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Evolução Orgânica Prof. Gabriel Valim Cardoso UFSM Universidade Federal de Santa Maria Departamento de Engenharia Florestal Fixismo ou criacionismo Desde a Antiguidade se acreditava que essa harmonia seria o resultado de uma criação especial, a obra de um criador que teria planejado todas as espécies, adequando-as aos diferentes ambientes. Com o advento do cristianismo, ficou mais fácil admitir que as espécies, criadas por Deus, seriam fixas e imutáveis. CONCEITOS Evolução biológica Processo evolutivo CONCEITOS É a mudança das características hereditárias de grupos de organismos ao longo das gerações. Processo regulado pelo ambiente que define as características do organismo. EVIDÊNCIAS EVOLUTIVAS Analogia Homologia Se assemelham por exercerem a mesma função, mas não derivam de estruturas semelhantes existentes em um ancestral comum. Estruturas análogas são fruto da convergência evolutiva. Homologia Derivam de estruturas semelhantes existentes em um ancestral comum - divergência evolutiva ou irradiação adaptativa. Podem ou não se assemelharem por exercer a mesma função. É utilizada no estudo de parentesco evolutivo. Condições primitivas e derivadas. Estudo dos fósseis É considerado fóssil qualquer indicio da presença de organismos que viveram em tempos remotos na Terra. Fósseis de artrópodes Fóssil de dinossauro Fóssil de planta Fóssil de inseto Fóssil de trilobita Artrópode Xifosuro Limulus sp. Semelhante a fóssil do trilobita. Evidências moleculares Análise de parentesco evolutivo utilizando a comparação das sequências das bases nitrogenadas do DNA ou do RNA, ou das proteínasdo RNA, ou das proteínas das diferentes espécies. Quanto maior a semelhança nas sequências das bases nitrogenadas dos ácidos nucléicos, ou quanto maior a semelhança entre as proteínas dessas espécies, maior será a proximidade evolutiva entre elas. Análise de eletroforese – Utilizado em teste de paternidade, em diagnósticos forenses e etc. O tempo da história orgânica • Primeiros registros de vida – Não-fósseis – Era Arqueozóica (+ 3.8 b.a.) • Registros de vida multicelular• Registros de vida multicelular – Era Proterozóica/Era Paleozóica (~600 m.a.) Cenozoico – Desenvolvimento das Angiospermas • Registros iniciais (controversos) � folhas • Inicialmente em climas úmidos (Tr/J) • Superação dos climas secos (J) em refúgios climáticos e gradual ampliação de área de vida • Ampliação crescente com a umidificação global (Cr) e radiação adaptativa.radiação adaptativa. – Primeiros registros inequívocos de Angiospermas (Plantas com sementes) (~130 m.a.) • registros de pólen, frutos e flores • registros de insetos (� polinizadores) Moscas Borboletas Abelhas & Mariposas Besouros História Lyell Xenófanes Empédocles uniformitarismo Darwin Lamarck Wallace Aristóteles James Hutton variacional transformacional CRONOLOGIA DO PENSAMENTO EVOLUTIVO Os trabalhos mais consistentes a respeito da evolução foram propostos pelo naturalista Charles Darwin(1809 – 1882) e Alfred Russel Wallace (1823 – 1913), em um trabalho em comum em 1º de julho de 1858.de julho de 1858. Um ano mais tarde da publicação com Wallace, Darwin publicou um marco na história da ciência: “Sobre a origem das espécies por meio da seleção natural, ou a preservação das raças favorecidas na luta pela sobrevivência”que depois ficou resumido como A origem das espécies. O conceito de Evolução Orgânica é o conceito central e unificador de toda a Biologia. Tem reflexos sobre vários outros campos do conhecimento e pode ser considerado uma das idéias mais influentes do pensamento ocidental (Futuyma, 1992). “Nada na biologia faz sentido, exceto à luz da evolução”. DOBZHANSKY (1937) Charles Darwin • Nasceu na Inglaterra em 12 de fevereiro de 1809. • Cursou medicina e Teologia • Se interessou a coletar plantas, insetos e fósseis. • Foi indicado para compor a tripulação do H.M.S Beagle. • Em 1842 se interessou na seleção artificial feita pelos homens. • Em 1858 recebeu a carta de Wallace e publicou com ele um documento a respeito da evolução.documento a respeito da evolução. • Em 1859 publicou a Origem das espécies. • Outras obras: A fecundação das Orquídeas, Variações em plantas e animais domésticos, A origem do Homem e a seleção em relação ao sexo, A expressão das emoções nos animais e no homem, Plantas insetívoras, Os efeitos da autofecundação no reino vegetal e diferentes formas de flores em plantas de mesma espécie. • Morreu em 19 de abril de 1882. Observações de Darwin • As populações naturais de todas as espécies tendem a crescer rapidamente. • O tamanho das populações naturais tendem a ficar, relativamente em equilíbrio. • Em uma população os indivíduos apresentam-se • Em uma população os indivíduos apresentam-se com características variadas. • Grande parte das características de uma geração é herdada dos pais. Lamarck X Darwin&Wallace TEMPO Lamarckismo • Postulado por Jean - Baptiste Lamarck (1744 – 1829). • Primeiro a propor uma teoria baseada em argumentos. • Acreditava que os organismos surgiram a partir de transformações sucessivas e que os primeiros, os mais simples surgiram da matéria bruta. • Não acreditava na extinção biológica.• Não acreditava na extinção biológica. • O desaparecimento de uma espécie ocorria por conta de sua transformação em uma outra. • Elaborou a lei do uso e desuso. • Lei da transmissão dos caracteres adquiridos. • Teve um grande mérito em ter chamado a atenção a respeito da adaptação. • Não abalou o criacionismo. LAMARCK Lei do uso ou desuso e a Lei da transmissão dos caracteres adquiridos Jean-Baptiste Lamarck ( 1744-1829 ), naturalista francês, foi o primeiro cientista a propor uma teoria sistemática da evolução. Sua teoria foi publicada em 1809, em um livro denominado Filosofia zoológica. O uso de determinadas partes do corpo do organismo faz com que estas se desenvolvam, e o desuso faz com que se atrofiem. As alterações provocadas em determinadas características do organismo, pelo uso e desuso, são transmitidas aos descendentes. DARWIN Charles Darwin (1809-1882 ), naturalista inglês, desenvolveu uma teoria evolutiva que é a base da moderna teoria sintética: a teoria da seleção natural, desenvolvida, também por Alfred Wallace. 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. MEIOS DIFERENTES SELECIONAM INDIVÍDUOS DIFERENTES ANCESTRAL COMUM TENTILHÕES DE DARWIN Adaptações diferenciadas de um mesmo grupo de aves em ilhas e habitats diferentes em um período longo de anos. Tentilhões da terra (T) --Geospiza scandens --Geospiza conirostris --Geospiza fuliginosa Tentilhões das árvores (A) --Camarynchus parvulus --Camarynchus pauper --Camarynchus psittacula 14 espécies de tentilhões distribuídas em 4 grupos: --Geospiza fuliginosa --Geospiza fortis --Geospizamagnirostris --Geospiza difficilis --Camarynchus psittacula --Cactospiza pallidus --Cactospiza heliobates Tentilhão vegetariano (V) --Platyspiza cassirostris Tentilhão cantor (C) --Certhidea olivacea Teoria Moderna da evolução ou Teoria sintética O surgimento da genética proporcionou uma interpretação da teoria evolucionista de Darwin à luz das descobertas genéticas. Fatores relacionados à Teoria sintética: •Mutação gênica. •Recombinação gênica. •Seleção natural e adaptação. NEODARWINISMO O Neodarwinismo ou a Teoria sintética da evolução foi formulada tomando como base a teoria da seleção natural e incorporando noções atuais de genética, com importante contribuição dos trabalhos de Mendel. Conforme Darwin já havia proposto, essa teoria considera 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. O conceito biológico de espécie: agrupamento de populações naturais, real ou potencialmente intercruzantes e reprodutivamente isolados de outros grupos de organismos. Cada população apresenta um conjunto gênico (o conjunto de todos os genes), que pode ser alterado de acordo com fatores evolutivos. Quanto maior o conjunto gênico da população maior a variabilidade genética. Principais fatores evolutivos: • que tendem a aumentar a variabilidade genética: mutação e permutação. • que atuam sobre a variabilidade genética estabelecida: seleção natural, migração e deriva genética. Seleção Natural É o principal fator evolutivo que atua sobre a variabilidade genética da população. Pode-se dizer , simplificadamente, que a evolução é o resultado da atuação da seleção natural sobre a variabilidade genética de uma população. A ação da seleção natural consiste em selecionar genótipos mais bem adaptados a uma determinada condição ecológica, eliminando aqueles desvantajosos para essa mesma condição. A expressão mais bem adaptada refere-se à maior eliminando aqueles desvantajosos para essa mesma condição. A expressão mais bem adaptada refere-se à maior probabilidade de, em um determinado ambiente, um determinado indivíduo deixar descendentes. Os indivíduos mais bem adaptados a um ambiente têm chance maior de sobreviver e de deixar descendentes. A seleção natural tende, portanto, a diminuir a variabilidade genética. Desse modo, quanto mais intensa for a seleção natural sobre uma determinada população, menor será a sua variabilidade, pois apenas alguns genótipos serão selecionados. Mutação As mutações podem ser cromossômicas ou gênicas. As mutações cromossômicas podem ser alterações no número ou na forma dos cromossomos. As mutações gênicas originam-se de alterações na sequência de bases nitrogenadas de determinado gene durante a duplicação do DNA, que pode ocorrer por perda, adição ou substituição de nucleotídeos, o que pode originar um gene capaz de codificar uma proteína diferente da que deveria ter sido codificada. Pode ocorrer espontaneamente ou podem ser provocadas por agentes mutagênicos. Permutação A permutação é a troca de partes entre cromossomos homólogos, estabelecendo novas combinações entre os genes, aumentando a variedade de tipos de gametas. A maior variedade de gametas aumenta a variedade genotípica dos indivíduos das gerações seguintes, representando um fator evolutivo importante. Migração Seleção natural Seleciona os indivíduos mais adaptados a determinada condição ecológica, eliminando aqueles desvantajosos para essa mesma condição. Ex.: Anemia falciforme. Corresponde a entrada (imigração) ou a saída (emigração) de indivíduos em uma população. Pelos processos migratórios é possível que novos genes sejam introduzidos em uma população, contribuindo para o aumento da variabilidade genotípica desta. Por meio das migrações é estabelecido um fluxo gênico, que tende a diminuir as diferenças genéticas entre populações da mesma espécie. Deriva genética diferenças genéticas entre populações da mesma espécie. Corresponde a uma drástica alteração casual de ordem natural (catástrofes ecológicas), atingindo a concentração genotípica de uma ou várias espécies, acometendo um grande contingente populacional, não preliminarmente envolvendo fatores de seleção natural, mas ocasionada por eventos repentinos. Limitando, desta forma, o teor genético de um determinado grupo, restrito aos indivíduos prevalecentes. Cabendo a estes, integração a outra população, caso mantida uma adaptação, ou com o decorrer do tempo, a partir de um isolamento geográfico e posterior reprodutivo, constituição de uma nova espécie (princípio da espécie fundadora). Extinção X Especiação Extinção é o processo de desaparecimento total de uma espécie ou grupos de espécie. A morte do último indivíduo da espécie. Para animais com reprodução sexuada, a existência de um único exemplar ou indivíduos do mesmo sexo. As espécies podem extinguir-se por processos naturais ou em decorrência da atividade humana, tanto por meio de modificações artificiais impostas ao ambientes como pela ação predatória descontrolada e irresponsável. A extinção não é um evento incomum no tempo geológico - espécies são criadas pela especiação e desaparecem pela extinção. Especiação é o processo de surgimento de novas espécies a partir de uma espécie ancestral. É a divisão de uma espécie em duas reprodutivamente isoladas. É aplicável a espécies com reprodução sexuada. RESUMO DE ORIGEM DAS ESPÉCIES,1859 FATOS CONSEQUÊNCIAS RÁPIDO AUMENTO DA POPULAÇÃO LUTA PELA VIDA1 DA POPULAÇÃO LUTA PELA VIDA1 -LUTA PELA VIDA -USO DA HERANÇA SOBREVIVÊNCIA DO MAIS APTO : SELEÇÃO NATURAL2 -SELEÇÃO NATURAL -VARIAÇÃO DO MEIO SOBREVIVEM INDIVÍDUOS DIFERENTES EM MEIOS DIFERENTES: Origem de novas espécies 3 O que seria o melanismo industrial? ANTES DA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL DEPOIS DA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL UMA OLHADA GERAL...UMA OLHADA GERAL...