EXERCÍCIOS – EVOLUÇÃO BIOLÓGICA
1. (UFMG/2008) Há algum tempo, a resistência a antibióticos vem-se tornando um problema mundial de Saúde Pública, porque dificulta o tratamento de infecções bacterianas.
Analise esta figura, em que está representada uma população de bactérias:
Legenda: Sensível ao antibiótico ampicilina Resistente ao antibiótico ampicilina
A partir dessa análise e considerando outros conhecimentos sobre o assunto, a) CITE dois fatores evolutivos que atuaram nessa população. Fator evolutivo 1:
Fator evolutivo 2:
b) EXPLIQUE, de acordo com a teoria neodarwinista, a atuação desses dois fatores evolutivos na população de bactérias representada.
2. (UNESP/2007) Aquecimento já provoca mudança em gene animal. Algumas espécies animais estão se modificando geneticamente para se adaptar às rápidas
Nome:
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Turma: EDIFICAÇÕES Biologia II - Amaral
mudanças climáticas no espaço de apenas algumas gerações, afirmam cientistas. ("Folha de S.Paulo", 09.05.2006.)
O texto pressupõe uma interpretação darwinista ou lamarckista do processo evolutivo? Justifique.
3. A capacidade de voar ocorre não só em aves, mas também em mamíferos, como os morcegos, e em insetos. Os pesquisadores explicam que as asas podem ser órgãos homólogos, em alguns casos, e órgãos análogos, em outros. Indique em quais dos animais citados as asas são órgãos homólogos e em quais são órgãos análogos. Em que diferem esses dois tipos de órgãos?
4. (Unicamp 2010) As figuras abaixo mostram o isolamento, por um longo período de tempo, de duas populações de uma mesma espécie de planta em consequência do aumento do nível do mar por derretimento de uma geleira.
a) Qual é o tipo de especiação representado nas figuras? Explique.
b) Se o nível do mar voltar a baixar e as duas populações mostradas em B recolonizarem a área de sobreposição (Figura C), como poderia ser evidenciado que realmente houve especiação? Explique.
5. Pesquisadores acreditam que a formação do rio Congo, na África, por de 1,5 milhão de anos atrás, tenha colaborado para o surgimento, há cerca de 800 mil anos, a partir de um ancestral comum, das duas espécies de chimpanzés, o bonobo, encontrado no sul de uma das margens do rio, e o chimpanzé comum, encontrado ao norte da margem oposta. Sabendo que esses animais não são bons nadadores, explique como a formação do rio pode ter influenciado essa especiação. Utilize os conceitos dos fatores evolutivos: adaptação, variabilidade genética, mutação e recombinação gênica e seleção natural.
6. Leia com atenção o texto abaixo, publicado no Jornal Folha de São Paulo em 14.06.2009, e, ao final, responda o que se pede:
CIENTISTAS REVERTEM EVOLUÇÃO E DEVOLVEM BARBATANAS A PEIXE EXPERIMENTO, INÉDITO, FOI FEITO POR GRUPO DA UNIVERSIDADE STANFORD, EUA, QUE ESTUDA A GENÉTICA DA ESPÉCIE HÁ 11 ANOS
Animais de água doce, que perderam os apêndices há mais de 10 mil anos, tiveram restaurada característica de seu ancestral marinho
O biólogo evolutivo David Kingsley, da Universidade Stanford. Ao lado podemos ver os Peixes esgana-gatas de ambientes marinho (A) e lacustre (B). CLAUDIO ANGELO
enviado especial a cold spring harbor
Os criacionistas costumam dizer que Darwin está errado porque nunca viram uma espécie se transformar em outra. Pois cientistas americanos acabam de fazer quase isso: transformaram um peixe de água doce no seu ancestral marinho, revertendo a evolução.
A pesquisa, inédita, foi apresentada no último dia 27 nos EUA a uma plateia de cientistas pelo biólogo David Kingsley, da Universidade Stanford. Foi um dos pontos altos do 74º Simpósio de Cold Spring Harbor sobre Biologia Quantitativa. O resultado culmina um esforço de 11 anos de Kingsley e seus colegas para decifrar o mais novo animal modelo da biologia, o peixinho esgana-gata (Gasterosteus aculeatus).
O que os pesquisadores fizeram foi devolver a esgana-gatas de água doce, que habitam lagos nos EUA, um par de barbatanas pélvicas em forma de espinho. Essas estruturas estão nas populações marinhas do bicho, mas foram perdidas em algumas populações de lagos nos últimos 10 mil anos. O grupo também devolveu aos peixes lacustres as placas ósseas externas que caracterizam os esgana-gatas marinhos, mas que igualmente se perderam na
água doce.
Reversão
"Nós revertemos dois grandes traços morfológicos", disse Kingsley à Folha. "Ganho ou perda de um membro é um grande traço. É o tipo de coisa com base na qual os
zoólogos classificam organismos em diferentes categorias." Ambas estruturas são usadas para defesa dos esgana-gatas, que são refeição de diversos predadores no mar.
Os espinhos, na pelve e no dorso, ferem predadores de boca mole, como trutas. Em alguns dos lagos em que os peixinhos ficaram presos no fim da Era Glacial, porém, maiores inimigos dos esgana-gatas são insetos. Eles agarram suas vítimas
justamente pelos espinhos da pelve.
Onde há pressão de insetos e pouco cálcio na água, a evolução acabou por eliminar os espinhos. Quanto à armadura óssea, ela se perdeu em todos os esgana-gatas de água doce. "Isso dá mais flexibilidade e velocidade de nado", afirmou Kingsley. Restava descobrir de que forma isso aconteceu -o mecanismo molecular da perda- e, por fim, tentar emular a ação da seleção natural. Modelo à espera
Kingsley decidiu estudar o esgana-gata em 1998. "Havia milhares de trabalhos sobre ele, mas ninguém havia feito sua genética molecular. Era um animal modelo
esperando para acontecer", recorda-se.
Os cientistas começaram coletando animais de várias populações de mar e de lago, com características diferentes (presença ou não de espinhos pélvicos ou armadura), e cruzando-os. Observando os traços em milhares de filhotes e analisando o seu DNA, mapearam os genes que respondiam por eles. O gene que controla quase toda a formação dos espinhos pélvicos, por exemplo, foi identificado: era o Pitx1. Mas Kingsley e colegas ainda precisavam saber o que acontecia no gene para fazer a diferença entre a presença da pelve no animal marinho e sua ausência no esgana-gatas de água doce. Para isso, eles sequenciaram o Pitx1 dos dois peixes. Aí veio a surpresa: "Não havia diferença alguma na parte codificante do gene", conta Kingsley. "Isso faz sentido, porque o Pitx1 está envolvido na formação da glândula ptuitária e da mandíbula. Não dá para zoar com todas as funções de um gene desses." O segredo estava nas sequências de DNA que não trazem a receita para a fabricação de nenhuma proteína (e que até algum tempo atrás eram consideradas mero "lixo" genético), mas que controlam a intensidade com que o gene se liga em certos tecidos e em certas fases do desenvolvimento. Para descobrir que sequências eram essas, o grupo quebrou o DNA em pedacinhos e injetou cada pedacinho em um embrião de peixe para ver no que dava. A busca levou anos.
Finalmente, o time chegou à "região mágica" de controle. Os peixes de lago tiveram em sua evolução um trecho de DNA apagado que estava intacto nos ancestrais marinhos. O tamanho do bloco deletado variava entre as populações,
mas a região era sempre a mesma.
A prova final foi feita por um aluno de Kingsley, Frank Chan: pegar o trecho de DNA do peixe marinho e injetá-lo no lacustre. "Ficamos maravilhados em ver que isso
funciona", disse o biólogo. "A região de controle do Pitx1 do peixe marinho gera um peixe que tem uma estrutura pélvica de novo." O mesmo foi feito para a sequência reguladora do gene Ectodysplasin, que controla a armadura. Abaixo as mariposas
"Esse é o mais belo exemplo demonstrando um mecanismo molecular de evolução que eu já vi", diz o geneticista brasileiro Marcelo Nóbrega, da Universidade de
Chicago, que assistiu à palestra de Kingsley.
"A seleção natural que atuou sobre esses peixes pode agora ser explicada quimicamente, não apenas como uma abstração. Nossa geração foi apresentada à evolução usando como exemplo mariposas na Inglaterra. Nossos filhos provavelmente aprenderão com o trabalho de David Kingsley." A pesquisa traz uma implicação intrigante: grandes transições evolutivas, como a perda ou o ganho de membros, podem ocorrer sem alterações na sequência de um gene e em um só passo -como aconteceu com os esgana-gatas-, e não por pequenas mutações, como prevê o darwinismo padrão. "O quanto isso pode ser generalizado não dá para saber", diz Nóbrega. "Mas só o fato de Kingsley mostrar que grandes transições podem ocorrer já é interessante o suficiente."
Responda:
a) Que fatores de seleção natural distintos estão presentes nos dois ambientes dos Esgana-gatas que levaram à seleção de indivíduos com espinhos pélvicos e sem espinhos pélvicos, respectivamente?
b) O texto ressalta que este experimento mostra elegantemente o mecanismo evolutivo em ação, mas por um viés inédito até então, já que não envolve mutação gênica. Transcreva um trecho do texto que enfatiza o tipo de mecanismo genético molecular envolvido nos processos de “aparecimento” ou “desaparecimento” dos espinhos pélvicos e da armadura.
