural pela qual as espécies apareciam e desapareciam.  Este processo decorre numa escala de tempo equiparável a escala de tempo geológica, pelo que para um vulgar ser humano é um processo imperceptível.  Durante muitos séculos admitiu-se que as espécies surgiram tal como hoje as conhecemos e se mantiveram imutáveis ao longo dos tempos.
  • 34. Fixismo  Teoria bem aceita no século XVIII, propunha na biologia que todas as espécies foram criadas tal como são, e permaneceriam assim, imutáveis, por toda sua existência, sem que jamais ocorressem mudanças significativas na sua descendência.  Um dos maiores defensores do fixismo foi o naturalista francês Georges Cuvier.  Esta teoria que surgiu durante o século XVIII e XIX teve um grande apoio da Igreja.  Por essa razão é muitas vezes confundida pelo Criacionismo.  No entanto a Teoria Fixista não admite à partida que as espécies tenham surgido por acção de uma entidade superior.
  • 35. Criacionismo  Muitas vezes confundida com o Fixismo.  Teoria segundo a qual as espécies vegetais e animais foram criadas independentemente umas das outras.  O Criacionismo apoia-se geralmente na interpretação do primeiro capítulo da Bíblia, o livro do Génesis.  As espécies seriam, segundo esta teoria, unidades imutáveis que, num mundo também ele estático, surgiam independentemente umas das outras.
  • 36. Evolucionismo  O pensamento transitou gradualmente para uma visão evolucionista, isto é, admite-se que as espécies se alteram de forma longa e gradual ao longo do tempo, originando outras espécies.  As espécies evoluem a partir de outras espécies preexistentes.  Esta teoria teve um dos mais importantes contributos na Geologia
  • 37. Evolucionismo  O pensamento geológico estava também a mudar, e face as novas descobertas as ideias fixistas e criacionistas pareciam incoerentes.  A idade da Terra calculada era significativamente maior do que a pensada inicialmente.  A descoberta, cada vez mais frequente, de fósseis permitiu descrever formas de vida muito diferentes das espécies actuais.  Estes últimos originaram novas ideias que estiveram na origem das ideais evolucionistas.
  • 38. Evolucionismo  O evolucionismo admite a existência de mudanças progressivas nos seres vivos a partir de ancestrais comuns, e são essas mudanças que, ao longo do tempo geológico, vão dar origem à diferentes espécies.  Mas para esta teoria ser aceite têm que existir argumentos.
  • 39. Evolucionismo  A primeira teoria explicativa sobre os mecanismos de evolução, fundamentada, surge em 1809 por Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet, cavaleiro de Lamarck.  Por essa razão ficou conhecida como Lamarckismo.  O Lamarckismo surgiu numa altura em que as teorias fixistas eram ainda muito fortes, pelo que nunca foi totalmente aceite, além de apresentar ainda muitas falhas.
  • 40. Evolucionismo  Foi apenas em 1859 com o livro A Origem das Espécies de Charles Darwin que as teorias fixistas foram questionadas.
  • 42. Lamarckismo  Foi a primeira teoria explicativa coerente evolucionista.  As ideias lamarckistas resumiam-se a duas ideias base:  Lei do uso e desuso;  Lei da herança dos caracteres adquiridos.
  • 43. Lamarckismo  Os seres vivos apresentam modificações que dependem do ambiente em que esses seres vivos se desenvolvem.  O ambiente condiciona a evolução, levando ao aparecimento de características que permitem aos indivíduos adaptar-se às condições em que vivem. Nandu – ave da América do Sul  Em diferentes continentes, as espécies apresentam características semelhantes, quando enfrentam ambientes semelhantes. Avestruz – ave de África
  • 44. Lamarckismo  Adaptação  Segundo Lamarck, representa a faculdade que os seres vivos possuiriam de desenvolverem características estruturais ou funcionais que lhes permitissem sobreviver e reproduzir- se num determinado ambiente.  As modificações que levam à adaptação são explicadas pela Lei do Uso e do Desuso.  A necessidade de um órgão em determinado ambiente cria esse órgão e a função modifica-o, isto é, a função faz o órgão.
  • 45. Lamarckismo  Por outras palavras o Lamarckismo defendia que se um órgão fosse muito utilizado então ele desenvolver-se-ia, tornando-se mais forte/vigoroso/maior tamanho.  Caso contrário se um determinado órgão não fosse usado ele degenerava e desaparecia.  Por exemplo, nas serpentes, estas perderam os membros pois representavam uma dificuldade na movimentação entre a vegetação densa. Como tal, degeneraram e desapareceram.
  • 46. Lamarckismo  O caso do pescoço das girafas.  Como, nas savanas, a pastagem é rara e as folhas nas árvores estão muito altas, o pescoço das girafas cresce por necessidade.
  • 47. Lamarckismo  Lei da Herança dos Caracteres Adquiridos  As modificações que se produzem nos indivíduos ao longo da sua vida, como consequência do uso e desuso dos órgãos, são hereditárias, originando mudanças morfológicas no conjunto da população.  Assim, os organismos, movidos pela necessidade de se adaptarem ao ambiente, adquirem modificações durante a sua vida que passam aos descendentes.  A adaptação é progressiva e um organismo pode desenvolver qualquer adaptação, desde que necessária.  Esta situação levaria a uma perfeita sintonia entre os organismos e o ambiente.
  • 48. Lamarckismo  Mas sabemos hoje que não é bem isso que acontece.  Nãoé por se querer muito voar que os humanos vão desenvolver… asas! Bem pelo menos não orgânicas!
  • 49. Lamarckismo  O modelo Lamarckista foi muito contestado na sua altura.  Não só pela forte oposição Criacionista, apoiada por um dos sectores da sociedade com maior peso.  Mas também porque fornece uma teoria explicativa sobre a evolução com um carácter animista, isto é, a existência de uma intenção e uma finalidade na evolução.  Esta suposição leva a ideia de que a evolução “procura” uma intenção e uma finalidade na evolução, algo incorrecto.  Hoje em dia sabe-se também que ao nível genético a teoria da hereditariedade dos caracteres adquiridos, em seres com reprodução sexuada, é impossível.  Apenas alterações no ADN dos gâmetas são transmitidas de uma geração para a outra.  A adaptação teria que alterar todo o ADN de um organismo, isto é, todas as células do corpo incluindo as sexuais e não só as dos órgãos visados.
  • 51. Darwinismo  As teorias evolucionistas sofreram novo impulso quando em1831, Charles Darwin, embarcou no HMS Beagle.  Esta viagem que durou 4 anos e 9 meses, Darwin recolheu informação que fundamentaria a mais importante teoria evolucionista.
  • 52. Darwinismo  Destacam-se os seguintes dados:  Dados geológicos  Durante a viagem no Beagle, Darwin leu o livro de Lyell “Princípios da Geologia”.  Neste livro Darwin encontrou princípios que influenciaram Darwin.  As leis naturais são constantes no espaço e no tempo.  Deve explicar-se o passado a partir dos dados do presente.  Na longa história da Terra ocorreram mudanças geológicas lentas e graduais.
  • 53. Darwinismo  Ainda relacionado com dados geológicos, Darwin observou inúmeros fósseis.  Observou nos Andes, a milhares de metros de altitude, conchas de animais marinhos.  Ao observar estes fósseis e de acordo com os dados geológicos, Darwin pensou que tal como a própria Terra sofreu mudanças graduais e lentas, então talvez a Vida poderia ter sofrido mudanças lentas e graduais e, inicialmente, imperceptíveis, mas que com o tempo acabariam por ter significado.
  • 54. Darwinismo  Dados da Biogeografia  Darwin verificou que algumas espécies assumem aspectos bastante exóticos, bem como a constatação de que a fauna e a flora diferem de continente para continente e das montanhas para os desertos.  Nas Galápagos, um arquipélago a 1000km da costa do Equador, Darwin ficou particularmente interessado com as tartarugas e os tentilhões.
  • 55. Darwinismo  Darwin verificou que existem sete variedades de tartarugas gigantes nas ilhas Galápago.  Cada uma delas existe numa ilha diferente, e apesar de apresentarem diferenças, estes animais são extraordinariamente semelhantes entre si, o que fez Darwin pensar que tenham tido uma origem comum.
  • 56. Darwinismo  A situação dos tentilhões é em tudo semelhante à das tartarugas.  Existem 14 variedades de tentilhões muito semelhantes e que se podem distinguir sobretudo pelo tamanho, cor e forma do bico.  A variação do bico levou Darwin a pensar que estivesse associado as diferenças da alimentação.
  • 57. Darwinismo  Depois de recolher toda a informação, Darwin concluiu que as ilhas foram povoadas, provavelmente, a partir do continente americano e as características particulares de cada ilha condicionaram a evolução de cada espécie, daí a sua diferenciação.
  • 58. Selecção artificial, natural e variabilidade  Darwin era columbófilo, isto é, criador de pombos.  Enquanto criador de pombos Darwin exercia sobre este a chama selecção artificial.  Os criadores de galinhas também recorrem a este processo.  À primeira vista as galinhas são todas iguais, mas numa determinada população existem pequenas variações naturais como por exemplo o tamanho das patas, a curvatura da cabeça ou as penas serem mais ou menos encaracoladas.  Se o tratador gostar de determinada característica, pode controlar os cruzamentos entre as aves, isto é, permitindo que apenas as aves com estas características se cruzem.  Ao final de alguns cruzamentos pode obter indivíduos com as características que seleccionou.
  • 59. Selecção artificial  Ao longo de gerações e recorrendo a cruzamentos selectivos previamente planeados é possível obter características desejadas.  Desta forma plantas e animais, assim obtidos, são substancialmente diferentes dos seus ancestrais selvagens.  Como neste caso é o Homem que selecciona os cruzamentos diz-se que ocorreu uma Selecção Artificial.  Este processo ocorre desde há muitos milhares de anos sem que por vezes o Homem se apercebesse o que estava a realizar.
  • 60. Selecção Natural  Na natureza ocorre um processo semelhante.  Neste caso quem exerce a pressão selectiva são os factores ambientais, por essa razão chama-se Selecção Natural.  A Selecção Natural é o conceito que marca a teoria evolucionista de Darwin.
  • 61. Selecção Natural  Independentemente do meio existem nas populações, de determinada espécie, variações naturais.  Essas variações são transmitidas aos descendentes através dos gâmetas.  Se determinado grupo apresentar uma variação que o beneficia no ambiente em que existe, diz-se que esses indivíduos são mais aptos.  Pelo facto de serem mais aptos, vivem melhor, deixando mais descendentes.
  • 62. Selecção Natural  Como consequência, aumenta na população o número de indivíduos com essa a característica.  Ao mesmo tempo que os indivíduos que apresentam características menos favoráveis vão desaparecendo.
  • 63. Selecção Natural  A teoria de Darwin pode ser resumido nos seguintes pontos:  Os seres vivos, mesmo os da mesma espécie, apresentam variações entre (variabilidade);  Em cada geração, uma determinada percentagem dos indivíduos é naturalmente eliminada, porque se estabelece ente eles uma “luta pela sobrevivência”, devido à competição por alimento, espaço…;  Sobrevivem os indivíduos que estiverem mais adaptados, a natureza permite apenas a sobrevivência dos indivíduos mais aptos, ocorre assim uma selecção natural (sobrevivência do mais apto);  Indivíduos mais aptos, vivem mais tempo e reproduzem-se mais, transmitindo em maior quantidade as suas características, por sua vez os menos aptos reproduzem-se menos.  Reprodução diferencial.  A acumulação das pequenas variações, determina, a longo prazo, a transformação e o aparecimento de novas espécies.
  • 64. Selecção Natural  Pode-se assim afirmar que: A reprodução diferencial dos indivíduos mais aptos;  Existentes na grande variabilidade de indivíduos de uma população.  Ao longo de muito tempo;  Leva ao aparecimento de novas espécies.
  • 65. Lamarckismo e Darwinismo  Lamarckismo  Darwinismo  Lei do uso e desuso.  Variabilidade intra-específica  Lei da herança dos caracteres  Selecção Natural adquiridos.  Os mais aptos vivem mais e  Um ser vivo por uso de uma reproduzem-se. determinada característica desenvolve-a e passa-a para a geração seguinte.  Os menos aptos morrem.  O ambiente cria necessidades que  Os caracteres que conferem maior levam os organismos a desenvolver adaptação são passados para a adaptações necessárias à geração seguinte, aumentando a sua sobrevivência nesse ambiente. frequência na população.  Ao longo do tempo as diferenças acumuladas nos indivíduos fazem surgir novas espécies.
  • 66. Argumentos do evolucionismo  Argumentos de anatomia comparara  O Homem sempre teve a necessidade de organizar o mundo que o rodeia.  A grande diversidade do mundo vivo despertou a necessidade de organizar um sistema de classificação.  Algum desses mecanismos baseiam-se no grau de semelhança dos caracteres morfológicos, ou seja, na anatomia comparada.
  • 67. Evolução Divergente  Ao analisar a estrutura de alguns organismos verificamos que alguns órgãos embora desempenhem funções diferentes, apresentam um plano estrutural semelhante, que pode incluir ossos semelhantes e posições relativas semelhantes.  Apresentem no entanto diferenças no grau de desenvolvimento e no número de ossos.  Quando esta situação ocorre dizemos que são estruturas homólogas.  Estruturas de origem embriológica semelhante, constituídas por ossos idênticos, plano de organização semelhante, embora possam apresentar aspecto diferente e possam desempenhar funções diferentes.
  • 68. Evolução Divergente  Estruturas homólogas são interpretadas como resultado de uma selecção natural sobre indivíduos em diferentes meios que enfrentam diferentes pressões selectivas.  Dentro de uma população de uma espécie existem variações, se parte dessa população migrar para outro local com pressões ambientais diferentes.  No novo meio são seleccionados os organismos que apresentam características que o tornam mais aptos nesse meio.  Esta situação denomina-se de evolução divergente.  A partir de um mesmo ancestral, devido a diferenças existentes nos indivíduos, ocorre uma divergência nos organismos que colonizam diferentes habitats e que ficam sujeitos a pressões selectivas também difentes.
  • 69. Evolução convergente  Na natureza é frequente encontrarem-se semelhanças entre organismos com origens muito diferentes.  As asas de uma ave e de um insecto são estruturas com origens embriológicas diferentes e embora sejam anatomicamente diferentes apresentam funções idênticas, neste caso o voo.  Estas estruturas denominam-se de estruturas análogas.
  • 70. Evolução convergente  As estruturas análogas aparecem no mesmo meio, porque a selecção natural favorece os indivíduos cujo as características os tornam mais aptos, independentemente do grupo a que pertencem.  Neste caso diz-se que ocorreu uma evolução convergente pois indivíduos com diferentes origens tiveram de enfrentar ambientes semelhantes.  A selecção natural favorece indivíduos que apresentam estruturas que apesar anatomicamente diferentes desempenham funções semelhantes em ambientes semelhantes.
  • 71. Estruturas vestigiais  Outro tipo de estruturas anatómicas que suportam a teoria evolucionista são as estruturas vestigiais.  Estruturas atrofiadas com função não evidente e desprovidas de significado fisiológico em determinados grupos, noutros grupos porem existem estruturas equivalentes que são desenvolvidas e funcionais.  Estes órgãos foram úteis e desenvolvidos em ancestrais no passado.  Estas estruturas contrariam as ideias fixistas pois mostram que as espécies não se mantiveram imutáveis.
  • 72. Argumentos paleontológicos  Os fósseis são dos dados que melhor apoiam o evolucionismo através da Paleontologia.  Através deste ramo da ciência podemos concluir que no passado o planeta foi habitado por seres diferentes dos actuais.  Verificamos que existem fósseis que possuem características que correspondem, na actualidade, a dois grupos diferentes de organismos.  Formas intermédias ou formas sintéticas
  • 73. Argumentos paleontológicos  As formas sintéticas são também conhecidas por formas de transição, já que algumas terão sido a transição de um grupo para outros grupos de organismos.  Estes fósseis representam um forte argumento a favor do evolucionismo mostrando que os organismos que hoje existem não são totalmente independentes dos anteriores.
  • 74. Formas de transição  Darwinius masillae  Ida  47 M.a.  Descoberto em 1983 em Darmstadt.  Terá surgido evolutivamente logo a seguir a separação entre primatas e lémures.  Não é um lémure pois faltam-lhe características como a grooming claw no segundo dedo das patas traseiras.  Por seu lado apresenta o osso tallus (no calcanhar) com forma semelhante aos dos primatas.  Estará na linhagem ancestral dos macacos, símios e humanos.
  • 75. Argumentos citológicos  Embora os seres vivos possam ser muito diferentes entre si, uma coisa que todos têm em comum é o facto de serem constituídos por células.  Não só todas as células eucariontes obedecem a um plano estrutural comum, como todos os processos metabólicos que nelas se desenvolvem são igualmente semelhantes.  Isto representa um argumento a favor da origem comum.
  • 76. Argumentos bioquímicos  Sobre o ponto de vista bioquímico todos os seres são constituídos pelos mesmos tipos de biomoléculas.  Proteínas  Lípidos  Glícidos  Ácidos Nucleicos  O ADN e o RNA tornam-se particularmente importantes pois são universais, bem como processo de biossíntese proteica.  O facto de existir semelhanças quer ao nível das biomoléculas bem como nos processos vitais das células sugere uma provável origem comum.
  • 77. Argumentos bioquímicos  Nos últimos anos têm-se desenvolvido estudos comparativos de proteínas de ácidos nucleicos com vista a estabelecer relações de parentesco entre os organismos.  Diferenças entre proteínas fazem corresponder características diferentes, assim quanto mais próximos evolutivamente estiverem as espécies mais semelhantes são as suas proteínas.
  • 78. Argumentos bioquímicos  Estes estudos prevêem que a partir de uma moléculas de ADN ancestral comum, por diferentes mutações, surgiram diferentes genes e, consequentemente diferentes sequências de aminoácidos que levaram a novas proteínas e a novas características.  A evolução reflecte as alterações hereditárias que ocorreram nas espécies ao longo do tempo.  Sendo assim possível, pela análise das alterações, estabelecer uma linha evolutiva das espécies.
  • 80. Neodarwinismo  Durante o século XX, a teoria evolucionista de Darwin foi uma ideia bem aceite, no entanto a explicação da evolução através da selecção natural apresentava ainda alguns pontos fracos, isto é, sem explicação.  Mendel, contemporâneo de Darwin, enviou a este ultimo uma carta onde explicava a sua descoberta.  Basicamente Mendel explicava-lhe que tinha descoberto o processo através da qual os seres vivos conseguiam dar origem a organismos da mesma espécies com diferenças entre si.  Darwin não valorizou esta informação e como tal nunca foi capaz de explicar a forma como surgiam variações entre indivíduos da mesma espécie nem como as transmitiam às gerações futuras.
  • 81. Neodarwinismo  Com o desenvolvimento da Genética foi possível explicar as ideias centrais da teoria de Darwin. O estabelecimento do conceito das mutações levou os geneticistas e encarar este acontecimento como a base das mudanças evolutivas.  Assim em 1940 foi estabelecida uma visão unificadora entre o darwinismo e os dados da genética, numa teoria denominada de Teoria Sintética da Evolução.
  • 82. Variabilidade  É ao nível da diversidade do mundo vivo que a selecção natural actua.  Segundo o Neodarwinismo esta diversidade tem como fonte primária a ocorrência de mutações e como fonte mais próxima a recombinação genética.
  • 83. Variabilidade  Mutações  São alterações ao nível do genoma e passíveis de serem herdáveis, podendo levar ao aparecimento de características novas e favoráveis.  Isto porque os seus portadores passarão a apresentar características que lhes permitem viver mais ou reproduzirem-se mais.  As mutações são assim a fonte primária de variabilidade genética, introduzindo, em regra, novos genes ou alterando os já existentes que como consequência levarão ao aparecimento de novas características.
  • 84. Variabilidade  Recombinação genética  A fonte mais próxima de diversidade nas populações é a recombinação genética que se obtém através da reprodução sexuada.  Tal situação decorre durante o processo de meiose.  A fecundação é também um processo que aumenta a variabilidade genética dos indivíduos através de novas combinações génicas.
  • 85. Variabilidade As mutações introduzem novidade genética, mas é precisamente a recombinação genética que cria variabilidade, favorecendo o aparecimento de uma multiplicidade de diferentes combinações de genes.
  • 86. Selecção Natural e o Fundo Genético  Darwin afirmava que cada indivíduo não evoluía isoladamente (contrariamente ao Lamarckismo). A população é a unidade evolutiva.  Numa população, quanto maior for a diversidade, maior será a probabilidade de ela se adaptar a mudanças que ocorram no meio.  Populações muito homogéneas e adaptadas podem ser eliminadas se, no seu habitat, ocorrerem mudanças.  A selecção natural não actua sobre genes ou características genéticas de forma isolada, mas sim sobre a globalidade dos indivíduos de uma população com toda a sua carga genética.
  • 87. Selecção Natural e Fundo Genético  Define-se fundo genético como o conjunto de todos os genes presentes numa população num dado momento.  As mutações causam alterações ao nível do fundo genético que por sua vez levarão a mudanças evolutivas.  Relembra-se que o resultado visível dos genes é o fenótipo.
  • 88. Selecção Natural e Fundo Genético  Apesar de a selecção natural actuar sobre o fenótipo dos indivíduos de uma população, os biólogos definem hoje em dia evolução como a mudança no fundo genético das populações.  Em cada fundo genético a frequência dos genes pode variar, havendo genes mais frequentes do que outros.
  • 89. Selecção Natural e Fundo Genético  Tomemos como exemplo o fundo genético de uma população de borboletas relativo ao gene da cor das asas.  Nesta população ocorrem 5 cores diferentes, sendo a característica azul- escuro a predominante.  Isto significa que estes indivíduos se encontram mais bem adaptados, por alguma razão, e como tal vivem mais e reproduzem-se mais.  Logo o gene para azul-escuro predomina no fundo genético.  As outras cores possuem uma distribuição menor.  Dando origem aquilo que se denomina de Curva de Distribuição Normal ou Curva de Gauss  Se ocorrer uma alteração do ambiente, por exemplo, tornar-se mais escuro, as cores mais escuras conferem uma maior vantagem perante as de cores claras.  Logo as borboletas mais escuras reproduzem-se mais alterando a distribuição dos genes no fundo genético.  Pode chegar a um ponto em que as borboletas claras nem se consigam reproduzir e lentamente os genes para as cores claras desaparecem tal como esse fénótipo.  Desta forma ocorrem alterações no fundo genético da população e como tal ocorre evolução.
  • 90. Selecção Natural e Fundo Genético  Quando as características do meio se alteram, o conjunto génico mais favorável, isto é, aquele que permite que o individuo sobreviva mais tempo e deixe mais descendência, pode deixar de o ser no novo ambiente.  O conjunto génico que torna os indivíduos menos adaptados encurta a sua sobrevivência, diminuindo portanto, a descendência.  Em termos globais, há genes que se tornam mais frequentes, enquanto outros vão sendo progressivamente eliminados. Por esta razão, as populações vão ficando cada vez mais bem adaptados ao meio.
  • 91. Selecção Natural e Fundo Genético
  • 92. Selecção Natural e Fundo Genético Ao longo do tempo, determinados genes e portanto, determinadas características acabam por se implementar nas populações em detrimento de outros, que vão sendo eliminados, dando-se assim a evolução.