UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

DEPARTAMENTO DE GENÉTICA

BIO 7003 – Evolução Biológica

Aula de 03/08/2015

Uma introdução geral à biologia evolutiva.

A observação da grande diversidade de organismos, das formas mais bizarras de adaptação, suscitou, desde muito tempo atrás, perguntas sobre este estado de coisas; por exemplo:

A observação da grande diversidade de organismos, das formas mais bizarras de adaptação, suscitou, desde muito tempo atrás, perguntas sobre este estado de coisas; por exemplo:

1. Como surgiram os organismos terrestres ?

2. Os seres humanos, de onde vieram ?

Dois tipos de respostas foram dadas a estas questões:

1. Tudo está assim desde o começo dos tempos.

“As obras criadas por Deus inicialmente, e por Ele conservadas até hoje, no mesmo Estado e Condição nas quais elas foram feitas.” (John Ray, 1690)

Dois tipos de respostas foram dadas a estas questões:

1.Tudo está assim desde o começo dos tempos.

2.Todos os seres vivos, incluindo os humanos, modificaram-se ao longo do tempo, a partir de algumas formas ancestrais.

“Teoria da descendência com modificações”. (Darwin, 1859)

A teoria da criação especial tem dois componentes:

1.Um conjunto de pressupostos básicos, tais como:

- As espécies não mudam com o tempo

- Elas foram criadas independentemente

- Elas foram criadas recentementeEsses pressupostos constituem o que se poderia chamar o PADRÃO da diversidade biológica na ótica do criacionismo.

A teoria da criação especial tem dois componentes:

1.Um conjunto de pressupostos básicos, tais como:

- As espécies não mudam com o tempo

- Elas foram criadas independentemente

- Elas foram criadas recentemente2. O PROCESSO pelo qual toda a diversidade originou-se foi devido à intervenção de um Criador (designer).

Ao contrário da teoria da criação especial, a proposta da “descendência com modificações”, de Darwin propõe que:

1. As espécies não são imutáveis, alteram-se com o tempo. Todas as formas vivas descendem de uma ou poucas formas ancestrais, diferentes das atuais. (PADRÃO )

Filogenia universal dos seres vivos

Ao contrário da teoria da criação especial, a proposta da “descendência com modificações”, de Darwin propõe que:

1. As espécies não são imutáveis, alteram-se com o tempo. Todas as formas vivas descendem de uma ou poucas formas ancestrais, diferentes das atuais. (PADRÃO )

2. O PROCESSO pelo qual toda a diversidade originou-se foi devido a um mecanismo chamado “seleção natural”, não sendo necessário invocar um criador especial.

- Um outro modo de ver as diferenças

- Um outro modo de ver as diferenças

Um pequeno parêntese

Dois conceitos quase sempre presentes em qualquer teoria da evolução:

1. adaptação2. diversidade

Outros dois conceitos quase sempre presentes em qualquer teoria da evolução:

1. padrão da evolução (ou padrões)2. processo de evolução (ou processos)

Um exemplo espetacular de adaptação

Um exemplo espetacular de diversidade : borboletas Neotropicais do gênero Heliconius

Uma questão importante, só reconhecida no final do século XX:

A evolução não produz um novo adulto a partir de um adulto !

Mudanças evolutivas TEM que passar pelo desenvolvimento

LCA = Last Common Ancestor

Como se dá a formação dos pigmentos das cores das asas desta borboleta, ao longo do desenvolvimento ?

Fotos abaixo, na fase de pupa.

Heliconius erato phyllis (Nymphalidae), comum no RS

Heliconius erato venustus (Nymphalidae), Rondônia

A mudança de cor nas asas anteriores e posteriores envolve mudanças no desenvolvimento. Um mutante que altere a cor da mancha vermelha, para amarela, deverá aparecer por último no desenvolvimento, não em primeiro lugar.

Macho de Paratrechalea ornata (Araneae; Trechaleidae), carregando um “presente nupcial” (nuptial-gift) (Maquiné, RS)

a. Quelíceras de um macho (vista frontal)

b. Quelíceras de uma fêmea (vista frontal)

c. Vista lateral de uma quelícera de macho

d. Vista lateral de uma quelícera de fêmea

O desenvolvimento ontogenético de machos e fêmeas de Paratrechalea ornata, é diferente !

Um tema de investigação que não é recente, mas que foi entendido e interpretado na totalidade no século XXI:

The Cambridge Declaration on Consciousness

The absence of a neocortex does not appear to preclude an organism from experiencing affective states.

Convergent evidence indicates that non-human animals have the neuroanatomical, neurochemical, and neurophysiological substrates of conscious states along with the capacity to exhibit intentional behaviors.

Consequently, the weight of evidence indicates that humans are not unique in possessing the neurological substrates that generate consciousness.

Nonhuman animals, including all mammals and birds, and many other creatures, including octopuses, also possess these neurological substrates.

Consequently, the weight of evidence indicates that humans are not unique in possessing the neurological substrates that generate consciousness.

Nonhuman animals, including all mammals and birds, and many other creatures, including octopuses, also possess these neurological substrates.

Um tema de grande interêsse filosófico, freqüentemente implícito nas discussões evolutivas:

Sabendo que a figura ao lado refere-se a uma propaganda de um automóvel, qual o conceito implícito que está “escondido” aqui ?

A noção de progresso na evolução !

Algumas definições de evolução

O que se conhece hoje como Teoria Sintética da Evolução, o atual paradigma da biologia evolutiva, representa uma convergência de interesses, principalmente entre geneticistas, zoólogos, paleontólogos e zoólogos, que se estabeleceu na década de 1930 e se consolidou na década seguinte, sendo, portanto, algo muito novo em termos de teoria científica.A designação de Teoria Sintética significa, principalmente, a compatibilização da genética mendeliana e genética de populações, com o darwinismo (síntese evolutiva).

A palavra “evolução” foi empregada pela primeira vez durante o século XVII para significar o desenvolvimento do embrião a partir de uma miniatura de adulto que existiria nos gametas (teorias preformistas).

Um segundo uso da palavra evolução, semelhante ao que temos hoje em dia, foi sugerido pelo filósofo inglês Herbert Spencer, na década de 1850, para significar a descendência das espécies, com modificações. Darwin adotou este nome a partir da terceira edição da Origem das Espécies (não na primeira, onde ele usou a expressão “descendência com modificações”)

“On the theory of descent with modification...” (Darwin, C. p. 340, On the Origin of Species, 1859)

“Dada a existência da mesma disposição óssea na mão do homem, na asa do morcego, na barbatana do boto e na pata do cavalo, assim como o mesmo número de vértebras compondo o pescoço da girafa e do elefante, além de inúmeros outros fatos desse tipo, a única explicação plausível e imediata reside na teoria da descendência com modificações lentas, ligeiras e sucessivas.” (Cap. XIV, Recapitulação e Conclusões, pág. 345 trad. brasileira, A Origem das Espécies)

“Since evolution is a change in the genetic composition of populations, the mechanisms of evolution constitute problems of population genetics.” (Theodosius Dobhzansky 1937 – Genetics and the Origin of Species. p. 11-12)

Por exemplo:

Evolução é uma série de mudanças, na qual a natureza de cada passo depende do que foi feito antes. [...] A série de mudanças conectadas, interdependentes, que ocorreram nos seres vivos é chamada evolução orgânica.

A. Franklin Shull , 1951 – Evolution. (págs. 2-3).

Seria um tanto irreal este cenário de mudanças ?

Para nossos propósitos, podemos definir a evolução orgânica como a teoria de que todos os organismos atualmente existentes são descendentes modificados de outros organismos, um tanto (ou muito) diferentes que viveram em tempos passados. Esses ancestrais, por sua vez, são considerados como os descendentes de predecessores diferentes deles e, assim por diante, passo a passo, de volta a um início oculto e misterioso.

Paul Amos Moody, 1975 – Introdução à Evolução.

Para nossos propósitos, podemos definir a evolução orgânica como a teoria de que todos os organismos atualmente existentes são descendentes modificados de outros organismos, um tanto (ou muito) diferentes que viveram em tempos passados. Esses ancestrais, por sua vez, são considerados como os descendentes de predecessores diferentes deles e, assim por diante, passo a passo, de volta a um início oculto e misterioso.

Paul Amos Moody, 1975 – Introdução à Evolução.

Tico-tico – Zonotrichia capensis

Fam. Emberizidae

Sabiá-laranjeira – Turdus rufiventris

Fam. Turdidae

Uma célula de eucarioto: qual a origem das mitocôndrias ?

“The endosymbiotic hypothesis for the origin of mitochondria (and chloroplasts) suggests that mitochondria are descended from specialized bacteria (probably purple nonsulfur bacteria) that somehow survived endocytosis by another species of prokaryote or some other cell type, and became incorporated into the cytoplasm.”

A bióloga Lynn Margulis (1938 - 2011) foi a grande proponente desta teoria, no século XX e sua grande defensora. Sua teoria geral se chama “teoria da simbiogênese” e ela sustentou que a simbiogênese foi um processo evolutivo de grande repercussâo.

A evolução orgânica é uma série de transformações parciais ou completas, irreversíveis, da composição genética das populações, baseadas principalmente em interações com o seu ambiente. Ela consiste fundamentalmente de radiações adaptativas para novos ambientes, ajustes às condições ambientais que ocorrem em um habitat particular e na origem de novos modos de explorar os habitats existentes. Estas mudanças adaptativas ocasionalmente originam uma maior complexidade nos padrões de desenvolvimento, de reações fisiológicas e de interações entre populações e seu ambiente.

T. Dobzhansky, F.J. Ayala, G.L. Stebbins e J. Valentine, 1977 – Evolution. (pág. 8)

A evolução orgânica é uma série de transformações parciais ou completas, irreversíveis, da composição genética das populações, baseadas principalmente em interações com o seu ambiente. Ela consiste fundamentalmente de radiações adaptativas para novos ambientes, ajustes às condições ambientais que ocorrem em um habitat particular e na origem de novos modos de explorar os habitats existentes. Estas mudanças adaptativas ocasionalmente originam uma maior complexidade nos padrões de desenvolvimento, de reações fisiológicas e de interações entre populações e seu ambiente.

T. Dobzhansky, F.J. Ayala, G.L. Stebbins e J. Valentine, 1977 – Evolution. (pág. 8)

A evolução orgânica é uma série de transformações parciais ou completas, irreversíveis, da composição genética das populações, baseadas principalmente em interações com o seu ambiente. Ela consiste fundamentalmente de radiações adaptativas para novos ambientes, ajustes às condições ambientais que ocorrem em um habitat particular e na origem de novos modos de explorar os habitats existentes. Estas mudanças adaptativas ocasionalmente originam uma maior complexidade nos padrões de desenvolvimento, de reações fisiológicas e de interações entre populações e seu ambiente.

T. Dobzhansky, F.J. Ayala, G.L. Stebbins e J. Valentine, 1977 – Evolution. (pág. 8)

Evolução significa mudança, mudança na forma e no comportamento dos organismos ao longo das gerações. As formas dos organismos, em todos os níveis, desde sequências de DNA até a morfologia macroscópica e o comportamento social, podem ser modificadas a partir daquelas dos seus ancestrais durante a evolução.

Mark Ridley, 2007 – Evolução. (pág. 28)

Evolução significa mudança, mudança na forma e no comportamento dos organismos ao longo das gerações. As formas dos organismos, em todos os níveis, desde sequências de DNA até a morfologia macroscópica e o comportamento social, podem ser modificadas a partir daquelas dos seus ancestrais durante a evolução.

Mark Ridley, 2007 – Evolução. (pág. 28)