Teorias Evolucionistas

“A crença de que as espécies eram produtos imutáveis era quase inevitável enquanto se considerou ser de curta duração a história do mundo [...] A principal causa de nossa relutância a admitir que uma espécie originou espécies claras e distintas é que sempre somos lentos para admitir grandes mudanças as quais não vemos as etapas”. (Charles Darwin, A origem das espécies)

O primeiro Darwin a estudar a evolução não foi Charles, mas sim Erasmus, seu avô. Ele achava que as espécies se adaptavam ao meio, por uma espécie de esforço consciente. A teoria dos caracteres adquiridos. Mas foi seu contemporâneo Jean-Baptiste Lamarck que ficou mais famoso defendendo uma teoria semelhante, a do “Uso e Desuso”. Segundo ele os órgãos se aperfeiçoavam com o uso e se enfraqueciam com a falta de uso. Mudanças que são preservadas e transmitidas a prole. O exemplo mais típico seria do pescoço da girafa, que cresceria a medida que ela o estica para alcançar as folhas mais altas das árvores. Confira na figura abaixo.

 

A teoria de Lamarck era uma espécie de Darwinismo ao contrário, com os organismos controlando seu próprio desenvolvimento. Suas idéias eram bastante intuitivas e mais cativantes por se adaptarem mais facilmente ao senso comum. Suas teorias sofriam de um problema de seleção das observações e sua abordagem de carência de comprovação científica. Comprovação essa que ele se recusou a apresentar (e nem conseguiria). Claro, se amarrarmos o braço de um bebe junto ao seu corpo, e o mantivermos assim por 30 anos, os músculos não iram se desenvolver, e com o tempo vão atrofiar perdendo a capacidade de se desenvolver. Esse adulto terá os braços com tamanhos desiguais. Mas ao contrário do que Lamarck previa, os filhos desse homem não nascerão com braços pequenos. Assim como as cicatrizes que adquirimos durante nossa vida não são transmitidas a nossos filhos.

O homem e seu antropocentrismo. Mesmo quando as evidências de um planeta que era mais velho do que a bíblia descreverá se acumulavam, ainda era difícil aceitar que a o homem já teria sido “menos que um homem”.

A Teoria de Darwin

Charles Darwin (1809-1882), naturalista inglês, desenvolveu uma teoria evolutiva que é a base da moderna teoria sintética: a teoria da seleção natural. Segundo Darwin, os organismos mais bem adaptados ao meio têm maiores chances de sobrevivência do que os menos adaptados, deixando um número maior de descendentes. Os organismos mais bem adaptados são, portanto, selecionados para aquele ambiente.

Os princípios básicos das idéias de Darwin podem ser resumidos no seguinte modo: Os indivíduos de uma mesma espécie apresentam variações em todos os caracteres, não sendo portanto idênticos entre si. Todo organismo tem grande capacidade de reprodução, produzindo muitos descendentes. Entretanto, apenas alguns dos descendentes chegam à idade adulta. O número de indivíduos de uma espécie é mantido mais ou menos constante ao longo das gerações. Assim, há grande "luta" pela vida entre os descendentes, pois apesar de nascerem muitos indivíduos poucos atingem a maturalidade, o que mantém constante o número de indivíduos na espécie.

• Na "luta" pela vida, organismos com variações favoráveis ás condições do ambiente onde vivem têm maiores chances de sobreviver, quando comparados aos organismos com variações menos favoráveis.
• Os organismos com essas variações vantajosas têm maiores chances de deixar descendentes. Como há transmissão de caracteres de pais para filhos, estes apresentam essas variações vantajosas.
   
• Assim, ao longo das gerações, a atuação da seleção natural sobre os indivíduos mantém ou melhora o grau de adaptação destes ao meio.

A Teoria sintética da evolução  

A Teoria sintética da evolução ou Neodarwinismo foi formulada por vários pesquisadores durante anos de estudos, tomando como essência as noções de Darwin sobre a seleção natural e incorporando noções atuais de genética. A mais importante contribuição individual da Genética, extraída dos trabalhos de Mendel, substituiu o conceito antigo de herança através da mistura de sangue pelo conceito de herança através de partículas: os genes. A teoria sintética considera, conforme Darwin já havia feito, a população como unidade evolutiva. A população pode ser definida como grupamento de indivíduos de uma mesma espécie que ocorrem em uma mesma área geográfica, em um mesmo intervalo de tempo.

Para melhor compreender esta definição, é importante conhecer o conceito biológico de espécie: agrupamento de populações naturais, real ou potencialmente intercruzantes e reprodutivamente isolados de outros grupos de organismos. Quando, nesta definição, se diz potencialmente intercruzantes, significa que uma espécie pode ter populações que não cruzem naturalmente por estarem geograficamente separadas. Entretanto, colocadas artificialmente em contato, haverá cruzamento entre os indivíduos, com descendentes férteis. Por isso, são potencialmente intercruzantes. A definição biológica de espécie só é valida para organismos com reprodução sexuada, já que, já que, no caso dos organismos com reprodução assexuada, as semelhanças entre características morfológicas é que definem os agrupamentos em espécies.

Observando as diferentes populações de indivíduos com reprodução sexuada, pode-se notar que não existe um indivíduo igual ao outro. Exceções a essa regra poderiam ser os gêmeos univitelínicos, mas mesmo eles não são absolutamente idênticos, apesar de o patrimônio genético inicial ser o mesmo. Isso porque podem ocorrer alterações somáticas devidas á ação do meio. A enorme diversidade de fenótipos em uma população é indicadora da variabilidade genética dessa população, podendo-se notar que esta é geralmente muito ampla.
   

A compreensão da variabilidade genética e fenotípica dos indivíduos de uma população é fundamental para o estudo dos fenômenos evolutivos, uma vez que a evolução é, na realidade, a transformação estatística de populações ao longo do tempo, ou ainda, alterações na frequência dos genes dessa população. Os fatores que determinam alterações na frequência dos genes são denominados fatores evolutivos. Cada população apresenta um conjunto gênico, que sujeito a fatores evolutivos , pode ser alterado. O conjunto gênico de uma população é o conjunto de todos os genes presentes nessa população. Assim, quanto maior é a variabilidade genética.
   

Os fatores evolutivos que atuam sobre o conjunto gênico da população podem ser reunidos duas categorias:

• Fatores que tendem a aumentar a variabilidade genética da população: mutação gênica, mutação cromossômica, recombinação;
• Fatores que atuam sobre a variabilidade genética já estabelecida: seleção natural, migração e oscilação genética.

A integração desses fatores associada ao isolamento geográfico pode levar, ao longo do tempo, ao desenvolvimento de mecanismos de isolamento reprodutivo, quando, então, surgem novas espécies. Nos capítulos seguintes, esses tópicos serão abordados com maiores detalhes.

                      Neodarwinismo

Chamamos de Neodarwinismo uma teoria evolutiva que, nos dias atuais, é aceita por toda a comunidade científica. Os conhecimentos em torno da genética, entre as décadas de 1930 e 1940, foram unidos com as ideias de Charles Darwin que, sintetizados, formaram uma teoria abrangente e embasada, aceita atualmente como forma de explicação para leis do processo evolutivo.

Também chamada de teoria moderna da evolução ou ainda teoria sintética, o Neodarwinismo segue duas principais linhas de raciocínio. A primeira, de que a evolução pode ser elucidada pela recombinação gênica e pelas mutações, mas norteadas pelo processo de seleção natural. A segunda é de que os fenômenos evolutivos tem fundamento em mecanismos genéticos.

Essa teoria é baseada em quatro processos evolutivos básicos: mutação, recombinação genética, seleção natural e isolamento reprodutivo.

Mutação e recombinação

Quando falamos em mutação, nos referimos às alterações que acontecem na sequência de bases do DNA. Em sua maioria acontecem de forma espontânea ou ainda na estrutura dos cromossomos. Só são importantes para a evolução as mutações que acontecem nas células reprodutoras. Muitas pessoas associam a palavra mutação a coisas ruins, mas nem sempre essas são prejudiciais.

A recombinação, por sua vez, acontece durante a reprodução sexuada, podendo ser definida como uma mistura de genes com origens diversas. Esses mecanismos são responsáveis pela variabilidade genética, gerando portanto as características genéticas que vão auxiliar no processo evolutivo.

Seleção natural

A seleção natural é outra forma de imposição de ordem ao processo evolutivo. Durante esse processo, os seres mais adaptados permanecem vivos e reproduzem-se, enquanto os menos adaptados não seguem.

Com isso, os indivíduos adaptados deixam descendentes e tornam a população de animais mais adaptados ao ambiente em que vivem.

Exemplos de seleção natural

Resistência a antibióticos ou a inseticidas

A resistência de bactérias a antibióticos e de insetos a inseticidas têm aumentado muito nos últimos anos, havendo sempre a necessidade de se desenvolverem novos antibióticos e novos inseticidas.

Tomemos como exemplo a resistência a antibióticos. Para isso imaginemos inicialmente a existência de indivíduos adaptados a determinada condição ambiental. Se   introduzirmos nesse ambiente certa quantidade de antibiótico, haverá grande mortalidade de bactérias, mas algumas, que já apresentavam mutações que lhes conferem resistência a essa substância sobreviverão. Estas, por sua vez, ao   se reproduzirem originarão indivíduos com características distribuídas em torno de outro tipo médio. Se esses indivíduos forem submetidos a doses mais alta desse mesmo antibiótico, novamente haverá alta mortalidade e sobreviverão apenas os que já tiverem condições genéticas para resistir a doses mais altas do remédio. Repetindo-se o procedimento, será possível obter populações cada vez com mais indivíduos resistentes ao antibiótico em questão, podendo ocorrer um deslocamento da média das características no sentindo da maior resistência a determinada substância. Isolamento reprodutivo O isolamento reprodutivo refere-se às populações que são separadas por características geográficas fazendo com que os animais reproduzam-se em grupos separados que passarão a evoluir de forma isolada de sua antiga população. Isso pode acontecer com o isolamento sexual também. Pontos básicos: A teoria moderna de evolução, chamada Neodarwinismo, tem, portanto, 5 pontos básicos que devem ser lembrados: 1) As variações que acontecem de uma espécie para a outra vão depender das mutações; 2) Essas mutações acontecem ao acaso; 3) A luta pela vida acontece entre os indivíduos e o meio ambiente; 4) Com a luta pela vida, temos a ação da seleção natural que define os aptos e não aptos às condições do meio. 5) Por fim, o isolamento geográfico, ou ainda sexual, impede que características dos seres adaptados misturem-se com as características dos primitivos.

MECANISMOS DE ESPECIAÇÃO

SÍNDROMES CROMOSSÔMICAS 

Abiogênese, biogênese e origem da Terra

ABIOGÊNESE

A abiogênese, conhecida como geração espontânea, foi uma das primeiras hipóteses sobre a origem da vida. Baseada na ideia de que a vida poderia surgir da matéria orgânica, essa teoria começou a partir de experimentos e foi supostamente comprovada pelo surgimento de moscas em uma carne em decomposição e ratos em trapos sujos.

Essa teoria perdurou durante a Antiguidade, quando muitos pesquisadores e filósofos, como Aristóteles, acreditavam que os seres vivos brotavam a partir da matéria. Vermes nasceriam das frutas podres e sapos surgiriam dos pântanos.

REDI E BIOGÊNESE

Francesco Redi (1626 - 1698), um biólogo italiano, foi o primeiro a gerar dúvidas sobre a hipótese da abiogênese, com ajuda do método científico. Dessa forma, ele experimentou colocar alimentos em vários vidros e deixou alguns fechados com gaze e outros abertos, como na imagem abaixo.

Experimento de Francesco Redi (Foto: Reprodução)

Ele observou dentro de alguns dias que apenas os potes abertos continham larvas dentro, concluindo que as larvas só surgiram porque foram depositados por moscas e não por matéria não viva, conforme afirmava a teoria da abiogênese. A partir dessa conclusão, Redi afirmou que todos os seres vivos vêm sempre de outros seres vivos e daí surgiu a teoria da biogênese.

Em 1862, Louis Pasteur (1822 - 1895), ferveu um caldo de carne e armazenou o líquido estéril por certo tempo em um recipiente que permitia apenas a entrada de ar, mas não a poeira. Após alguns meses, Pasteur colocou o líquido em contato com a poeira e pouco tempo depois surgiram micróbios.

Ilustração do experimento de Pasteur (Foto: Slideplayer)

Dessa forma, a teoria da abiogênese foi realmente desfeita, já que após Redi mostrar seu experimento, alguns defensores da geração espontânea afirmavam que os micróbios, que são seres mais simples, poderiam sim surgir da matéria não viva. 

ORIGEM DA TERRA

Atualmente, a hipótese aceita surgiu nos trabalhos do bioquímico russo Aleksandr Ivanovich Oparin (1894-1980) e do geneticista escocês Jonh B. S. Haldane (1892-1964). Estudos geológicos concluíram que a atmosfera da Terra era composta por diferentes gases que não são os atuais.

Oparin acreditava que os gases, como o metano (CH4), amoníaco (NH3), hidrogênio (H2) e o vapor da água (H2O) formariam após muito tempo as primeiras moléculas orgânicas e, dessa forma, após anos originariam os primeiros seres vivos. Muitos outros cientistas acham que, além desses gases, outros também poderiam estar nessa atmosfera, como o gás carbônico (CO2), sulfetos de hidrogênio (H2S) e monóxido de carbono (CO). 

A teoria é que o gás oxigênio (O2) estaria ausente, pois caso estivesse presente, esse gás oxidaria os compostos químicos e consequentemente, não formaria as primeiras moléculas e mais tarde os seres vivos.

As descargas elétricas proveniente dos relâmpagos e os raios ultravioletas do Sol foram fontes de energia que por muitos anos promoveram variadas reações químicas e dessa forma teria dado origem a moléculas, como álcoois, aminoácidos e açucares constituída por cadeias de carbono.

As moléculas orgânicas simples ficaram reunidas no mar por conta das chuvas e ficaram reunidas no mar e ao longo prazo, estas simples moléculas teriam dado origem a moléculas mais complexas, como as proteínas, polissacarídeos, entre outros.

Em 1953, o cientista americano Staley Miller experimentou testar essa hipótese e construiu um aparelho colocando alguns gases submetidos a fortes descargas elétricas e vapor de água, simulando as condições naquela época. Após uma semana, Miller relatou a presença de aminoácidos no líquido formado. Staley Miller, com o seu experimento apoiou a ideia da hipótese de Oparin. 

Experimento de Miller simula Terra primitiva (Foto: Julia Rocha)

Foi chamado de coacervado a mistura de um ácido nucleico, originada das sínteses de moléculas orgânicas, a uma solução de proteínas. Esta formava um aglomerado que possuía no seu interior proteínas enzimáticas e teria sido considerado o primeiro ser vivo já que era capaz de realizar metabolismo, reproduzir apresentando hereditariedade e até mesmo de evoluir.

O primeiro ser vivo teria capacidade de se alimentar absorvendo as moléculas que estavam no mar, o que seria a nutrição heterotrófica, e como não existia oxigênio na atmosfera, provavelmente a energia conseguida era de forma anaeróbia, por fermentação.

Esses seres vivos teriam também a capacidade de mutação, fazendo com que, a longo prazo, surgissem seres autotróficos, capazes de realizar fotossíntese e, dessa forma, isso foi favorável, pois a Terra foi se modificando e diminuindo as substâncias orgânicas que serviam de alimento. Assim, a seleção natural fazia com que os seres vivos mais adaptados estivessem uma maior probabilidade de sobrevivência e de se multiplicar.

Os seres vivos que possuíam atividade autotrófica modificaram a atmosfera, que passou a ter oxigênio livre em sua composição química, possibilitando o surgimento de seres vivos que eram capazes de usar o oxigênio pela respiração aeróbica. 

Em suma, os primeiros seres vivos eram muito simples, lembrando os procariontes atuais; a longo prazo, foram surgindo células mais complexas, os eucariontes e, assim, podem ter sido capazes de formar colônias e dar origem aos primeiros seres pluricelulares.

Especiação

CONCEITO

A especiação diz respeito ao processo evolutivo que envolve o surgimento de novas espécies. Desde a origem da vida, os seres vivos vêm sofrendo a diferenciação através de variações genéticas em decorrência de mutações genéticas.

A seleção natural, revelada por Darwin, possibilita os indivíduos que possuem características benéficas sobreviverem com as condições impostas pelo meio ambiente. Essas características são provocadas pelas alterações genéticas que, por sua vez, ao longo do tempo, podem gerar duas consequências: adaptação das populações às condições ambientais ou formação de novas espécies (especiação).

Outra forma de especiação, já abordada por Darwin no livro “A origem das espécies”, é a situação de espécies separadas ao longo do tempo que adquirem características próprias nas diferentes regiões e, ocorrendo isso gradativamente por várias gerações, podem resultar em uma nova espécie. 

Podemos dividir a especiação em quatro tipos, que serão explicados a seguir:
- Especiação alopátrica;

- Especiação peripátrica;
- Especiação simpátrica;
- Especiação parapátrica.

ALOPÁTRICA

A especiação alopátrica ocorre quando duas espécies são separadas por um isolamento geográfico. O isolamento pode ocorrer devido à grande distância ou uma barreira física, como um deserto, rio ou montanha. A especiação bem-sucedida é vista na figura abaixo. Os tentilhões observados por Darwin é um exemplo dessa especiação na qual ele observou que, nas ilhas Galápagos, eles se diferenciavam pelo tipo de bico. Além disso, seria uma forma de adaptação à dieta alimentar de cada uma das 14 espécies. 

Exemplo de especiação alopátrica (Foto: USP)

PERIPÁTRICA

Já no caso de especiação peripátrica, mais comum e simples, a separação geográfica acontece de forma que os indivíduos são isolados totalmente ou quase completamente. No entanto, existe um gargalo que faz com que uma das duas populações seja inferior à outra em quantidade

SIMPÁTRICA

A especiação simpátrica diferencia-se da alopátrica pela ausência da separação geográfica. Nessa especiação, duas populações de uma mesma espécie vivem na mesma área, mas não há cruzamento entre as mesmas, resultando em diferenças que levarão à especiação, ou seja, a uma nova espécie. Isso pode ocorrer pelo fato dos indivíduos explorarem outros nichos, como insetos herbívoros que experimentam uma nova planta hospedeira.

Moscas que vivem no mesmo local, mas se alimentam de frutos diferentes. 

(Foto: USP)

PARAPÁTRICA

A especiação parapátrica ocorre em duas populações da mesma espécie que também não possuem nenhuma barreira física, mas sim uma barreira ao fluxo gênico (migração de genes) entre as espécies. É uma população contínua, mas que não se cruza aleatoriamente, caso tenha o intercruzamento, o resultado são descendentes híbridos. Um exemplo dessa especiação é o caso das gramíneas Anthoxanthum, que se diferenciou por certas espécies estarem fixadas em um substrato contaminado com metais pesados.

Dessa forma, houve a seleção natural para esses indivíduos, que foram se adaptando para genótipos tolerantes a esses metais pesados. Ao longo prazo, essas espécies foram adquirindo características diferentes, como a mudança de floração impossibilitando o cruzamento, acabando com o fluxo gênico entre esses grupos.  

Espécie de gramínea à esquerda em um solo não contaminado e à direita, contaminada por metais pesados (Foto: USP)

FONTES: http://educacao.globo.com/biologia/assunto/origem-da-vida/abiogenese-biogenese-e-origem-da-terra.html

http://educacao.globo.com/biologia/assunto/origem-da-vida/especiacao.html

http://www.estudopratico.com.br/especiacao/