EVOLUÇÃO
Ã
HISTÓRIA E TEORIA DA EVOLUÇÃO III
Prof. Nelson Jorge da Silva Jr. – Ph.D.
Professor Titular
Gregor Johann Mendel
(1822 – 1884)
Monge agostiniano, botânico e meteorologista.
Pai da Genética
Na infância revelou
revelou-se
se muito inteligente e
e, em casa
casa,
costumava observar e estudar as plantas.
Sendo um brilhante estudante a sua família encorajou-o nos estudos superiores e,
aos 21 anos entra num mosteiro da Ordem de Santo Agostinho em 1843
(mosteiro de Brno, República Checa), pois não tinham dinheiro para o custo dos estudos.
Aí Mendel tinha a seu cargo a supervisão dos jardins do mosteiro.
Estudou ainda,
ainda durante dois anos,
anos no Instituto de Filosofia de Olmütz
(Olomouc, República Checa) e na Universidade de Viena (1851-1853).
Entre 1843 a 1854 tornou-se professor de ciências naturais na Escola
Superior de Brno, dedicando-se ao estudo do cruzamento de muitas
espécies: feijões, chicória, bocas-de-dragão, plantas frutíferas, abelhas,
camundongos e principalmente ervilhas cultivadas na horta do mosteiro
onde vivia e analisando os resultados matematicamente,
matematicamente durante sete anos.
anos
Mendel, "o pai da genética", foi inspirado tanto pelos professores como pelos
colegas
g do mosteiro que
q o pressionaram
p
a estudar a variação
ç do aspecto
p
das
plantas.
Propôs que a existência de características (tais como a côr) das flores é devido
à existência de um par de unidades elementares de hereditariedade,
hereditariedade agora
conhecidas como genes.
Mas Mendel não só se interessou nas plantas,
plantas ele também era meteorologista e
estudou as teorias de evolução.
Durante a sua vida Mendel publica dois grandes trabalhos agora clássicos:
“Ensaios com Plantas Híbridas"
"Hi á i obtidas
"Hierácias
btid pela
l fecundação
f
d ã artificial".
tifi i l"
Em 1865,, formula e apresenta
p
em dois encontros da Sociedade de História Natural de
Brno as leis da hereditariedade, hoje chamadas Leis de Mendel, que regem a
transmissão dos caracteres hereditários
As suas descobertas
descobertas, apesar de muito importantes permaneceram praticamente
ignoradas até aos começos do século XX (embora tivessem estado disponíveis
nas maiores bibliotecas da Europa e dos Estados Unidos).
Sendo publicadas somente no início do século XX, anos após a morte de Mendel;
foram "redescobertas" por um grupo de cientistas:
um alemão - K. Correns
um austríaco - E.
E Tschermak
um holandês - H. de Vries.
CONCLUSÕES DE MENDEL
a) Cada planta possui 2 fatores controlando cada característica (genes) – Princípio da
unidade de caracteres.
b) Cada gameta carrega um dos fatores – Princípio da Segregação.
c)) Os descendentes são formados p
pela combinação
ç dos g
gametas masculino
e feminino, recebendo 2 fatores, um de cada componente parental.
d) Alguns fatores serão expressos nas características independentemente do
segundo fator (dominante) enquanto outros serão expressos somente na
aparência física da planta se não estiverem pareados com o fator dominante
(recessivo) – Princípio da Dominância.
LEIS DE MENDEL
1. Lei da Segregação
Dois fatores controlam cada característica biológica.
g
Os gametas, no entanto, carregam somente um dos fatores de cada
característica e cada gameta tem 50% de probabilidade de receber
um desses fatores.
2. Lei da Separação Independente
A herança de um fator particular para uma característica não afeta a
herança de um certo fator
f
de outra característica.
í
HEREDITARIEDADE COMBINANTE x MENDELIANA
No período que sucedeu a publicação do Origin of species
species, muitos
evolucionistas em todo o mundo aceitavam um ou mais dentre os
seguintes pressupostos, alguns conflitantes com o Darwinismo:
1. Ortogênese (evolução direcional)
Havia duas teorias principais de ortogênese:
A primeira considerava a existência de uma força filética (intrínseca aos
organismos)
i
) que guiava
i
a evolução.
l ã
Na segunda, a ortogênese era produzida e controlada diretamente por
fatores externos como clima, alimentos disponíveis e o meio.
Eram bastante aceitas na Alemanha nas décadas de 1860 e 1870.
2 Herança de caracteres adquiridos
2.
Admitida por Lamarck e Darwin.
3. Evolução saltacional
Considerava que as espécies poderiam surgir de repente e não através do
acúmulo lento gradual de pequenas modificações,
modificações como supunha Darwin.
Darwin
4. Mutacionismo
Organismos se adequavam ao meio através de mutações genéticas.
5. Herança Combinante
Os organismos eram originados da mistura de caracteres parentais.
Os trabalhos de Mendel foram redescobertos em 1900, originando
uma onda fortíssima de oposição ao Darwinismo.
Hugo De Vries
(1848 - 1935)
Botânico holandês.
De Vries, juntamente com Karl Correns e
Erich Tschermak von Seysenegg,
redescobriu as leis de Mendel em
experimentos independentes (1900).
Manteve os créditos ao austríaco (Mendel).
Autor da Teoria do Mutacionismo (1901)
Mutacionismo é um mecanismo de evolução onde considerava que as
mutações genéticas fossem, sozinhas, o principal mecanismo dirigindo a
evolução das espécies, confrontando com a seleção natural sobre variantes
contínuas
Francis Galton
(1822-1911)
Primo de Darwin,
Galton foi um dos fundadores da escola
biométrica do pensamento genético.
Realizou pesquisas com herança de
caracteres quantitativos, defendeu a
hipótese gradualista da Evolução tal como
Darwin a havia proposto.
proposto
Contribuiu enormemente com a Estatística.
August Friedrich Leopol Weismann
(1834 – 1914)
Geneticista alemão.
Demonstrou evidências contra a herança lamarckiana.
1. Crítica do princípio da herança dos caracteres adquiridos.
2. Distinção entre o “germeplasma” ou “plasma germinativo”
(material responsável pela hereditariedade, contido nas células
reprodutivas) e o “somatoplasma” ou “plasma somático”
(células do restante do corpo).
corpo)
Weismann admitia que apenas o plasma germinativo era transmitido de
uma geração a outra.
Vortäge über Descendenztheorie (1882)
William Bateson
(1861 - 1926)
Geneticista inglês.
Sugeriu a palavra “Genética” (do grego genno = γεννώ)
para descrever o estudo da herança e a variabilidade.
Heterozigoze e Homozigose
Alelomorfo = Alelo
Materials for the Study of Variation: treated with special regard to
di
discontinuity
ti it in
i the
th origin
i i off species
i (1894)
Thomas Hunt
Th
H t Morgan
M
(1866 - 1945)
Formado em história natural.
Trabalhou com Embriologia experimental,
acabou por liderar um laboratório muito
influente com pesquisas de Genética de
Drosophila.
Estabeleceu nosso conhecimento atual de
que as mutações são a fonte
f
da variabilidade
genética.
Opunha-se
O
h
ao darwinismo,
d
i i
encampando
d as
idéias de De Vries.
Theodor
Th
d Boveri
B
i
(1862 - 1915)
Biólogo alemão.
Propôs, pouco após a redescoberta das
leis de Mendel, conjuntamente com Walter
Sutton, a teoria cromossômica da herança.
Os fatores responsáveis pela
hereditariedade estariam localizados nos
cromossomos.
A SÍNTESE
Í
MODERNA
(NEODARWINISMO)
Fisher
Haldane
Wright
Herança Mendeliana e Seleção Natural Darwiniana são reconciliados.
Visão Multidisciplinar
a) Genética laboratorial
b)) Genética de p
populações
p ç
c) Biometria
d) Biologia de Campo
A síntese evolutiva moderna (chamada de síntese moderna, síntese
evolutiva, síntese neodarwiniana ou neodarwinismo), denota a
combinação da teoria de evolução de espécies por meio de seleção
natural, a genética como base para a herança biológica e a genética
populacional.
Ela também representa a unificação de vários ramos da biologia que, anteriormente,
tinham pouco em comum
comum, em particular
particular, a genética
genética, a citologia
citologia, a sistemática
sistemática, a
botânica e a paleontologia.
De acordo com a síntese moderna, a variação
ç g
genética em p
populações
p ç
surge
g
aleatoriamente através de mutação (atualmente sabemos que isto pode acontecer
devido a erros na replicação do DNA) e recombinação genética (cruzamento de
cromossomos homólogos durante a meiose).
A evolução consiste primariamente em modificações na freqüência dos alelos entre
uma e outra geração como um resultado de deriva genética (genetic drift), fluxo
gênico (gene flow) e seleção natural.
A especiação ocorre gradualmente quando populações são isoladas
reprodutivamente, por exemplo, por barreiras geográficas.
Ronald Alymer Fisher
(1890 - 1962)
Matemático inglês.
Trabalhou numa estação experimental
de agricultura, onde desenvolveu
teorias e métodos estatísticos
fundamentais.
Um dos fundadores da Genética de
populações, é considerado como um
dos pesos-pesados na formulação da
Teoria Sintética da Evolução.
The Genetical Theory of Natural Selection (1930)
J. B
J
B. S
S. Haldane
(1892 - 1964)
Biólogo inglês.
Um dos fundadores da Genética de
populações.
Extremamente criativo, contribuiu em
vários aspectos da teoria da Evolução,
tendo lançado
ç
várias idéias a respeito
p
de Evolução molecular.
The Causes of Evolution (1932)
Sewall Wright
(1892 - 1964)
Biólogo norte-americano.
Um dos fundadores da Genética de
populações.
Descobridor do coeficiente de endogamia e seus métodos de cálculo em
genealogias.
genealogias
Freqüência gênica como o resultado de interações de seleção natural, mutação,
migração
g ç e deriva genética.
g
Adaptive landscapes, drift and evolution in small populations.
Theodosius Dobzhansky
(1900 - 1975)
Biólogo russo.
Trabalhou nos Estados Unidos e no Brasil,
Foi um dos mais produtivos evolucionistas
experimentais.
Suas populações de Drosophila mostraram
i
inequivocamente
i
t os processos evolutivos
l ti
que
tinham sido postulados teoricamente.
Genetics and the Origin of Species (1937)
Theodozius Dobzhansky (1937)
Mecanismos de Isolamento
A. Pré-zigóticos
1. Habitat
2. Sazonal ou temporal
3. Etológico
4. Mecânico
5 Incompatibilidade
5.
I
tibilid d gamética
éti
B. Pós-zigóticos
1 Inviabilidade híbrida
1.
2. Esterilidade híbrida desenvolvimental
3. Esterilidade híbrida segregacional
4 Quebra de F2
4.
George Gaylord Simpson
(1902-1984)
Paleontólogo norte-americano.
Um dos responsáveis pela construção da
Teoria Sintética da Evolução.
Mostrou, com seus estudos do registro
fóssil, a compatibilidade com o arcabouço
t ói d
teórico
da E
Evolução
l ã ed
da G
Genética.
éti
Tempo and Mode in Evolution (1944)
Ernst Mayr
(1904-2005)
Zoólogo alemão.
Foi um dos responsáveis pelo grande
desenvolvimento da Biogeografia evolutiva.
Dedicou-se
D
di
ao estudo
t d das
d aves e propôs
ô
um mecanismo de especiação baseado
No isolamento geográfico (especiação
alopátrica).
alopátrica)
Systematics and the Origin of Species (1942)
James Watson (1928-)
(1928 )
Francis Crick (1916-2004)
Maurice Wilkins (1916-2004)
Publicaram a estrutura do DNA (1953)
O entendimento da estrutura do DNA
revelou como a informação genética
poderia
d i ser transmitida
t
itid através
t
é das
d
gerações.
DO GENÓTIPO
Ó
AO FENÓTIPO
Ó
Transcrição – cópia de uma seqüência de DNA a uma
seqüência de RNA
T
Translação
l ã – cópia
ó i de
d uma sequência
ê i de
d RNA a uma seqüência
üê i
de amino ácidos = proteínas
Godfrey Harold Hardy
((1877 – 1947))
Matemático inglês
Wilhelm Weinberg
(1862 – 1937)
Médico alemão
O equilíbrio de Hardy
Hardy-Weinberg
Weinberg (também princípio de Hardy
Hardy-Weinberg,
Weinberg,
ou lei de Hardy-Weinberg) é a base da Genética de Populações.
Foi demonstrado independentemente por Hardy na Inglaterra e por
W i b
Weinberg,
na Alemanha,
Al
h em 1908
1908.
Afirma que, em uma população mendeliana, dentro de determinadas condições, as
f
freqüências
üê i alélicas
léli
permanecerão
ã constantes
t t ao passar das
d gerações.
õ
No
o caso mais
a s simples
s p es de um
u único
ú co locus
ocus com
co dois
do s alelos
a e os A e a com
co freqüências
eqüê c as
alélicas de p e q, respectivamente, o princípio H-W prediz que as freqüências
genotípicas para o homozigoto AA serão p², para o heterozigoto Aa serão 2pq e os
outros homozigotos aa serão de q².
AA = (freq. A)(freq. A) = p2
Aa = 2(freq.
2(freq A)(freq
A)(freq. a) = 2pq
aa = (freq. a)(freq. a) = q2
Genótipos AA : Aa : aa
Freqüência p2 : 2pq : q2
1 = p2 + 2pq + q2
Princípio de Hardy-Weinberg
Freqüências gênicas podem ser calculadas através das freqüências
genotípicas
Aa
aa
AA
AA
aa
Aa
Aa
AA
Freqüências Genotípicas
AA = P = 3/8 = 0.375
Aa = Q = 3/8 = 0.375
aa = R = 2/8 = 0.25
Freqüências Alélicas
A = p = 9/16 = 0.5625
p = P + 1/2Q
a = q = 7/16 = 0
0.4375
4375
q = R + 1/2Q