Universidade Federal do Espírito Santo
Centro Universitário Norte do Espírito Santo
ORIGEM E EVOLUÇÃO DA VIDA
AULA 4: A evolução a partir de Darwin e as evidências de
evolução
Vander Calmon Tosta
Luiz Fernando Duboc
1. O Legado do livro A Origem das Espécies
As duas teses principais de A Origem das Espécies:
* Os organismos vivos são produtos de uma história de descendência com
modificação a partir de ancestrais comuns denominada de Evolução.
* O principal mecanismo da evolução é a seleção natural das variações
hereditárias
A seleção natural foi o princípio central da teoria das mudanças
evolutivas de Darwin e ainda permanece como conceito fundamental na
biologia evolutiva.
A seleção natural, embora bastante simples em princípio, pode ser
diversificada em suas operações. Embora seja um conceito elementar, muitas
vezes é mal entendida e grande quantidade de afirmações sem sentido tem
sido feita em seu nome. É vista por alguns como uma força obscura, uma ação
inexorável de um Universo descuidado e insensível e, por outros, como um
agente criativo da natureza , instilando progresso dentro da história. Tem sido
invocada como uma lei natural, com força moral de um preceito ético, da qual
mesmo a sociedade humana não deve ser eximida.
Entretanto, a seleção natural não possui nenhuma destas qualidades.
Não é providencial, nem moral, nem imoral, não contém preceitos éticos – “ela”
não é um agente ativo com propriedades físicas, muito menos uma mente.
A seleção natural nada mais é que uma avaliação estatística da
diferença na sobrevivência ou reprodução entre entidades (organismos) que
divergem em uma ou mais características. A seleção natural não é causada pela
sobrevivência e reprodução diferenciais; ela é sobrevivência e reprodução
diferenciais e nada mais.
2. O pecado de Darwin: não conhecer Mendel
Apesar de propor que os organismos
vivos se modificavam com o passar do tempo
como fruto do processo de seleção natural,
Darwin não conseguia explicar como as
modificações eram transmitidas de pais para
filhos.
Esse fato se devia principalmente a
idéia que Darwin e todos naquela época tinha
de que a herança era fluída.
Esta idéia só seria mudada a partir
dos estudos de Mendel que demonstraria que
a herança é particulada, sendo as
características
hereditárias
transmitidas
através dos genes
Apesar de contemporâneso Darwin
não conheceu Mendel nem suas idéias. O
trabalho de Mendel por ter sido publicado em
tcheco foi esquecido durante certo tempo só
sendo rediscoberto no início do século XX
Gregor Mendel,
1822,1884
3. A síntese moderna da teoria evolutiva
A teoria evolutiva moderna tem sua fundação na SÍNTESE EVOLUTIVA ou
SÍNTESE MODERNA que, aproximadamente entre 1936 e 1947, moldou as
contribuições da genética, sistemática e paleontologia em uma nova teoria, também
chamada de NEO-DARWINISTA, que reconciliou as idéias de Darwin com os fatos da
genética.
Três dos
principais
colaboradores
para o
desenvolvimento
da moderna teoria
evolutiva
Os elementos teóricos da genética de populações e os numerosos
dados sobre a variação genética das diferenças entre as espécies foram
magistralmente sintetizadas em 1937 em um dos mais influentes livros do
período, Genetics and the Origin of Species, de Dobzhansky.
Esses elementos já haviam sido apontados anteriormente pelos
estudos de Seal-Wright, Fisher e Haldane, mais foi a partir do livro de
Dobzhansky que passaram a ser mais compreendidos e estudados pela maioria
dos biológos da época.
A partir daí vários livros serão publicados nas diversas áreas da biologia
ressaltando a síntese moderna, dentre os quais pode-se destacar: Time and
Mode on Evolution, do paleontólogo Gaylord Simpson, Evolution: the Modern
Synthesis, do zoólogo Julian Huxley e Evolution and Variation on Plants, do
botânico Ledyard Stebbins.
Theodusius Dobzhansky cunhou nesta época uma das frases que até
hoje resume o que representa a evolução para a compreensão das Ciências
Biológicas:
“ Nothing makes sense in Biology without the light of Evolution”
3. Evidências de Evolução
Nos dias atuais é impossível se pensar e conceber o estudo das
Ciências Biológicas sem uma perspectiva evolutiva. Ao longo dos últimos 150
anos diversas evidências de que os organismos vivos se modificam por seleção
natural foram sendo recolhidas pelos biólogos, as mais importantes vem das
seguintes áreas:
-registro fóssil (paleontologia)
-embriologia comparada (zoologia)
-anatomia comparada (zoologia/botânica)
-biogeografia (ecologia)
-filogenia molecular (genética/microbiologia)
-genética de populações/genética quantitativa (genética)
Esquema
mostrando a evolução dos
cavalos modernos a partir
do Hyracotherium, o fato
da evolução é sustentado
pelo registro fóssil e pela
homologia entre estruturas
anatômicas
atuais
e
antigas.
3.1. Registro Fóssil
Fósseis de todos os
grupos de organismos
vivos
tem
sido
encontrados ao redor
do mundo mostrando
que vários organismos
que aqui viveram não
estão mais entre nós.
É possível descobrir como um grupo de organismos evoluiu
arrumando seu registro fóssil em uma seqüência cronológica. Tal
seqüência pode ser determinada porque fósseis são majoritariamente
encontrados em rochas sedimentares. Rochas sedimentares são formadas
por camadas de silte ou lama uma sobre o topo da outra; deste modo, a
rocha resultante desse processo contém uma serie de camadas
horizontais, ou estratos. Cada camada contem fósseis que são típicos para
o específico período de tempo durante o qual eles se formaram. Os
estratos mais baixos contém as rochas mais velhas e os fósseis mais
antigos, enquanto os estratos superiores contem as rochas mais novas e
os fósseis mais recentes.
Uma sucessão de animais e plantas também pode ser vista no
registro fóssil. Evidências fósseis apóiam a teoria de que organismos
tendem a aumentar progressivamente em complexidade. Ao estudar o
número e complexidade de diferentes fósseis em diferentes níveis
estratigráficos, foi demonstrado que rochas antigas que contêm fósseis
apresentam poucos tipos de organismos fossilizados, e todos eles têm
uma estrutura simples, enquanto que as rochas mais recentes contêm
uma grande variedade de fósseis, freqüentemente com um aumento na
complexidade de suas estruturas.
3.2. Embriologia Comparada
O estudo comparado de embriões pode nos mostrar a ancestralidade comum
entre os animais. Ele foi organizado pela primeira vez na Teoria da Recapitulação,
Lei da recapitulação ontofilogenética, mais conhecida pela expressão “A
Ontogenia recapitula a filogenia”. Ela é uma teoria da biologia proposta pela
primeira vez por Ernst Haeckel que a designou por lei biogenética. A ontogenia referese ao desenvolvimento dos embriões de uma dada espécie: a filogenia refere-se à
história evolucionária das espécies. A teoria defende que o desenvolvimento do
embrião de uma dada espécie repete o desenvolvimento evolucionário da espécie.
Os biólogos e os morfologistas já demonstraram que não existe uma
correspondência elemento a elemento entre a filogenia e a ontogenia. Embora não
seja correta uma forma vigorosa de recapitulação, filogenia e a ontogenia estão
relacionadas, e muitos biólogos começam agora a explorá-las e a compreender as
causas desta relação.
Ligações entre a ontologia e a filogenia podem ser observadas na maioria
das espécies. No entanto, uma correspondência elemento a elemento entre a
ontogenia e a filogenia é rejeitada pelos biólogos modernos. Os embriões humanos
não se parecem com peixes; parecem-se com embriões de peixe. Uma versão mais
correta da teoria defende que o desenvolvimento embrionário de uma espécie
recapitula as formas embrionárias dos seus ancestrais.
O certo é que os embriões são evidências claras de que ocorreu um
processo de evolução entre determinados organismos que compartilham inúmeras
homologias entre seus embriões.
3.3. Anatomia Comparada
Estudos comparativos da anatomia de grupos de animais ou plantas
revelam que certas estruturas são basicamente similares e devem ter tido
origem evolutiva comum. Por exemplo, a estrutura básica de todas as flores
consiste na sépala, pétala, estigma, estilete e ovário; o que evidência uma
ancestralidade comum a todas as plantas com flores.
3.2.1-Estruturas homologas e evolução
Se grupos bem separados de organismos são originalmente
descendentes de um ancestral em comum, é esperado que eles
apresentem certas características em comum. O grau de semelhança
entre dois grupos de organismos deve indicar o quão próximos eles são
no parentesco evolucionário:
1- Se assume que grupos com pouco em comum devem ter divergidose de um ancestral em comum muito cedo na história geológica do que
grupos que tem muito em comum;
2- Na decisão do grau de parentesco de dois animais, um anatomista
comparativo procura por estruturas que, embora sirvam propósitos
diferentes no adulto funcional de cada espécie, são fundamentalmente
similares, sugerindo um origem em comum. Tais estruturas são descritas
como homologas; e
3- No caso de estruturas similares que diferem em funções nos adultos, é
talvez necessário investigar suas origens e desenvolvimento embriológico,
para procurar por mais similaridades de um ancestral em comum.
Quando um grupo de organismos compartilha uma estrutura
homologa que é especializada para realizar uma variedade de funções e
adaptar-se a diferentes condições ambientais e modos de vida, é chamado de
irradiação adaptativa. A difusão gradual de organismos com irradiação
adaptativa é conhecida como evolução divergente.
Homologias evidenciando ancestralidade comum
Irradiação Adaptativa
dos tentilhões/tordos
de Darwin.
3.4. Biogeografia
A
distribuição
biogeográfica atual dos
organismos vivos muitas
vezes
é
reflexo
de
alterações biogeográficas
que
levaram
ao
isolamento de populações
ancestrais
destas
espécies que acabaram
sofrendo processos de
espeicação
A presença de organismos fósseis em regiões hoje incomunicáveis
também demonstra como a distribuição biogeográfica das espécies
evidenciam a sua evolução.
3.5. Filogenia Molecular
Comparações de seqüências de DNA permitem o agrupamento de
organismos pelo critério de similaridades entre as seqüências, resultando em
árvores filogenéticas tipicamente congruentes com a taxonomia tradicional, e
são frequentemente usadas para fortalecer ou corrigir classificações
taxonômicas. A comparação de seqüências é considerada uma medida
robusta o suficiente para corrigir suposições errôneas sobre árvores
filogenéticas em casos quando outras evidências são raras.
Por exemplo, as seqüências de DNA humano neutro divergem
aproximadamente 1,2% (baseado na substituição) daqueles de seus parentes
mais próximos, os chimpanzés, 1,6% dos gorilas, e 6,6% dos babuínos . A
evidência das seqüências genéticas permite inferir a quantificação do
parentesco entre humanos e outros primatas . A seqüência do gene 16S
rRNA, um componente vital do ribossomo, foi usado para encontrar um
parentesco filogenético geral entre toda a vida existente. A analise,
originalmente feita por Carl Woese, que resultou no sistema de três domínios,
argumentando por duas grandes separações no inicio da história evolutiva da
vida. A primeira divisão para a Bacteria moderna e a divisão subseqüente
para Archaea e Eukaryota modernos.
3.5. Genética de Populações/Quantitativa
A Genética de Populações e a Genética Quantitativa permitiram compreender
profundamente as leis que regem a descendência com modificações permitindo que o
homem passasse a imitar a natureza realizando agora não mais um processo de
seleção natural e sim de “seleção artificial” das espécies levando a um “melhoramento”
das mesmas.
Escultura de Patricia Piccinini retrata um ser meio-mulher e meio-cão, amamentando
seus filhos - ou filhotes; obra foi exibida pela 1ª vez em 2003 nos Estados Unidos
Hoje a combinação de técnicas baseadas na genética molecular associadas aos
conceitos da genética de populações e da genética quantitativa nos permite inclusive
modificar geneticamente os organismos, ás vezes até produzindo organismos
transgênicos.
Se esta tecnologia será utilizada de forma inadequada com ilustra a escultura
acima cabe a nós decidirmos. Como no caso do desenvolvimento da Física que nos
levou a bomba atômica mas também nos deu os computadores e os celulares, quem
decidirá de que modo usar os avanços da biologia somos nós mesmos.