Evolução
Teoria
Evolução é o processo através do qual ocorrem as mudanças ou transformações nos seres vivos ao longo do tempo, dando origem a espécies novas. A evolução é suportada por diferentes evidências, chamadas de evidências da evolução, que são, por exemplo:
● Registo fóssil: fósseis mostram que organismos que viveram no passado são diferentes de organismos atuais, indicando que houve uma mudança nos seres vivos ao longo do tempo, ou seja, houve evolução.
Ao observar ossos, pegadas e até mesmo fezes que foram fossilizadas, podemos descrever características de ancestrais em comum entre organismos vivos atualmente, mostrando o parentesco de determinadas linhagens evolutivas.
Exemplo de fóssil de dinossauro.
● Bioquímica: evidências genéticas e bioquímicas. Ao comparar características moleculares, podemos observar similaridades entre metabolismo, substâncias produzidas e sequências de DNA e bases nitrogenadas entre organismos.
O DNA de humanos difere em apenas 1% do DNA de chimpanzé, indicando grande proximidade evolutiva.
● Citologia: todos os seres vivos apresentam células, e a similaridade entre elas nos diferentes grupos de seres vivos indica parentesco entre organismos.
● Embriologia comparada: ao observar características semelhantes ao longo do desenvolvimento dos organismos, podemos inferir que eles apresentam um ancestral em comum.
Diferentes embriões em três estágios de desenvolvimento, mostrando similaridade entre eles nos primeiros estágios de vida.
● Órgãos vestigiais: são estruturas presentes nos ancestrais, porém não apresentam função nos organismos viventes autalmente. São exemplos os olhos de alguns animais, que se localizam embaixo da pele, algumas patas reduzidas em lagartos e mesmo o apêndice e o dente do siso nos humanos.
O apêndice (em rosa) é um órgão desenvolvido em muitos mamíferos, porém com função vestigial nos humanos.
● Órgãos homólogos e Homologia: estruturas em diferentes organismos apresentam a mesma origem embriológica, sendo que essas estruturas podem ter ou não a mesma função. As estruturas homólogas sugerem ancestralidade comum.
Estruturas homólogas podem ou não apresentar a mesma função, porém todas apresentam mesma ancestralidade. No caso da imagem, todos os animais apresentam um ancestral mamífero.
● Órgãos análogos e Analogia: refere-se à semelhança morfológica entre estruturas, em função de adaptação à execução da mesma função. As asas dos insetos e das aves são estruturas diferentes quanto à origem embriológica, mas ambas estão adaptadas à execução de uma mesma função: o voo.
São, portanto, estruturas análogas.
Estruturas análogas apresentam mesma função, porém origens evolutivas diferentes. Insetos são invertebrados artrópodes, enquanto aves são vertebrados, porém ambos possuem asas para voar.
As características dos seres podem surgir de duas maneiras: por convergência evolutiva ou por irradiação adaptativa.
● Convergência evolutiva: também chamada de convergência adaptativa. Espécies evolutivamente distintas apresentam características semelhantes. As características são selecionadas para a melhor sobrevivência no meio ambiente. Nesses casos, podem apresentar órgãos análogos.
Diferentes animais aquáticos, por mais que tenham ancestrais diferentes, apresentam mesma forma corporal, pois ela é mais vantajosa para a sobrevivência na água e para a natação.
● Irradiação adaptativa: também chamada de radiação adaptativa. Um mesmo ancestral em comum, ao longo do tempo evolutivo, sofreu com diferentes processos de especiação (formação de novas espécies). Esses processos usualmente envolvem a conquista de novos ambientes, e por conta disso acabam gerando descendentes com uma grande diversidade. Costumam apresentar órgãos homólogos.
Um mesmo ancestral mamífero, ao sofrer dispersão e especiação, deu origem a diferentes grupos de mamíferos viventes na atualidade, cada um com suas características de acordo com o ambiente onde vivem.
Teorias Evolutivas
Os seres vivos sempre foram estudados, mas a origem deles sempre foi motivo de dúvidas e discussões.
Para isso, diferentes hipóteses e teorias foram criadas, algumas recusadas e algumas validadas, algumas antes consideradas verdades também foram alteradas ou atualizadas com o avanço do conhecimento científico
Antes da Teoria da Evolução, acreditava-se no fixismo, em que todas as espécies surgiram no mundo da mesma forma como elas são atualmente, não sofrendo nenhuma modificação ao longo do tempo. O fixismo usualmente está associado à ideia de criacionismo e religião, em que um deus ou uma entidade superior teria dado origem a todos os seres vivos. Porém, os estudos de classificação biológica, como o sistema de classificação de Linneu, e a descoberta de diversos tipos de fósseis e outras evidências da evolução fizeram com que os pesquisadores percebessem que a ideia do fixismo é inválida, e os seres vivos se modificam ao longo do tempo.
No fixismo (esquerda) os indivíduos nunca se alteram ao longo do tempo. Já com a evolução (direita) os organismos podem sofrer alterações e processos de especiação (formação de novas espécies) ao longo do tempo.
Jean-Baptiste Lamarck foi um dos primeiros cientistas a ir contra a ideia de fixismo, sendo muito importante para a ciência por introduzir a idéia da evolução como verdade. Porém a argumentação utilizada por ele era cientificamente incorreta. Dentre as hipóteses propostas no lamarckismo podemos citar:
● Uso e desuso: o uso de determinadas partes do corpo do organismo faz com que elas se desenvolvam, e o desuso faz com que se atrofiem. Isso faz com que os organismos se modifiquem para se adaptar e sobreviver ao meio.
● Transmissão dos caracteres adquiridos: alterações no corpo do organismo provocadas pelo uso ou desuso são transmitidas aos descendentes
Exemplo do lamarckismo. Girafas que “usam” mais o pescoço, alongando-o, aumentam essa característica (uso e desuso). Como ela foi adquirida ao longo da vida, é transmitida ao longo das gerações (transmissão dos caracteres adquiridos).
Foi Charles Darwin que formulou a seleção natural em seu livro “A Origem das Espécies”, para explicar a evolução dos seres. Ele criou a teoria da seleção natural, que dizia que as características dos seres vivos são selecionadas pelo meio ambiente. Características favoráveis se mantêm na população pois garantem a sobrevivência do indivíduo, fazendo com que ele consiga chegar à idade adulta e se reproduzir. Já características desfavoráveis são perdidas ao longo das gerações, normalmente por conta da não sobrevivência daqueles que as portam.
Darwin estudou durante muitos anos as variações dos seres vivos, observando que grupos biológicos próximos poderiam ter características diferentes dependendo do ambiente em que vivem, como o exemplo clássico dos tentilhões de Galápagos, que tem bicos de formatos diferentes de acordo com o que eles se alimentam.
Quatro espécies dos tentilhões de Galápagos, com variações no formato dos bicos para alimentação.
Durante a mesma época da publicação de “A Origem das Espécies”, o cientista Alfred Russel Wallace também estava escrevendo um trabalho, com a mesma teoria de Darwin, sobre a seleção de características pelo meio ambiente. Porém o trabalho de Darwin ganhou maior visibilidade. Apesar disso, podemos encontrar a seleção natural sendo chamada de Teoria de Darwin-Wallace.
Apesar de seu importante trabalho, Darwin não conseguiu explicar de onde as características surgiam e como elas eram transmitidas através das gerações. Para isso, formulou-se a teoria sintética da evolução, também conhecida como Neodarwinismo. Essa teoria inclui e relaciona a genética e a variabilidade com as características físicas observadas. São fatores que aumentam a variabilidade genética a mutação (alteração aleatória nas bases nitrogenadas do DNA) e o crossing-over (também conhecido como permutação, é a troca de partes dos cromossomos durante a meiose).
Na imagem de cima, a mutação causa uma alteração no gene que altera a característica da cor do inseto. Já na imagem de baixo, vemos como ocorre o crossing-over entre cromossomos homólogos durante a divisão celular Meiose.
No neodarwinismo vemos também que a seleção natural e a deriva gênica são responsáveis pela redução da variabilidade genética. Quando ocorre uma seleção negativa de uma característica, ela é perdida da população (perda de variabilidade). Na deriva gênica, há morte aleatória de diferentes indivíduos em uma população, causando a perda dessas características também.
Uma pessoa pisando em um aglomerado de insetos é um exemplo de deriva gênica, reduzindo a variabilidade genética da população. Ainda sobre evolução, é importante conhecer outros conceitos:
Seleção artificial
O ser humano é que seleciona e reproduz organismos com as melhores características, ou com as características desejadas. São exemplos a seleção de ovelhas que produzem mais lã, galinhas que colocam ovos maiores, plantas que dão frutos mais doces ou mesmo animais com características consideradas atraentes, como vemos entre cães de raça.
Diversos cães de raça são fruto de seleção artificial. Apesar de algumas características que podem atrair pessoas, tanto a anatomia quanto o metabolismo dos animais podem acabar sendo severamente prejudicados, causando dores, doenças e problemas hereditários que reduzem o tempo de vida do animal.
Tipos de seleção natural A seleção natural pode ser
● Direcional: apenas uma das características extremas é selecionada positivamente.
● Disruptiva: ambas as características extremas são selecionadas positivamente.
● Estabilizadora: apenas a característica intermediária é selecionada positivamente.
Exercícios de fixação
1. A seleção natural configura-se como o principal conceito dentro da teoria da evolução proposta por Darwin. Observe as alternativas abaixo e marque aquela que indica corretamente a ideia de seleção natural.
a) Os organismos mais fortes sobrevivem e transmitem essa característica para os seus descendentes.
b) Os organismos mais fortes conseguem reproduzir-se e impedir a reprodução dos mais fracos.
c) Os organismos mais aptos são selecionados pelo meio e todos os organismos mais fracos são extintos.
d) Os organismos mais aptos a sobreviver no ambiente apresentam maior chance de reprodução e transmissão da característica vantajosa para os seus descendentes.
e) Apenas os organismos mais fortes reproduzem-se e produzem descendentes férteis.
2. Considerando diferentes hipóteses evolucionistas, analise as afirmações abaixo e as respectivas justificativas.
A – O Urso Polar é BRANCO porque vive na NEVE!
B – O Urso Polar vive na NEVE porque é BRANCO!
As afirmações A e B podem ser atribuídas, respectivamente, a:
a) Lamarck e Darwin.
b) Pasteur e Lamarck.
c) Pasteur e Darwin.
d) Darwin e Wallace.
e) Wallace e Darwin.
3. Sabemos que a seleção natural é um ponto importante da teoria criada por Charles Darwin. Marque a alternativa incorreta a respeito da ideia de seleção natural:
a) Segundo a teoria da seleção natural, o mais forte sobrevive.
b) Segundo Darwin, os organismos estão constantemente lutando pela sobrevivência e apenas os mais aptos sobrevivem.
c) Os seres mais aptos possuem maior chance de reproduzir-se e deixar descendentes.
d) Superbactérias são um exemplo clássico de seleção natural.
4. Sabemos que Jean-Baptiste Lamarck foi um dos primeiros estudiosos que compreenderam que o meio poderia de alguma forma influenciar na evolução dos seres vivos. Apesar de algumas conclusões errôneas, esse pesquisador foi muito importante para a biologia evolutiva.
Marque a alternativa que indica os dois pontos principais da teoria que ficou conhecida por lamarckismo.
a) Seleção natural e mutação.
b) Lei do uso e desuso e seleção natural.
c) Lei do uso e desuso e lei da necessidade.
d) Lei da herança dos caracteres adquiridos e lei do uso e desuso.
e) Seleção natural e lei da herança dos caracteres adquiridos.
5. Quais as características presentes nos indivíduos de uma espécie afim de que possamos afirmar que os mesmos são mais adaptados em comparação a outros indivíduos da mesma espécie?
a) São maiores e solitários.
b) Comem mais e apresentam cores vibrantes.
c) Vivem mais e reproduzem mais.
d) Apresentam mais membros como pernas ou patas.
e) São mais fortes.
Exercícios de vestibulares
1. (FUVEST 2016) Qual das alternativas apresenta um par de estruturas homólogas?
a) Asa de morcego e asa de borboleta.
b) Carapaça de tatu e concha de caramujo.
c) Nadadeira de peixe e asa de borboleta.
d) Asa de ave e asa de morcego.
e) Concha de caramujo e escama de peixe.
2. (UFU-MG 2016) Quando a semelhança entre estruturas animais não é sinal de parentesco, mas conseguida pela ação da seleção natural sobre espécies de origens diferentes, fala-se em:
a) convergência adaptativa.
b) isolamento reprodutivo.
c) irradiação adaptativa.
d) isolamento geográfico.
e) alopatria.
3. (UNIRIO 2012) O citocromo C é uma proteína respiratória que se encontra em todos os organismos aeróbios. A molécula desta proteína existe em todas as espécies com a mesma função, sendo constituída por 104 aminoácidos. No decurso da evolução, as mutações mudaram os aminoácidos em certas posições da proteína, mas o citocromo C de todas as espécies tem proteína, incontestavelmente estrutura e função semelhantes, tornando-se, para o evolucionismo, uma evidência de ordem:
a) paleontológica.
b) embriológica.
c) citológica.
d) anatômica.
e) bioquímica.
4. (UFC-CE 2016) Suponha que paleontólogos descobriram um fóssil no Brasil que pertencia a uma mesma espécie encontrada na África. A explicação para esse fato está no(a)
a) deriva continental.
b) mutação.
c) isolamento geográfico.
d) desertificação.
e) especiação.
5. (UDESC 2009) “Órgãos que exercem as mesmas funções em espécies diferentes, mas que possuem origem embrionária distinta; e órgãos ou estruturas atrofiadas, sem função evidente”, são chamados, respectivamente, de:
a) órgãos análogos e órgãos homólogos.
b) órgãos vestigiais e órgãos homólogos.
c) órgãos homólogos e órgãos vestigiais.
d) órgãos análogos e órgãos vestigiais.
e) órgãos homólogos e órgãos análogos.
6. (UFJF 2003) Em relação às evidências da evolução biológica, é correto afirmar que:
a) um órgão vestigial, como o apêndice vermiforme no homem, não é evidência da evolução, porque é uma estrutura atrofiada e sem função aparente.
b) a pata dianteira de um cavalo e a asa de um morcego constituem evidência da evolução, porque são estruturas homólogas, apesar de o cavalo ter perdido os dedos, enquanto no morcego estes não só foram mantidos como alongados.
c) a asa de uma ave e o élitro (asa dura) de um besouro podem ser considerados como evidência da evolução, porque são estruturas análogas, que possuem origem embriológica diferente.
d) os fósseis constituem uma evidência da evolução, porque mostram que os organismos atuais são mais especializados e mais adaptados que os extintos.
e) a embriogênese é uma evidência da evolução, porque mostra que uma célula ovo evolui para mórula, blástula, gástrula e embrião, que, finalmente, evolui para o indivíduo adulto.
7. (UFRS 2007) Uma professora de biologia explicou aos seus alunos que a quantidade da enzima láctase diminui muito ao longo do desenvolvimento de indivíduos originários de povos orientais, o que impede a degradação efetiva do açúcar do leite. Uma das alunas comentou que essa diminuição de láctase deveria ser causada pelo tipo de alimentação característico dos orientais: pobre em leite e seus derivados. A professora ponderou que a aluna havia expressado uma ideia que correspondia ao pensamento de:
a) Darwin b) Morgan c) Lamarck d) Crick e) Mendel
8. (2016) A seleção de bactérias resistentes a antibióticos é uma realidade que tem ocasionado o desenvolvimento de superbactérias, que são resistentes a vários tipos desse medicamento. O desenvolvimento de superbactérias é um bom exemplo do mecanismo de:
a) seleção natural.
b) deriva genética.
c) seleção sexual.
d) linkage.
e) pleiotropia.
9. (Enem 2014) Em 1831 a bordo do navio Beagle, Charles Darwin, naturalista inglês, iniciou uma viagem de exploração científica pelo mundo, durante a qual fez importantes observações dos seres vivos que resultaram na publicação do livro A origem das espécies por meio da seleção natural. Nesse livro, considerado um dos mais importantes da história da Biologia, Darwin apresentou sua teoria sobre a evolução das espécies – o darwinismo –, que se baseia principalmente nas seguintes ideias: Todos os seres vivos descendem, com modificações, de ancestrais comuns. Os indivíduos com características mais vantajosas são selecionados naturalmente para a reprodução. Entre as muitas evidências apontadas como provas da evolução dos seres vivos, Darwin destacou os fósseis que encontrou em vários países por onde passou. Na Argentina, por exemplo, descobriu o fóssil de um bicho preguiça gigante com mais de 3 metros de comprimento. Essas descobertas, entre outras, ajudaram a concluir que nosso planeta foi habitado por organismos diferentes dos atuais e que muitas espécies recentes têm semelhanças com esses organismos, o que é um forte indício de parentesco evolutivo. De acordo com o texto, é correto afirmar que:
a) a descoberta de fósseis foi um fator que dificultou a comprovação da teoria evolucionista de Darwin
b) o darwinismo se baseou no estudo de espécies que contradizem, até hoje, a teoria da seleção natural
c) a teoria da origem das espécies, ao contrário do que Darwin esperava, não teve repercussão nos estudos da Biologia
d) as características dos indivíduos são imutáveis ao longo das gerações, pois eles são cópias idênticas dos seus ancestrais
e) os indivíduos não são exatamente iguais, apresentando diferenças que os tornam mais adaptados ou menos adaptados ao ambiente.
10. (Enem 2014) Uma equipe de paleontólogos descobriu um rastro de dinossauro carnívoro e nadador, no norte da Espanha. O rastro completo tem comprimento igual a 15 metros e consiste de vários pares simétricos de duas marcas de três arranhões cada uma, conservadas em arenito. O espaço entre duas marcas consecutivas mostra uma pernada de 2,5 metros. O rastro difere do de um dinossauro não- nadador: “são as unhas que penetram no barro — e não a pisada —, o que demonstra que o animal estava nadando sobre a água: só tocava o solo com as unhas, não pisava”, afirmam os paleontólogos.
Internet: (com adaptações). Qual dos seguintes fragmentos do texto, considerado isoladamente, é variável relevante para se estimar o tamanho do dinossauro nadador mencionado?
a) “O rastro completo tem 15 metros de comprimento”
b) “O espaço entre duas marcas consecutivas mostra uma pernada de 2,5 metros”
c) “O rastro difere do de um dinossauro não-nadador”
d) “são as unhas que penetram no barro — e não a pisada”
e) “o animal estava nadando sobre a água: só tocava o solo com as unhas”
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Gabaritos
Exercícios de fixação
1. D
Segundo o conceito de seleção natural, não é o mais forte que sobrevive, mas sim o mais apto, ou seja, aquele que apresenta características que lhe conferem vantagem no ambiente. O organismo mais apto sobrevive e, consequentemente, possui mais chance de reproduzir-se e produzir descendentes com as mesmas características.
2. A
Lamarck – os seres vivos se adaptam de acordo com a condição do ambiente. Darwin – somente o mais adaptado irá sobreviver.
Na neve, entre o urso marrom e o branco, o branco tem mais chance de sobreviver.
3. A
O organismo selecionado é aquele que possui características favoráveis à sobrevivência em determinado local, ou seja, o mais apto, e não o mais forte.
4. D
Os principais pontos do lamarckismo foram a lei do uso e desuso, que diz que certos órgãos podem desenvolver-se ou atrofiar-se de acordo com sua utilização, e a lei da herança dos caracteres adquiridos, que afirma que uma característica adquirida durante a vida é passada à prole.
5. C
Os seres mais complexos e, portanto, mais evoluídos, vivem mais e possuem maior chance de reproduzir- se, deixando mais descendentes.
Exercícios de vestibulares
1. D
Estruturas homólogas apresentam a mesma origem embrionária e podem ou não desempenhar funções iguais. Um exemplo disso é a asa de uma ave e a asa de um morcego.
2. A
Quando dois organismos de espécies diferentes têm estruturas semelhantes quer dizer que houve convergência adaptativa: as espécies vivem em um mesmo tipo de ambiente e, graças a isso, acabaram adquirindo semelhanças morfológicas em decorrência da seleção natural.
3. E
O que está sendo abordado é uma proteína, ou seja, só pode ser uma evidência bioquímica.
4. A
Com a Deriva Continental e a separação das terras, houve isolamento geográfico: a fauna dos continentes foi sofrendo diversificação e se tornando distinta em cada continente. Como as espécies viviam juntas no Hemisfério Sul antes da Deriva Continental, podem ter sido encontrados fósseis de uma mesma espécie tanto no Brasil como na África.
5. D
Órgãos que exercem funções iguais em espécies diferentes e possuem diferente origem embrionária são chamados de órgãos análogos. Estruturas atrofiadas e sem função são chamadas de órgãos vestigiais.
6. B
Órgão vestigial é evidência de evolução; a asa de uma ave e a asa dura de um besouro não são consideradas estruturas análogas, pois elas possuem diferentes funções; os fósseis constituem evidências da evolução por causa dos aspectos morfológicos que apresentam possíveis ancestralidades comuns, e não evolução por aperfeiçoamento; a embriogênese é uma evidência da evolução porque mostra que embriões de diferentes espécies são semelhantes na fase inicial do desenvolvimento do embrião.
7. C
No trecho “essa diminuição de lactase deveria ser causada pelo tipo de alimentação característico dos orientais: pobre em leite e seus derivados” fica evidente a lei do uso e do desuso, ideia lamarquista.
8. A
A seleção natural refere-se ao processo de seleção do organismo mais apto a sobreviver em determinado ambiente. No caso das bactérias, o meio seleciona aquelas que não são mortas pelos antibióticos utilizados.
9. E
A descoberta dos fósseis permitiu que os cientistas estabelecessem uma relação de parentesco entre organismos que atualmente são considerados diferentes, facilitando a comprovação de que, na teoria evolucionista de Darwin, os organismos descendiam de um ancestral comum. Com isso, a opção A está incorreta. O darwinismo tem como sua principal teoria a seleção natural, em que organismos que possuem uma característica que confira adaptação ao ambiente onde vivem reproduzem-se mais e têm mais descendentes. Sendo assim, a opção B está incorreta também. Ao elaborar a teoria das espécies, Darwin quebrou paradigmas quanto aos conceitos de modificações dos organismos, sendo reconhecido até hoje como o pai da evolução pelos cientistas. Logo, a opção C está errada ao falar que “a teoria da origem das espécies, ao contrário do que Darwin esperava, não teve repercussão nos estudos da Biologia”. Na opção D, ao falar que “as características dos indivíduos são imutáveis ao longo das gerações, pois eles são cópias idênticas dos seus ancestrais”, há um caráter fixista, contrário ao que Darwin acreditava. Isso torna essa opção errada. Já na opção E, ao falar que os “os indivíduos não são exatamente iguais, apresentando diferenças que os tornam mais adaptados ou menos adaptados ao ambiente”, fala-se exatamente da teoria de seleção natural de Darwin, em que os organismos possuem características diferentes que permitem uma melhor ou pior sobrevivência. Com isso, podemos considerar essa última opção como correta.
10. B
A opção A está errada, pois dizer que o rastro tem 15 metros leva em conta somente o percurso feito pelo dinossauro. A opção B está correta, porque diz que o rastro de 2,5 metros de pernadas corresponde ao tamanho do animal, já que ele não poderia dar passos maiores que ele. A opção C está errada, pois
