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TEORIAS E CONCEITOS EVOLUTIVOS CONCEITOS • Método científico é o conjunto de regras básicas ou procedimentos que produzem o conhecimento científico; • Fatos são simples, observações básicas que se mostraram verdadeiras/comprovado; • Uma lei científica é a descrição de um fenômeno observado. Não explica necessariamente porque o fenômeno existe ou o que o causa; Ex.: lei da gravidade etc. • Uma hipótese científica é uma suposição razoável baseada em um conhecimento anterior ou na observação; CONCEITOS • Uma teoria científica consiste em uma ou mais hipóteses que foram suportadas em testes repetitivos; • As teorias estão em um dos graus mais altos da ciência e são amplamente aceitas na comunidade científica como sendo verdadeiras; • Ex.: Teoria da Relatividade Geral; Teoria Atômica; Teoria dos conjuntos; CONCEITOS CONCEITOS • Darwin definiu evolução como [descendência com modificação], a ideia de que as espécies mudam com o tempo, dão origem a novas e compartilham um ancestral em comum. • Darwin definiu evolução como [descendência com modificação], a ideia de que as espécies mudam com o tempo, dão origem a novas e compartilham um ancestral em comum. 1) Fixismo (Criacionismo) Até o século XVIII • Todos os seres vivos foram criados por um ser “supremo”; • Uma vez criadas as espécies eram imutáveis (fixas); O criacionismo não é científico, pois baseia-se em um conjunto de dogmas “verdades” consideradas inquestionáveis, que não admitem alternativas de interpretação. HISTÓRICO Fixismo Espécies Fixas Imutabilidade Evolucionismo Transformação Ancestralidade 2) Lamarckismo 1809 • Início das ideias evolucionistas; • Lamarck formulou uma teoria para explicar como que as espécies se modificavam ao longo do tempo; Jean-Baptiste LamarckAntoine de Monet 1744-1829 Sua “teoria” evolucionista baseava-se em duas leis I. Lei do uso e desuso; II. Lei da herança dos caracteres adquiridos; 2) Lamarckismo Lei do uso e desuso • Uma necessidade de adaptação ao meio pode fazer com que um órgão seja mais utilizado (uso) e este tende a se desenvolver ao longo do tempo; • Ao contrário, se um órgão for pouco exigido (desuso), tende a se atrofiar; Se analisarmos o tecido muscular, de fato, isso corre. O uso intenso do tecido causa hipertrofia e o desuso prolongado leva a atrofia. 2) Erro de Lamarckismo Lei da heranças dos caracteres adquiridos • As características adquiridas pelo uso ou perdidas pelo desuso seriam transmitidas à descendência ao longo das gerações! Será?? Exigência ambiental Necessidade De adaptação Estrutura mais exigida Estrutura se desenvolve Característica transmitida aos descendentes Estrutura menos exigida Estrutura atrofia Característica transmitida aos descendentes Para Lamarck... I. As girafas ancestrais possuíam o pescoço curto. II. Com o passar do tempo o ambiente mudou e as folhas passaram a se localizar em galhos mais altos. III. Para alcançar as folhas as girafas esticavam constantemente o pescoço. IV. Devido ao uso o pescoço passou a ficar cada vez mais comprido. V. E essa característica foi passada para os descendentes que nasciam com pescoço comprido. VI. Com o passar das gerações, surgiram as girafas atuais. Erros de Lamarck I. Sabe-se que modificações a nível de gametas são transmitidas aos descendentes; II. As modificações citadas por Lamarck em sua teoria ocorrem em células somáticas; III. Dessa maneira, características adquiridas ou perdidas durante a vida de um organismo não são transmitidas à descendência; Mãe Pai Filho 3) Darwinismo 1859 • Charles Darwin nasceu em 1809 na Inglaterra, abandonou os estudos de medicina para estudar Teologia; • Durante cinco anos (1831-1836) conheceu diversas regiões e desenvolveu seus estudos/teorias; Charles Darwin (1809-1882) HMS BEAGLE saindo da Inglaterra e viajou por 5 anos 3) Darwinismo Ilha de Galápagos; Darwin, durante a viagem, realizou escavações, coletas, anotações e analisou a diversidade da flora e da fauna de cada local. As observações que levaram Darwin a elaborar a teoria evolucionista ocorreram durante sua viagem ao redor do mundo. 3) Darwinismo Ancestralidade comum; Ilhas galápagos chamaram a atenção de Darwin Animais próximos eram semelhantes, mas que se diferiam em alguma característica. Ideia do ancestral comum. 3) Darwinismo Viagem de Darwin pelo mundo e seu tesouro: O Arquipélago Galápagos [as 14 “espécies” de Tentilhões de Darwin ] As aves de Galápagos foram de grande importância para o desenvolvimento da teoria de Darwin sobre a atuação da seleção natural na especiação. Ele ficou impressionado com as espécies de tentilhão (pássaros da Família Fringillidae) que ocorrem nas diferentes ilhas. A semelhança entre essas espécies levou Darwin a supor que todas elas se diferenciaram a partir de um grupo ancestral comum, que teria migrado, há muito tempo, do continente para essas ilhas e que, por seleção natural, teriam se adaptado a diferentes modos de vida, dando origem ás diferentes espécies. O estudo dessas aves foi fundamental para a elaboração de sua teoria de Seleção Natural! 3) Darwinismo Teoria da seleção natural proposta por Charles Darwin; I. Entre os indivíduos de uma mesma espécie existem diferenças; II. O meio ambiente está em contínua mudança; III.Os recursos do meio são escassos e os indivíduos competem entre si; IV. O meio ambiente exerce pressão que exclui aqueles indivíduos menos adaptados e mantém os mais aptos; Variações na Espécie Pressão ambiental (Seleção Natural) Seleção dos mais aptos Reprodução dos mais aptos Variabilidade Populacional Funil = Meio ambiente Seleção dos mais aptos (Adaptação) Trabalhos que influenciaram a teoria de Darwin Thomas Malthus (economista): “As populações crescem em progressão geométrica, enquanto que os recursos do meio em progressão aritmética”. Dedução de Darwin: Como não há recursos disponíveis para todos (água, alimentos, abrigos, etc.) os indivíduos competem entre si e sobrevivem aqueles melhores adaptados. Essa “luta pela vida” Darwin chamou de seleção natural. Charles Lyell (geólogo britânico): “A terra foi moldada praticamente inteiramente por forças lentas agindo por um longo período de tempo”. Dedução de Darwin: O planeta é muito antigo e os animais que vivem hoje, surgiram por modificações de animais que viveram no passado. Alfred Russel Wallace Charles Lyell Thoma Malthus Wallace era um naturalista com teorias semelhantes a de Darwin, enviou um manuscrito para que Darwin a avaliasse e tudo corroborou com Darwin. Porém, o mérito foi de Darwin devido a seus estudos serem mais antigos e completos. Darwin não foi o único a falar em seleção natural, Wallace também propôs a ideia de seleção natural como um mecanismo essencial para o processo evolutivo. 3) Darwinismo Publicação de um paper de Wallace e Darwin! • “Sobre as Tendências das Espécies de Formarem Variedades Sobre a Perpetuação das Variedades e Espécies através de Meios Naturais de Seleção”; Alfred Russel Wallace 3) Darwinismo Darwin Publicou em 1959 o livro “A origem das espécies por meios da Seleção Natural” que contém sua teoria sobre a evolução, denominada seleção natural; A teoria de Darwin causou enorme polêmica na época e foi muito combatida, principalmente por membros da igreja. 3) Darwinismo A Seleção Natural é: • Principal força que provoca mudanças nas frequências alélicas; • É consequência diferencial associada a diferentes genótipos;3) Darwinismo A grande semelhança, entretanto, entre os trabalhos de Lamarck e Darwin é que o ambiente desempenha papel ATIVO, crucial para as modificações nas espécies. Ambiente ATIVO Lamarck Charles Darwin Induz as modificações Seleciona as modificações O caso do “melanismo industrial” Na Inglaterra, antes da revolução industrial do século 19 as populações de mariposas eram predominantemente de cor bétula. Com a poluição, devido à industrialização, os troncos de árvores foram escurecidos e as borboletas claras rapidamente se tornaram presas fáceis das aves. Quanto as borboletas pretas, a desvantagem da cor tornou-se uma grande vantagem neste novo ambiente. Poupadas por predadores, elas se tornaram a maioria. O fenômeno se inverte novamente na década de 1960, quando a Grã-Bretanha fez esforços para reduzir a poluição do ar. As mariposas pretas eram favorecidas no novo ambiente 3) Darwinismo Seleção Artificial 3) Darwinismo Seleção Artificial Brassica oleraceare – Forma Silvestre Brocólis (supressão do desenvolvimento da flor) Couve-flor (Flores estéreis) Repolho (supressão do comprimento dos entrenós) Nabos (Raiz tuberosa) Adaptação de híbridos recentes nas condições ambientais existentes nem sempre é imediata (Citrus). Processos que ampliam a variabilidade Hibridação Nessa situação, a melhoria da adaptação é geralmente obtida por meio de retrocruzamentos desses híbridos com os genitores. À medida que os retrocruzamentos ocorrem, os genótipos recombinantes tornam-se mais semelhantes às populações paternas e, assim, ficam mais adaptados. Por este processo, novos genes e novas combinações de genes são transferidos de uma espécie para outra, aumentando as possibilidades de formar combinações novas de genes. Processos que ampliam a variabilidade Hibridação Este processo caracteriza o fenômeno da introgressão em plantas. Por exemplo, o milho é uma espécie que possui várias características oriundas por introgressão de uma gramínea relacionada, o teosinto. 4) Evidências da Evolução: a) Fósseis b) Anatomia Comparada □ Órgãos vestigiais □ Órgãos homólogos (mesma origem embrionária, mas nem sempre a mesma função). □ Órgãos análogos (funções semelhantes em diferentes organismos) c) Embriologia Comparada d) Bioquímica e Genômica Comparada 4) Evidências da Evolução a) Documentário fóssil (Paleontologia) São restos (alguma parte do ser é preservada) ou vestígios de seres que viveram no passado. • Organismo, Ossos, dentes, folhas, troncos, túneis, pegadas, fezes, secreções etc. • Podem ser encontrados em rochas, gelo, resina... Fóssil – Tigre dente de sabre Fóssil de dinossauro Fóssil de fezes Evidência de que nosso planeta já foi habitado por seres diferentes dos que existem atualmente. Importantes para estudar a evolução e adaptação dos seres vivos. Fóssil de mamute de um mês “intacto” (Mumificação- Criopreservação) 4) Evidências da Evolução b) Estimando a idade de um fóssil: datação absoluta 25% 100% 50% 5.730 anos 11460 anos Acharam 25% de carbono 14 no fóssil de Luzia, Homo sapiens mais antigo encontrado nas américas (BH). 5.730 anos Meia-vida Meia-vida O achado de Luzia, reacendeu questionamentos acerca da teorias da origem do homem americano. 5) Anatomia comparada I. Órgãos vestigiais Apêndice cecal Resquício Costelas Cóccix Dentes do siso Órgãos vestigiais são aqueles que se apresentam sem desenvolvimento e geralmente sem função 5) Anatomia comparada II.Órgãos homólogos • Mesma origem embrionária (ou semelhante). • Podem ou não exercer as mesmas funções. • Evidência de ancestral comum. Órgãos Realizam funções diferentes Divergência Evolutiva 38 A ocorrência de órgãos homólogos é evidência de que houve o processo de IRRADIAÇÃO ADAPTATIVA. Como diferentes ambientes exercem seleções naturais distintas, teremos uma diversificação das espécies em regiões diferentes (ESPECIAÇÃO) 5) Anatomia comparada II. Órgãos análogos • Origem embrionária diferente. • Possuem a mesma função A. Golfinho (Mamífero). B. Ictiossauro (Reptil). C. Peixe ósseo (peix) D. Pinguim (ave) POSSUEM A MESMA FORMA HIDRODINÂMICA Ancestral 1 Ancestral 2 Ancestral 3 Pontos morfológicos, fisiológicos, adaptativos em comum = CONVERGÊNCIA EVOLUTIVA Fonte: Amabis e Martho: Biologia das Populações, 2004. 40 5) Anatomia comparada II. Órgãos análogos • Origem embrionária diferente. • Possuem a mesma função Anfíbio Réptil Mamífero Convergência adaptativa nas narinas e olhos de sapos, crocodilos e hipopótamos que ficam acima da linha d’água. A ocorrência de órgãos análogos é evidência de que houve outro processo evolutivo: EVOLUÇÃO CONVERGENTE 6) Embriologia comparada • Comparando embriões de diversas espécies, observamos uma grande semelhança nos primeiros estágios do desenvolvimento embrionário. • Essa semelhança é prolongada durante a fase embrionária à medida que os indivíduos de espécies diferentes apresentam certas semelhanças na fase adulta. Quanto maior a semelhança entre biomoléculas, de espécies diferentes, maior o grau de parentesco entre elas. 7) Bioquímica e Genômica comparada O DNA do macaco Bonobo é igual ao dos humanos em 98,7%. Entre Chimpanzés e Bonobo a semelhança no DNA é de 99,6%. Mais próximo será o ancestral comum dessas espécies 8) Seleção natural e adaptação d) Seleção sexual : Processo de escolha de características morfológicas e comportamentais que levavam ao cruzamento bem sucedido, distinguindo-a da seleção natural. 1) Teoria Sintética da Evolução 1930 • Conta com a contribuição de vários cientistas de todo o mundo. • Agrega à seleção natural conhecimentos complementares de genética, bioquímica e ecologia. Variações genéticas na Espécie Pressão ambiental (Seleção Natural) Reprodução Indivíduos mais Adaptados Indivíduos Mutações Recombinação gênica + Mecanismos causadores da variabilidade genética (Mutação + Recombinação gênica) Fonte: Amabis e Martho Biologia das Populações, 2004. 1) Teoria Sintética da Evolução Pontos básicos o As variações nas espécies dependem de mutações nos genes. o As mutações podem ser espontâneas ou induzidas por agentes externos o São mecanismos de recombinação gênica: Crossing-Over (meiose). Segregação independente dos cromossomos homólogos (meiose). Fusão de gametas de sexos diferentes (Reprodução Sexuada). o Novas espécies são formadas quando ocorre isolamento geográfico separando populações por longo período de tempo (especiação)... 1) Teoria Sintética da Evolução O caso dos antibióticos Por quê a automedicação com os antibióticos não é recomendado? I. O uso indiscriminado de antibióticos promove a seleção de bactérias que já apresentavam a ele resistência prévia. II. Essas bactérias sobrevivem e passam a se reproduzir. III. Os descendentes herdam a característica genética que confere a resistência. IV. As bactérias resistentes causam danos ao organismo. EVOLUÇÃO Antibióticos (Seleção artificial) Reprodução 3) Teoria Sintética da Evolução 2. Só os mais fortes sobrevivem 1. Evolução é sempre um processo de especialização 3. O homem veio do macaco Frases famosas, mas equivocadas... Para Darwin: adaptação não é sinônimo de especialização ao longo do tempo. Para Darwin: na maioria das vezes sim , mas nem sempre (dinossauros extintos) Para Darwin: o homem e o macaco tiveram um ancestral próximo comum. 3) Teoria Sintética da Evolução EVOLUÇÃO