MÓDULO 2 ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS SERES VIVOS

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MÓDULO 2 – ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS SERES

VIVOS

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1. ORIGEM E EVOLUÇÃO DA VIDA

A biologia como ciência é extremamente ampla. Procura estudar todos os seres vivos e compreender os mecanismos que os envolvem e regem a vida.

A biologia vem apresentando um crescimento notável nas últimas décadas.

Esse crescimento fez com que o século XXI seja considerado o século da Biologia.

1.1 Origem da vida

Considera-se três formas diferentes de pensar a respeito do mistério que envolve a vida:

 Criação divina: Explica que Deus criou todas as coisas. A fé não necessita de provas.

 Origem extraterrestre (Panspermia): A vida se originou fora da Terra e chegou ao nosso planeta sob a forma de “esporos” trazidos por meteoritos vindos do espaço, que teriam se desenvolvido nas condições favoráveis da Terra. O nosso planeta recebe diariamente centenas de pequenos meteoritos. A NASA possui uma coleção destes objetos vindos do espaço.

Inclusive, uma das hipóteses para a extinção dos dinossauros é atribuída a um grande meteoro que atingiu nosso planeta na região do Golfo do México.

 Origem por evolução química (Oparin e Haldane): Esta é a teoria mais

aceita hoje e foi formulada em 1920. Os seres vivos são o resultado da

combinação de moléculas orgânicas que teriam se formado na atmosfera

primitiva e depois nos oceanos, a partir de moléculas inorgânicas.

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Atenção! Se você for professor proponha um debate sobre estas diferentes hipóteses. Veja como os alunos encaram estas correntes e como a ciência e a religião podem estar impregnadas em tais percepções!

Características da teoria de origem por evolução química:

- Idade da Terra: 4,5 bilhões de anos. A crosta terrestre se formou a 2,5 bilhões de anos.

- A atmosfera primitiva era muito diferente da atual. Não tinha oxigênio nem nitrogênio. A composição era predominantemente de amônia (NH

), metano (CH

), hidrogênio (H

) e vapor d´água (H

O).

- A medida que as temperaturas na Terra foram diminuindo, o vapor de água se condensava caía sobre a crosta e evaporava. Isso favoreceu o ciclo de chuvas e ocorrência de descargas elétricas. A combinação entre as descargas e a radiação ultravioleta modificou as ligações químicas das moléculas da atmosfera formando novas substâncias, como os aminoácidos (moléculas orgânicas).

- A água das chuvas arrastava estes aminoácidos para a crosta terrestre. As moléculas foram se unindo e formaram cadeias de aminoácidos, os proteinoides.

Estas substâncias foram se acumulando em mares primitivos.

Os mares primitivos viraram sopas nutritivas, ricas em matéria orgânica. Desta forma, houve uma intensa agregação de moléculas orgânicas formando coacervatos (agregação de moléculas de grande estabilidade).

- Estes coacervados possuíam a capacidade de absorver materiais de meio. E durante muito tempo houve reações químicas dentro dos coacervados por catalise via enzimas.

- Provavelmente, os primeiros seres vivos surgiram a partir de sistemas

organizados, como os coacervados, a partir da reprodução e regulação interna.

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As idéias de Oparin e Haldane foram confirmadas por Miller e Urey.

Figura 1 – Experimento de Miller e Urey que confirmou os achados de Oparin e Haldane Fonte: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/figuras/evolucao/muller4.jpg;

1.2 Origem dos seres vivos

 Teoria da geração espontânea (abiogênese): os seres vivos surgem a partir de matéria inanimada. Até o século XIX era a idéia mais aceita para a origem dos seres vivos. O maior defensor desta teoria foi Aristóteles, o filósofo grego.

 Teoria da biogênese: Um ser vivo só surge a partir de outro ser vivo pré-

existente. Esta teoria foi reforçada pelos experimentos de Redi, Needham-

Spallanzani e Pasteur.

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Figura 2 - Experimento de Redi Fonte: http://3.bp.blogspot.com/-

VGVLDyQAqUI/UsU8cKPdXUI/AAAAAAAACug/CKTmO6j1jeA/s1600/Origem+da+Vida.png;

Figura 3 – Experimento de Pasteur Fonte:

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/upload/conteudo_legenda/10e49b45dce1015283b333be2f3a

497c.jpg;

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3. Teorias de evolução

 Fixismo: Pensamento predominante no século XVIII, cada espécie teria surgido de maneira independente e permaneceria sempre com as mesmas características.

Figura 4 – Fixismo

Fonte: http://i196.photobucket.com/albums/aa14/Inibace_2007/Fixismo.jpg;

 Lamarckismo: Lamarck contrariou as ideias fixistas da época. O francês

defendia que os organismos atuais surgiram de outros mais simples e

teriam uma tendência a se transformar, gradualmente, em seres mais

complexos. Os seres mais simples, por sua vez, poderiam surgir por

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geração espontânea e sua evolução seria de acordo com Lamarck, guiada por necessidades internas dos organismos.

Figura 5 – Lamarck

Fonte:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f0/Jean- baptiste_lamarck2.jpg/200px-Jean-baptiste_lamarck2.jpg;

São dois mecanismos de transformação: Lei do uso e desuso; Lei da herança das características.

 Lei do uso e desuso: um órgão desenvolvia-se com o uso e atrofiava- se com o desuso. Assim, a língua comprida do tamanduá ou do camaleão, teriam se desenvolvido em resposta às suas necessidades alimentares e de uso de órgão.

 Lei da herança das características adquiridas: o caráter seria

transmitido aos descendentes. Assim, um halterofilista desenvolveria

seus músculos com exercícios e essa característica passaria a seus

filhos.

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Figura 6 – Exemplo de evolução por meio da Teoria de Lamarck

Fonte: http://gracieteoliveira.pbworks.com/f/1322687117/Sem%20T%C3%ADtulo2.jpg;

 Darwinismo: Todos os organismos descendem, com modificações, de ancestrais comuns. A seleção natural atua sobre as variações individuais, favorecendo as mais aptas.

Princípios básicos das idéias evolutivas por seleção natural

 Os indivíduos de uma mesma população não são idênticos. Há variações em todos os caracteres.

 Mesmo que os organismos tenham grande capacidade de reprodução nem todos chegam à fase adulta.

 O tamanho das populações é constante ao longo das gerações. Portanto,

esta constância tem um preço: grande disputa pela vida entre os

descendentes, porque poucos alcançarão a maturidade.

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 Aquele mais adaptado às variações do ambiente tem mais chance de sobreviver e deixar descendentes com estas adaptações.

 Ao longo das gerações, a atuação da seleção natural sobre os indivíduos da população propicia a adaptação destes ao meio e pode levar ao surgimento de novas espécies.

Figura 7 – Exemplo de evolução por meio da Teoria de Darwin

Fonte: http://gracieteoliveira.pbworks.com/f/1322687117/Sem%20T%C3%ADtulo2.jpg;

A seleção natural deve ser entendida como um processo natural. Nem

Lamarck, nem Wallace nem Darwin conseguiram explicar como surgiu tal

variação, nem como ocorria a transmissão das características hereditárias ao

longo das gerações. Os conhecimentos de Genética eram rudimentares na época,

e, apesar do trabalho de Mendel, sobre as leis da herança terem sido divulgados

em 1865, só passou a ser considerada essencial na virada do século XX.

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Figura 5 – Charles Darwin e Alfred Wallace

Fonte: http://hypescience.com/wp-content/uploads/2012/03/HD-DARWIN-WALLACE.jpg;

Um pouco mais sobre a história de Charles Darwin e Alfred Wallace....

Charles Darwin nasceu em Shrewsburry (Inglaterra), em 1809. Neto e filho de médico, perdeu a mãe aos 8 anos, sendo criado por suas irmãs. Era uma criança extremamente observadora, inteligente e curiosa. Adorava colecionar insetos, principalmente besouros, pedras, minerais, conchas, flores e ovos de pássaros.

Aos 16 anos foi estudar Medicina em Edimburgo, Escócia. Detestou. Era muito sensível a sangue e achava as aulas tediosas. Passava o tempo lendo obras sobre história natural. O pai, percebendo o descaso do filho com o curso de Medicina, o mandou para Cambridge para se tornar um clérigo na Igreja Anglicana. Naquela época a carreira de pastor anglicano era promissora financeiramente.

Em Cambridge, Darwin conheceu John Henslow, religioso, geólogo e

botânico. Foi Henslow que convidou Darwin para participar de uma viagem a

bordo do Beagle. Darwin foi como naturalista voluntário. A viagem começou em

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1831 e terminou em 1836. Na viagem Darwin ficou 18 meses a bordo e o resto em terra firme. Aproveitou para coletar fósseis, insetos, registrar inúmeras observações e instigar os princípios da construção da teoria da evolução.

Figura 6 – Mapa da viagem realizada por Darwin

Fonte: https://farm5.staticflickr.com/4085/4977177837_5b29f05060_o.jpg;

Em 1832, o navio aportou em Salvador, Bahia. Foi o primeiro ponto na América do Sul da expedição. No Brasil, Darwin visitou São Paulo (Arquipélagos de São Pedro e São Paulo), Fernando de Noronha, ilhas de Abrolho e as cidades de Salvador e Rio de Janeiro.

Darwin achou a vegetação e a biodiversidade brasileira exuberantes. No entanto, detestou a cidade de Recife, por considerá-la imunda, e ficou revoltado com a burocracia, a escravidão, a falta de educação dos brasileiros e o excesso de burocracia para se lidar com assuntos corriqueiros.

Depois de passar pelo Brasil, continuou sua expedição pela América do Sul,

sendo que vivenciou um terremoto de grande magnitude em Valparaíso, Chile. Em

Galápagos, Equador, ficou maravilhado com a diversidade e particularidades das

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espécies ali presentes. As observações realizadas em Galápagos foram fundamentais para as bases da especiação.

Em 1836, Darwin retorna para a Inglaterra. Já era considerado um renomado naturalista em função das observações e relatos obtidos durante a expedição. Não precisava trabalhar para o sustento financeiro da família.

A publicação do livro “A origem das espécies” ocorreu quase 20 anos após a viagem. Darwin viveu por muito tempo um conflito entre a religião e seus achados. O maior empurrão para a publicação foi uma carta de outro naturalista inglês Alfred Wallace que relatava encontrar os mesmos achados de Darwin.

Mas quem teria sido Alfred Wallace...

Se Darwin possuía apoio familiar para se dedicar à ciência, Wallace não teve os mesmos privilégios. Nasceu em 1823, em uma família de classe média decadente. Teve que sair da escola aos 14 anos, para ajudar no sustento da família. Começou a trabalhar com o irmão em medições de estradas e terrenos.

Como ficava muito em campo aproveitava para fazer o que mais gostava:

observar a natureza.

Quando a empresa do irmão faliu, Wallace foi dar aulas de topografia em Leicester e depois aulas de ciências em Neath (País de Gales). Neste período, Wallace estudava muito. Lia muitas obras, incluindo as obras de Malthus, Chambers, Lyell e Darwin. Sim, Wallace leu o diário da viagem de Darwin, chamado “A viagem de Beagle” publicado em 1845.

Wallace era fascinado por biologia e começou a coletar espécimes biológicos. Fez várias viagens pelos trópicos (Amazônia, Malásia e Indonésia).

Durante estas viagens, Wallace avançou muito e lançou os preceitos da

biogeografia. No entanto, também era ávido para entender a evolução das

espécies. No início destas viagens Wallace já acreditava na transmutação das

espécies e que barreiras geográficas eram fundamentais na distribuição das

espécies.

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Baseado nestes achados Wallace publicou um artigo chamado “On the law which has regulated the introduction of new species” em 1855. Darwin até então não havia publicado nada tão evidente sobre a evolução, pois trabalhava a mais de 20 anos em segredo.

Os avanços dos trabalhos de Wallace forçaram Darwin a publicar “A origem das espécies”. Ou seja, os dois chegaram nas mesmas conclusões sobre a seleção natural.

A teoria da seleção natural é creditada a estes dois cientistas. Fantásticos no seu tempo!

1.4 Teorias sintéticas de evolução

Segundo esta teoria, os principais fatores que atuam sobre o conjunto de genes de uma população são: mutação, recombinação genética (permutação), migração, seleção natural e deriva genética.

 Mutação: fonte primária de variabilidade. Não ocorre para adaptar o individuo ao ambiente. Elas ocorrem ao acaso e, por seleção natural, são mantidas quando adaptativas (positivas) ou eliminadas (quando negativas).

Há também mutações gênicas que são neutras. As mutações podem ocorrer em células somáticas ou em células germinativas.

 Migração: Corresponde aos processos de entrada (imigração) ou saída

(emigração) de indivíduos de uma população. A imigração, chegada de

novos indivíduos, pode introduzir novos genes na população, o que

aumenta a variabilidade genética. Com a emigração, normalmente há

redução da variabilidade genética da população. A migração permite que se

estabeleça fluxo gênico entre populações distintas.

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 Seleção Natural: A seleção natural atua permanentemente sobre todas as populações. Mesmo em ambiente estáveis e constantes, a seleção natural, que age de forma estabilizadora, está presente eliminando os fenótipos desviantes. A seleção atua sobre os fenótipos que resultam da interação entre genótipo e ambiente. Portanto, o ambiente não representa um sistema constante e estável, quer ao longo do tempo quer ao longo do espaço, o que determina interações diferentes entre os organismos e o meio.

 Deriva genética: Corresponde a processos aleatórios que reduzem a variabilidade genética de uma população sem relação com a maior ou menor adaptabilidade de indivíduos. A deriva é um processo totalmente ao acaso. Tipos de deriva genética: Efeito gargalo (redução de população inicial em uma ou mais populações pequenas); Princípio fundador (Estabelecimento de uma nova população a partir de poucos indivíduos que emigram de uma população original. Trata-se de uma das maneiras mais comuns de dispersão de inúmeras espécies animais e também de origem de espécies).

1.5 Seleção artificial

Muito, muito antes de Darwin e Wallace, fazendeiros e agricultores estavam usando a ideia da seleção para causar mudanças nas características de suas plantas ou animais ao longo de décadas. Fazendeiros e agricultores permitiram a reprodução apenas de plantas e animais com características desejáveis. Esse processo é chamado de seleção artificial porque são pessoas (ao invés da natureza) que vão selecionar os organismos que vão reproduzir.

Exemplo: raças de animais domésticos; vários vegetais foram selecionados a

partir da mostarda silvestre (repolho, brócolis, repolho crespo, couve-flor e couve

rábano).

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Figura 7 – Seleção artificial de raças de cães

Fonte: http://content-portal.istoe.com.br/istoeimagens/imagens/mi_7266235215631168.jpg;

Figura 8 – Seleção artificial de brássicas

Fonte: https://s-media-cache-

ak0.pinimg.com/736x/da/51/6f/da516f6f38481bac8c4f37dfd48f1924.jpg;