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Diversidade Biológica,
Evolução e Conservação
das Espécies
Diversidade biol e conser das especies unid 4
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Ms. Claudio da Cunha
Revisão Textual:
Profa. Ms. Fátima Furlan
Origem da vida e da diversidade biológica,
filogenética e evolução humana
Diversidade biol e conser das especies unid 4
•	 Evolução em nível molecular: origem da vida
•	 Teoria da sopa primitiva: origem da vida
•	 Evolução celular
•	 Relógios moleculares
•	 Mutações genéticas e evolução: estabilidade versus variabilidade
•	 Análise filogenética
•	 Evolução humana
·· Discutir a origem da diversidade biológica do planeta, as forças e
mecanismos que estimulam e controlam a biodiversidade.
·· Abordar e aprofundar estudo filogenético e a evolução humana
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Como vimos nos módulos anteriores, é muito importante a sua percepção
do desenvolvimento do seres vivos através do tempo.
Estudaremos como foram levantadas as hipóteses e como foram feitos os
experimentos utilizados como base para a nossa compreensão da origem da
vida no planeta terra bem como os múltiplos fatores associados à diversidade
biológica, sejam eles estimuladores ou reguladores, em diversos níveis de
complexidade, envolvendo animais, vegetais e microorganismos.
Abordaremos os principais métodos para realizar análises de filogenéticas
utilizando cladogramas e as terminologias utilizadas pelos pesquisadores da
área, utilizando a evolução humana como modelo básico.
Ao analisar as árvores filogenéticas, não se esqueça que o princípio básico
de leitura e interpretação sempre deve ser feito levando em conta o tempo
decorrido entre as várias ramificações possíveis, adaptando o espaço
temporal em relação aos táxons estudados, que podem variar entre poucas
décadas quando se estudam microrganismos ou centenas de milhões de anos
quando estudamos a origem dos seres pluricelulares.
ORIENTAÇÕES
Origem da vida e da diversidade biológica,
filogenética e evolução humana
UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana
Contextualização
Nessa unidade, vários conceitos aplicáveis aos futuros professores serão
analisados. Entre as perguntas mais impertinentes que os alunos podem fazer,
quando têm a liberdade de propor questões, estão “de onde viemos?” e “se
descendemos dos macacos, por que eles ainda existem e não viraram gente?”.
Cabe ao professor de ciências e biologia elucidar tais problemas, sem temores. É de
vital importância que você, caso opte pela licenciatura imaginar com antecedência
quais as perguntas dos alunos e como serão dadas as respostas de maneira coerente
com os conhecimentos científicos correntes.
Para auxiliar nas questões de biogênese versus abiogênese e os experimentos de
Urey e Miller confira os documentários nos links:
Caso você se dedique a pesquisa acadêmica, é de vital importância aprender os
termos técnicos destacados para as análises filogenéticas, tanto para a compreensão
de artigos acadêmicos, como também para a comunicação com outros profissionais
da área das ciências biológicas, em congressos e outros encontros científicos.
6
7
Evolução em nível molecular:
origem da vida
Uma das mais intrigantes questões que a mente humana é capaz de fazer, é:
como surgiu a vida no planeta.
Modernamente, um dos principais dogmas da biologia é baseado no conceito
de que toda célula deriva de outra célula, ou seja, toda forma de vida é derivada de
um ser vivo.
Um dos grandes avanços da ciência foi a quebra da teoria da abiogênese, que
supunha que seres vivos poderiam surgir a partir de algo não vivo. O moderno
conceito de biogênese surgiu de forma científica a partir dos experimentos de
Francesco Redi, em 1668, demonstrando que as larvas que surgem em carne
decomposta são derivadas de moscas e não o produto da putrefação. Redi colocou
dois pedaços de carne em dois frascos, um tampado e outro exposto; a carne do
frasco tampado não produziu larvas.
A biogênese, ou seja, a origem da vida a partir de outro ser vivo é um fato, mas
quando pensamos sobre a origem da vida no planeta, o raciocínio deixa de ser tão
óbvio assim.
Mas, seria possível que a vida não seja derivada necessariamente de um ser vivo
pré-existente? Para responder essa pergunta, teremos que voltar no tempo, até os
primórdios do planeta terra, imaginar sua dinâmica, sua composição físico-química
e simular como foi a sua origem em relação ao sistema solar.
Em relação à história humana, a percepção de que fazemos parte de um sistema
solar, em uma galáxia com bilhões de sóis, entre um número até agora infinito de
galáxias, teve seu início apenas em 1923, com a descoberta da galáxia Andrômeda
(nuvem de Magalhães) pelo astrônomo Edwin Hubble, ou seja, nossa compreensão
sobre a origem do universo e da vida é excepcionalmente recente.
A idade estimada do universo é de cerca de 14 bilhões de anos; nosso sistema
solar surgiu a partir da explosão de uma super Nova a cerca de 4,6 bilhões de anos.
Partículas de matéria e gases muito quentes foram atraídas por gravidade iniciando
a atividade do sol, e em torno deste, formou-se um gigantesco anel de acresção,
semelhante ao que vemos hoje nos anéis de Saturno, porém capaz de formar os
planetas, planetóides e asteróides que conhecemos no presente. Nessa fase inicial,
a atividade era extremamente intensa, com colisões tão gigantescas, como a que
retirou um pedaço do nosso planeta em formação, dando origem a nossa lua, cuja
composição química é semelhante à da Terra. Acredita se que enormes cometas de
gelo, permitiram o início do acúmulo de água e do ciclo hidrológico.
Na década de 50 do século 20, foram encontradas rochas de aproximadamente
3,5 bilhões de anos, contendo os mais antigos fósseis de células dos primeiros
microrganismos que surgiram no planeta. O tempo decorrido entre a formação do
7
UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana
planeta e o surgimento dos primeiros seres vivos é surpreendentemente pequeno,
posto que para existirem fósseis bem preservados em quantidade suficiente para
ocorrer os processos de fossilização, a vida deve ter surgido bem antes.
As evidências químicas da presença de oxigênio livre derivado de fotossíntese
ocorrem em rochas de aproximadamente entre 2,5 e 2,8 bilhões de anos,
mas novamente, as bactérias e fotossintetizantes devem ter surgido muito
antes dessa data.
Teoria da sopa primitiva: origem da vida
Existem basicamente duas possibilidades para a origem da vida: ou ela se
originou fora do planeta e chegou aqui transportada por meteoritos, ou se originou
espontaneamente em algum lugar do planeta.
Meteoritos preservados no gelo antártico após sua queda foram coletados e
analisados. Surpreendentemente, foram identificadas moléculas orgânicas, e
tipicamente associadas com os seres vivos; mas moléculas orgânicas como o
metano, são encontradas e forma muito abundante no universo; por exemplo,
Caronte, uma das luas de Plutão é recoberta por metano e água congelada, assim
como outras luas de outros planetas do sistema solar.
O conceito de matéria ou composto orgânico e inorgânico é historicamente
ultrapassado para a química moderna. No entanto, de forma didática, podemos
dizer que compostos orgânicos são encontrados com grande frequência em seres
vivos e raramente no meio físico, enquanto compostos inorgânicos seriam mais
comumente encontrados na natureza, no meio abiótico (sem vida). Os compostos
orgânicosmaistípicossãoosaçúcares,asgorduras,asproteínaseosácidosnucléicos.
Mas seria possível que a vida tenha surgido de forma espontânea, a partir de
compostos simples que se acumulariam através do tempo nos oceanos primitivos
em ambientes sem oxigênio, até que atingissem uma concentração que permitisse
um aumento de complexidade até chegar ao que chamamos de seres vivos,
capazes de controle e multiplicação? Essa hipótese foi levantada por pelo russo
Aleksandr Oparin em 1924 e posteriormente ampliada pelo britânico John B.
S. Haldane, sendo classicamente denominada de “Teoria da Sopa Primitiva”, de
Oparin e Haldane. Mas naquele momento histórico não existiam as condições
experimentais necessárias para sua constatação.
Apenas em 1953, foi possível colocar a teoria da sopa primitiva à prova. O mais
famoso experimento foi realizado em 1953 por Stanley Miller e seu orientador
Harold Urey, na Universidade de Chicago, EUA, recriando em ambiente fechado,
a terra primitiva e a síntese espontânea de moléculas encontradas apenas em seres
vivos (experimento de Muller e Urey).
8
9
Com base na atmosfera de outros planetas, e dos produtos de vulcanismo,
pode-se supor que a atmosfera da Terra primitiva possuía água, hidrogênio molecular
(H2
), amônia (NH3
), metano (CH4
), dióxido de carbono (CO2
), monóxido de carbono
(CO), nitrogênio molecular (N2
) e pouquíssimo oxigênio (O2
) posto que sabemos
hoje, que o O2
é derivado da água, a partir de atividade biológica ( fotossíntese).
Nessa terra primitiva em resfriamento, o calor deveria ser elevado, com forte
incidência de relâmpagos e radiação ultravioleta, pois ainda não existia oxigênio
atmosférico e, portanto também não havia a proteção da camada de ozônio (O3
).
No experimento original, foram colocados água, amônia, hidrogênio e metano
em um sistema circular em que essa atmosfera primitiva era aquecida e sofria
descargas elétricas que o mundo simulava relâmpagos. Com o passar do tempo,
o vapor condensado mudou de cor e após coletado e analisado, veio a grande
surpresa: foram encontrados os aminoácidos valina, leucina, alanina, aspartato e
glicina; e nitratos, cianeto e formaldeído e componentes dos ácidos nucleicos.
Figura 1: Experimento de Miller e Urey.
Fonte: sobiologia.com.br
Muitas outras simulações foram feitas pelos mesmos autores e por muitos outros,
seguindo a mesma metodologia e acrescentando novas condições físico-químicas para
a geração de moléculas orgânicas a partir de ambiente sem vida (síntese abiótica).
Posteriormente, foram sintetizados de forma abiótica, polipeptídios (pequenas
proteínas), e bases do DNA/RNA adenina, uracila; o açúcar ribose (furanose) e
ATP, molécula básica molécula para a atividade metabólica.(Menck, C. e Oliveira,
M. 2001).
Compostos proteicos complexos aglutinados, com reações químicas concentra-
das, são denominados genericamente de coacervados e podem ter iniciado o protó-
tipo do que chamamos de células. Não está claro como moléculas de lipídios podem
ter surgido, mas sua presença seria essencial para formação de protocélulas, que se-
riam literalmente, conjuntos de coacervados dentro de gotas ou membranas lipídicas
que mantivessem as reações químicas isoladas do meio ambiente.
9
UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana
Importante!
A Teoria da sopa orgânica foi proposta na década de 20 do século XX, mas apenas na
década de 50 surgiram tecnologias capazes de produzir experimentos laboratoriais que
a comprovassem, ganhando destaque o pioneiro experimento de Urey e Miller.
Em Síntese
A teoria da sopa orgânica, em meio estritamente aquoso e líquido pode receber
alterações como a hipótese das reações primordiais terem ocorrido nas gotículas
de água das nuvens, onde há mais energia elétrica ou em meio sólido argiloso.
A  proposta de reações químicas catalisadas por compostos minerais vem sendo
testada e novos compostos têm sido obtidos, aumentando a complexidade desse
quebra-cabeças ainda em resolução.
Evolução celular
Existem várias formas de definir a vida. Em uma delas, os seres vivos apresentam
metabolismo próprio e DNA; como os vírus dependem do metabolismo de
células hospedeiras, não seriam então seres vivos, criando às vezes discussões
desnecessárias. Outra definição, mais ampla, é baseada nas propriedades de
multiplicação, variação e hereditariedade (Muller, 1960. apud Menck e Oliveira, 2001)
Essas características são encontradas em todos os organismos sejam eles uni
ou pluricelulares, incluindo os acelulares, como os vírus. Essa definição é mais
apropriada para estudos de evolução biológica.
Gotas de lipídios poderiam ter isolado conservados, produzindo células primitivas.
Mas, como ocorre a replicação?
Para que ocorram reações químicas controladas, são necessárias muitas enzimas
diferentes. Enzimas são proteínas capazes de catalisar reações químicas; proteínas
são sintetizadas a partir de genes, trechos de DNA que codificam proteínas. Porém
para a síntese de DNA (replicação, duplicação) são necessárias muitas enzimas, com
destaque para a DNApolimerase. Surge então um problema de causa e consequência,
semelhante à pergunta: quem nasceu primeiro, o ovo ou a galinha? Nesse caso, quem
surgiu primeiro? A enzima que produz o DNA ou o DNA que codifica a enzima?
No primeiro caso, a resposta é fácil: o ovo com casca surgiu com o surgimento
dos répteis, antes da era Mesozóica. As galinhas são aves modernas, que sugiram
centenas de milhões de anos depois dos ovos.
No segundo caso, não há saída, sendo necessária uma hipótese alternativa.
Na década de 80 do século 20, foram descobertos trechos de RNA com capacidades
catalíticas (ribozimas) atuando em diversas atividades metabólicas distintas, podendo ao
mesmo tempo guardar informações hereditárias e catalisar reações químicas. Em 1986,
foi proposto por Gilbert o conceito de “mundo de RNA” (Menck e Oliveira, 2001).
10
11
Pode se dizer então que os primeiros seres vivos não possuíam os mesmos
mecanismos de replicação que observamos hoje, a partir de DNA, surgindo
posteriormente. Corrobora com a ideia, o fato de que tais ribozimas são
encontrados em todos os seres vivos, a multiplicidade de funções e tipos de RNA
e o açúcar desoxirribose ser derivado da ribose, que por sua vez pode ser criado
de forma abiogênica.
A partir de células primitivas capazes de se replicar com variabilidade e
hereditariedade, temos as bases de processos evolutivos. Inicialmente células
procariontes (bactérias e arquéas) e posteriormente células mais complexas com
material genético protegido por membranas (eucariontes)
Modernamente os seres vivos celulares estão divididos em três grandes Domínios, a partir
de critérios bioquímicos e metabólicos: Archaea, Bactéria e Eucariota
Explor
O aumento de complexidade das células deixou alguns registros muito
interessantes. Os cloroplastos responsáveis pela fotossíntese dos vegetais e das
algas macroscópicas são derivados de cianobactérias, enquanto as mitocôndrias
presentes na grande maioria das células eucariontes são derivadas de bactérias
aeróbicas, formando organelas.
A hipótese de que células eucariontes primitivas teriam incorporado células
procariontes primitivas, dando origem as células eucariontes modernas é chamada
de “Teoria endossimbiótica”, e foi proposta por Lynn Margulis na década de 80 do
século 20; hoje é completamente aceita, corroborada pela estrutura e metabolismo
próprio dessas organelas, com a presença de DNA próprio e ribossomos pequenos,
típicos de bactérias.
Relógios moleculares
É possível comparar o grau de similaridade ou distanciamento entre as proteínas
constituintes dos seres vivos, assim como é possível analisar o grau de semelhanças
genéticas a partir do sequenciamento do DNA.
Todos os seres vivos descendem de ancestrais primitivos na origem do planeta.
O tempo decorrido a partir desses ancestrais pode ser mensurado pelos chamados
“relógios moleculares”. Conforme o tempo passa, as mutações genéticas se
acumulam aumentando a diferença entre as sequências gênicas e seus produtos
(proteínas), e a partir de tais diferenças, podemos calcular o tempo evolutivo.
Inicialmente eram utilizadas comparações entre proteínas, depois a análise de DNA
nuclear, e mais modernamente análise de DNA mitocondrial, menor e mais estável.
Existem taxas esperadas de mutações genéticas, utilizadas para o cálculo de
tempo e utilizando os relógios moleculares. Existem fatores que podem alterar
11
UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana
essas alterações esperadas.
Os relógios moleculares podem ser adiantados quando os desafios do
ambiente são muito grandes, com seleção natural intensa, cruzamento entre
indivíduos de populações geneticamente mais distantes, exposição a agentes
mutagênicos, entre outros.
Os relógios moleculares podem ser atrasados, mantendo o material genético
com baixa alteração, por pequena exposição a agentes mutagênicos como, por
exemplo, a radiação ultravioleta do sol e ambientes ecologicamente estáveis, como
as zonas oceânicas muito profundas.
Tais fatores devem ser levados em conta, quando se calcula o tempo decorrido
durante os diferentes processos evolutivos.
O gene que permite a conversão de açúcares como a frutose em gordura armazenada,
garante um estoque energético de segurança para momentos de escassez de alimento.
Seres humanos apresentam algumas variações desse gene, produzindo pessoas que
engordam facilmente, enquanto outras não. Porém esses genes estão presentes em todos
os grandes primatas antropóides como gorilas e chimpanzés. O relógio biológico aponta
para o surgimento dessa mutação gênica a cerca de 20 milhões de anos.
Explor
Mutações genéticas e evolução:
estabilidade versus variabilidade
Para que ocorra a evolução biológica é fundamental a existência de varia-
bilidade genética. A cada duplicação do DNA, podem ocorrer alterações nas
sequências de bases nitrogenadas responsáveis pela codificação das proteínas
e em última instância, das características do ser vivo que serão selecionadas
naturalmente. As mutações gênicas são indispensáveis para a evolução dos
seres vivos. Mas se essas variações ocorrem de forma descontrolada, a here-
ditariedade seria prejudicada e assim, surgiram mecanismos moleculares que
protegem o DNA contra mutações excessivas. Representados de forma mais
importante com a atividade de enzimas específicas de reparo de DNA. A falha
dessas enzimas pode produzir um envelhecimento acelerado das células, como
ocorre na doença xeroderma pigmentoso, em que o portador sofre intensa
mutação genética nas células da pele, quando exposta ao sol, ou na síndrome
do envelhecimento precoce, em que crianças rapidamente apresentam aspecto
físico e doenças típicas de pessoas idosas.
12
13
Análise filogenética
É possível reconstruir a história evolutiva do seres vivos, e o seu «nível de
parentesco» utilizando os mais diversos métodos e características.
Antes da revolução moderna da biologia molecular, as características morfoló-
gicas eram as mais utilizadas. Classificamos como aves, os seres que apresentam
penas, assim como as plantas são classificadas em pteridófitas, briófitas e outras
divisões por suas características e estruturas reprodutivas.
A ferramenta básica utilizada para essas análises é a construção e visualização
gráfica de árvores filogenéticas, da mesma forma que são utilizadas árvores
genealógicas para estudar o grau de parentesco, descendência e ascendência entre
os diversos indivíduos de uma família.
As árvores filogenéticas ou cladogramas podem analisar e comparar quaisquer
níveis taxonômicos. É possível comparar várias populações da mesma espécie
presentes em diferentes áreas geográficas, espécies da mesma família, diferentes
filos ou divisões de mesmo reino ou domínios.
O princípio básico é o mesmo: analisar diferenças e semelhanças bem como
determinar os processos evolutivos e ancestrais através do tempo.
A base das árvores filogenéticas representa o passado, e o tempo pode envolver
qualquer escala, variando de anos a bilhões de anos.
H
PRESENTE
PASSADO
ED
F
CBA
G
Figura 2: Árvore filogenética.
Observando a árvore filogenética acima, supondo uma análise hipotética sobre
a evolução humana, baseada em similaridade de proteínas e DNA. Se E representa
os seres humanos Homo sapiens, a espécie mais próxima, seriam os chimpanzés
(D), seguido por gorilas C, orangotangos B e gibões A, todos chamados de
macacos a antropóides, caracterizados por não possuir cauda. O ancestral comum
entre humanos e chimpanzés está representado pela letra H, enquanto o ancestral
comum de todos os macacos antropóides e humanos é representado pela letra G;
a espécie F seria uma espécie pertencente ao gênero Gorilla, porém já extinta.
13
UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana
A análise de uma árvore filogenética pode se concentrar no estudo de certas
características. Evolutivamente, existem características consideradas como ancestrais
(apomorfias)eoutraspodemserconsideradascomoderivadas(plesiomorfias).
Nossos membros locomotores apresentam cinco dedos; porém a presença
de cinco dedos pode ser observada em outros mamíferos como baleias, ratos
ou tatus. Cinco dedos também estão presentes nos répteis como jacarés
e tartarugas, bem como nos anfíbios, sendo que a característica foi fixada
geneticamente. Portanto, a característica “cinco dedos”, é apomórfica, pois
ocorria em ancestrais muito remotos.
Em contraste, a ausência de pelos em primatas só ocorre em humanos, sendo
uma característica recente ou derivada, no grupo dos primatas. Portanto, é uma
característica plesiomórfica.
Quando os seres analisados fazem parte de um grupo aparentado, com um
ancestral comum, denominamos como grupo monofilético; se o organismo ou
grupo é comparado com outros, com o parentesco muito distante, como é o
caso das esponjas em relação aos outros animais, denominamos como um grupo
parafilético. Se compararmos grupos de seres vivos que não possuem os mesmos
ancestrais, denominamos como polifiléticos.
Evolução humana
Um dos grandes problemas dos estudos sobre a evolução biológica ocorre no
momento em que nós humanos precisamos nos comparar aos outros seres vivos,
pois nesse momento, certos preceitos filosóficos e religiosos produzem entraves
diretos na compreensão de fatos solidamente embasados.
Mesmo para Charles Darwin, o momento foi delicado. No livro “O ancestral
do homem”, as argumentações eram principalmente comparativas entre humanos
e outros primatas, particularmente chimpanzés e gorilas, pois naquele momento
histórico não havia ainda um registro fóssil ou bases genéticas e moleculares, como
temos modernamente.
Nessa época, a emblemática frase “o homem descende do macaco” tornou-se
um jargão repetido à exaustão e principalmente por pessoas que não conhecem os
processos evolutivos ou são ideologicamente contra o fato de que o homem é um
animal aparentado com os outros seres vivos.
Quando se usa a palavra “macaco”, obviamente o que vem à cabeça é um
chimpanzé ou outro primata moderno e logo em seguida aparece a ideia de que
chimpanzés viraram humanos, ou que em um futuro distante, os atuais macacos
evoluirão para formas humanóides, como apresentado em filmes de ficção científica.
14
15
O homem não descende do macaco (moderno), mas homens e macacos possuem
ancestraiscomuns.
O que Darwin escreveu e hoje sabemos com enorme grau de certeza é que
todos os grandes primatas, e incluindo o homem, possuem os mesmos ancestrais.
Ensinar evolução humana esbarra em valores pessoais: é difícil encontrar alguém
que não consiga admitir que araras, periquitos e papagaios são parentes e que
lobos, raposas e cães são parentes. Mas quando o mesmo raciocínio é utilizado
para comparar humanos, chimpanzés e gorilas, a resposta é geralmente negativa.
Observe abaixo a árvore filogenética dos primatas em relação ao tempo, em
milhões de anos, indicado à esquerda. As datas são aproximações, sem exatidão,
mas que dão ideia do tempo decorrido.
Figura 3: Árvore filogenética dos primatas em relação ao tempo.
Fonte: www.culturabrasil.pro.br
Os fósseis de seres humanos modernos Homo sapiens apresentam
características semelhantes até aproximadamente 180 mil anos atrás, quando
o tamanho do crânio comporta um cérebro menor do que a média inferior das
populações modernas.
Antes dessa data aproximada (180-200 milhões de anos), estão ancestrais
temporalmente mais próximos como Homo heidelbergensis e Homo habilis.
No momento, há 13 espécies reconhecidas do gênero Homo que viveram muitas
vezes na mesma época e em locais diferentes. Homo ergaster, H. erectus e H
habilis, foram todos encontrados no registro fóssil entre 1,6 e 1.8 milhões de
anos atrás.
Ou seja, nunca existiu aquela clássica “escala evolutiva”, em linha reta,
progressiva, utilizada para mostrar uma linha reta e única desde primatas com
cauda até o homem moderno. Ela pode ser usada para fins didáticos, simplificando
um conceito abstrato de modo gráfico, mas não corresponde à realidade.
15
UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana
Figura 4: Representação gráfica da“escala evolutiva”
Fonte: iStock/Getty Images
Observe que na representação acima, tem-se a impressão de que um derivou
diretamente do outro, terminando no “topo” da evolução, com um homem
tecnologicamente superior e branco (além de falsa, é racista!)
A nossa árvore filogenética inclui outros gêneros extintos que também
caminhavam sobre duas pernas como Paranthropus e Australopithecus, esse
último fazendo parte da nossa linhagem mais antiga.
Observe abaixo uma das árvores filogenéticas propostas mais aceitas; observe as
datas e note que várias espécies do gênero Homo ocorriam na mesma época, em
locais diferentes, assim como as duas espécies de antas, a do Brasil e a da Malásia
estão vivas no tempo presente, em locais diferentes.
A árvore filogenética proposta abaixo é mais complexa e necessita de abstração
mental associada com o tempo, descrita à esquerda. Como é mais difícil de
compreender, não aparece nos meios de comunicação de massa.
Figura 5: Representação da árvore filogenética
16
17
Leia o artigo integral sobre alterações da árvore filogenética humana, que ocorrem quando
são feitas novas descobertas.
Acesse o link: http://goo.gl/vVkZPO
Explor
Utilizando relógios moleculares, estima-se que a linhagem humana se separou
da linhagem dos outros grandes primatas entre 5 e 7 milhões de anos atrás; temos
aproximadamente a 99,2% de genes comuns com chimpanzés, resultado das
análises do genoma humano comparado com nosso primo mais próximo.
O que nos diferencia de forma mais importante dos grandes primatas é o
bipedalismo, a redução na quantidade de pelos corpóreos, uma infância muito
longa derivada da fragilidade causada por nervos desmielinizados que nos
impedem de ter coordenação motora fina até cerca de 7 anos de idade (Cunha,
2012) e um cérebro grande, capaz de desenvolver conceitos simbólicos, abstratos
e métricos, calculando o tempo necessário para se fazer música ou a métrica que
permite noções matemáticas.
A frase “os homens são os únicos animais racionais» é de Aristóteles, proferida
cerca de três séculos antes de Cristo e, portanto, um pouco ultrapassada.
Nós humanos apresentamos muitos comportamentos instintivos e fisiológicos,
enquanto muitos animais apresentam raciocínio lógico, mostrado por resultados
de pesquisas em etologia (estudo do comportamento). Para saber mais, consulte
as referências indicadas.
17
UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Vídeos
History Channel - A Origem daVida (Parte1 de 9)
Assista ao vídeo “Origens da Vida” partes 1 e 2; caso queira, acompanhe todos os
capítulos. Vai ser bastante produtivo.
https://www.youtube.com/watch?v=PGyarFWOetw
Como nosTornamos Humanos - Ep. 1/3 (Documentário-2009)
Montar o quebra-cabeça da evolução humana é uma atividade muito complexa e
trabalhosa. Acompanhe o documentário sobre evolução humana, mostrando os
princípios básicos do trabalho paleontológico e científico sobre as origens do homem.
https://www.youtube.com/watch?v=hhpc6WLNsIY
 Leitura
Filogenética para Professores
Artigo de Monteiro Ursi. Material Para Ensino Básico e Formação de Professores.
http://www2.ib.usp.br/index.php?option=com_docman&task=cat_view&gid=93&Itemid=98&limitstart=5
Noções de Sistemática Filogenética
Noções de sistemática filogenética, disponível em página oficial do estado do Paraná.
http://www.biologia.seed.pr.gov.br/arquivos/File/biodiversidade/nocoes_sistematica_filogenetica.pdf
Alimentos e evolução humana
Artigo da Scientific American sobre a importância dos alimentos e a evolução humana.
http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/alimentos_e_evolucao_humana.html
18
19
Referências
CUNHA, Claudio da. Genética e Evolução Humana. Campinas, São Paulo:
Átomo, 2011.
FUTUYMA, Douglas. Biologia Evolutiva. 3. ed. Editora Funpec, 2009.
MATIOLI, Sérgio Russo (ed.). Biologia Molecular e Evolução. Ribeirão Preto:
Holos, 2001.
19
Diversidade biol e conser das especies unid 4
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  • 1. Diversidade Biológica, Evolução e Conservação das Espécies
  • 3. Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Ms. Claudio da Cunha Revisão Textual: Profa. Ms. Fátima Furlan Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana
  • 5. • Evolução em nível molecular: origem da vida • Teoria da sopa primitiva: origem da vida • Evolução celular • Relógios moleculares • Mutações genéticas e evolução: estabilidade versus variabilidade • Análise filogenética • Evolução humana ·· Discutir a origem da diversidade biológica do planeta, as forças e mecanismos que estimulam e controlam a biodiversidade. ·· Abordar e aprofundar estudo filogenético e a evolução humana OBJETIVO DE APRENDIZADO Como vimos nos módulos anteriores, é muito importante a sua percepção do desenvolvimento do seres vivos através do tempo. Estudaremos como foram levantadas as hipóteses e como foram feitos os experimentos utilizados como base para a nossa compreensão da origem da vida no planeta terra bem como os múltiplos fatores associados à diversidade biológica, sejam eles estimuladores ou reguladores, em diversos níveis de complexidade, envolvendo animais, vegetais e microorganismos. Abordaremos os principais métodos para realizar análises de filogenéticas utilizando cladogramas e as terminologias utilizadas pelos pesquisadores da área, utilizando a evolução humana como modelo básico. Ao analisar as árvores filogenéticas, não se esqueça que o princípio básico de leitura e interpretação sempre deve ser feito levando em conta o tempo decorrido entre as várias ramificações possíveis, adaptando o espaço temporal em relação aos táxons estudados, que podem variar entre poucas décadas quando se estudam microrganismos ou centenas de milhões de anos quando estudamos a origem dos seres pluricelulares. ORIENTAÇÕES Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana
  • 6. UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana Contextualização Nessa unidade, vários conceitos aplicáveis aos futuros professores serão analisados. Entre as perguntas mais impertinentes que os alunos podem fazer, quando têm a liberdade de propor questões, estão “de onde viemos?” e “se descendemos dos macacos, por que eles ainda existem e não viraram gente?”. Cabe ao professor de ciências e biologia elucidar tais problemas, sem temores. É de vital importância que você, caso opte pela licenciatura imaginar com antecedência quais as perguntas dos alunos e como serão dadas as respostas de maneira coerente com os conhecimentos científicos correntes. Para auxiliar nas questões de biogênese versus abiogênese e os experimentos de Urey e Miller confira os documentários nos links: Caso você se dedique a pesquisa acadêmica, é de vital importância aprender os termos técnicos destacados para as análises filogenéticas, tanto para a compreensão de artigos acadêmicos, como também para a comunicação com outros profissionais da área das ciências biológicas, em congressos e outros encontros científicos. 6
  • 7. 7 Evolução em nível molecular: origem da vida Uma das mais intrigantes questões que a mente humana é capaz de fazer, é: como surgiu a vida no planeta. Modernamente, um dos principais dogmas da biologia é baseado no conceito de que toda célula deriva de outra célula, ou seja, toda forma de vida é derivada de um ser vivo. Um dos grandes avanços da ciência foi a quebra da teoria da abiogênese, que supunha que seres vivos poderiam surgir a partir de algo não vivo. O moderno conceito de biogênese surgiu de forma científica a partir dos experimentos de Francesco Redi, em 1668, demonstrando que as larvas que surgem em carne decomposta são derivadas de moscas e não o produto da putrefação. Redi colocou dois pedaços de carne em dois frascos, um tampado e outro exposto; a carne do frasco tampado não produziu larvas. A biogênese, ou seja, a origem da vida a partir de outro ser vivo é um fato, mas quando pensamos sobre a origem da vida no planeta, o raciocínio deixa de ser tão óbvio assim. Mas, seria possível que a vida não seja derivada necessariamente de um ser vivo pré-existente? Para responder essa pergunta, teremos que voltar no tempo, até os primórdios do planeta terra, imaginar sua dinâmica, sua composição físico-química e simular como foi a sua origem em relação ao sistema solar. Em relação à história humana, a percepção de que fazemos parte de um sistema solar, em uma galáxia com bilhões de sóis, entre um número até agora infinito de galáxias, teve seu início apenas em 1923, com a descoberta da galáxia Andrômeda (nuvem de Magalhães) pelo astrônomo Edwin Hubble, ou seja, nossa compreensão sobre a origem do universo e da vida é excepcionalmente recente. A idade estimada do universo é de cerca de 14 bilhões de anos; nosso sistema solar surgiu a partir da explosão de uma super Nova a cerca de 4,6 bilhões de anos. Partículas de matéria e gases muito quentes foram atraídas por gravidade iniciando a atividade do sol, e em torno deste, formou-se um gigantesco anel de acresção, semelhante ao que vemos hoje nos anéis de Saturno, porém capaz de formar os planetas, planetóides e asteróides que conhecemos no presente. Nessa fase inicial, a atividade era extremamente intensa, com colisões tão gigantescas, como a que retirou um pedaço do nosso planeta em formação, dando origem a nossa lua, cuja composição química é semelhante à da Terra. Acredita se que enormes cometas de gelo, permitiram o início do acúmulo de água e do ciclo hidrológico. Na década de 50 do século 20, foram encontradas rochas de aproximadamente 3,5 bilhões de anos, contendo os mais antigos fósseis de células dos primeiros microrganismos que surgiram no planeta. O tempo decorrido entre a formação do 7
  • 8. UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana planeta e o surgimento dos primeiros seres vivos é surpreendentemente pequeno, posto que para existirem fósseis bem preservados em quantidade suficiente para ocorrer os processos de fossilização, a vida deve ter surgido bem antes. As evidências químicas da presença de oxigênio livre derivado de fotossíntese ocorrem em rochas de aproximadamente entre 2,5 e 2,8 bilhões de anos, mas novamente, as bactérias e fotossintetizantes devem ter surgido muito antes dessa data. Teoria da sopa primitiva: origem da vida Existem basicamente duas possibilidades para a origem da vida: ou ela se originou fora do planeta e chegou aqui transportada por meteoritos, ou se originou espontaneamente em algum lugar do planeta. Meteoritos preservados no gelo antártico após sua queda foram coletados e analisados. Surpreendentemente, foram identificadas moléculas orgânicas, e tipicamente associadas com os seres vivos; mas moléculas orgânicas como o metano, são encontradas e forma muito abundante no universo; por exemplo, Caronte, uma das luas de Plutão é recoberta por metano e água congelada, assim como outras luas de outros planetas do sistema solar. O conceito de matéria ou composto orgânico e inorgânico é historicamente ultrapassado para a química moderna. No entanto, de forma didática, podemos dizer que compostos orgânicos são encontrados com grande frequência em seres vivos e raramente no meio físico, enquanto compostos inorgânicos seriam mais comumente encontrados na natureza, no meio abiótico (sem vida). Os compostos orgânicosmaistípicossãoosaçúcares,asgorduras,asproteínaseosácidosnucléicos. Mas seria possível que a vida tenha surgido de forma espontânea, a partir de compostos simples que se acumulariam através do tempo nos oceanos primitivos em ambientes sem oxigênio, até que atingissem uma concentração que permitisse um aumento de complexidade até chegar ao que chamamos de seres vivos, capazes de controle e multiplicação? Essa hipótese foi levantada por pelo russo Aleksandr Oparin em 1924 e posteriormente ampliada pelo britânico John B. S. Haldane, sendo classicamente denominada de “Teoria da Sopa Primitiva”, de Oparin e Haldane. Mas naquele momento histórico não existiam as condições experimentais necessárias para sua constatação. Apenas em 1953, foi possível colocar a teoria da sopa primitiva à prova. O mais famoso experimento foi realizado em 1953 por Stanley Miller e seu orientador Harold Urey, na Universidade de Chicago, EUA, recriando em ambiente fechado, a terra primitiva e a síntese espontânea de moléculas encontradas apenas em seres vivos (experimento de Muller e Urey). 8
  • 9. 9 Com base na atmosfera de outros planetas, e dos produtos de vulcanismo, pode-se supor que a atmosfera da Terra primitiva possuía água, hidrogênio molecular (H2 ), amônia (NH3 ), metano (CH4 ), dióxido de carbono (CO2 ), monóxido de carbono (CO), nitrogênio molecular (N2 ) e pouquíssimo oxigênio (O2 ) posto que sabemos hoje, que o O2 é derivado da água, a partir de atividade biológica ( fotossíntese). Nessa terra primitiva em resfriamento, o calor deveria ser elevado, com forte incidência de relâmpagos e radiação ultravioleta, pois ainda não existia oxigênio atmosférico e, portanto também não havia a proteção da camada de ozônio (O3 ). No experimento original, foram colocados água, amônia, hidrogênio e metano em um sistema circular em que essa atmosfera primitiva era aquecida e sofria descargas elétricas que o mundo simulava relâmpagos. Com o passar do tempo, o vapor condensado mudou de cor e após coletado e analisado, veio a grande surpresa: foram encontrados os aminoácidos valina, leucina, alanina, aspartato e glicina; e nitratos, cianeto e formaldeído e componentes dos ácidos nucleicos. Figura 1: Experimento de Miller e Urey. Fonte: sobiologia.com.br Muitas outras simulações foram feitas pelos mesmos autores e por muitos outros, seguindo a mesma metodologia e acrescentando novas condições físico-químicas para a geração de moléculas orgânicas a partir de ambiente sem vida (síntese abiótica). Posteriormente, foram sintetizados de forma abiótica, polipeptídios (pequenas proteínas), e bases do DNA/RNA adenina, uracila; o açúcar ribose (furanose) e ATP, molécula básica molécula para a atividade metabólica.(Menck, C. e Oliveira, M. 2001). Compostos proteicos complexos aglutinados, com reações químicas concentra- das, são denominados genericamente de coacervados e podem ter iniciado o protó- tipo do que chamamos de células. Não está claro como moléculas de lipídios podem ter surgido, mas sua presença seria essencial para formação de protocélulas, que se- riam literalmente, conjuntos de coacervados dentro de gotas ou membranas lipídicas que mantivessem as reações químicas isoladas do meio ambiente. 9
  • 10. UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana Importante! A Teoria da sopa orgânica foi proposta na década de 20 do século XX, mas apenas na década de 50 surgiram tecnologias capazes de produzir experimentos laboratoriais que a comprovassem, ganhando destaque o pioneiro experimento de Urey e Miller. Em Síntese A teoria da sopa orgânica, em meio estritamente aquoso e líquido pode receber alterações como a hipótese das reações primordiais terem ocorrido nas gotículas de água das nuvens, onde há mais energia elétrica ou em meio sólido argiloso. A  proposta de reações químicas catalisadas por compostos minerais vem sendo testada e novos compostos têm sido obtidos, aumentando a complexidade desse quebra-cabeças ainda em resolução. Evolução celular Existem várias formas de definir a vida. Em uma delas, os seres vivos apresentam metabolismo próprio e DNA; como os vírus dependem do metabolismo de células hospedeiras, não seriam então seres vivos, criando às vezes discussões desnecessárias. Outra definição, mais ampla, é baseada nas propriedades de multiplicação, variação e hereditariedade (Muller, 1960. apud Menck e Oliveira, 2001) Essas características são encontradas em todos os organismos sejam eles uni ou pluricelulares, incluindo os acelulares, como os vírus. Essa definição é mais apropriada para estudos de evolução biológica. Gotas de lipídios poderiam ter isolado conservados, produzindo células primitivas. Mas, como ocorre a replicação? Para que ocorram reações químicas controladas, são necessárias muitas enzimas diferentes. Enzimas são proteínas capazes de catalisar reações químicas; proteínas são sintetizadas a partir de genes, trechos de DNA que codificam proteínas. Porém para a síntese de DNA (replicação, duplicação) são necessárias muitas enzimas, com destaque para a DNApolimerase. Surge então um problema de causa e consequência, semelhante à pergunta: quem nasceu primeiro, o ovo ou a galinha? Nesse caso, quem surgiu primeiro? A enzima que produz o DNA ou o DNA que codifica a enzima? No primeiro caso, a resposta é fácil: o ovo com casca surgiu com o surgimento dos répteis, antes da era Mesozóica. As galinhas são aves modernas, que sugiram centenas de milhões de anos depois dos ovos. No segundo caso, não há saída, sendo necessária uma hipótese alternativa. Na década de 80 do século 20, foram descobertos trechos de RNA com capacidades catalíticas (ribozimas) atuando em diversas atividades metabólicas distintas, podendo ao mesmo tempo guardar informações hereditárias e catalisar reações químicas. Em 1986, foi proposto por Gilbert o conceito de “mundo de RNA” (Menck e Oliveira, 2001). 10
  • 11. 11 Pode se dizer então que os primeiros seres vivos não possuíam os mesmos mecanismos de replicação que observamos hoje, a partir de DNA, surgindo posteriormente. Corrobora com a ideia, o fato de que tais ribozimas são encontrados em todos os seres vivos, a multiplicidade de funções e tipos de RNA e o açúcar desoxirribose ser derivado da ribose, que por sua vez pode ser criado de forma abiogênica. A partir de células primitivas capazes de se replicar com variabilidade e hereditariedade, temos as bases de processos evolutivos. Inicialmente células procariontes (bactérias e arquéas) e posteriormente células mais complexas com material genético protegido por membranas (eucariontes) Modernamente os seres vivos celulares estão divididos em três grandes Domínios, a partir de critérios bioquímicos e metabólicos: Archaea, Bactéria e Eucariota Explor O aumento de complexidade das células deixou alguns registros muito interessantes. Os cloroplastos responsáveis pela fotossíntese dos vegetais e das algas macroscópicas são derivados de cianobactérias, enquanto as mitocôndrias presentes na grande maioria das células eucariontes são derivadas de bactérias aeróbicas, formando organelas. A hipótese de que células eucariontes primitivas teriam incorporado células procariontes primitivas, dando origem as células eucariontes modernas é chamada de “Teoria endossimbiótica”, e foi proposta por Lynn Margulis na década de 80 do século 20; hoje é completamente aceita, corroborada pela estrutura e metabolismo próprio dessas organelas, com a presença de DNA próprio e ribossomos pequenos, típicos de bactérias. Relógios moleculares É possível comparar o grau de similaridade ou distanciamento entre as proteínas constituintes dos seres vivos, assim como é possível analisar o grau de semelhanças genéticas a partir do sequenciamento do DNA. Todos os seres vivos descendem de ancestrais primitivos na origem do planeta. O tempo decorrido a partir desses ancestrais pode ser mensurado pelos chamados “relógios moleculares”. Conforme o tempo passa, as mutações genéticas se acumulam aumentando a diferença entre as sequências gênicas e seus produtos (proteínas), e a partir de tais diferenças, podemos calcular o tempo evolutivo. Inicialmente eram utilizadas comparações entre proteínas, depois a análise de DNA nuclear, e mais modernamente análise de DNA mitocondrial, menor e mais estável. Existem taxas esperadas de mutações genéticas, utilizadas para o cálculo de tempo e utilizando os relógios moleculares. Existem fatores que podem alterar 11
  • 12. UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana essas alterações esperadas. Os relógios moleculares podem ser adiantados quando os desafios do ambiente são muito grandes, com seleção natural intensa, cruzamento entre indivíduos de populações geneticamente mais distantes, exposição a agentes mutagênicos, entre outros. Os relógios moleculares podem ser atrasados, mantendo o material genético com baixa alteração, por pequena exposição a agentes mutagênicos como, por exemplo, a radiação ultravioleta do sol e ambientes ecologicamente estáveis, como as zonas oceânicas muito profundas. Tais fatores devem ser levados em conta, quando se calcula o tempo decorrido durante os diferentes processos evolutivos. O gene que permite a conversão de açúcares como a frutose em gordura armazenada, garante um estoque energético de segurança para momentos de escassez de alimento. Seres humanos apresentam algumas variações desse gene, produzindo pessoas que engordam facilmente, enquanto outras não. Porém esses genes estão presentes em todos os grandes primatas antropóides como gorilas e chimpanzés. O relógio biológico aponta para o surgimento dessa mutação gênica a cerca de 20 milhões de anos. Explor Mutações genéticas e evolução: estabilidade versus variabilidade Para que ocorra a evolução biológica é fundamental a existência de varia- bilidade genética. A cada duplicação do DNA, podem ocorrer alterações nas sequências de bases nitrogenadas responsáveis pela codificação das proteínas e em última instância, das características do ser vivo que serão selecionadas naturalmente. As mutações gênicas são indispensáveis para a evolução dos seres vivos. Mas se essas variações ocorrem de forma descontrolada, a here- ditariedade seria prejudicada e assim, surgiram mecanismos moleculares que protegem o DNA contra mutações excessivas. Representados de forma mais importante com a atividade de enzimas específicas de reparo de DNA. A falha dessas enzimas pode produzir um envelhecimento acelerado das células, como ocorre na doença xeroderma pigmentoso, em que o portador sofre intensa mutação genética nas células da pele, quando exposta ao sol, ou na síndrome do envelhecimento precoce, em que crianças rapidamente apresentam aspecto físico e doenças típicas de pessoas idosas. 12
  • 13. 13 Análise filogenética É possível reconstruir a história evolutiva do seres vivos, e o seu «nível de parentesco» utilizando os mais diversos métodos e características. Antes da revolução moderna da biologia molecular, as características morfoló- gicas eram as mais utilizadas. Classificamos como aves, os seres que apresentam penas, assim como as plantas são classificadas em pteridófitas, briófitas e outras divisões por suas características e estruturas reprodutivas. A ferramenta básica utilizada para essas análises é a construção e visualização gráfica de árvores filogenéticas, da mesma forma que são utilizadas árvores genealógicas para estudar o grau de parentesco, descendência e ascendência entre os diversos indivíduos de uma família. As árvores filogenéticas ou cladogramas podem analisar e comparar quaisquer níveis taxonômicos. É possível comparar várias populações da mesma espécie presentes em diferentes áreas geográficas, espécies da mesma família, diferentes filos ou divisões de mesmo reino ou domínios. O princípio básico é o mesmo: analisar diferenças e semelhanças bem como determinar os processos evolutivos e ancestrais através do tempo. A base das árvores filogenéticas representa o passado, e o tempo pode envolver qualquer escala, variando de anos a bilhões de anos. H PRESENTE PASSADO ED F CBA G Figura 2: Árvore filogenética. Observando a árvore filogenética acima, supondo uma análise hipotética sobre a evolução humana, baseada em similaridade de proteínas e DNA. Se E representa os seres humanos Homo sapiens, a espécie mais próxima, seriam os chimpanzés (D), seguido por gorilas C, orangotangos B e gibões A, todos chamados de macacos a antropóides, caracterizados por não possuir cauda. O ancestral comum entre humanos e chimpanzés está representado pela letra H, enquanto o ancestral comum de todos os macacos antropóides e humanos é representado pela letra G; a espécie F seria uma espécie pertencente ao gênero Gorilla, porém já extinta. 13
  • 14. UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana A análise de uma árvore filogenética pode se concentrar no estudo de certas características. Evolutivamente, existem características consideradas como ancestrais (apomorfias)eoutraspodemserconsideradascomoderivadas(plesiomorfias). Nossos membros locomotores apresentam cinco dedos; porém a presença de cinco dedos pode ser observada em outros mamíferos como baleias, ratos ou tatus. Cinco dedos também estão presentes nos répteis como jacarés e tartarugas, bem como nos anfíbios, sendo que a característica foi fixada geneticamente. Portanto, a característica “cinco dedos”, é apomórfica, pois ocorria em ancestrais muito remotos. Em contraste, a ausência de pelos em primatas só ocorre em humanos, sendo uma característica recente ou derivada, no grupo dos primatas. Portanto, é uma característica plesiomórfica. Quando os seres analisados fazem parte de um grupo aparentado, com um ancestral comum, denominamos como grupo monofilético; se o organismo ou grupo é comparado com outros, com o parentesco muito distante, como é o caso das esponjas em relação aos outros animais, denominamos como um grupo parafilético. Se compararmos grupos de seres vivos que não possuem os mesmos ancestrais, denominamos como polifiléticos. Evolução humana Um dos grandes problemas dos estudos sobre a evolução biológica ocorre no momento em que nós humanos precisamos nos comparar aos outros seres vivos, pois nesse momento, certos preceitos filosóficos e religiosos produzem entraves diretos na compreensão de fatos solidamente embasados. Mesmo para Charles Darwin, o momento foi delicado. No livro “O ancestral do homem”, as argumentações eram principalmente comparativas entre humanos e outros primatas, particularmente chimpanzés e gorilas, pois naquele momento histórico não havia ainda um registro fóssil ou bases genéticas e moleculares, como temos modernamente. Nessa época, a emblemática frase “o homem descende do macaco” tornou-se um jargão repetido à exaustão e principalmente por pessoas que não conhecem os processos evolutivos ou são ideologicamente contra o fato de que o homem é um animal aparentado com os outros seres vivos. Quando se usa a palavra “macaco”, obviamente o que vem à cabeça é um chimpanzé ou outro primata moderno e logo em seguida aparece a ideia de que chimpanzés viraram humanos, ou que em um futuro distante, os atuais macacos evoluirão para formas humanóides, como apresentado em filmes de ficção científica. 14
  • 15. 15 O homem não descende do macaco (moderno), mas homens e macacos possuem ancestraiscomuns. O que Darwin escreveu e hoje sabemos com enorme grau de certeza é que todos os grandes primatas, e incluindo o homem, possuem os mesmos ancestrais. Ensinar evolução humana esbarra em valores pessoais: é difícil encontrar alguém que não consiga admitir que araras, periquitos e papagaios são parentes e que lobos, raposas e cães são parentes. Mas quando o mesmo raciocínio é utilizado para comparar humanos, chimpanzés e gorilas, a resposta é geralmente negativa. Observe abaixo a árvore filogenética dos primatas em relação ao tempo, em milhões de anos, indicado à esquerda. As datas são aproximações, sem exatidão, mas que dão ideia do tempo decorrido. Figura 3: Árvore filogenética dos primatas em relação ao tempo. Fonte: www.culturabrasil.pro.br Os fósseis de seres humanos modernos Homo sapiens apresentam características semelhantes até aproximadamente 180 mil anos atrás, quando o tamanho do crânio comporta um cérebro menor do que a média inferior das populações modernas. Antes dessa data aproximada (180-200 milhões de anos), estão ancestrais temporalmente mais próximos como Homo heidelbergensis e Homo habilis. No momento, há 13 espécies reconhecidas do gênero Homo que viveram muitas vezes na mesma época e em locais diferentes. Homo ergaster, H. erectus e H habilis, foram todos encontrados no registro fóssil entre 1,6 e 1.8 milhões de anos atrás. Ou seja, nunca existiu aquela clássica “escala evolutiva”, em linha reta, progressiva, utilizada para mostrar uma linha reta e única desde primatas com cauda até o homem moderno. Ela pode ser usada para fins didáticos, simplificando um conceito abstrato de modo gráfico, mas não corresponde à realidade. 15
  • 16. UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana Figura 4: Representação gráfica da“escala evolutiva” Fonte: iStock/Getty Images Observe que na representação acima, tem-se a impressão de que um derivou diretamente do outro, terminando no “topo” da evolução, com um homem tecnologicamente superior e branco (além de falsa, é racista!) A nossa árvore filogenética inclui outros gêneros extintos que também caminhavam sobre duas pernas como Paranthropus e Australopithecus, esse último fazendo parte da nossa linhagem mais antiga. Observe abaixo uma das árvores filogenéticas propostas mais aceitas; observe as datas e note que várias espécies do gênero Homo ocorriam na mesma época, em locais diferentes, assim como as duas espécies de antas, a do Brasil e a da Malásia estão vivas no tempo presente, em locais diferentes. A árvore filogenética proposta abaixo é mais complexa e necessita de abstração mental associada com o tempo, descrita à esquerda. Como é mais difícil de compreender, não aparece nos meios de comunicação de massa. Figura 5: Representação da árvore filogenética 16
  • 17. 17 Leia o artigo integral sobre alterações da árvore filogenética humana, que ocorrem quando são feitas novas descobertas. Acesse o link: http://goo.gl/vVkZPO Explor Utilizando relógios moleculares, estima-se que a linhagem humana se separou da linhagem dos outros grandes primatas entre 5 e 7 milhões de anos atrás; temos aproximadamente a 99,2% de genes comuns com chimpanzés, resultado das análises do genoma humano comparado com nosso primo mais próximo. O que nos diferencia de forma mais importante dos grandes primatas é o bipedalismo, a redução na quantidade de pelos corpóreos, uma infância muito longa derivada da fragilidade causada por nervos desmielinizados que nos impedem de ter coordenação motora fina até cerca de 7 anos de idade (Cunha, 2012) e um cérebro grande, capaz de desenvolver conceitos simbólicos, abstratos e métricos, calculando o tempo necessário para se fazer música ou a métrica que permite noções matemáticas. A frase “os homens são os únicos animais racionais» é de Aristóteles, proferida cerca de três séculos antes de Cristo e, portanto, um pouco ultrapassada. Nós humanos apresentamos muitos comportamentos instintivos e fisiológicos, enquanto muitos animais apresentam raciocínio lógico, mostrado por resultados de pesquisas em etologia (estudo do comportamento). Para saber mais, consulte as referências indicadas. 17
  • 18. UNIDADE Origem da vida e da diversidade biológica, filogenética e evolução humana Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:  Vídeos History Channel - A Origem daVida (Parte1 de 9) Assista ao vídeo “Origens da Vida” partes 1 e 2; caso queira, acompanhe todos os capítulos. Vai ser bastante produtivo. https://www.youtube.com/watch?v=PGyarFWOetw Como nosTornamos Humanos - Ep. 1/3 (Documentário-2009) Montar o quebra-cabeça da evolução humana é uma atividade muito complexa e trabalhosa. Acompanhe o documentário sobre evolução humana, mostrando os princípios básicos do trabalho paleontológico e científico sobre as origens do homem. https://www.youtube.com/watch?v=hhpc6WLNsIY  Leitura Filogenética para Professores Artigo de Monteiro Ursi. Material Para Ensino Básico e Formação de Professores. http://www2.ib.usp.br/index.php?option=com_docman&task=cat_view&gid=93&Itemid=98&limitstart=5 Noções de Sistemática Filogenética Noções de sistemática filogenética, disponível em página oficial do estado do Paraná. http://www.biologia.seed.pr.gov.br/arquivos/File/biodiversidade/nocoes_sistematica_filogenetica.pdf Alimentos e evolução humana Artigo da Scientific American sobre a importância dos alimentos e a evolução humana. http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/alimentos_e_evolucao_humana.html 18
  • 19. 19 Referências CUNHA, Claudio da. Genética e Evolução Humana. Campinas, São Paulo: Átomo, 2011. FUTUYMA, Douglas. Biologia Evolutiva. 3. ed. Editora Funpec, 2009. MATIOLI, Sérgio Russo (ed.). Biologia Molecular e Evolução. Ribeirão Preto: Holos, 2001. 19