EVOLUÇÃO II Profª. M.Sc. Mary Ann Saraiva B. Fornelos Pereira
EVIDÊNCIAS DA EVOLUÇÃO
HOMOLOGIA – IRRADIAÇÃO ADAPTATIVA
HOMOLOGIA – IRRADIAÇÃO ADAPTATIVA
ANALOGIA – EVOLUÇÃO CONVERGENTE Aves e insetos têm asas, mas não são parentes, apenas ocorre o fenômeno de Convergência Adaptativa, ou seja, que dois seres não relacionados resolveram de forma semelhante a adaptação ao mesmo tipo de ambiente.
ÓRGÃOS VESTIGIAIS
cóccix Apêndice vermiforme , estrutura pequena e sem função específica que parte do ceco ( estrutura localizada no ponto onde o intestino delgado liga-se ao grosso).
Exemplos destes órgãos no ser humano são: o apêndice intestinal, vértebras caudais, músculos auriculares e o dente do siso.
EMBRIOLOGIA COMPARADA
FÓSSEIS
Tipos de Fósseis: moldagem, permineralização e petrificação
• MOLDE
• CONTRAMOLDE
• MOLDE INTERNO
• MARCAS
DATAÇÃO RADIOMÉTRICA • Os fósseis têm isótopos radiativos instáveis que emitem partículas e se convertem em isótopos mais estáveis de outros elementos químicos. • Se num fóssil encontra-se urânio-235 e chumbo-207 na mesma quantidade, indicará que da formação do fóssil aos dias atuais terá decorrido aproximadamente 704 milhões de anos. • De urânio-238 para chumbo-206, indicará 4,5 bilhão de anos. • De potássio-40 para argônio-40, indicará 1,3 bilhão de anos.
ANATOMIA COMPARADA Circulação em anfíbios Pulmões
Circulação em mamíferos Pulmão
Pulmão
Pele
Corpo
Corpo
BIOQUÍMICA COMPARADA
A adição de anti-soro humano (contendo anticorpos específicos para as proteínas do sangue humano), por exemplo, ao sangue de vários animais, permite avaliar o parentesco entre o Homem e esses animais, através do grau de aglutinação (quanto maior o grau de aglutinação, maior a reação, maior o parentesco).
BIOGEOGRAFIA • A distribuição geográfica das espécies é influenciada por muitos fatores, incluindo a deriva continental. • Há 250 milhões de anos, esses movimentos reuniram todos os continentes em um só – Pangeia. • Há cerca de 200 milhões de anos a Pangeia começou a se dividir • Há 20 milhões de anos, os continentes da forma como os conhecemos hoje, estavam a poucas centenas de quilômetros de sua posição atual. • Outra evidência biogeográfica vem das ilhas, as quais geralmente possuem muitas espécies endêmicas de plantas e animais.
Contexto hist贸rico da vida e das ideias de Darwin
TEORIA SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO
Embora cientistas achassem que os trabalhos de Darwin e Mendel fossem completamente opostos, com a redescoberta dos trabalhos de Mendel, no inĂcio do sĂŠculo XX, cientistas puderam perceber que hĂĄ compatibilidade nas teorias do darwinismo e mendelismo
Teoria Sintética ou Nova Síntese Esta teoria surgiu como resultado da fusão de duas teorias: -Teoria ecológica da seleção Natural (Darwinismo) - Teoria Genética da Herança Particulada (Mendelismo)
Defensores Sewall Wrighl (1889 – 1988) Ronald A.Fisher (1890 – 1962) J.B.S. Haldane (1892 – 1964) Julian S. Huxley (1887 – 1975) Theodosius Dobzhansky ( 1900 – 1975) Bernhard Rensch ( 1900 – 1990) George G. Simpson (1902 – 1984) G. Ledyard Stebbins ( 1906 – 2000) Ernest Mayr ( 1904 – 2005)
700 artigos 20 livros
Esquema da Teoria Sintética da Evolução MUTAÇÕES + RECOMBINAÇÃO GÊNICA VARIABILIDADE GÊNICA(GENÉTICA)
SELEÇÃO NATURAL NOVAS ESPÉCIES ADAPTADAS AO MEIO
TEORIA SINTÉTICA DA EVOLUÇAÕ FATORES QUE AUMENTAM A VARIABILIDADE GENÉTICA
FATORES QUE ATUAM NA VARIABILIDADE GENÉTICA JÁ ESTABELECIDA
MUTAÇÃO
SELEÇÃO NATURAL
RECOMBINAÇÃO:
MIGRAÇÃO
-Permutação gênica
DERIVA GENÉTICA
-Reprodução sexuada
MUTAÇÕES • Gênicas: altera sequências de nucleotídeos do DNA. • Cromossômicas: alteração na quantidade ou na estrutura dos cromossomos da espécie. EUCARIONTES: + íntrons • Taxa de mutação: 1/100.000 • Enzimas de Reparo – troca fica de 20pb por ano - Reconhece DNA com mutação. - Elimina DNA alterado - Síntese do trecho eliminado As mutações são, de fato, raras e aleatórias e não há como induzir que apareça um gene de interesse. Mesmo que se aumente a taxa de mutação, usando-se, por exemplo, radiações, não se pode prever que gene será mutado.
RECOMBINAÇÃO GÊNICA
SELEÇÃO NATURAL FORTE E FRACA
• A seleção natural não é toda poderosa; ela não produz a perfeição. • Nenhuma população ou organismo é perfeitamente adaptado. • A Seleção natural é o resultado simples da variação, reprodução diferencial e hereditariedade – é desatenta e mecânica. Não tem objetivos; não está se esforçando para produzir “progresso” ou um ecossistema balanceado.
SELEÇÃO NATURAL: IDEIAS • A população ou indivíduo não “quer” ou “tenta” evoluir e a seleção natural não pode tentar fornecer o que um organismo “precisa”. • Seleção natural apenas seleciona entre quaisquer variações existentes na população. O resultado é a evolução. • A seleção natural é, às vezes, interpretada como sendo um processo aleatório. Isso também é um equívoco. A variação genética que ocorre em uma população por causa de uma mutação é aleatória – mas a seleção age nessa variação de maneira muito não-aleatória: variantes genéticas que ajudam na sobrevivência e na reprodução são muito mais prováveis de se tornarem comuns do que as que não ajudam. Assim, a seleção natural NÃO é aleatória!
TIPOS DE SELEÇÃO NATURAL
ESTABILIZADORA
DIRECIONAL
DISRUPTIVA
EXEMPLOS EM QUE ATUA A SELEÇÃO NATURAL: • Resistência de bactérias a antibióticos.
EXEMPLOS EM QUE ATUA A SELEÇÃO NATURAL: •Resistência de insetos praga a inseticidas.
EXEMPLOS EM QUE ATUA A SELEÇÃO NATURAL: • Mimetismo (coral falsa, coral verdadeira)
• Camuflagem (inseto bicho pau e um graveto; o organismo se assemelha ao meio).
MIGRAÇÃO
DERIVA GENÉTICA OU OSCILAÇÃO GENÉTICA
EFEITO DO FUNDADOR
A VARIAÇÃO AMBIENTAL FAVORECE A VARIAÇÃO GENÉTICA • Os ambientes mudam muito ao longo dos anos, como por exemplo as mudanças do tempo ao longo das estações, as diferentes regiões climáticas do planeta. • Assim, é improvável que um genótipo único seja o melhor sob todas essas circunstâncias. • Dessa forma, uma parte das variações genéticas presente em populações grandes é preservada na forma de diferenças entre as subpopulações que habitam diferentes lugares.
A VARIAÇÃO AMBIENTAL FAVORECE A VARIAÇÃO GENÉTICA • Não se pode achar que a seleção natural sempre resulta em caracteres adaptativos. • Há restrições na evolução. Se não há um gene alelo apropriado numa população, essa característica não pode evoluir. • Os organismos estão sujeitos a leis físicas e químicas e isso restringe a evolução. Por exemplo: o tamanho das células restringe-se por rigorosas relações entre superfície, área e volume; a forma como as proteínas podem ser dobradas limitam-se pela capacidade de ligação de seus aminoácidos.
ESPECIAÇÃO DE ACORDO COM A TEORIA SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO
EVOLUÇÃO: ESPECIAÇÃO • Até a década de 70: especiação como um fenômeno apenas lento e gradual – o que caracterizou o GRADUALISMO.
• 1972 os americanos Gould & Eldredge, publicaram a teoria do EQUILÍBRIO PONTUADO. Escreveram que tanto o surgimento brusco de várias espécies nos estratos fósseis, como os longos períodos geológicos nos quais não há mudanças nos organismos são reais.
Anagênese e Cladogênese •
Anagênese: processo pelo qual um caráter surge ou se modifica numa população ao longo do tempo, sendo responsável pelas novidades evolutivas.
•
Cladogênese: processo responsável pela ruptura da coesão inicial numa população, gerando duas ou mais populações que não mais se comunicam.
Resulta da interação de: mutação, recombinação gênica e seleção natural. MICROEVOLUÇÃO
Pode ocorrer por deriva gênica, isolamento geográfico e mutações (para isolamento reprodutivo)
ESPECIAÇÃO POR CLADOGÊNESE ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA
ESPECIAÇÃO SIMPÁTRICA
HÁ ISOLAMENTO GEOGRÁFICO
OCUPAM A MESMA REGIÃO
ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA: DICOPÁTRICA
Barreira geográfica
SÃO FRANCISCO/ILHAS ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA
As espécies-irmãs Eurolophosaurus divaricatus (esq.) e Eurolophosaurus amathites (dir.)
ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA: PERIPÁTRICA
OCUPA ÁREA MARGINAL DE UMA MATA
OCUPA ÁREA CENTRAL DE UMA MATA
ESPECIAÇÃO SIMPÁTRICA: AUTOPOLIPLOIDIA
ESPECIAÇÃO SIMPÁTRICA: ALOPOLIPLOIDIA OU HIBRIDAÇÃO
Especiação simpátrica por isolamento ecológico • Isso já foi documentado nos EUA, com moscas das frutas (Rhagoletis pomonela). • Essas moscas até meados do séc. XIX só colocavam seus ovos nos frutos de um arbusto, Categus sp.. Assim, quando emergem os adultos desses frutos, eles acasalam e as fêmeas procuram frutos dessa espécie para colocar os novos ovos. • Tal arbusto é aparentado com a macieira e hoje, há populações de moscas que põem os ovos em macieira e, outras, põem no arbusto Categus sp. • Dessa forma, o estudo genético desses dois grupos indica que estão a caminho de se tornarem duas espécies distintas.
MECANISMOS DE ISOLAMENTO REPRODUTIVO PRÉ-ZIGÓTICOS
•SAZONAL OU ESTACIONAL •ETOLÓGICO •ECOLÓGICO •INCOMPATIBILIDADE ANATÔMICA •MORTALIDADE GAMÉTICA
PÓS-ZIGÓTICOS
•MORTALIDADE DO HÍBRIDO •INFERTILIDADE DO HÍBRIDO
Divergência Gradual: as forças de seleção experimentadas por duas populações espacialmente isoladas diferem de modo que elas gradativamente se movem em direção a picos adaptativos diferentes. Deslocamento de Pico: supõe que o ambiente das duas populações é o mesmo, mas que quaisquer das duas constituições genéticas são favorecidas pela seleção (processo adaptativo estocástico).
A ação do homem na seleção artificial
CONCEITOS COMPLEMENTARES – EVOLUÇÃO MICROEVOLUÇÃO: PADRÃO DA ESPÉCIE MACROEVOLUÇÃO: GRANDES GRUPOS PADRÕES MACROEVOLUCIONÁRIOS COEVOLUÇÃO
ESTASE
EXAPTAÇÃO
RADIAÇÃO ADAPTATIVA
EXTINÇÃO
MICROEVOLUÇÃO: descreve mudanças genéticas dentro de uma espécie. MACROEVOLUÇÃO: são os padrões evolutivos em uma escala maior. Ex: plantas com flores (angiospermas) evoluíram a partir de plantas com sementes (espermatófitas gimnospermas). PADRÕES MACROEVOLUCIONÁRIOS COEVOLUÇÃO: compreende o processo pelo qual interações ecológicas próximas entre duas espécies faz com que elas evoluam conjuntamente. Uma espécie age como agente de seleção sobre outra. As espécies se tornam dependentes, estabelecendo, algumas vezes, relações ecológicas de protocooperação, parasitismo e também de mutualismo, quando a dependência é maior. Ex: inseto polinizador – flor; hospedeiro – parasita. ESTASE: padrão macroevolucionário mais simples; na estase uma linhagem persiste por milhões de anos, com pouca ou nenhuma modificação. Ex: peixe ósseo Celacanto, que é quase idêntico nos últimos 100 milhões de anos. Plantas Cicas (gimnospermas), que são muito semelhantes aos fósseis dos últimos 200 milhões de anos.
PADRÕES MACROEVOLUCIONÁRIOS
EXAPTAÇÃO: é o padrão macroevolucionário em que uma grande novidade evolutiva surge a partir da adaptação de uma estrutura já existente, passando tal estrutura a ser importante para uma finalidade diferente da que tinha antes. É também denominado pré-adaptação. Ex: as penas que pássaros modernos usam para voar evoluíram das penas que os répteis dinossauros não voadores usavam para se aquecer. RADIAÇÃO ADAPTATIVA: é o padrão macroevolucionário que representa uma explosão de divergências a partir de uma única linhagem e leva a muitas novas espécies. Só ocorre quando uma linhagem encontra novos nichos (novos modos de vida, como por exemplo, cavar sedimento no fundo do mar, pegar insetos à noite). Ocorreu na diversificação de muitos grupos de vertebrados, como por exemplo, os mamíferos. EXTINÇÃO: foi um padrão determinante na evolução; as espécies que existem hoje evoluíram enfrentando extinções em massa, que atingiram mais de 99% de todas as espécies já existentes no planeta. Ex: extinção em massa de répteis dinossauros há 65 milhões de anos após meteorito chocar-se com a Terra.