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EVOLUÇÃO BIOLÓGICA Mecanismos e formação de
novas espécies
SETOR AAulas 1 e 2
Quitéria Paravidino
Evolução biológica é o conjunto de mudanças hereditárias, que ocorrem nas populações dos seres vivos ao longo do tempo.
“Nada em Biologia faz sentido exceto à luz da evolução.”
Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
Introdução
Evolução uma questão de adaptação
Os seres vivos da Terra atual estão adaptados ao meio em que vivem.
Existência de um ajuste entre seres vivos e o ambiente.
Ideia dominante no ocidente até meados do séc. XVIII.
Seres vivos: fixos e imutáveis. Mundo estático e as espécies surgiram
independentemente umas das outras. Para os criacionistas, as espécies foram
originadas por criação divina e, como tal, são perfeitas e estáveis, mantendo-se fixas ao longo dos tempos.
Os seres vivos são imutáveis?
Fixismo
Questionamento da imutabilidade das espécies – a partir do séc. XVII.
Charles Lyell (séc. XVIII)- o planeta é mais antigo do que se imaginava.
Descoberta dos fósseis
Possibilidade de mudanças nos seres
vivos ao longo do tempo.
Conceito de evolução.
Século XIX
Questionamento ao fixismo (séc.XVIII). As espécies poderiam se transformar ao longo do tempo. Espécies semelhantes poderiam ter um ancestral comum.
Transformismo
Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832) Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon
(1701 – 1788) Erasmus Darwin (1731 – 1802)
Principais defensores
As ideias transformistas permitiram, no século XIX, o desenvolvimento das
teorias evolucionistas.
Jean-Baptiste Lamarck(1744-1829)
Em 1809, em sua obra intitulada Philosophie Zoologique (Filosofia Zoológica).
As formas de vida progridem, por transformação gradual, em direção a uma maior complexidade e perfeição.
Princípios fundamentais: Lei do uso e do desuso: o uso de
determinadas partes do corpo do organismo faz com que estas se desenvolvam, e o desuso faz com que se atrofiem.
Lei da herança dos caracteres adquiridos: alterações provocadas em determinadas características do organismo, pelo uso e desuso, são transmitidas aos descendentes.
Modificações
ambientais
Necessidade de
adaptação
Novos comportamentos
Uso ou desuso de órgãos
Modificações no
organismo
Transmissão das características adquiridas aos descendentes
Adaptação das espécies ao
longo do tempo
LAMARCK AMBIENTE: causa das transformações
PONTOS POSITIVOS Importância da adaptação. Modificações constantes ao longo do tempo. PONTOS NEGATIVOS Evolução associada à melhora e progresso. Herança das características adquiridas.
Charles Robert Darwin
(1809-1882)Avô paterno: Erasmus
Darwin – médico e evolucionista.
Pai: Robert Darwin – médico.
Iniciou e não concluiu a faculdade de Medicina.
Estudou Teologia em Cambridge.
Cientista e naturalista.
Há variações entre indivíduos da mesma espécie.
Modificações casuais, nascem com o indivíduo e podem ser hereditárias.
Há uma contínua luta pela vida. Há variações que permitem melhor adaptação. Maiores chances de sobreviver, reproduzir e
deixar descendentes. Sobrevivência dos mais aptos (seleção
natural).
Princípios fundamentais
SELEÇÃO NATURAL
Atuando sobre
VARIABILIDADEPossibilita
ADAPTAÇÃO
Melanismo Industrial
DARWINAMBIENTE:
seleciona as transformações
PONTOS POSITIVOS A evolução é lenta, gradual e permanente,
visando à adaptação. Processo evolutivo: manutenção das
variações favoráveis pela seleção natural. Progressiva diversificação a partir dos
ancestrais. PONTO NEGATIVO Explicação não satisfatória sobre a origem e
a transmissão das variações.
A evolução é um fato Evolução biológica compreende a modificação
sofrida por populações de organismos através do tempo, tempo este que ultrapassa o período de vida de uma única geração (Futuyma, 1993 apud Carvalho, 2004).
Ideia amplamente aceita na atualidade. As mudanças: pequenas, sutis e muito lentas –
não percebidas. A soma = diferenças significativas centenas de
milhares de anos.
Teoria Sintética de Evolução ou Neodarwinismo
Genética e Evolução ampliando a compreensão da natureza.
A variabilidade é determinada por:MEIOSE: processo de formação dos gametas,
onde ocorre a recombinação genética (separação dos cromossomos homólogos e crossing-over).
FECUNDAÇÃO: onde ocorre a transmissão das características hereditárias e combinação de genes de indivíduos diferentes.
MUTAÇÕES: modificações casuais do material genético podendo ocasionar o aparecimento de novos genes.
MUTAÇÃO
RECOMBINAÇÃO GÊNICA
VARIABILIDADE
Gera
Gera
SELEÇÃO NATURAL
Atuando sobre
ADAPTAÇÃO
MUTAÇÃO NOVOS GENES
RECOMBINAÇÃO GÊNICA
NOVAS COMBINAÇÕES COM GENES PRÉ-
EXISTENTES.
Seleção Natural
Tipos de seleção natural
Seleção direcional Seleção disruptiva
Seleção estabilizadora
Resistência de insetos a inseticidas
Aumento cronológico no número de espécies de insetos e ácaros resistentes a pelo menos uma classe de pesticida.
Resistência de bactérias a antibióticos
Klebsiella pneumoniae Carbapenemase (KPC)
Ação do acaso na manutenção de determinadas características.
Uma população bem-sucedida pode ser eliminada em decorrência de eventos climáticos, catástrofes naturais ou desastres ecológicos.
Importante em populações pequenas.
Deriva Genética
Populaçãooriginal
Imigrantes
Algumas gerações mais tarde
Migração
Novos genes Aumento da variabilidade genética
Especiação
Especiação é o nome dado ao processo de surgimento de novas espécies a partir de uma espécie ancestral.
Importância: Todas as espécies de seres vivos que conhecemos hoje foram geradas pelos processos de especiação.
“Se me mostrarem um único ser vivo que não tenha ancestral, minha teoria poderá ser enterrada.”
Charles Darwin (1809-1882)
Introdução
Conceito de espécie
Espécie é um grupo de indivíduos semelhantes, com capacidade real ou potencial de intercruzamento, resultando na formação de descendentes férteis.
Os seres de uma espécie são reprodutivamente isolados.
Unidade que se mantém através da reprodução de seus membros.
Na especiação alopátrica (cladogênese), as espécies formam-se a partir de grupos que se isolam geograficamente da população original e se adaptam em diferentes regiões.
Especiação Alopátrica
Um grupo habita uma região. Barreira geográfica intransponível. Isolamento
geográfico.
Diferenças acentuadas pelas mutações e seleção natural
diferencial.A barreira geográfica é desfeita e os descendentes dos grupos
originais se reúnem.
A barreira geográfica é desfeita e os descendentes dos grupos originais se
reúnem.
Se houver cruzamento e produzirem descendentes
férteis, ainda são da mesma espécie.
São raças ou variedades.
São espécies diferentes.
O caso das gaivotas
Os corvos formaram 2 subespécies
Os tipos de isolamento reprodutivo O isolamento reprodutivo corresponde a um
mecanismo que bloqueia a troca de genes entre as populações das diferentes espécies existentes na natureza.
Mecanismos pré-zigóticos
Sem fecundação
Incompatibilidade
Anatômica
Estacional Comportamental
Ambiental
Mecanismos pós-zigóticos
Com fecundação
Formação de híbrido
Inviável Estéril Esterilidade e fraqueza da geração F2
Irradiação adaptativa Uma população ou espécie é capaz de se
dispersar para áreas diferentes a que vivem a princípio - dispersão ecológica.
Nesse cenário, uma única espécie pode dar origem a uma grande variedade de formas, cada uma adaptada a explorar certo conjunto de condições ambientais (nicho ecológico).
Para essa diversificação de formas originadas a partir de uma espécie chamamos de irradiação adaptativa.
Como diferentes ambientes exercem diferentes pressões seletivas, logo teremos uma diversificação das espécies em regiões diferentes.
Com o tempo, cada população tende a se adaptar cada vez melhor a seu ambiente específico, divergindo crescentemente do ancestral original (Divergência adaptativa).
Ancestral comum. Barreira física. Ambientes diferentes (pressões seletivas diferentes). Espécies com semelhanças internas.
Órgãos homólogos Apresentam o mesmo plano
anatômico-estrutural e a mesma origem embriológica, podem ou não desempenhar a mesma função.
Traduzem a existência de um ancestral comum que, sujeito a pressões seletivas diferentes, evolui de forma a originar diversidade de indivíduos/grupos – evolução divergente .
Na especiação simpátrica (anagênese) ocorre a formação de novas espécies no mesmo ambiente.
Explorar novo nicho ecológico.
Seleção natural a favor de certas características.
Isolamento reprodutivo.
Especiação Simpátrica
TIPOS DE ESPECIAÇÃO
ALOPÁTRICA
Com isolamento geográfico
SIMPÁTRICA
Sem isolamento geográfico
TIPOS DE ESPÉCIES
SIMPÁTRICAS
SiriemaLobo-guaráSussuarana
ALOPÁTRICAS
CapivaraPinguimGirafa
Convergência adaptativa
Diferentes seres vivos podem viver em um mesmo ambiente e são submetidos a pressões seletivas similares.
Com o tempo, formam-se espécies que apresentam semelhanças externas, mas não têm parentesco evolutivo recente.
• Ancestrais diferentes• Mesmo ambiente (mesma pressão seletiva)•Espécies com semelhanças externas
Órgãos análogos Não apresentam o mesmo plano
estrutural nem a mesma origem embriológica, mas desempenham a mesma função.
Realçam que pressões seletivas idênticas favorecem, a partir de estruturas anatomicamente diferentes, a aquisição de formas semelhantes para desempenho das mesmas funções – evolução convergente.
