Evolução (Evidências da Evolução)

Evidências da Evolução

Evidências da Evolução

• Evolução

– As espécies mudam ao longo do tempo; – As espécies tem um ancestral comum.

Como demonstrar isto?

• Observações diretas de mudanças em pequena escala • Evidências inferenciais de mudanças em escala maior; • Existência de semelhanças (homologias) entre

espécies  cuja existência não seria esperada se cada espécie tivesse origem independente.

Três teorias possíveis da história da

vida

 de acordo com evidências científicas; • Alternativas para o debate:

1. Evolução: spp mudam

2. Transformismo: espécies mudam, mas houve um nº de origens = nº de espécies;

3. Criação separada: espécies se originaram separadas e assim permaneceram;

a. b. c. d. evolução Transformismo Criacionismo e. Todas as spp tem uma origem comum e mudam ao longo do tempo Spp. Tem origens separadas, mas

podem mudar Spp. tem origens _{separadas e não} mudam, aqui apresentada em 3 versões para explicar formas fósseis extintas.

•Cada linha é uma espécie ao longo do tempo; • linha vertical = spp constantes

Evidências da Evolução

• Buscaremos evidências para duas alegações da evolução:

– Descendência com modificações;

– Todas as espécies possuem um ancestral comum: as

mudanças ocorreram ao longo de uma história com padrão semelhante a uma árvore

usando várias linhas de evidências biológicas

Alguém q nunca pensou sobre o assunto: plantas e animais não parecem mudar muito de um ano para o outro;

 p/ alguém assim: demonstração de animais bizarros já

extintos  o mundo nem sempre foi o mesmo  mais aberta as ideias de evolução

Giptodonte

macrauchenia

Evolução em pequena escalas

• Ex. evolução do HIV  dias • HIV : Retrovirus

• RNA transcriptase reversa DNA

• Transcriptase reversa: não produzida por cell humanas  principal alvo dos fármacos anti HIV (reprodução viral interrompida sem

Evolução em pequena escalas

3TC: similar a citosina (nucleosídeo: s/ fosfato) A transcriptase reversa

incorpora o 3TC em vez da citosina e este inibe a

reprodução viral;

 inicialmente a pop de HIV decresce mto

Após alguns dias, linhagens de HIV resistentes a 3TC começam a aparecer

 em 80% dos pacientes em 3 semanas, 100% dos vírus detectados são resistentes a 3TC

Evolução em pequena escalas

• HIV evolui para formas resistentes ao 3TC;

• Evolução por seleção natural, dentro do corpo humano;

• Evolução a nível molecular: a transcriptase selecionada é aquela com capacidade de diferenciar 3TC da citosina;

• O custo da maior discriminação é a reprodução mais lenta e cuidadosa

Evolução em pequena escalas

• Em anos:

– mariposa Biston betularia

– Tamanho do bico dos tentilhões de Galápagos – Variações geográficas de pardais domésticos da

Evolução pode ser produzida

experimentalmente

• Seleção artificial: a média da geração se moverá na direção selecionada

X o F requ ênci a fenótipos Animais cruzados para produção da próxima geração X o Frequ ên cia Produção de leite Produção de leite X após seleção re s p o s ta

Evolução pode ser produzida

experimentalmente

• Tempos suficientemente

longo a seleção artificial pode produzir mudanças drásticas

• Darwin ficou impressionado com as variedades de pombas doméstica  cap 1: variação sob domesticação

Esses exemplos ilustram como se pode demonstrar

experimentalmente em escala pequena que as espécies não tem formas fixas

Conceitos de Espécie

• Macroevolução: evolução de novas espécies • Espécie:

– Conceito reprodutivo: conjunto de organismos que se intercruzam, mas não cruzam com

membros de outras espécies

– Conceito fenotípico: conjunto de organismos que são suficientemente similares entre si e diferentes dos membros de outras espécies

Espécie em anel

• são espécies com uma distribuição geográfica que forma um anel com sobreposições nas extremidades. • As muitas subespécies de

salamandras Ensatina da Califórnia exibem sutis diferenças morfológicas e genéticas em toda a sua gama. • Todas elas cruzam com seus vizinhos

imediatos com uma exceção: no sul da Califórnia onde os extremos do intervalo de ocorrência

coincidem,E.klauberi e E.

eschscholtzii não reproduzem entre

si.

• Então onde é que vamos marcar o ponto de especiação??

Neste esquema, populações que se cruzam estão representadas por blocos coloridos. Variação ao longo de um clino pode ser dobrada de modo a formar um anel.

Espécie em anel

espécie em anel propriamente dita é quando os extremos não se intercruzam na região de sobreposição

Espécie em anel

• Fornecem importantes evidências para evolução, pois mostram que diferenças intra-específicas podem ser grandes o suficiente para produzir uma diferença inter-específica;

• As diferenças entre espécies são, portanto, do mesmo tipo que as diferenças entre indivíduos e pop de uma mesma espécie  só em grau maior;

• Torna-se quase impossível negar que a variação natural pode ser grande o suficiente para gerar duas espécies

Portanto, pelo menos algumas espécies surgiram sem a

criação separada

Estes exemplos de variação natural são suficientes para

Novas espécies, experimentais

• Novas espécies, distintas reprodutivamente, podem ser produzidas experimentalmente

• Ex. mais extremos nas plantas  hibridização seguida pela indução de poliploidia

(colchicina)

• Mostra que é possível a produção de novas

espécies isoladas reprodutivamente

utilizando um método que foi importante para a origem de novas espécies naturais

Poliploidia

• Várias espécies de peixes existem como poliplóides

• Peixes triplóides são estéreis, mas com viabilidade e crescimento muito bons • Peixes tetraplóides são viáveis e férteis.

Bótias representam um interessante modelo para estudar o papel da poliploidia na evolução dos vertebrados, pois inclui espécies diplóides (2n=50 crs) bem como tetraplóides

evolutivos (2n= 100 crs) Botia tigre – 2n=100 poliplóide Leptobotia– 2n=50

Poliplóides na natureza

• Poliplóides ocorrem frequente/e na natureza em plantas

• Inúmeras espécies de interesse agronômico: trigo, aveia, algodão, cana-de-açúcar, banana, orquídeas, tulipas, dálias...

Poliplóides

• Também podem ser obtidos artificialmente: + de 1000 híbridos já foram produzidos artificial/e

Rabanete: Raphanus sativum, 2n=18 Repolho: Brassica oleracea, 2n=18

Sem afinidade cromossômica= gametas não reduzidos (18crs) Híbrido  36 crs AABB

Extrapolação para períodos

maiores

Vimos que:

Evolução pode ser observada em pqn escala;

As formas extremas de uma spp podem ser tão diferentes qto 2 spp;

Na natureza e experimentos, as spp evoluem para formas bastante diferentes daquelas que partiram;

 A experiência humana é mto breve para

presenciar a evolução da vida a partir de seu ancestral unicelular comum em 3 b.a.

Extrapolação para períodos

maiores

Princípio do Uniformitarismo: os processos cuja

operação é observada pelo homem poderiam também estar operando quando os seres humanos não

estavam observando;

Os processos operando no presente podem explicar a evolução da Terra e por extrapolação para períodos longos;

uma extrapolação do uniformitarismo somente até certo ponto: limite arbitrário

Archaeopteryx: intermediário entre répteis e aves

Há quem defenda algo como: a evolução é possível somente dentro de tipos definidos: ‘cães’, ‘gatos’, ‘aves’ ou ‘mamíferos’ (tipos discretos)  O registro fóssil apresenta um conjunto contínuo de intermediários

Tb aplicado a geologia: erosão de um rio pode escavar grandes canions

Princípio do

Semelhanças entre as espécies

• Analogias: pode ser explicada por um modo de vida compartilhado (exigência funcional)

– Ex: tubarões, golfinhos e baleias possuem a forma hidrodinâmica  hábitos de natação

– Asas dos insetos, aves e morcegos necessárias para o voo

• Homologia: semelhança entre as espécies que não é necessária funcionalmente, que são explicadas como evidências de ancestralidade comum

Todos os tetrápodes modernos possuem uma estrutura de membro básica pentadáctila ( 5 dedos). A constituição dos membros anteriores dos

tetrapodes são constituídos a partir dos mesmos ossos, mesmo que executem funções diferentes;

Homologias

• explicação: todos os tetrápodes descendem de um ancestral

comum que possuía um membro pentadáctilo e tornou-se mais fácil a evolução de variações da forma de cinco dígitos do que a recomposição da estrutura dos membros

• Se as espécies descendem de um ancestral comum, as homologias fazem sentido;

• Mas se cada spp originou-se separadamente, é difícil

entender por que elas devem compartilhar semelhanças homólogas.

• Sem a evolução não há nada

que force todos os tetrápodes a terem membros pentadáctilos

toupeira sapo

Homologias

• Pentadactilia: homologia morfológica dos tetrápodes;

• Molecularmente, há uma homologia compartilhada por todos os seres vivos • Qual é???

Cientistas estão estudando o código genético de Ozzy Osbourne para ver como ele sobreviveu a tantos anos de abuso de drogas

Homologias Moleculares

• Código Genético: universal para toda a vida na Terra; (Variantes somente no código genético da

mitocôndria)

• RNAm para hemoglobina de coelho  injetado em E. coli (que não produz hemoglobina) E. coli sintetiza hemoglobina de coelho;

• Tecnologia do DNA Recombinante  se baseia neste princípio;

Nós usamos o mesmo código genético da bactéria, assim quando o gene humano da insulina é colocado na bactéria, ela o transcreve e o traduz na proteína idêntica a insulina humana.

Trecho retirado de

http://www.ambito-juridico.com.br/

A eugenia de Hitler e o racismo da ciência

• “Para sermos sucintos, dentre tantas outras coisas, duas de relevante importância: o Projeto Genoma e a experiência em células-tronco, como meio regenerativo • E, em ambos os casos as teorias cientistas envolvidas foram as de melhoria da vida

humana, eliminação de doenças, correção de imperfeições. Frases amplamente utilizadas e difundidas por Darwin há 150 anos atrás.

• Com o avanço desenfreado da tecnologia, os eugenistas tiveram uma gama

enorme de recursos para ampliar seu campo de pesquisa, sem nunca, desviar de seus propósitos (a seleção dos melhores indivíduos para continuarem a raça

humana)

• O Projeto Genoma visa um mapeamento com a sequencia dos genes humanos e verificar em que série do código genético existe um gene defeituoso e então substituí-lo.

• Porque, desta feita, os genes defeituosos responsáveis por defeitos congênitos, transmissões hereditárias de características indesejáveis ou doenças,

simplesmente deixariam de existir, uma vez que seriam substituídos.

• Estaríamos loucos ou seria uma derivação mais aperfeiçoada da raça ariana pura defendida por Hitler?”

Homologias Moleculares

• Por que o código genético é universal?

1. Ou a universalidade resulta em uma restrição química;

2. Ou o código é uma acidente histórico

 Experimentos com bactéria mutantes já mostraram que não há restrição química entre a trinca do código genético e a afinidade com o aminoácido

 Ou seja a utilização do mesmo código genético em todas as spp. não foi forçada por alguma propriedade química

Homologias Moleculares

• Então qual a causa da universalidade?

• O código seria arbitrário da mesma maneira que a linguagem humana.

• Ex. cavalo

• horse, caballo, cheval, equus (Roma), Pferd.

• Qual dessas sequências de letras representa melhor o mamífero perissodáctilo?

• E por que duas pessoas usam a mesma palavra?  É porque aprenderam de uma mesma fonte.

• Da mesma forma se chegássemos em um planeta diferente e os povos falassem o inglês da Terra, A inferência correta é que possuem ancestralidade com um povo de língua inglesa da Terra

 Se eles evoluíssem independentes, não estariam usando inglês

Homologias Moleculares

• Crick  o código genético é um acidente congelado • Qualquer desvio no código seria letal;

• Esta é uma das melhores evidências que a vida possui um único ancestral

• Todas as spp vivas utilizam uma linguagem comum, mas igual/e arbitrária

• O código genético teria evoluído cedo na história da vida

• Uma das formas iniciais tornou-se o ancestral comum de todas

Órgãos Vestigiais

• Articulações peitorais e pélvicas  homólogas em tetrápodes, são necessários para q a sp

consiga mover o membro (braço ou perna) • Cetáceos e cobras membros perdidos

‘

ísquio fêmur pelve

Pelve vestigial sustentação de órgãos reprodutivos

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs12052-009-0135-2/fulltext.html membro anterior membro posteior Ontogenia do golfinho

Dorudon

From Land to Water: the Origin of Whales, Dolphins, and Porpoises: DOI

Membrana nictitante. Um ancestral comum às aves e os mamíferos tinha uma membrana para proteger o olho e varrer os resíduos para o exterior. Humanos conservam só uma

pequena prega no canto interior do olho.

Dentes do siso são órgãos vestigiais com crescimento tardio que além de não terem função podem trazer diversas complicações à dentição.

Músculos extrínsecos do pavilhão auricular, que permitem a algumas pessoas a moverem suas orelhas.

Décima terceira costela. Nossos parentes mais próximos, os

chimpanzés e gorilas, contam com um jogo extra de costelas. A maioria de nós, temos 12, mas 8% dos

adultos ainda contam com um par a mais

Pelagem corporal. As sobrancelhas evitam que o suor caia nos olhos, e a barba masculina poderia ter algum papel na seleção sexual, mas

aparentemente, a maior parte do

cabelo restante no corpo humano não tem nenhuma função

Fosseta pré auricular

Órgãos Vestigiais

• Alguns chegam até a serem desvantajosos

• Ex. evolução de recorrência do nervo laríngeo

– Vai do cérebro a laringe, através de um tubo próximo do coração

– Peixes  rota direta

– mesma rota em todas as spp, passando próximo ao coração

– Girafa: 3 a 4,5 m a mais de nervo do que se fosse uma rota direta

Nervo laríngeo superior Nervo laríngeo recorrente Artéria carótida Cérebro Nervo vago coração

Órgãos Vestigiais

• O nervo laríngeo é ineficiente;

• É fácil explicar esta ineficiência, admitindo-se que as girafas evoluíram por pequenas etapas, a partir de ancestrais dos peixes;

• Mas é difícil explicar por que as girafas

deveriam ter tal nervo se elas se originassem independentemente

Para mais evidências vestigiais, acessar:

Homologias Moleculares

• Diferentes espécies podem ter maiores ou menores

semelhanças entre suas sequências de aminoácidos em suas pt

• Ex. trabalho de Penny et al 1982  examinou sequências para 5 proteínas de 11 spp  espécies com maiores semelhanças foram agrupadas mais próximas em árvores

• há um total de 34.459.425 árvores possíveis;

• Para as 5 proteínas, praticamente todas as árvores ficaram parecidas

• Se as 11 espécies tivessem origens independentes, não

Gráfico homologias moleculares

Se as espécies descendem de um ancestral comum, o padrão observado é exatamente o esperado. Todas as 5 proteínas evoluíram dentro de um mesmo padrão de ramificação evolutiva, e portanto espera-se que mostrem o mesmo padrão de semelhança. O padrão hierárquico de homologias e as correlações entre elas são evidências da evolução.

Transformação de Espécies:

Evidências fósseis

Transformação de Espécies:

Evidências fósseis

• O registro fóssil fornece importantes evidências da evolução

• Mostra que o mundo vivo não foi sempre como é agora;

Relações evolutivas:

• Ordem de evolução: peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos

Relações evolutivas:

• Ordem de evolução: peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos

Para entendes de uma vez por todas: Segundo a Teoria da Evolução

O HOMEM NÃO EVOLUIU DO MACACO!!! ELES TERIAM UM ANCESTRAL COMUM

Relações evolutivas: ordem de

evolução

•A dedução é feita a partir da observação que um anfíbio, como rã, ou um réptil são formas

intermediárias entre peixes e mamíferos • anfíbios possuem

brânquias como os peixes, mas tb 4 patas, como

répteis e mamíferos (não nadadeiras)

 Longa lista de

características q colocam anfíbios e répteis entre os dois extremos

Haldane: desistiria de sua crença na evolução se alguém encontrasse um coelho fóssil no pré-cambriano

Ceno zóic o Quaternário 24 m.a. Terciário- 66 Meso zóic o Cretáceo- 136 Jurássico- 206 Triássico- 250 Pale o zóic o Permiano 290 Carbonífero 360 Devoniano 408 Siluriano 438 Ordoviciano 506 Cambriano 570 Pré-cambriano

Humanos e dinossauros

• Criacionistas alegações de pegadas humanas fósseis

contemporâneas com rastros de dinossauros

•  sempre desmentida

• Fraudes ou na verdade eram pegadas de dinossauros

Se a evolução está correta, os humanos não poderiam ter existido antes da irradiação principal de mamíferos e primatas, o que só ocorreu depois de os dinossauros já terem se extinguido

• Resumo das evidências a favor da evolução:

– Observação direta em pequena escala:

• Contra a fixidez das spp (criação e transformismo)

• Por extrapolação uniformitarista  a evolução poderia produzir toda a história da vida;

– Evidências de homologias;

• Morfológicas: grandes grupos tem um ancestral comum • moleculares (código genético): ancestral comum a todos

os seres vivos

– Ordenação dos principais grupos no registro fóssil

• Mudanças nas populações ao longo do tempo e irradiações evolutivas

Criacionismo: Adaptações?

• O criacionismo não oferece qualquer explicação para adaptação

• Seres vivos são bem-projetados para a vida em seus ambientes naturais

Ancistrus formoso

linguado

A teoria da evolução possui uma teoria científica mecânica para explicar a

adaptação: a Seleção Natural

Segundo Darwin: sem uma teoria científica para adaptação, qualquer teoria da origem dos seres vivos não poderia nem começar a ser proposta

Criação ou Design inteligente= nega que a seleção natural explique a adaptação

Abre a possibilidade para uma força (‘sobrenatural’?) que pode estar operando

Dois bons critérios para distinguir argumento científico de religioso é verificar se a teoria invoca apenas causas naturais ou se necessita de causas sobrenaturais, e se as evidências estão publicamente disponíveis ou exigem algum tipo de fé.

Cientificamente é impossível mostrar se as espécies foram ou não criadas por Deus Agentes sobrenaturais não tem lugar na ciência