Apresentação A influência cada vez maior da ciência na nossa vida exige que estejamos bem informados para acompanhar as descobertas científicas, avaliar os seus aspectos sociais e participar de forma esclarecida de decisões que dizem respeito a toda a coletividade. Nesta coleção apresentamos os conceitos fundamentais da Biologia de forma acessível aos estudantes, estimulando seu raciocínio, seu espírito crítico e sua preocupação com as questões relativas à saúde, à conservação do ambiente e ao bem-estar social. Procuramos sempre relacionar os conceitos científicos a fenômenos do cotidiano e a temas atuais nas áreas de tecnologia, saúde e ambiente. Esses temas aparecem ao longo do texto e em boxes (Biologia & cotidiano, Biologia & saúde, Biologia & ambiente, Aprofunde seus conhecimentos, etc.). No fim de cada capítulo há uma leitura (“Aplique seus conhecimentos”) com perguntas que estimulam o raciocínio dos alunos e um questionário que os ajuda a revisar o assunto estudado. Há também um bom número de questões de vestibular, de programas de avaliação ou seleção seriada (PAS, PSS, Paies, etc.) e do Enem. As respostas das questões de múltipla escolha e do Enem estão no fim do livro. Em alguns capítulos há sugestões de experimentos e são propostas pesquisas para os alunos realizarem em equipe.
Os Autores
3
Sumário Unidade I Genética ........................................................
12
Capítulo 1 – Primeira lei de Mendel ...........................
14
Caracteres hereditários
e congênitos ................................................. 29
Aplique seus conhecimentos ............................. 30 Lembrando as idéias básicas ............................. 31 Atividades .......................................................... 32
Sardas ........................................................................ 14
1 Hereditariedade:
os primeiros estudos .................................... 15
Os primeiros
experimentos de Mendel . ............................ 15
Os primeiros cruzamentos ............................ 17
A confirmação dos resultados
e as conclusões de Mendel .......................... 18
Interpretação atual da
primeira lei de Mendel . ................................ 18
Genótipo e fenótipo ..................................... 19
Meiose: separação dos
cromossomos homólogos . ........................... 20
Fecundação:
restauração dos pares
de cromossomos homólogos ....................... 20
Interpretando os resultados
de Mendel . ................................................... 21
Cruzamento-teste ......................................... 23
2 Dominância incompleta
e co-dominância ........................................... 23
Genes letais .................................................. 24
onoibridismo 3 M
no ser humano ............................................... 24
4 Resolução de problemas
de monoibridismo ........................................ 26
Problemas
com heredogramas ....................................... 27
ene e ambiente: 5 G
norma de reação ........................................... 28
4
Capítulo 2 – Probabilidade e genética molecular .....................
38
Fenilcetonúria ........................................................... 38 robabilidade 1 P
e Genética ......................................................... 39
Aplicando probabilidades . ........................... 39
Regra da multiplicação
ou regra do “e” ............................................ 40
Regra da adição
ou regra do “ou” .......................................... 41
Outros casos
de probabilidade .......................................... 42
Casos com probabilidade
condicional . .................................................. 42
Questões comentadas .................................. 43
enética: 2 G
de Mendel ao DNA ....................................... 44
DNA: a mensagem genética . ....................... 44
Duplicação do DNA ...................................... 45
Controle das
características . .............................................. 46
Da proteína ao fenótipo ............................... 47
Anemia falciforme ......................................... 48
Aconselhamento
genético ........................................................ 49
Aplique seus conhecimentos ............................. 53 Lembrando as idéias básicas ............................. 53 Atividades .......................................................... 54
Capítulo 3 – Segunda lei de Mendel ..................... 57 O queixo da mãe e o nariz do pai ....................... 57
1 Experiência de Mendel . ............................. 58
Aplique seus conhecimentos ........................... 81 Lembrando as idéias básicas ........................... 81 Atividades ........................................................ 82
Interpretação da segunda
Capítulo 5 – Interação gênica . ...........................
lei de Mendel ................................................ 58
Outra maneira de achar genótipos
A cor dos olhos ..................................................... 87
e fenótipos no diibridismo ............................ 60
2 Resolução de problemas
sobre diibridismo ......................................... 62
3 Triibridismo e poliibridismo ................... 63
Hibridismo em geral ..................................... 63
Qual a diferença entre a primeira
e a segunda lei de Mendel? ......................... 64
Questões comentadas .................................. 64
Aplique seus conhecimentos ............................. 65 Lembrando as idéias básicas ............................. 66 Atividades .......................................................... 66
Capítulo 4 – Polialelia e grupos sangüíneos . .................. 70 A doação de sangue .............................................. 70
87
1 Interação não-epistática ......................... 88 2 Interações epistáticas . .............................. 90
Epistasia recessiva . ..................................... 90
Epistasia dominante . .................................. 90
Epistasia duplo recessiva ............................ 92
3 Poligenia . ....................................................... 95
Quantos genes atuam na
cor da pele humana? .................................. 95
Número de genes e fenótipos
na herança quantitativa . ............................. 97
Resolução de problemas
de herança quantitativa .............................. 98
4 Pleiotropia .................................................... 98 Aplique seus conhecimentos ........................... 99 Lembrando as idéias básicas ........................... 100 Atividades ........................................................ 100
1 Alelos múltiplos em coelhos . .................... 71 2 Antígenos e anticorpos ............................... 72
Capítulo 6 – Ligação gênica ...........................
3 Sistema ABO de
Doenças genéticas no cromossomo 16 . ................................................... 105
grupos sangüíneos . ...................................... 73
Teste para determinar
o grupo sangüíneo . ...................................... 73
Acidentes nas transfusões . ........................... 74
Grupos sangüíneos e exclusão
de paternidade ............................................. 75
4 Sistema Rh de grupo sangüíneo ............................................ 76
Sistema MN .................................................. 78
5 Resolução de problemas
de polialelia . .................................................. 78
105
1 Identificação do linkage ........................... 106
Permutação ou crossing-over ..................... 106
2 Taxa de crossing . ........................................ 107
O cruzamento teste
e os genes ligados ...................................... 109
Taxa de crossing e
mapas genéticos ......................................... 111
Aplique seus conhecimentos ........................... 113 Lembrando as idéias básicas ........................... 114 Atividades ........................................................ 114 Sumário
5
Capítulo 7 – Sexo e herança genética ........................ 118
engenharia genética ................................. 139
Escolhendo o sexo ............................................... 118
Clonagem do DNA e
construção do DNA recombinante ............ 139
1 Cromossomos sexuais
e determinação do sexo ........................... 119
2 Aplicações da
3 Análise do DNA ...................................... 142
Aplicações . ................................................ 142
2 Herança ligada ao sexo ............................ 120
Daltonismo . ................................................ 121
Hemofilia . ................................................... 122
3 Problemas resolvidos
de herança ligada ao sexo . ..................... 123
4 Outros tipos de herança
relacionada ao sexo . ................................. 124
Herança ligada ao
cromossomo Y ........................................... 124
Herança limitada
pelo sexo .................................................... 124
Herança influenciada
pelo sexo .................................................... 124
4 Terapia gênica ........................................ 144 5 Projeto Genoma Humano ..................... 146 nimais e vegetais 6 A
transgênicos ............................................ 146
Animais transgênicos ................................. 146
Plantas transgênicas . ................................. 148
Aplique seus conhecimentos .......................... 150 Lembrando as idéias básicas .......................... 151 Atividades ....................................................... 151
5 Alterações nos
cromossomos sexuais ............................... 125
Síndrome de Turner .................................... 126
Síndrome de Klinefelter .............................. 126
Síndrome do poli-X ..................................... 127
Homens duplo Y ......................................... 127
6 Análise de heredogramas ...................... 128 Aplique seus conhecimentos ........................... 129 Lembrando as idéias básicas ........................... 129 Atividades ........................................................ 130
Capítulo 8 – A manipulação do DNA ......................... 137 Vacas que produzem insulina humana . ................................................... 137
6
Unidade II Evolução ...................................................... 156 Capítulo 9 – Evolução: as primeiras teo rias ...........................
158
Morre Harriet ....................................................... 158
1 Lamarckismo .............................................. 159
Lei do uso e desuso ................................... 159
Lei da herança dos
caracteres adquiridos . ............................... 159
2 Darwinismo . ................................................ 160
A explicação de Darwin ............................. 162
A evolução por
1 A tecnologia do DNA
seleção natural ........................................... 163
recombinante ............................................... 138
Problemas com
Cortando o DNA:
o darwinismo . ............................................ 164
enzimas de restrição ................................... 138
Darwin e Wallace ....................................... 165
Sumário
Aplique seus conhecimentos .......................... 166 Lembrando as idéias básicas .......................... 167 Atividades ....................................................... 167
Capítulo 10 – A teoria sintética: variedade genética e seleção natural . .....................
Capítulo 11 – A teoria sintética: genética das populações e formação de novas espécies .....................
191
Especiação no vale do São Francisco . ................................................ 191 170
A evolução dos lebistes . .................................... 170
1 Um pouco da história
do neodarwinismo .................................... 172
A descoberta dos genes
e das mutações .......................................... 172
A teoria atual ............................................. 172
2 Variedade genética:
mutações e reprodução sexuada . ........................................................ 172
Mutações gênicas ...................................... 172
Mutações cromossômicas .......................... 173
Mutação e evolução . ................................. 174
O acaso das mutações . ............................. 175
Reprodução sexuada ................................. 175
Polimorfismo .............................................. 176
3 Seleção natural . .......................................... 176
1 Evolução: uma mudança
na freqüência dos alelos da população . ............................................. 192
Lei de Hardy-Weinberg . ............................ 192
Cálculo da
freqüência gênica ...................................... 193
Deriva genética .......................................... 193
2 Formação de
novas espécies . ....................................... 195
Isolamento geográfico ............................... 195
Isolamento reprodutivo . ............................ 196
Um exemplo de especiação:
os tentilhões de Darwin ............................. 200
Especiação sem isolamento
geográfico . ................................................ 200
Aplique seus conhecimentos .......................... 203 Lembrando as idéias básicas .......................... 204 Atividades ....................................................... 204
A resistência de insetos
aos inseticidas ............................................ 177
A resistência de bactérias
aos antibióticos .......................................... 177
O bico dos tentilhões ................................ 177
Capítulo 12 – Evolução: métodos de estudo .................
Um exemplo de seleção
Baleias com pernas . ............................................ 210
natural na espécie humana ........................ 180
Seleção sexual ........................................... 181
Seleção: uma reprodução
diferencial entre organismos . .................... 182
As limitações
2 Embriologia e anatomia
da seleção natural ...................................... 182
comparadas ................................................. 213
Órgãos vestigiais ....................................... 216
Aplique seus conhecimentos .......................... 184 Lembrando as idéias básicas .......................... 184 Atividades ....................................................... 185
210
1 Fósseis ............................................................ 211
A importância dos fósseis
para o estudo da evolução ........................ 212
3 Semelhanças embrionárias
e moleculares .............................................. 216 Sumário
7
Aplique seus conhecimentos .......................... 219 Lembrando as idéias básicas .......................... 219 Atividades ....................................................... 219
íveis de organização 1 N
da vida . .......................................................... 255
2 Hábitat e nicho
Capítulo 13 – A história dos seres vivos . ..............
222
A menina que subia em árvores . ................................................ 222
1 Origem e evolução dos
primeiros seres vivos . .............................. 223
Teoria de Oparin e Haldane . ..................... 224
Hipótese heterotrófica ............................... 225
Outras teorias sobre
a origem da vida ........................................ 225
2 Evolução dos animais .............................. 225
Os primeiros cordados . ............................. 228
Peixes ......................................................... 229
Anfíbios e répteis ....................................... 230
Dinossauros . .............................................. 231
Aves e mamíferos . ..................................... 232
3 Evolução das plantas ............................ 234 volução da 4 E
espécie humana . .................................... 235
Primeiros hominídeos ................................ 236
Aplique seus conhecimentos .......................... 242 Lembrando as idéias básicas .......................... 243 Atividades ....................................................... 243
Unidade III Ecologia . ...................................................... 252 Capítulo 14 – O campo de estudo da Ecologia ....................
254
Muriqui e onça-pintada ...................................... 254
8
Sumário
ecológico ....................................................... 256
Aplique seus conhecimentos .......................... 257 Lembrando as idéias básicas .......................... 258 Atividades ....................................................... 258
Capítulo 15 – Cadeias e teias alimentares ............
262
As teias alimentares e a extinção das espécies ......................................... 262
1 Cadeia alimentar ....................................... 263
Decompositores . ....................................... 264
2 Teia alimentar ............................................. 264
Fluxo de energia e ciclo
da matéria no ecossistema ........................ 265
Produtividade
dos ecossistemas ....................................... 266
3 Pirâmides ecológicas . .............................. 267
Pirâmide de número .................................. 267
Pirâmide de biomassa . .............................. 267
Pirâmide de energia . ................................. 268
4 Poluição e desequilíbrio
nas cadeias alimentares ......................... 269
Os agrotóxicos
e a cadeia alimentar . ................................. 269
Desequilíbrios na
cadeia alimentar . ....................................... 269
Magnificação trófica . ................................. 269
Aplique seus conhecimentos .......................... 271 Lembrando as idéias básicas .......................... 272 Atividades ....................................................... 272
Capítulo 16 – Ciclos biogeoquímicos . .
279
Já começou ........................................................... 279
1 Ciclo do carbono ......................................... 280
Efeito estufa ................................................ 281
Aquecimento global ................................... 281
O Protocolo de Kyoto ................................. 283
O Mecanismo de
Desenvolvimento Limpo (MDL) .................. 284
2 Ciclo do oxigênio ........................................ 285
Capítulo 18 – Relações entre os seres vivos ............................. 312 Acácias e formigas . .............................................. 312
1 Sociedades ..................................................... 313
Sociedade das abelhas ............................... 313
Sociedade das formigas ............................. 314
Destruição da
Sociedade dos cupins ................................. 315
camada de ozônio ...................................... 286
Cooperação nas sociedades
de mamíferos .............................................. 316
3 Ciclo da água. ............................................... 287 4 Ciclo do nitrogênio . ................................... 289
2 Colônias .......................................................... 317
Fixação do nitrogênio ................................. 289
Amonificação .............................................. 290
Cupim e protozoários ................................. 318
Nitrificação .................................................. 290
Leguminosas e bactérias . ........................... 318
Desnitrificação ............................................ 290
Líquen ......................................................... 318
Fertilizando o solo ...................................... 290
Micorriza ..................................................... 319
Plantas e animais
polinizadores . ............................................ 319
5 Ciclos do cálcio
3 Mutualismo ................................................... 317
e do fósforo . .................................................. 291
Ciclo do cálcio ............................................ 291
4 Protocooperação ......................................... 320
Ciclo do fósforo .......................................... 292
Paguro e anêmona . .................................... 320
Pássaros e mamíferos . ................................ 321
Peixe-palhaço e anêmona . ......................... 321
Peixes limpadores
e outros peixes . .......................................... 321
Formiga e pulgão ....................................... 321
Aplique seus conhecimentos ........................... 292 Lembrando as idéias básicas ........................... 293 Atividades ........................................................ 294
Capítulo 17 – Populações .............. 300
5 Comensalismo .............................................. 322
Distribuição da população brasileira ............................................. 300
Rêmora e tubarão ....................................... 322
Fierásfer e pepino-do-mar .......................... 322
Epífitas e árvores . ....................................... 322
1 Crescimento das populações ................. 301
Estudo em laboratório ................................ 301
Crescimento
das populações . ......................................... 303
Pirâmides de idade ..................................... 304
2 Crescimento da
população humana .................................... 305
Aplique seus conhecimentos ........................... 306 Lembrando as idéias básicas ........................... 307 Atividades ........................................................ 307
6 Canibalismo .................................................. 323 7 Competição
intra-específica ........................................... 323
8 Competição
interespecífica ............................................. 324
Princípio da exclusão
competitiva ................................................. 324
Conseqüências
do princípio de Gause ................................ 325 Sumário
9
9 Amensalismo ................................................ 325 10 Predatismo
e herbivoria . ................................................ 326
Defesas dos vegetais .................................. 326
Adaptações das presas
e dos predadores . ...................................... 327
Camuflagem ............................................... 328
Coloração de advertência . ......................... 328
Mimetismo .................................................. 328
Capítulo 20 – Sucessão ecológica ................... 356 Mudanças em uma lagoa .................................... 356
1 Etapas da sucessão .................................... 357 ucessão primária 2 S
e secundária ................................................. 358 ropriedades da 3 P
comunidade clímax ................................... 359
11 Parasitismo .................................................. 329
Adaptações dos parasitas . ........................ 331
Controle biológico ..................................... 331
Aplique seus conhecimentos ........................... 360 Lembrando as idéias básicas ........................... 360 Atividades ........................................................ 361
12 Espécies invasoras .................................... 331 Aplique seus conhecimentos ........................... 332 Lembrando as idéias básicas ........................... 333 Atividades ........................................................ 333
Capítulo 19 – Fatores abióticos . .................. 344 Elefantes e adaptações ao clima quente ............................................... 344
1 Luz ............................................................. 345 2 Temperatura ................................................. 345
Capítulo 21 – Distribuição dos organismos na biosfera . ............. 364 Notícias da Amazônia .......................................... 364
1 A influência do clima ................................ 365 2 Epinociclo . .................................................... 366
Tundra ......................................................... 367
Taiga . .......................................................... 368
Florestas temperadas . ................................ 369
Florestas tropicais ....................................... 369
Campos . ..................................................... 371
Desertos . ................................................... 371
Animais ectotérmicos
e endotérmicos ........................................... 345
Controle da temperatura
nas aves e nos mamíferos ........................... 346
3 Biomas brasileiros ..................................... 372
Temperatura
Floresta Amazônica . ................................... 372
e taxa metabólica . ...................................... 347
Mata Atlântica ............................................. 374
Adaptações
Caatinga . .................................................... 375
a regiões frias .............................................. 347
Cerrado ....................................................... 376
Pampas ....................................................... 377
Pantanal ...................................................... 378
Mata de araucária ....................................... 379
3 Água ................................................................. 348
Camelo e rato-canguru:
como viver com pouca água . ..................... 349
Aplique seus conhecimentos ........................... 351 Lembrando as idéias básicas ........................... 351 Atividades ........................................................ 351
10
Culturas agrícolas . ...................................... 359
Sumário
Mata de cocais ............................................ 379
Manguezal .................................................. 380
4 Ambientes aquáticos ................................. 381
Talassociclo ................................................. 381
Defensivos agrícolas ................................... 402
Comunidades marinhas .............................. 382
Soluções . .................................................... 402
A vida nas
profundezas do mar .................................... 383
4 Lixo .................................................................. 404
Limnociclo ................................................... 384
Aplique seus conhecimentos ........................... 386 Lembrando as idéias básicas ........................... 386 Atividades ........................................................ 387
Soluções . .................................................... 405
5 Poluição radioativa .................................... 406
Soluções . .................................................... 406
6 Poluição sonora ........................................... 406
Capítulo 22 – Poluição . ................... 395 Energias limpas ..................................................... 395
1 Poluição do ar . ............................................ 396
Soluções . .................................................... 407
estruição da 7 D
biodiversidade ............................................. 408 Aplique seus conhecimentos ........................... 410 Lembrando as idéias básicas ........................... 411
Inversão térmica . ........................................ 397
Soluções . .................................................... 397
Atividades ........................................................ 412
2 Poluição da água . ....................................... 398
Respostas da seção “Refletindo e concluindo” e do Enem ............................................... 424
Maré negra . ................................................ 398
Eutrofização ................................................ 399
Poluição térmica ......................................... 400
Soluções . .................................................... 400
3 Destruição dos solos . ................................ 400
Erosão acelerada ........................................ 400
Significado das siglas ........................ 429 Referências bibliográficas ............. 431
Sumário
11
A Genética é a parte da Biologia que estuda as leis da hereditariedade, ou seja, como as informações dos genes são transmitidas de pais para filhos através das gerações. O conhecimento de Genética nos permite selecionar cruzamentos de animais ou de plantas de forma a obter, por exemplo, variedades mais produtivas ou mais resistentes a pragas. Permite também indicar a probabilidade de um casal ter um filho com certos problemas hereditários. Nesta unidade começaremos a conhecer as leis da hereditariedade estudando o trabalho do monge agostiniano Gregor Mendel (1822-1884).
Mauro Fermariello/Science Photo Library/LatinStock
Unidade I 12
Genética
Unidade I • GenÊtica
13
David Parker/Science Photo Library/LatinStock
Clive Freeman, The Royal Institution/Science Photo Library/LatinStock
Peter Hallett/Science Photo Library/LatinStock
Maria e Bruno Petriglia/Science Photo Library/LatinStock
Mark Maio/King-Holmes/Science Photo Library/LatinStock
Renee Lynn/Corbis
Capítulo 9
Evolução: as primeiras teorias Morre Harriet
Australia Zoo/Handout/epa/Corbis
No dia 23 de junho de 2006, morreu Harriet, de ataque cardíaco, com 175 anos. Ela vivia na Austrália, mas sua terra natal eram as ilhas Galápagos (figura 9.1). Alguns acham que Harriet, com outras duas tartarugas, foi levada de Galápagos, arquipélago a oeste do Equador, para a Inglaterra por um jovem chamado Charles Darwin (1809-1882), ao retornar, em 1836, de uma viagem pelo mundo a bordo do navio HMS Beagle. Outros pesquisadores contestam esse fato. De qualquer forma, as observações de Darwin sobre as Qual a tartarugas e outros animais de Galápagos contribuíram para o contribuição de desenvolvimento de sua teoria da evolução. A Biologia nunca mais Charles Darwin foi a mesma depois de Darwin. para a teoria da evolução?
Fig. 9.1 Harriet, a tartaruga de Galápagos no dia de seu aniversário de 173 anos, em um zoológico da Austrália. Era o mais antigo animal em cativeiro.
158
Segundo o pensamento predominante até meados do século XVIII, cada espécie teria surgido de maneira independente e permaneceria sempre com as mesmas características. Até o naturalista sueco Carl von Linné (1707-1778; Lineu em português), que criou em 1735 o primeiro sistema de classificação biológica, aceitava essa idéia, conhecida como criacionismo ou fixismo. No início do século XIX, a hipótese de uma transformação das espécies passou a ser defendida por alguns cientistas para explicar a diversidade das espécies e a existência de fósseis de organismos diferentes dos organismos atuais.
1 Lamarckismo
Science Photo Library
A primeira tentativa de explicar a evolução por meio de uma teoria científica foi feita pelo naturalista Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevalier de Lamarck, ou, simplesmente, Lamarck (1744-1829; figura 9.2).
Fig. 9.2 Em uma época em que a maioria dos cientistas era fixista, Lamarck defendeu a teoria de que as espécies mudam com o tempo.
Sua tese é expressa com detalhes no livro Philosophie zoologique (Filosofia zoológica), publicado em 1809. Contrariando as idéias fixistas da época, Lamarck defendia que os organismos atuais surgiram de outros e, à medida que o ambiente muda, os organismos também mudam, o que explicaria a seqüência de fósseis. Para ele, a evolução das espécies era guiada pelas mudanças ambientais: os seres vivos reagem a essas mudanças usando alguns órgãos mais do que os outros e transmitindo as mudanças em seu corpo às gerações seguintes. Hoje, Lamarck é mais conhecido por defender duas leis para explicar a evolução. A primeira é a lei do uso e desuso dos órgãos; a segunda é a lei da herança dos caracteres adquiridos.
Lei do uso e desuso De acordo com essa lei, um órgão desenvolviase com o uso e atrofiava-se com o desuso. Assim, a língua comprida do tamanduá ou a do camaleão, por exemplo, teriam se desenvolvido em resposta às suas necessidades alimentares e ao uso desse órgão – esses dois animais usam a língua para capturar e comer insetos. Do mesmo modo, um halterofilista desenvolveria seus músculos com exercícios e essa característica passaria para os seus filhos. Ainda seguindo essa linha de raciocínio, a girafa atual poderia ter adquirido um pescoço comprido como resultado do uso constante e do esforço de um ancestral, de pescoço menor, para alcançar as folhas do alto das árvores. Com esse exercício, o pescoço aumentaria de tamanho. Essa característica passaria aos descendentes, e a girafa atual seria resultado da repetição desse mecanismo durante várias gerações. Essa lei apresenta uma verdade apenas parcial porque o ambiente só pode alterar as características do organismo dentro de certos limites predeterminados pelo gene (norma de reação). Assim, embora a altura de uma pessoa possa variar, dependendo das condições em que ocorra o seu crescimento, essa variação não ultrapassará determinados valores máximos e mínimos previstos pelos genes dessa pessoa. Além disso, para certas características, o efeito do ambiente e o uso e desuso têm pouca ou nenhuma influência. Por exemplo, nossa percepção visual não aumenta com o uso dos olhos. O mais importante, porém, é que essas alterações não se transmitem aos descendentes; portanto, não têm papel relevante na evolução, como veremos a seguir.
Lei da herança dos caracteres adquiridos A segunda lei afirma que o caráter adquirido (resultante do desenvolvimento pelo uso ou da atrofia pelo desuso) seria transmitido aos descendentes. No entanto, pelo que sabemos hoje, apenas uma modificação nos genes (mutação) pode ser transmitida às gerações seguintes – e mesmo assim se os genes estiverem presentes nas células germinativas. Por exemplo, um halterofilista desenvolve seus músculos com exercícios, mas isso não altera os genes de seus espermatozóides, e são esses genes, e não seus músculos, que podem ser transmitidos aos seus descendentes. Entre 1870 e 1875, o biólogo alemão August Weismann (1834-1914) estabeleceu a existência de Capítulo 9 • Evolução: as primeiras teorias
159
proteína que aumentasse a força muscular. Mas não há nenhuma evidência de que esse complexo mecanismo de “transformação dirigida” ocorra. Outro argumento contra a segunda lei é que muitas características adquiridas são prejudiciais. É o caso de doenças adquiridas ao longo da vida e das degenerações que acompanham o processo de envelhecimento. Se a lei da transmissão dos caracteres adquiridos fosse verdadeira, deveríamos esperar uma progressiva degeneração das espécies, mas essas doenças afetam apenas o fenótipo, não o genótipo, e não passam, portanto, para os filhos. O maior mérito de Lamarck está em ter sido o primeiro cientista a propor uma explicação para a evolução dos seres vivos, isto é, uma teoria da evolução. Sua tese provocou muitas discussões sobre a evolução e permitiu que o conhecimento desse fenômeno biológico se generalizasse.
duas linhagens de células – as germinativas (que originam os gametas) e as somáticas (que formam o corpo) – e mostrou que apenas as modificações surgidas na linhagem germinativa se transferem aos descendentes. Em uma de suas experiências, ele cortou o rabo de camundongos por várias gerações, mas nenhum dos descendentes nasceu com rabo menor. O experimento de Weismann foi mais uma evidência contrária ao lamarckismo. A lei da herança dos caracteres adquiridos não se fundamenta com os conhecimentos que temos hoje do código genético. As características resultam da passagem de informação do DNA (gene) para o RNA e deste para a proteína. Esta última passagem se faz apenas no sentido do RNA para a proteína: uma modificação na proteína de uma pessoa não pode alterar a informação do RNA nem do DNA; portanto, não pode ficar “inscrita” nos genes. Por isso ela não será hereditária. Para que o resultado de um esforço muscular ficasse “inscrito” nos genes e passasse para os filhos, seria preciso um sistema complexo de mudanças genéticas. Em primeiro lugar, teria de ser fabricada uma molécula com informações específicas para modificar os genes que influenciam a força muscular. Essa molécula teria de se dirigir aos gametas, localizar os genes que influenciam a força dos músculos e modificar de forma específica a seqüência de nucleotídeos desses genes. O novo gene teria de produzir uma
2 Darwinismo
Ilhas Britânicas AMÉRICA DO NORTE
ÍNDIA ÁFRICA
C
Is. Galápagos Is. Ascensão
AMÉRICA DO SUL Bahia
Marquesas
St. Helena
E
A
NO
Madagascar
ÍN
D
Is. Keeling Mauritius
Rio de Janeiro
Is. da Sociedade
O
O
JAPÃO
IC
IC NO PACÍF
CHINA
Is. Canárias
O
O
C
EA
EUROPA
Is. Ocidentais
ANO O ÂNTICO TL A Is. Cabo Verde
CE
AUSTRÁLIA Valparaíso Porto Desire Estreito de Magalhães
Montevidéu Is. Falkland Terra do Fogo Cabo Horn
Fig. 9.3 Rota do navio Beagle e foto de Darwin.
160
Unidade II • Evolução
Julia Margaret Cameron/Bettmann/Corbis
Em meados do século XIX, Darwin revolucionou todo o pensamento sobre a evolução da vida e de nossa origem, e provocou as mais amplas discussões a respeito de uma teoria científica. Em 1831 ele iniciou uma viagem, que duraria quase cinco anos, a bordo do navio inglês HMS Beagle em direção à América do Sul, indo depois para a Nova Zelândia e para a Austrália (figura 9.3).
Sydney Cabo da Boa Esperança Hobart
Baía das ilhas
Na Argentina, Darwin encontrou fósseis de preguiças e de tatus-gigantes e observou que, embora fossem muito estranhos, havia semelhanças entre eles e as formas atuais – o que o levou a se perguntar o porquê dessa semelhança (figura 9.4). Observou também que um mesmo tipo de animal mostrava diferenças de acordo com a região onde era encontrado: por exemplo, a ema brasileira era um pouco diferente da ema da Patagônia.
Abingdon Bindloe
James
Duncan
Narborough
Jervis
Tower Chatham
Baltra
Indefatigable
Albemarle Charles
Hood
Rota do navio Beagle pelo arquipélago de Galápagos.
MICHAEL GORE / FRANK LANE PICTURE AGENCY / CORBiS
LM
Minden Pictures/Stock Photos
Apenas em Galápagos é encontrada a iguana marinha, que, provavelmente, se originou de iguanas terrestres da América do Sul. Ela se alimenta de algas, e o excesso de sal ingerido com a água do mar é expelido pelo nariz. Sendo ectotérmica, passa parte do tempo esquentando seu corpo ao sol nas rochas à beira-mar.
Fig. 9.4 Reconstituição de um tatu-gigante (Glyptodon),
com cerca de 3 m de comprimento, e de uma preguiça-gigante (Megatherium), com 6 m de comprimento. Ambos viveram na América do Sul e se extinguiram há alguns milhares de anos.
Tentilhão que se alimenta de flores e sementes de cactos.
Tentilhão que se alimenta de sementes do solo. Staffan Widstrand/Corbis
Tartaruga-gigante de Galápagos, que pode ter até 1,2 m de comprimento e pesar até 250 kg. Com suas fortes mandíbulas, pode comer plantas duras, como cactos. Algumas variedades possuem pescoço longo e podem comer folhas de arbustos. Wolfgang Kaehler/Corbis
Tui de Roy/Minden Pictures/Stock Photos
Stock Photos
Para Darwin, o mais importante dessa viagem foram as quatro semanas que passou nas ilhas Galápagos. Lá, observou que as plantas e os animais nativos eram parecidos com os do continente mais próximo, a América do Sul, embora o clima e as condições geográficas do arquipélago fossem muito diferentes dos encontrados no continente sul-americano (figura 9.5).
Descoberto por Darwin em sua visita a Galápagos em 1835, esse tentilhão usa espinhos para desalojar insetos de buracos na casca de árvores. Esta espécie de corvo marinho possui pés com membranas entre os dedos e nada embaixo da água à procura de peixes e polvos.
Fig. 9.5 Alguns animais das ilhas Galápagos. Apesar de serem parecidos com animais das Américas do Sul e Central, eles constituem espécies distintas.
Capítulo 9 • Evolução: as primeiras teorias
161
A explicação de Darwin
Milton Shirata/Editora Abril
Alipio S. Junior/Editora Abril
Luigi Mamprin/Folha Imagem
A existência de fósseis sugeria que organismos diferentes tinham habitado a Terra no passado. Além disso, a Geologia (ciência que estuda as transformações que o planeta sofre ao longo do
tempo) começava a se desenvolver e revelava que a Terra era mais velha do que se supunha e tinha passado por muitas transformações. Tudo isso levou muitos cientistas a pensar que houve uma evolução da vida na Terra. Darwin começou a suspeitar que o mecanismo da evolução poderia ter alguma semelhança com a seleção artificial, processo em que o ser humano seleciona para reprodução espécies animais e vegetais com características desejáveis e despreza as demais. Assim, surgiram todas as raças de cães, carneiros, cavalos, vacas; as variedades de milho e frutas; etc. (figura 9.6). Como o processo de seleção poderia ocorrer na natureza sem a interferência humana? Uma idéia para a resposta a essa pergunta veio em 1838, quando Darwin leu um livro do economista e clérigo inglês Thomas Malthus (1766-1834) sobre populações. Richard Cummins/Corbis
Mas por que ilhas com solo e clima semelhantes não possuíam a mesma flora e fauna, em vez de possuírem flora e fauna semelhantes aos continentes dos quais estavam mais próximas? Era difícil responder a essas e a outras perguntas com base no fixismo. No entanto, era possível respondê-las caso se admitisse que os organismos atuais evoluíram de animais ancestrais semelhantes àqueles fossilizados, e que os organismos encontrados nas ilhas evoluíram de organismos vindos do continente mais próximo. Supondo isso, qual teria sido o mecanismo de evolução?
pointer alemão
Robert Dowling/Corbis
priscila prade/editora abril
couve-flor
brócolis Pictor International/Keystone
couve-de-bruxelas Dale C. Spartas/Corbis
repolho
Maurimit/Stock Photos
Maurimit/Stock Photos
Stock Photos
mostarda-selvagem
dálmata
cão de crista chinês
Fig. 9.6 Vários tipos de pombos surgiram de cruzamentos conduzidos pelo ser humano. Pelo mesmo processo, da mostar-
da-selvagem obtiveram-se o repolho, a couve-de-bruxelas, os brócolis e a couve-flor. As diversas raças de cães também foram criadas a partir do lobo por esse processo.
162
Unidade II • Evolução
Aprofunde seus conhecimentos
Malthus afirmava que as populações tendem a crescer em progressão geométrica, dobrando o número de indivíduos após determinado período de tempo (1, 2, 4, 8, 16, etc.), mas os recursos para sustentar os indivíduos (como o alimento) cresceriam bem mais devagar, em progressão aritmética (1, 2, 3, 4, 5, etc.). Esse crescimento acelerado de indivíduos levaria a uma escassez dos recursos (alimento, espaço, etc.) necessários à sobrevivência ou à reprodução da população. Darwin concluiu que nem todos os organismos que nascem conseguem sobreviver ou – o que é mais importante – reproduzir-se. Os indivíduos com mais oportunidades de sobrevivência seriam aqueles com características apropriadas para enfrentar as condições ambientes; eles teriam maior probabilidade de se reproduzir e deixar descendentes férteis. Nessas condições, as características favoráveis tenderiam a ser preservadas e as desfavoráveis, destruídas. Darwin afirmou: “Essa preservação de variações favoráveis e rejeição de variações prejudiciais eu chamo de seleção natural”. Pelo lento e constante processo de seleção ao longo das gerações, as espécies podem diversificar-se e tornar-se adaptadas ao ambiente em que vivem. Assim, o conceito de seleção natural foi a grande contribuição de Darwin à teoria da evolução. Em 1859, 23 anos após a viagem no Beagle, Darwin publicou suas idéias no livro A origem das espécies por meio da seleção natural, que provocou intensas discussões. Para muitas pessoas, era difícil aceitar que as espécies não tinham sido criadas de uma forma definitiva. Afinal, ninguém podia ver uma espécie se transformando em outra. Mais difícil ainda era aceitar que a própria espécie humana tinha surgido por evolução de outros animais.
Por que a girafa tem pescoço tão longo?
A girafa (Giraffa camelopardalis) e o ocapi (Okapia johnstoni) formam a família Giraffidae. O ocapi vive em florestas na região do Congo, na África. A girafa é encontrada nas savanas desse continente. Ambos devem ter evoluído a partir de um ancestral comum durante o período Mioceno, que durou de 23,3 milhões a 5,2 milhões de anos atrás. Há vários fósseis de animais aparentados com as girafas que possuem pescoço menor, entre eles Climacoceras, Canthumeryx, Paleomeryx, Palaeotragus e
Mas as idéias evolucionistas acabaram sendo aprovadas pelos cientistas porque com elas é possível explicar um imenso número de fatos.
A evolução por seleção natural O mecanismo da evolução proposto por Darwin resume-se em seis etapas: • Os indivíduos de uma mesma espécie mostram muitas variações na forma e na fisiologia. • Boa parte dessas variações é transmitida aos descendentes. • Se todos os indivíduos de uma espécie se reproduzissem, as populações cresceriam de forma acelerada, em progressão geométrica. • Como os recursos naturais são limitados, os indivíduos de uma população lutam por sua sobrevivência e pela de sua prole. • Apenas alguns – chamados por Darwin de mais aptos – sobrevivem e deixam filhos (seleção natural). A sobrevivência e a possibilidade de reprodução dependem das características desses indivíduos, que, por serem hereditárias, serão transmitidas a seus filhos. • Pela seleção natural, as espécies serão representadas por indivíduos adaptados ao ambiente em que vivem. Veja como seria uma explicação darwinista para a língua comprida do camaleão (ou do tamanduá): em uma população inicial de camaleões, alguns indivíduos possuíam língua mais comprida que outros. Essa característica seria hereditária e os indivíduos com língua maior passaram a ter maiores chances de capturar insetos. O processo repetiu-se ao longo das gerações e a freqüência de animais de língua mais comprida aumentou de maneira gradativa.
SamotheriIum. Este último teria sido o ancestral mais recente da girafa e do ocapi. A explicação clássica para o aumento do pescoço da girafa é que um pescoço longo permitia ao animal comer folhas no alto das árvores nas épocas de seca, quando as plantas rasteiras perdem as folhas. No entanto, alguns pesquisadores observaram que, durante essas épocas, as girafas se alimentam na maior parte do tempo de folhas de arbustos baixos ou de árvores de altura inferior ao tamanho de seu pescoço. Então, os pesquisadores Robert E. Simmons e Lue Scheepers propuseram a hipótese de que o aumento do pescoço ao longo das gerações se deve à vanta-
Capítulo 9 • Evolução: as primeiras teorias
163
cado como conseqüência da seleção natural, que fixa mutações que reduzem ou evitam a competição. Desse modo, há uma partilha de recursos do ambiente entre as espécies, o que evita a competição. Assim, devemos concluir que não é simples descobrir a suposta vantagem adaptativa de determinada característica. Para isso são necessárias muitas pesquisas que envolvam a anatomia de um organismo, sua fisiologia e ecologia, entre outros fatores (figura 9.7). Fontes: CAMERON, E. & TOIT, J. T. du. Winning by a neck: tall giraffes avoid competing with shorter browsers. American Naturalist, 169: 130-5, jan. 2007. SIMMONS, R. E. & SCHEEPERS, L. Winning by a neck: sexual selection in the evolution of the giraffe. American Naturalist, 148: 771-86, 1996. WOOLNOUGH, A. P. & TOIT, J. T. du. Vertical zonation of browse quality in tree canopies exposed to a size-structured guild of Africa browsing ungulates. Oecologia, 129: 585-90, 2001.
John Reader/Science Photo Library/LatinStock
William Ervin/Science Photo Library/LatinStock
Joe McDonald/Corbis
gem que ele confere quando dois machos lutam em disputa pelas fêmeas. Na luta, os machos usam o pescoço para golpear o adversário, o que provoca lesões que levam um deles a desistir da luta. Outros autores apontam que a primeira e a segunda vértebras no pescoço da girafa estão posicionadas de modo a permitir a extensão completa do pescoço e que as girafas comem folhagens a mais de 5 m de altura, na extensão máxima de seu pescoço. Em 2007 os pesquisadores Elissa Cameron e Johan T. du Toit publicaram um artigo em que mostram que as girafas geralmente comem folhas das partes mais altas das árvores, inacessíveis a outros herbívoros, e que suas observações apóiam a hipótese de que o aumento do pescoço conferiu uma vantagem seletiva por evitar a competição com herbívoros que se alimentam das partes mais baixas das árvores. O fenômeno é expli-
Fig. 9.7 Ocapi, girafa alimentando-se no alto da árvore, com o pescoço totalmente estendido, e girafas machos em
combate.
Problemas com o darwinismo Darwin considerou a existência de um parentesco generalizado entre as espécies, até mesmo a humana (o que foi difícil de ser aceito na época). Para ele, as espécies estavam relacionadas evolutivamente, ou seja, compartilhavam um ancestral em algum ponto de sua história evolutiva. Mas o principal problema dessa idéia era a falta de uma teoria que explicasse a origem e a transmissão das variações. Darwin não sabia explicar como novos indivíduos (uma girafa com um pescoço maior que o de seus pais, por exemplo) poderiam surgir, visto que os genes, a mutação e a recombinação genética – resultante da meiose e da fecundação no pro-
164
Unidade II • Evolução
cesso de reprodução sexuada – não eram conhecidos na época. Argumentava-se contra Darwin, por exemplo, que, de acordo com a teoria da herança misturada, aceita na época, uma nova característica, mesmo vantajosa, tenderia a se misturar com a característica antiga ao longo das gerações em virtude dos cruzamentos entre indivíduos diferentes. Darwin não conseguiu responder satisfatoriamente às críticas, pois desconhecia a mutação e as leis da hereditariedade de Mendel. Apenas com a descoberta dessas leis e o conhecimento sobre mutações é que esses problemas puderam ser resolvidos. Hoje sabemos, por exemplo, que os alelos de
um gene são transmitidos às gerações seguintes sem se “misturarem”. Em linguagem atual, a teoria de Darwin pode ser resumida assim: a partir do momento em que os seres vivos apresentam variações hereditárias (surgidas por meio de mutações e da reprodução sexuada) e que algumas dessas variações afetam a chance de sobrevivência ou a capacidade de reprodução do ser vivo, haverá evolução e a população passará a ser formada por indivíduos adaptados ao ambiente. Além de produzir as adaptações, a evolução pode originar também outras espécies. Atualmente, sabemos que a evolução não é provocada apenas pela seleção natural. Apesar disso, a teoria da evolução deve mais a Darwin do que a qualquer outro cientista, e a teoria atual, que promove uma síntese entre as idéias de Darwin e as novas descobertas, é chamada de neodarwinismo ou teoria sintética da evolução.
Darwin e Wallace As conclusões de Darwin não foram logo publicadas. Ele continuou recolhendo provas e trabalhando em sua teoria por mais vinte anos após a viagem a bordo do Beagle. A esse respeito afirmou:
“A única maneira justa e legítima de considerar a questão é tentando provar se a minha teoria da evolução explica várias classes amplas de fatos”. As “classes amplas” de fatos a que Darwin se referia incluíam, entre outros, a adaptação, a transformação das espécies, a existência de fósseis e a semelhança dos organismos que vivem em ilhas com os que vivem no continente próximo. Em 1858, Darwin recebeu um pequeno manuscrito do cientista inglês Alfred Russel Wallace (1823-1913), intitulado A tendência das variedades de se afastarem indefinidamente do tipo original. Para sua surpresa, Wallace tinha chegado às mesmas conclusões que ele. Um resumo do trabalho de Darwin e o ensaio de Wallace foram publicados em conjunto por uma instituição científica, a Linnean Society of London, mas não despertaram muita atenção. Em 1859 saiu a primeira edição do livro de Darwin, A origem das espécies por meio da seleção natural. Embora alguns cientistas prefiram falar em teoria de Darwin-Wallace, Darwin tem o mérito de ter apresentado imensa série de evidências a favor de sua teoria e, por isso, a teoria da evolução é mais identificada com o nome dele que com o de Wallace.
Evolução e religião Várias religiões (entre elas a católica) aceitam a teoria da evolução. Uma pessoa pode ser religiosa e aceitar que Deus criou o universo e também o processo de evolução. Segundo essa linha de pensamento, a teoria da evolução não entra em conflito com a religião porque a ciência trabalha com hipóteses que podem ser testadas experimentalmente, com fenômenos que podem ser detectados e medidos por instrumentos. A existência de Deus, da alma e do livre-arbítrio e outros temas tratados pela religião não podem ser testados dessa forma; portanto, não podem ser provados nem negados cientificamente. Eles estão fora da abordagem científica e constituem questões de fé. Assim, o ser humano pode ter surgido de outros animais, mas suas características mais importantes seriam espirituais, em vez de materiais, e teriam origem divina. A ciência pode descrever os fenômenos que envolvem matéria e energia e explicar como as coisas são, mas não pode dizer como as coisas deveriam ser, isto é, não nos dá valores éticos.
sociedade
Biologia & No livro Pilares do tempo, o paleontólogo norte-americano Stephen Jay Gould (19412002) considera que ciência e religião são “magistérios não-interferentes”. Para ele, a ciência desenvolve teorias para explicar o universo natural. A religião tenta explicar o universo moral, trabalhando em uma esfera diferente, a dos significados e valores humanos. Essa é a mesma opinião do biólogo americano Francis Collins (1950-), diretor do Projeto Genoma: “O que deve ficar claro é que as sociedades necessitam tanto da religião como da ciência. Elas não são incompatíveis, mas sim complementares. A ciência investiga o mundo natural. Deus pertence a outra esfera. Deus está fora do mundo natural. Usar as ferramentas da ciência para discutir religião é uma atitude imprópria e equivocada” (Ciência não exclui Deus, Veja, n. 1 992, 24 jan. 2007). Para Collins, a teoria da evolução é compatível com a religião, pois “Deus escolheu usar o mecanismo da evolução para criar a diversidade de vida que existe no planeta, para produzir criaturas que à sua imagem tenham livre-arbítrio, alma e capacidade de discernir entre o bem e o mal”.
Capítulo 9 • Evolução: as primeiras teorias
165
Não se deve confundir conhecimento científico e ética. Esse foi um dos erros do movimento conhecido como “darwinismo social” no século XIX, segundo o qual deveríamos adotar uma economia que deixasse perecer os mais fracos em nossa sociedade. Nesse caso, o primeiro erro é supor que a genética e a seleção natural sejam os únicos fatores que influenciam o ser humano, esquecendo que a cultura e as influências sociais são fatores importantes na nossa espécie. O segundo erro é confundir um fenômeno natural, a evolução, com a esfera ética – que trata do que deve ser e não do que é –, extrapolando dos fatos para os princípios éticos e para a complexidade da cultura humana. Assim, se, por exemplo, descobrirmos que os seres humanos têm uma tendência genética para serem agressivos com estranhos, isso não significa que essa tendência seja boa nem que os comportamentos sociais decorrentes dela não possam ser mudados e, principalmente, não devam ser mudados. Pelo contrário, devemos estimular mecanismos para aumentar a cooperação e diminuir as disputas entre os povos. Alguns grupos religiosos, no entanto, discordam da teoria da evolução e defendem, por exemplo, a idéia de que os seres vivos foram criados por Deus exatamente como está escrito na Bíblia, ou seja, eles defendem o criacionismo. Mas a maioria dos cientistas acha que há provas suficientes para aceitar que as espécies evoluíram e que essa evolução ocorreu, em linhas gerais, da forma como a teoria atual a explica. Isso não quer dizer que a teoria da evolução não possa ser cor-
rigida e modificada, como qualquer outra teoria científica. Em seu livro Bilhões e bilhões: reflexões sobre vida e morte na virada do milênio (São Paulo: Companhia das Letras, 1998), o astrônomo Carl Sagan (19351996) afirma que, “se grande parte do universo pode ser compreendida em termos de algumas leis simples da natureza, aqueles que desejam acreditar em Deus podem com certeza atribuir essas belas leis a uma razão que sustenta toda a natureza”. A compatibilidade entre religião e teoria da evolução é defendida nos seguintes livros, entre outros: •F rancis S. Collins, A linguagem de Deus: um cientista apresenta evidências de que Ele existe, São Paulo: Gente, 2007; • Stephen J. Gould, Pilares do tempo. Ciência e religião na plenitude da vida, Rio de Janeiro: Rocco, 2002; • John F. Haught, Deus após Darwin: uma teologia evolucionista, Rio de Janeiro: José Olympio, 2002; • Kenneth R. Miller, Finding Darwin’s God: a scientist’s search for common ground between God and evolution, New York: Cliff Street Books, 1999; •A rthur R. Peacocke, Evolution: the disguised friend of faith?, West Conshohocken: Templeton Foundation, 2004; • J ohn C. Polkinghorne, Science and providence: God’s interaction with the world, West Conshohocken: Templeton Foundation, 2005; • Michael Ruse, Can a Darwinian be a Christian: the relationship between science and religion, Cambridge: Cambridge University, 2001.
Aplique seus conhecimentos Leia o texto abaixo e responda às questões.
Interpretando Darwin No seu livro A origem das espécies, Charles Darwin refere que “[...] uma mudança acidental no tamanho e na forma do corpo, ou na curvatura e tamanho da probóscide, pequena demais para ser notada por nós, poderia favorecer a abelha ou outro inseto, de tal maneira que um indivíduo com essa característica poderia conseguir seu alimento mais rapidamente e
ter maior chance de sobreviver e deixar descendentes. Esses descendentes provavelmente herdariam essa tendência. [...] Assim, posso compreender como uma flor e a abelha podem, lentamente [...], modificar-se e tornar-se adaptadas uma à outra através da constante preservação de indivíduos que apresentam ligeiras modificações em sua estrutura”.
1. Que fenômeno origina o que Darwin chama de “uma mudança acidental no tamanho e na forma do corpo”? Ele sabia explicar como mudanças desse tipo aparecem?
2. A que processo Darwin se refere no trecho “[...] um indivíduo com essa característica poderia conseguir seu alimento mais rapidamente e ter maior chance de sobreviver e deixar descendentes”?
166
Unidade II • Evolução
Lembrando as idéias básicas espécie havia sido criada de maneira independente, com as mesmas características de hoje (criacionismo ou fixismo).
da norma de reação do genótipo; b) somente podem ser hereditárias as modificações do DNA das células reprodutoras, que ocorrem independentemente de seu valor adaptativo.
• O lamarckismo foi a primeira tentativa de explicar a
• Elaborado por Charles Darwin, o darwinismo estabe-
evolução. Lamarck enunciou duas leis: a) lei do uso e desuso – o uso desenvolve um órgão e o desuso o atrofia; b) lei da herança dos caracteres adquiridos – as estruturas desenvolvidas pelo uso ou atrofiadas pelo desuso são hereditárias. A elas podem ser feitas as seguintes críticas: a) isso só ocorre dentro dos limites
leceu o conceito de seleção natural (sobrevivência dos mais adaptados, que deixam maior prole e aumentam de número na população). Apesar de esse conceito ser válido até hoje, a teoria de Darwin não explica corretamente a origem e a transmissão das variações.
• Até o século XVIII predominava a idéia de que cada
Compreendendo o texto 1. Que evidências contribuíram para reforçar a idéia
4. Que conceito foi desenvolvido por Darwin para ex-
2. Enuncie as duas leis de Lamarck e critique-as. 3. Como seria uma explicação lamarckista para o pes-
5. Que crítica pode ser feita ao darwinismo?
da transformação das espécies em detrimento do fixismo no início do século XIX?
plicar a evolução? Explique esse conceito com suas palavras.
coço da girafa? E uma explicação darwinista?
Refletindo e concluindo 1. (Ufes) Os pesquisadores Robert Simmons e Lue
Scheepers questionaram a visão tradicional de como a girafa desenvolveu um pescoço comprido. Observações feitas na África demonstraram que as girafas, que atingem alturas de 4 a 5 metros, geralmente se alimentam de folhas a 3 metros do solo. O pescoço comprido é usado como uma arma nos combates corpo a corpo pelos machos na disputa por fêmeas. As fêmeas também preferem acasalar com machos de pescoço grande. Esses pesquisadores argumentam que o pescoço da girafa ficou grande devido à seleção sexual: machos com pescoços mais compridos deixavam mais descendentes do que machos com pescoços mais curtos. (SIMMONS & SCHEEPERS, 1996. American Naturalist, vol. 148, p. 771-86; adaptado.)
Sobre a visão tradicional de como a girafa desenvolve um pescoço comprido, é correto afirmar que:
a) na visão tradicional baseada em Darwin, a girafa adquire o pescoço comprido pela lei de uso e desuso. As girafas que esticam seus pescoços geram uma prole que já nasce de pescoço mais comprido, e, cumulativamente, através das gerações, o pescoço, em média, aumenta de tamanho.
b) n a visão tradicional baseada em Lamarck, a girafa adquire o pescoço comprido com a sobrevivência diferencial de girafas. Aquelas com o pescoço comprido conseguem se alimentar de folhas inacessíveis às outras e deixam, portanto, mais descendentes.
c) n a visão tradicional baseada em Lamarck, a girafa adquire o pescoço comprido pela lei de uso e desuso. Aquelas com o pescoço comprido conseguem se alimentar de folhas inacessíveis às outras e deixam, portanto, mais descendentes.
d) n a visão tradicional baseada em Darwin, a girafa adquire o pescoço comprido com a sobrevivência diferencial de girafas. Aquelas com o pescoço comprido conseguem se alimentar de folhas inacessíveis às outras e deixam, portanto, mais descendentes.
e) n a visão tradicional baseada em Darwin, a girafa adquire o pescoço comprido com a sobrevivência diferencial de girafas. As girafas que esticam seus pescoços geram uma prole que já nasce de pescoço mais comprido, e, cumulativamente, através das gerações, o pescoço, em média, aumenta de tamanho.
Capítulo 9 • Evolução: as primeiras teorias
167
2. (Unifesp) Segundo as idéias de Darwin, uma espé-
cie selvagem transmite ao longo das gerações as características que lhe favorecem a sobrevivência em determinado ambiente. (Veja, 10/8/2005.) Para que a afirmação seja verdadeira, é necessário que essas características sejam:
a) constantes na população, dominantes e estejam correlacionadas à sobrevivência do indivíduo.
b) afetadas pela seleção natural, genéticas e de maior freqüência na população.
c) dominantes, proporcionem sucesso reprodutivo e apresentem alta variabilidade.
d) transmissíveis à descendência, inalteráveis pelo ambiente e estáveis nas gerações.
e) variáveis na população, herdáveis e estejam correlacionadas ao sucesso reprodutivo.
5. (UFSJ-MG) Pessoas que se mudam para regiões
de grande altitude sofrem com a queda na disponibilidade de oxigênio atmosférico para as células do organismo. A hipoxia caracteriza-se por sono, fraqueza muscular, confusão mental e dificuldades visuais. Entretanto, após algumas semanas, o organismo aumenta a ventilação alveolar, a densidade de hemácias no sangue cresce em até 50% e os sintomas da hipoxia finalmente desaparecem. Essas adaptações orgânicas ao novo hábitat:
a) são decorrentes da seleção natural e aumentam as chances de sobrevivência do indivíduo.
b) p odem ser transmitidas aos descendentes, segundo a premissa da lei do uso e desuso de que mudanças morfológicas e fisiológicas no decorrer da vida do indivíduo são herdáveis.
c) o correm nos indivíduos mais aptos que, tendo aumentadas as suas chances de deixar descendentes, serão naturalmente selecionados no conjunto da população.
d) s ão ajustes estritamente fisiológicos, portanto têm caráter reversível e não podem ser transmitidas aos descendentes.
3. (Mack-SP) Bactérias superpoderosas – Até meados
de 2004, cerca de 40% das variedades da bactéria Streptococcus pneumoniae, causadora de pneumonia, sinusite e até meningite, estarão resistentes aos dois antibióticos mais comuns: a penicilina e a eritromicina. O alerta é da Escola de Saúde Pública de Harvard. O desenvolvimento de germes superpoderosos é conseqüência do uso abusivo dos remédios. (Época, 17/3/2003.)
O texto acima se aplica à teoria evolucionista original de:
I. Os insetos bicho-pau, que se parecem com gravetos, adquiriram essa forma para poderem se esconder no ambiente em que vivem.
II. Os seres humanos que habitam as regiões tropicais possuem grande capacidade de produzir melanina devido à necessidade de se protegerem da intensa radiação solar.
III. O s gafanhotos são verdes, pois como vivem na vegetação, a cor verde foi a preservada, já que normalmente não são vistos pelos seus predadores.
Possuem idéias darwinistas as frases:
a) Darwin, que diz que os indivíduos diferenciados por mutação são selecionados, prevalecendo os mais resistentes.
b) Darwin, que diz que os indivíduos são selecionados, prevalecendo os mais resistentes.
c) D arwin, que diz que as características adquiridas pelo uso são transmitidas aos seus descendentes.
d) Lamarck, que diz que os indivíduos diferenciados por mutação são selecionados, prevalecendo os mais resistentes.
a) I, II e III.
d) II e III.
b) I e II.
e) somente III.
c) I e III.
e) Lamarck, que diz que as características adquiridas pelo uso são transmitidas aos seus descendentes.
7. (UFRGS) As afirmativas a seguir estão baseadas em
4. (Cefet-SP) Na tentativa de propor um mecanismo
para mudanças evolucionárias, um cientista sugeriu que as aves aquáticas prolongavam seus dedos quando nadavam, esticando a pele entre os mesmos. A condição da pele esticada poderia ser herdada por suas proles que, por sua vez, também poderiam esticar suas peles e passar essa condição aos seus descendentes, até que pássaros com pés palmados surgiriam após um determinado número de gerações. O cientista em questão é:
168
6. (Unaerp-SP)
teorias evolutivas.
I. A s características adquiridas ao longo da vida de um organismo são transmitidas aos seus descendentes.
II. Uma ginasta que desenvolveu músculos fortes, através de intensos exercícios, terá filhos com a musculatura bem desenvolvida.
III. O ambiente seleciona a variabilidade existente em uma população.
IV. Em uma ninhada de cães, o animal mais bem adaptado às condições de vida existentes sobreviverá por mais tempo e, portanto, terá oportunidade de gerar um número maior de cãezinhos semelhantes a ele.
a) George-Louis Leclerc de Buffon.
b) Jean Baptiste de Lamarck.
c) Charles Darwin.
A alternativa que contém, respectivamente, idéias de Lamarck e de Darwin é:
d) Alfred Russel Wallace.
a) I e II.
c) III e II.
e) Louis Pasteur.
b) I e IV.
d) III e IV.
Unidade II • Evolução
e) IV e II.
8. (Ceeteps-SP) “Em todo animal que não tenha se
9. (UFRGS) Existem duas grandes teorias que tentam
O texto acima deve ser atribuído a:
a) o ambiente.
a) Darwin, para explicar a seleção natural.
b) a grande capacidade de reprodução.
b) Lamarck, para explicar o criacionismo.
c) a competição.
c) Mendel, para explicar a genética.
d) a variação hereditária transmissível.
d) Darwin, para explicar o evolucionismo.
e) a migração.
e) Lamarck, para explicar o evolucionismo.
desenvolvido completamente, o uso freqüente e repetido de um órgão qualquer fortalece, pouco a pouco, esse órgão, desenvolve-o, aumenta-o, tornando-o mais forte, com uma força proporcional ao tempo de uso, enquanto o desuso de tal órgão enfraquece-o aos poucos, deteriora-o, diminui progressivamente sua faculdade e acaba por fazê-lo desaparecer.” (Filosofia zoológica, 1809.)
explicar os mecanismos pelos quais os organismos evoluíram e continuam a evoluir. Tanto Lamarck como Darwin apresentam um fator como primordial para a evolução. A diferença é que, para Lamarck, esse fator é a causa direta das variações e, para Darwin, esse mesmo fator seria o que seleciona dentre as variações possíveis a mais adaptada. Esse fator é:
Questões para análise 1. (Unicamp-SP) Os antepassados dos golfinhos ti-
nham patas, que, de tanto serem usadas para a natação, foram se transformando em nadadeiras.
a) A frase acima está de acordo com a teoria de Lamarck ou com a teoria de Darwin? Justifique relacionando a teoria escolhida com a frase. b) Por que a frase está em desacordo com a teoria não escolhida?
2. (Vunesp) Considere duas formas de caracóis quanto
à coloração de suas conchas: clara e escura. Esses caracóis constituem alimento para certos pássaros. Suponha que o local onde vivem se torne gradati-
vamente escuro e que os caracóis de concha escura aumentem em número. Explique esse fenômeno segundo as teorias de Lamarck e Darwin.
3. (UFRJ) Em determinada região da Birmânia são colocados 5 anéis de metal no pescoço das meninas quando elas atingem a idade de 5 anos. Com o passar dos anos, novos anéis são a eles acrescentados. Ao chegarem à idade adulta essas mulheres apresentam um pescoço que possui o dobro do comprimento normal. Essa tradição acabará levando ao nascimento de indivíduos de pescoço mais longo nas próximas gerações? Justifique sua resposta.
Capítulo 9 • Evolução: as primeiras teorias
169