Evolução_Seleção Natural e Variação

Seleção Natural e Variação

Na natureza, há luta pela sobrevivência

• Bacalhau (Gadus callarias)  ♀ 10 anos  média de 2 milhões de ovos em uma

estação, ou até 5 milhões

• Em torno de 99% dos ovos morrem em seu 1º mês , e destes, 90% no 1º ano

• Em média, ao longo de sua vida uma fêmea de bacalhau irá produzir uma progênie de apenas 2 indivíduos bem sucedidos

Reproducing individual

Gráficos do bacalhau

Na natureza, há luta pela sobrevivência

• A condição de “excesso de fecundidade” é universal: as fêmeas produzem uma prole maior do que o número de indivíduos que vai sobreviver .

• Elefante, segundo Darwin:

‘ o elefante é reconhecido como o reprodutor mais lento (...), seria seguro assumir que ele começa a reproduzir-se aos 30 anos, e continua a fazê-lo até os 90 anos, produzindo 45 filhotes neste intervalo... Após 740-750 anos, haveria cerca de 19 milhões de elefantes vivos, descendentes do primeiro casal’

Seleção Natural em humanos???

• Apesar de a seleção natural ser menos rigorosa na espécie humana  melhoria das condições sanitárias e dos avanços da medicina

 apenas cerca de 30% dos zigotos alcançarão o estágio de indivíduos aptos a se reproduzir, porque se estima que:

 cerca de 30% das gestações são abortadas espontaneamente,

 5% delas são natimortos ou em óbito neonatal,  3% falecem na infância,

20% sobrevivem até a idade adulta, mas não casam nem deixam descendentes e,

Luta pela sobrevivência

• Excesso de fecundidade:

– O mundo não contem recursos suficientes p sustentar toda a prole q nasce;

– Quantidade limitada de alimento e espaço; – Uma pop pode se expandir até certo ponto;

 Pop. decresce Pop. cresce ← Haverá um ponto a partir do qual os recurso se extinguem a taxa de natalidade = mortalidade K= Capacidade suporte

Luta pela sobrevivência

• Os membro de uma pop e de diferentes

espécies competem entre si para sobreviver; • Darwin  ‘luta pela sobrevivência’ 

Condições para Seleção Natural

• Quatro condições para o argumento:

1. Reprodução: para formar a nova geração;

2. Hereditariedade: caracteres herdáveis, genéticos; 3. Variação entre caracteres nos indivíduos da

população;

4. Variação na aptidão (fitness) do organismo

relacionado a um caráter: proporção do gene de um indivíduo deixado para o pool genético da próxima geração, ou seja, a contribuição de um indivíduo perante todo o conjunto de genótipos existentes dentro da população em que está inserido

Condições para Seleção Natural

• Se todas essas condições existirem para qualquer propriedade das sp, haverá seleção;

 ex. planetas não se reproduzem – não evoluem por seleção natural;

 Caracteres que não são herdáveis pelos

descendentes não podem evoluir por seleção natural;

 Evolução da resistência ao 3TC no vírus do HIV:

Seleção Natural evolução e

adaptação

• A seleção natural produz evolução quando o ambiente muda;

• Mas também se o ambiente não muda – quando? •  quando uma nova forma que sobreviva melhor

do que a anterior aparece;

•  o mesmo processo que opera em pacientes com AIDS tratados com 3TC, opera a 4 bilhões de anos

• Seleção Natural também mantém a pop constante – se o ambiente estável e sem surgimento de formas superiores novas

Seleção Natural: Direcional,

Estabilizadora ou Disruptiva

1) Seleção Direcional

Quando um determinado caráter tem uma aptidão maior do que outros.

Frequ

ên

cia

fenótipos

Seleção Natural: Direcional,

Estabilizadora ou Disruptiva

1) Seleção Direcional

ex. salmão rosado (NE Pacífico): 1945

pescadores passaram a ser pagos pelo peso Redes com malhas maiores  o q acontece?

Seleção Natural: Direcional,

Estabilizadora ou Disruptiva

2) Seleção Estabilizadora

• Favorece a frequência dos fenótipos intermediários • Mais comum na natureza

Seleção Natural: Direcional,

Estabilizadora ou Disruptiva

• A força da seleção estabilizadora

provavelmente vem operando sobre o peso do nascimento dos bebes humanos desde a

expansão de nossos cérebros (1-2 milhões anos)

• A partir de 1950 a força desta seleção foi relaxada em países

ricos e no fim da déc 1980 quase

desapareceu

•  melhora nos cuidados em partos prematuros e aumento nas cesáreas para bebês grandes em relação as mães

2) Seleção Estabilizadora

Favorece a frequência dos fenótipos intermediários – exemplo: siclemia (anemia falciforme)

SS Morre (siclemia severa) ss Morre (malária) Ss Vive Frequ ên cia fenótipos

Seleção Natural: Direcional,

Estabilizadora ou Disruptiva

Seleção Natural: Direcional,

Estabilizadora ou Disruptiva

3) Seleção Disruptiva

Favorece a frequência dos fenótipos extremos e desfavorece os fenótipos intermediários

Pb _Zn

Pb _Zn

Seleção Natural: Direcional,

Estabilizadora ou Disruptiva

• 3) Seleção Disruptiva

• Ex. 1: solos contaminados por minérios de Pb ou Zn;

• Ex 2. bico do

Tentilhão africano

Pyrenestes ostrinus

Com um bico menor, posso romper

sementes macias

Com um bico maior, posso romper

sementes mais duras

Pássaros com bico

intermediários não podem se alimentar eficientemente de nenhum tipo de semente e dificil/e sobrevivem

3) Seleção Disruptiva

Favorece a frequência dos fenótipos extremos e desfavorece os fenótipos intermediários

Ex.: Tentilhões africanos – em um ambiente com distribuição bimodal de recursos, a seleção natural determina que a pop tenha uma distribuição bimodal de bico

Frequ

ên

cia

fenótipos

Seleção Natural: Direcional,

Estabilizadora ou Disruptiva

Seleção Natural e as adaptações

• A seleção natural é a única teoria atualmente disponível que pode explicar a adaptação;

• Evolução como um todo pluralismo de

processos evolutivos (ñ só a Seleção Natural);

muitas mudanças evolutivas em moléculas podem

ocorrer por deriva genética ( Motoo Kimura)

 A seleção natural não explica por que um organismo tem uma determinada variante de sequência e outro organismo tem outra.

• Modelo para ensino de seleção natural: • Mariposa sarapintada: Biston betularia • http://www.thatsevolution.com/moths/

Seleção Natural e as adaptações

• Ex. Mariposa  adaptação simples;

• Mas como explicar adaptações complexas? • Darwin: elas evoluem por meio de passos

pequenos, cada um deles análogo à evolução simples da mariposa  evolução gradual

• .

Ex. olho – evoluiu ao longo de etapas intermediárias, que podem ser ilustrados por analogias com espécies existentes

Evolução do olho, ilustrado em moluscos

Uma mancha simples de cell pigmentadas

Região de cell pigmentadas com dobra - ↑ nº cell sensíveis por área

Olho com câmara com um orifício, com em Nautilus

Cavidade ocular preenchida por fluído celular em vez de água

Olho protegido por cobertura de pele transparente e com parte do fluído celular diferenciado em cristalino

Olho completo e complexo, como o encontrado no polvo e na lula

Coadaptações

 Adaptações complexas, cuja evolução teria exigido

mudanças mutuamente ajustadas em mais de uma de suas partes;

 Ex. coadaptação do olho: quando uma parte do olho (ex. distância da retina à córnea) muda, mudanças em outras partes também seriam necessárias (ex. forma do cristalino)  Poderia um instrumento de engenharia complexa, tão

Coadaptações

•  embora o olho de um vertebrado ou um octópode: tão complexos difícil acreditar que tenham evoluído por seleção natural

• Órgãos fotossensíveis evoluíram 40 – 60 X em vários grupos de invertebrados

• Estudo de Nilsson e Pelger (1994) 

simularam um modelo de olho para verificar quão difícil a evolução realmente é.

Começa com cell foto-sensíveis

 Mudanças ao acaso, com 1% de mudança;

As mudanças piores são rejeitadas, exatamente como a seleção natural faria

 Critérios óticos: acuidade visual e habilidade de

localizar objetos no espaço

Após ~mil passos 

Semelhante a câmara com orifício

 Cristalino começa a evoluir para ↑ índice de refração da camada

 Evoluiu até formar uma imagem bem focada

O modelo mostra que evoluir é relativamente fácil;

Com uma geração por ano, partindo de céll fotossensíveis, o olho evoluiria em menos de ½ milhão de anos

Olho completo de

octópode ou vertebrado  ~2mil passos

De 350 a 400 mil gerações

Etapas intermediárias desvantajosas

• Para ser produzido por seleção natural, o órgão precisa ser vantajoso em todas as fases da evolução

Etapas intermediárias desvantajosas

• Asas parciais poderiam diminuir o choque em uma queda, ou arvores proto-aladas poderia planar entre rochedos ou árvores

Colugo – lêmure planador esquilo planador

Evolução por seleção natural

• É razoável concluir que não existem adaptações

conhecidas que não possam ter evoluído por seleção natural •  ou seja, podemos

concluir que todas adaptações

conhecidas são em princípio explicáveis por seleção natural

Reprodução 

Novas adaptações surgem de

adaptações pré-existentes

Há continuidade entre todas as formas de adaptação;

Evolutivamente, o olho dos vertebrados tem múltiplas etapas ancestrais;

Olho: mesma função ao longo do tempo – órgão sensorial;

 Mas os órgãos podem mudar sua função, ex. penas.

Para que servem? Para o voo  então devem ter surgido concomitante com o vovo

Novas adaptações surgem de

adaptações pré-existentes

• Fósseis da China  dinossauros não-aviários com penas rudimentares (não voavam)

• Provavel/e penas surgiram para outra função  termorregulação ou exibições

• Mais tarde assumiram a função moderna

• Pré-adaptação = estrutura capaz de dar

origem a algum nova função, com uma pequena mudança estrutural

Novas adaptações surgem de

adaptações pré-existentes

• Pré-adaptação: ex. 2 • Pernas de tetrápodes

• Peixes não tem perna  anfíbios

Acanthostega Pernas teriam surgido _{originalmente para nadar}

sob a água.

A estrutura óssea das

nadadeiras de um grupo de indivíduos acabou tornando-se apropriada para

Novas adaptações surgem da partes

não-relacionadas

Estruturas novas surgem por:

1. mudanças em estruturas de função constante; 2. mudanças na função de estruturas.

3. duas partes pre-existentes são combinadas • Ex 1. uso de leite para alimentar os filhotes;

• 1º evolução do maquinário para sintetizar leite – açúcar (enzima lactose- sintetase)  combinação de 2 enzimas pre-existentes: galactosil transferase e α- lactoalbumina • Galactosil-transferase= funciona no aparelho de golge de

todas as cell eucarióticas;

• α- lactoalbumina = está relacionada a lisozima, em todos os vertebrados usada para defesas antibacterianas

Novas adaptações surgem da partes

não-relacionadas

• Ex 2. união de duas espécies em simbiose para formar uma nova espécie.