Disciplina. Biologia. Teorias Evolutivas

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Super Tópicos Vestibulares 1

Disciplina

Biologia

Teorias Evolutivas

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Resumo

Até o século XVIII era defendida a ideia do fixismo, ou seja, de que os organismos não sofriam alteração ao longo do tempo, permanecendo da mesma forma desde o momento de sua criação. Desafiando o fixismo, há a ideia do evolucionismo, que descreve a alteração das características hereditárias de uma população ao longo do tempo, permitindo a diversificação dos seres vivos. A ideia fixista é refutada por diversos argumentos, como a presença de fósseis que permitem traçar uma linha evolutiva de estudos embrionários comparados. Nestes estudos é possível avaliar a semelhança e diferença entre os desenvolvimentos de seres mais ou menos aparentados, e de análises genéticas, que permitem observar a semelhança e diferença entre as sequências de bases nitrogenadas de diversos seres. De qualquer modo, a forma de entender como os organismos se modificam ao longo do tempo mudou, de acordo com diversas teorias evolutivas. Entre estas, três podem ser destacadas:

Lamarckismo, Darwinismo e Neodarwinismo.

Lamarckismo

Jean-Baptiste Lamarck foi um dos primeiros a tentar explicar a evolução dos seres vivos. Sua maneira de explicar a alteração de características nos seres vivos, e a forma que essas características eram passadas, foi a Lei do Uso e Desuso e a Lei dos Caracteres Adquiridos. A Lei do Uso e Desuso diz que características muito utilizadas pelo organismo se desenvolvem, enquanto características pouco utilizadas tendem a atrofiar e sumir. Para Lamarck, o meio era um agente modificador. Usando o clássico exemplo das girafas, se o pescoço delas fosse curto demais, elas não seriam capazes de se alimentar de árvores altas. Por muito utilizarem o pescoço para alcançar as plantas, este tende a crescer. Ao mesmo tempo, se um animal vive em cavernas ou no subterrâneo, onde não tem acesso a luz, ele não precisa de olhos, então a tendência seria os olhos atrofiarem e sumirem. A Transmissão dos Caracteres Adquiridos consiste na transmissão das características adquiridas pela lei do uso de desuso aos descendentes, então os filhotes da girafa já nasceriam com pescoços longos, por exemplo. Ambos os pontos são errôneos, já que a Lei do Uso e Desuso tem falhas (os organismos podem se adaptar ao seu meio, mas apenas dentro de um limite previamente estabelecido pelo genótipo), e os caracteres adquiridos não são transmitidos aos descendentes, já que, como hoje sabemos, não constam na informação genética.

Darwinismo

O naturalista inglês Charles Darwin discordava da ideia de que o ambiente agisse como agente modificador. Para ele, o meio era um agente selecionador. Darwin, então, postulou a seleção natural que determinaria os seres mais aptos a sobreviver naquele ambiente, eliminando aqueles que fossem menos adequados. No exemplo da girafa com árvores altas, para Darwin, girafas de pescoços curtos

morreriam, enquanto girafas de pescoço longo seriam selecionadas positivamente por esse ambiente, prevalecendo. A seleção natural é um mecanismo correto, mas Darwin não sabia explicar o surgimento dessas características variantes (como diferentes tamanhos de pescoço) e como essas características eram passadas para a descendência.

Neodarwinismo

O Neodarwinismo, também chamado Teoria Moderna da Evolução, alia conhecimentos de Genética com a teoria evolucionista de Darwin, de modo que possa preencher as lacunas deixadas pela falta de conhecimento na época.

Explica-se que as características surgem na população através de mutações, e os caracteres hereditários são determinados por genes, e esses genes seriam passados para a descendência através dos gametas. O ambiente atua determinando mutações benéficas e prejudiciais, preservando indivíduos cujas características sejam favoráveis (que então sobrevivem e passam essas características à descendência através de seus gametas), eliminando mutações prejudiciais daquela população.

Biodiversidade

Os seres vivos podem ser classificados em cinco Reinos, que englobam todos os seres vivos conhecidos, segundo a classificação do sistema de Whittaker. São esses reinos:

Monera, Protoctista, Fungi, Animalia e Plantae.

• Reino Monera: É o Reino que engloba organismos unicelulares procariotos (sem núcleo definido por membrana, nem organelas membranosas). Inclui todas as bactérias.

• Reino Protoctista: Não há uma característica que defina todos os Protoctistas. São unicelulares ou pluricelulares, autotróficos ou heterotrófico, mas todos são eucariontes (apresentam núcleo definido e organelas membranosas). Entre seus representantes, estão as algas e protozoários, como a ameba.

• Reino Fungi: Eucariontes, em geral pluricelulares (embora haja presença de espécies unicelulares), heterotróficos por absorção. É o Reino cujos representantes principais são os fungos, como leveduras e cogumelos.

• Reino Plantae: Eucariontes, pluricelulares, todos autotróficos fotossintetizantes. São representados por briófitas (musgos), pteridófitas (samambaias), gimnospermas (pinheiros) e angiospermas (alface, tomate, grama, macieira, mangueira, etc).

• Reino Animalia: Organismos eucariontes, pluricelulares, heterotróficos cuja nutrição se dá por ingestão. São representados pelos animais em geral, como Poríferos (esponjas), Cnidários (água- viva),Platelmintos (vermes achatados, como a tênia), Nematelmintos (vermes cilíndricos, como a lombriga), Moluscos (mexilhões, polvos, etc), Anelídeos (minhocas, sanguessugas, etc), Artrópodes (barata,

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escorpião, lacraia, camarão, etc), Equinodermos (estrela-do-mar, pepino-do-mar, etc) e Cordados (peixe, sapo, cobra, gavião, humanos, etc).

Sobre os filos do Reino Animalia, a tabela a seguir destaca algumas características sobre a Fisiologia de cada filo.

Entre os filos de Reino Plantae, há também uma tabela para comparar as características entre os quatro grupos.

Característica Briófitas Pteridófitas Estruturas Rizoide,

cauloide, filoide

Raiz, caule, folhas Vascularidade Avascular Vascular Fase Dominante Gametófito Esporófito

Dependência de água para a reprodução

Alta Alta

Característica Briófitas Pteridófitas Estruturas Rizoide,

cauloide, filoide

Raiz, caule, folhas Vascularidade Avascular Vascular Fase Dominante Gametófito Esporófito

Dependência de água para a reprodução

Alta Alta

Característica Gimnosperm as

Angiosperm as

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Super Tópicos Vestibulares 4 Estruturas Raiz, caule,

folhas, estróbilo, sementes

Raiz, caule, folhas, flores, frutos, sementes Vascularidade Vascular Vascular Fase Dominante Esporófito Esporófito Dependência de

água para a reprodução

Mínima Mínima

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Questões

1.

Darwin, em viagem às ilhas Galápagos, observou que os tentilhões apresentavam bico com formatos diferentes em cada ilha, de acordo com o tipo de alimentação disponível.

Lamarck, ao explicar que o pescoço da girafa teria esticado para colher folhas e frutos no alto das árvores, elaborou ideias importantes sobre a evolução dos seres vivos.

O texto aponta que uma ideia comum às teorias da evolução, propostas por Darwin e Lamarck, refere-se à interação entre os organismos e seus ambientes, que é denominada de a) mutação.

b) adaptação.

c) seleção natural.

d) recombinação gênica.

e) variabilidade genética.

2.

Pesquisadores da Universidade de Passo Fundo estão desenvolvendo uma pesquisa sobre a Conservação e Biodiversidade no Parque Municipal de Sertão e já registraram 22 espécies de anfíbios. Além de conhecer as espécies da fauna, esses registros contribuem para a conservação de um fragmento de floresta ombrófila mista do bioma mata Atlântica, que hoje corresponde a menos de 2%

da floresta original. Nesta unidade de conservação destaca- se o pinheiro-do-paraná (Araucaria angustifolia), planta do grupo das Pinophytas (Gimnospermas). Essa planta tem como característica reprodutiva:

a) A polinização feita por animais como a entomofilia (insetos), ornitofilia (aves) e quiropterofilia (morcegos).

b) Estruturas produtoras de gametas pouco evidentes como nas criptógamas.

c) Sementes protegidas no interior dos frutos que se originam do desenvolvimento do ovário da flor.

d) O transporte dos grãos de pólen até o óvulo pelo vento e a transformação do óvulo em semente.

e) A dependência da água para a reprodução sexuada, porque seus gametas masculinos flagelados precisam alcançar os gametas femininos que são imóveis.

3.

Observe a figura abaixo:

LOPES, Sônia Godoy Bueno Carvalho. Bio. São Paulo: Saraiva, 200, v. 3.

Sobre as estruturas locomotoras acima representadas, podemos afirmar que são:

a) Homólogas, porque têm a mesma função e a mesma origem.

b) Homólogas, porque têm a mesma função e origens diferentes.

c) Análogas, porque têm a mesma função e a mesma origem.

d) Análogas, porque têm a mesma função, mas possuem origens diferentes.

e) Homólogas, porque têm funções diferentes, mas possuem a mesma origem.

4.

Todo o sistema hidrovascular está preenchido por um líquido similar à água do mar, exceto pelo fato de que apresenta alguns tipos celulares, proteínas e um alto conteúdo de íons potássio. Quando o animal se locomove, esse sistema opera como um sistema hidráulico e a concentração da ampola determina o alongamento do pé ambulacral. Quando ele entra em contato com o substrato, o centro da ventosa terminal retrai-se, produzindo vácuo e adesão. Sabe-se que a ponta do pé ambulacrário elabora uma secreção que contribui para a adesão.”

O tipo de locomoção descrito acima é encontrado em:

a) estrela-do-mar.

b) caracol.

c) minhoca.

d) hidra.

e) piolho-de-cobra.

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5.

“Nada na biologia faz sentido, a não ser sob a luz da evolução”, escreveu Theodosius Dobzhansky, em 1973. “A biologia só se consolidou como ciência após a teoria da evolução”, diz o biólogo Diogo Meyer, da USP. Se estivesse vivo, Charles Darwin faria 200 anos em 2009. E foi ele que elaborou a teoria da seleção natural, que explica a evolução dos seres vivos.

(Estado de S.Paulo, 08.02.2009. Adaptado)

Segundo a teoria proposta por Charles Darwin, os seres vivos:

a) São imutáveis, e isso significa que seus descendentes mantêm suas características por várias gerações.

b) São induzidos a mudar quando o ambiente se altera, deixando mais descendentes adaptados.

c) Mais fortes sempre sobrevivem e deixam descendentes mais fortes, sendo desnecessária a influência ambiental e genética.

d) Tendem a se aperfeiçoar, independentemente das mudanças do meio ambiente, e a cada geração formam descendentes modificados.

e) Mais adaptados apresentam maiores chances de sobrevivência e reprodução, passando aos descendentes suas características vantajosas.

6.

Apesar de bastante criticadas na época em que foram postuladas, as ideias propostas por Charles Darwin sobre o processo evolutivo dos seres vivos são hoje amplamente aceitas, uma vez que outras evidências colhidas empiricamente corroboram a Teoria da Evolução. Assinale a alternativa que NÃO expressa uma evidência dessa teoria.

a) O estudo dos fósseis ao longo dos tempos geológicos mostra um aumento da complexidade das formas de seres vivos.

b) As características apresentadas por sucessivas gerações, dentro de uma espécie, são herdadas das gerações antecessoras.

c) Algumas estruturas corporais desenvolvem-se quando muito utilizadas ou atrofiam-se quando não utilizadas, como por exemplo a musculatura dos animais.

d) Quando se estudam os genomas, observa-se uma grande semelhança entre espécies muito próximas, como o homem e o chimpanzé.

e) O funcionamento bioquímico das células de todos os organismos é semelhante, sugerindo que todos tiveram um ancestral comum.

7.

Os ratos Peromyscus polionotus encontram-se distribuídos em ampla região na América do Norte. A pelagem de ratos dessa espécie varia do marrom claro até o escuro, sendo que os ratos de uma mesma população têm coloração muito semelhante. Em geral, a coloração da pelagem também é muito parecida à cor do solo da região em que se encontram, que também apresenta a mesma variação de cor, distribuída ao longo de um gradiente sul norte.

Na figura, encontram-se representadas sete diferentes populações de P. polionotus. Cada população é representada pela pelagem do rato, por uma amostra de solo e por sua posição geográfica no mapa.

O mecanismo evolutivo envolvido na associação entre cores de pelagem e de substrato é

a) a alimentação, pois pigmentos de terra são absorvidos e alteram a cor da pelagem dos roedores.

b) o fluxo gênico entre as diferentes populações, que mantém constante a grande diversidade interpopulacional.

c) a seleção natural, que, nesse caso, poderia ser entendida como a sobrevivência diferenciada de indivíduos com características distintas.

d) a mutação genética, que, em certos ambientes, como os de solo mais escuro, têm maior ocorrência e capacidade de alterar significativamente a cor da pelagem dos animais.

e) a herança de caracteres adquiridos, capacidade de organismos se adaptarem a diferentes ambientes e transmitirem suas características genéticas aos descendentes.

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8.

Observe os gráficos abaixo.

O gráfico I representa a distribuição do comprimento de um fenótipo, em uma população. Três amostras dessa população foram submetidas a diferentes modificações ambientais. A distribuição do fenótipo, em cada uma das amostras, após a ocorrência das modificações ambientais, está representada nos gráficos II, III e IV. Em cada gráfico, a ordenada e a abscissa indicam, respectivamente, a frequência de indivíduos e o comprimento, em centímetros, do fenótipo. Identifique o mecanismo evolutivo que atuou nestas modificações e explique a sua consequência em cada uma das amostras representadas pelos gráficos II, III e IV.

9.

Em 1997, uma pesquisadora da Universidade Goethe, na Alemanha, deparou-se com a seguinte situação: um de seus pacientes, portador do vírus HIV e já com os sintomas da AIDS, não respondia mais ao tratamento com o coquetel de drogas que recebia. Embora a cepa viral sensível às drogas se mantivesse controlada no organismo do paciente, sem se replicar e em níveis baixíssimos, outras cepas mostravam-se resistentes a todas as drogas utilizadas no coquetel, e o paciente sofria com a alta carga viral e com os efeitos colaterais das drogas ministradas. Visando permitir que o organismo do paciente se recuperasse dos efeitos colaterais provocados pelas drogas, o tratamento foi suspenso por alguns meses. Ao fim desse período, o paciente voltou a ser tratado com o mesmo coquetel de drogas anti-HIV que recebia anteriormente. As drogas se mostraram eficazes no combate ao vírus, e a carga viral caiu a níveis não detectáveis.

(Evolução: a incrível jornada da vida [Documentário da Scientific American Brasil], 2001.)

a) Que mecanismo evolutivo é o responsável pela mudança da característica da população viral frente aos medicamentos? No contexto da Biologia Evolutiva, quem foi o primeiro a propor esse mecanismo?

b) Explique por que o coquetel de drogas foi mais eficaz no combate à doença após o paciente ter ficado um período sem recebê-lo.

10.

Ao chegar ao arquipélago de Galápagos, no Pacífico, Darwin encontrou uma rica variedade de tartarugas e aves vivendo sob condições ambientais peculiares, como o isolamento geográfico e a dieta, que devem ter influenciado fortemente sua evolução ao longo de milhões de anos. As prováveis causas do fato de haver tantos animais tão semelhantes entre si – as aves, por exemplo, com o bico mais curto ou mais longo, dependendo do que comiam – pareciam claras.

(Pesquisa Fapesp, julho de 2011. Adaptado.)

a) Por que o isolamento geográfico favorece a especiação?

b) Na situação dada pelo texto, e no âmbito da teoria da evolução, explique que relação existe entre a dieta e o comprimento dos bicos das aves das diferentes ilhas do arquipélago de Galápagos

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Gabarito

1. B

Quando dizemos que um ser vivo possui as características adequadas para determinado ambiente, dizemos que ele está adaptado àquele ambiente.

2. D

As Gimnospermas possuem o transporte dos grãos de pólen pelo vento, onde ocorrerá a polinização e posteriormente será gerada uma semente, diminuindo a dependência da água para a reprodução

3. D

neste caso, apesar de terem a mesma função (voar), elas possuem origens evolutivas diferentes, pois um é um artrópode e o outro é um cordado.

4. A

O sistema ambulacrário é o tipo de locomoção encontrado nos equinodermos.

5. E

a seleção natural faz com que os mais aptos sejam selecionados positivamente em detrimento dos menos aptos, que apresentarão baixas frequências em uma população.

6. C

a utilização da musculatura sustenta em partes a Lei do Uso e Desuso de Lamarck, portanto ela não se aplica a Seleção Natural.

7. C

a seleção natural permitiu a sobrevivência de indivíduos com pelagem que se pareciam com o solo, ou seja, eles foram selecionados positivamente em relação aos que tinham pelagem que se constrastavam com o ambiente.

8. Seleção Natural.

População II – a sobrevivência dos indivíduos com fenótipos de comprimentos medianos foi favorecida.

População III – a sobrevivência dos indivíduos com fenótipos de comprimentos maiores foi favorecida.

População IV – houve favorecimento da expressão dos genótipos extremos, criando duas populações com características distintas de comprimento.

9.

a) O mecanismo em questão é a seleção natural. Essa atua na população viral existente, selecionando a população resistente aos medicamentos. Charles Darwin foi o primeiro a propor esse mecanismo para explicar a evolução biológica.

b) Na ausência do coquetel de medicamentos, os vírus que eram sensíveis às drogas proliferaram. Após algum tempo, a utilização do coquetel se mostrou eficaz pois ele atuou diminuindo a população dos vírus que são sensíveis a este.

10.

a) O isolamento geográfico favorece a especiação por que impede a troca de genes entre essas populações. As mutações que ocorrem nas populações isoladas geograficamente podem ser diferentes, ocasionando um isolamento reprodutivo. Este isolamento origina novas espécies.

b) O comprimento dos bicos das aves atuou como fator seletivo na evolução desses animais, de acordo com o tipo de alimento disponível nas Ilhas Galápagos. O animal que apresentava um determinado tipo de bico era selecionado pela natureza, na ilha, cujo tipo de alimento presente determinava uma facilidade nutricional.