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Evolução Biológica Capítulo 3. Teorias e ideias para explicar a história da vida. Observação da evolução na natureza e produzida experimentalmente Argumentos e evidências de evolução biológica. Fernando Gonçalves ([email protected]) ...

Evolução Biológica Capítulo 3. Teorias e ideias para explicar a história da vida. Observação da evolução na natureza e produzida experimentalmente Argumentos e evidências de evolução biológica. Fernando Gonçalves ([email protected])  Argumentos e evidências Três teorias para a história da vida Criacionismo: cada espécie teve uma origem separada de todas as outras e permanece imutável ao longo do tempo (não se altera na forma). Transformismo: as espécies sofrem alterações mas o número de espécies iniciais é igual ao número de espécies actuais. Evolução segundo Darwin (mais tarde síntese moderna). Fernando Gonçalves ([email protected])  Argumentos e evidências Os vários tipos de criacionismo Criacionismo: cada espécie teve uma origem separada de todas as outras e permanece imutável ao longo do tempo (não se altera na forma). Os criacionista divergem relativamente à leitura da Bíblia: para alguns é para ler “à letra”, para outros pode ser interpretada (mas até certo ponto!) 1. Adeptos da Terra Plana Os cerca de 200 seguidores consideram a Bíblia “uma verdade absoluta”. A terra é plana e está situada no centro do Universo, como acreditavam babilónios e hebreus da época. Há referências aos “quatro cantos da Terra” e a Deus sentado “por cima do círculo da Terra… estende os céus como cortina, e os desenrola como tenda, para neles habitar “ (Isaías 40:22) O Diabo transporta Jesus “a um monte muito alto” para Lhe mostrar “todos os reinos do mundo” (Mateus 4:8).  Argumentos e evidências Os vários tipos de criacionismo 2. Adeptos da Terra Geocêntrica Suporte claro e explicito na Bíblia (trouxe problemas a Galileu) Josué ordena ao Sol que se detenha: “E o sol se deteve, e a lua parou, até que o povo se vingou de seus inimigos” (Josué 10:13). Várias passagens da Bíblia afirmam que a Terra está imóvel (e.g., Salmo 104: Deus “lançou os fundamentos da Terra; ela não vacilará em tempo algum”). 3. Os adeptos do criacionismo da Terra Jovem (Young Earth Creationism) A Bíblia é factual e historicamente correta, embora as afirmações acerca da Terra plana e fixa sejam metáforas (interpretação da Bíblia?) A criação do universo, Terra e todos os seres vivos teve lugar nos 6 dias da Criação (como descrito no Génesis). A Criação ocorreu há cerca de 10 mil anos (segundo Ussher). Os eventos geológicos estão em relatos como o Dilúvio.  Argumentos e evidências Os vários tipos de criacionismo 4. Criacionismo da Terra antiga (Old Earth Creationism) No séc. XIX, surgiram duas ideias para incorporar a evidência fóssil na interpretação do Génesis. Sugeriram que o tempo bíblico não podia ser interpretado literalmente que a Terra era muito mais antiga do que a soma das genealogias bíblicas. Teoria do Hiato (Gap theory): propôs a existência de um intervalo de tempo entre o Génesis 1:1 e o Génesis 1:2 (para caber uma primeira Criação, em resultado dos fósseis observados). Na segunda Criação (4000 anos) surge o Jardim do Paraíso. Problema: admite sofrimento anterior ao pecado de Adão e Eva Teoria do Dia-Era (Day-age theory): os 6 dias da criação (relatados no Génesis 1:1- 2:4) seriam uma metáfora para as eras geológicas e não literalmente dias de 24 horas. Esta “inovação” permitiu aceitar a antiguidade dos fósseis. Problema: entra em contradição com o cap. 2 do Génesis que descreve o Paraíso, antes do pecado original, como um lugar onde não existia morte.. Os fósseis são vestígios de seres que morreram!  Argumentos e evidências Os vários tipos de criacionismo 5. Criacionismo Progressivo Surge no séc. XIX, defende que o Génesis é totalmente metafórico. A geologia podia ser estudada sem referências bíblicas; Deus teria continuado a criar, através de atos criativos especiais, transformando ou criando novas espécies. Atualmente, aceitam a evolução dentro de “espécies” (kinds, em inglês) como definidas na Bíblia; o ser humano pertence a um grupo único e sem relação com qualquer animal. 6. Evolucionismo Teísta Deus cria através da evolução. Os teístas diferem quanto ao número de vezes em que Deus intervém diretamente, mas concordam que a sua intervenção guiou a evolução para que produzisse os humanos, e criasse a alma nos humanos atuais. Teilhard de Chardin, Igreja Católica e seitas protestantes mais liberais.  Argumentos e evidências Os vários tipos de criacionismo 7. Conceção inteligente (intelligent design) Os adeptos da CI negam que os processos darwinianos de variação e seleção sejam capazes de explicar os grandes fenómenos macroevolutivos assim como adaptações dos seres vivos. Defendem a existência de um artífice (deus?) no desenvolvimento do plano. Michael Behe (bioquímico) – aceita grande parte da evolução e até a possibilidade dos humanos e chimpanzés terem um antepassado comum. Jonathan Wells (biólogo), Stephen Meyer (filósofo), Phillip Johnson (Direito), William Dembski (PhD em Matemática e Filosofia).  Argumentos e evidências Observação da evolução na natureza e produzida experimentalmente O pardal dos telhados (Passer domesticus) foi introduzido nos EUA (Brooklyn), em 1852, a partir de Inglaterra e Alemanha. A população inicial rapidamente se expandiu em número e geograficamente: atingiu Vancouver (1900), Cidade do México (1933), Costa Rica (1974). Está espalhado por todo o continente norte- americano. Variam em cor (mais evidente), tamanho e forma segundo as diferentes regiões. Argumentos e evidências Observação da evolução na natureza e produzida experimentalmente Argumentos e evidências Observação da evolução na natureza e produzida experimentalmente Da população inicial de Brooklyn, desenvolveram-se pássaros pretos e claros, pequenos e grandes em todo o continente norte americano. Estas variações devem ter-se desenvolvido por alterações nas populações ao longo do tempo (por descendência com modificações – Darwin).  Argumentos e evidências Observação da evolução na natureza e produzida experimentalmente Conclusão: como o pardal do telhado não atingiu um estádio que originasse uma nova espécie, o exemplo não permite distinguir transformismo e evolução darwiniana, mas contradiz o criacionismo (as espécies são fixas, não se alteram).  Argumentos e evidências Observação da evolução na natureza e produzida experimentalmente Na selecção artificial uma nova geração é produzida pela escolha dos projenitores. Na maioria dos casos, a população responde movendo a média (dessa característica) na direcção da selecção.  Argumentos e evidências Variação intra-específica pode produzir novas espécies e produção artificial de novas espécies A produção experimental de novas espécies, principalmente de plantas, através da poliploidia - duplicação do número de cromossomas -, permite que os híbridos sejam férteis entre si, mas não se possam cruzar com a população de progenitores. Primula verticillata x P. floribunda 18 cromossomas 18 cromossomas Híbridos estéreis Conclusão: é possível produzir novas espécies Poliploidia natural por mutação reprodutivamente isoladas. P. kewensis 36 cromossomas Produção de 300 novas espécies de orquídeas por mês Variação intra-específica pode produzir novas espécies e produção Argumentos e evidências artificial de novas espécies Hibridização: especiação por duplicação do número de cromossomas (poliploidia) Gâmetas 2n Spp. A Spp. B F1 Hibridos (diplóide) (diplóide) (diplóides) Variação intra-específica pode produzir novas espécies e produção Argumentos e evidências artificial de novas espécies Hibridização: especiação por duplicação do número de cromossomas (poliploidia) Gâmetas 2n Spp. A Spp. B (diplóide) (diplóide) F1 Hibridos (diplóides) Hibrido tetraplóide Variação intra-específica pode Argumentos e evidências produzir novas espécies e produção artificial de novas espécies Helianthus annuus texanus invasor hibrído H. annuus ssp. annuus H. debilis H. annuus ssp. texanus Helianthus annuus solos húmicos Argumentos e evidências H. anomalus dunas P H x H. deserticola H deserto H. petiolaris solos arenosos P H. paradoxus H sapais Fernando Gonçalves ([email protected]) Variação intra-específica pode produzir Argumentos e evidências novas espécies e produção artificial de novas espécies Poliplóidia nas plantas 30-70% das plantas com flor 2-4% da especiação nas plantas  Variação intra-específica pode produzir Argumentos e evidências novas espécies e produção artificial de novas espécies John Endler (Univ. Califórnia) desenvolveu experiências com guppies. As fêmeas preferem os machos coloridos para reprodução, mas os predadores também preferem os machos mais coloridos (alimento mais fácil de visualizar). Onde os predadores não abundam, os guppies machos são mais coloridos... Onde abundam, os machos são menos coloridos. Quando os predadores foram transferidos para locais onde estavam guppies coloridos, a selecção actuou e rapidamente predominaram os machos menos coloridos. Isto mostra que a variação é fundamental para a evolução actuar quando se alteram as condições ambientais. http://www.youtube.com/watch?v=AjuNnaF0xRc Variação intra-específica pode produzir Argumentos e evidências novas espécies e produção artificial de novas espécies Conceito Evolutivo : uma espécie é única linhagem descendente de populações ou organismos ancestrais, cuja identidade se mantém separada de outras e que possui a sua própria tendência evolutiva. Conceito de espécie usando a reprodução: espécie como conjunto de organismos que se podem reproduzir entre si, produzindo descendência fértil, isolada reprodutivamente de outras espécies. Conceito de espécie usando aparência fenotípica: conjunto de organismos que são suficientemente semelhantes entre si e suficientemente diferentes dos membros de outras espécies. Conceito Ecológico: Espécie é uma linhagem ou conjunto de linhagens que ocupa uma zona adaptativa minimamente diferente de uma outra linhagem e respectiva distribuição, evoluindo separadamente (Van Valen 1976).  Argumentos e evidências Variação intra-específica pode produzir novas espécies e produção artificial de novas espécies 3 casos de espécies “ring” (A) Salamandra Ensatina , nos EUA, (B) Felosa verde, no Tibete, Ásia, (C) Gaivota Larus, distribuição circumpolar.  Variação intra-especifica Argumentos e evidências pode produzir novas espécies e produção artificial de novas espécies. (A) Salamandras Ensatina klauberi e Ensatina eschscholtzii. Na zona de São Diego (EUA, Califórnia) estas duas espécies coexistem, não existindo formas híbridas. No entanto, há zonas (a preto na figura) onde foram observados híbridos. As salamandras junto à costa apresentam uma cor clara enquanto que as “do interior” apresentam manchas. Fernando Gonçalves ([email protected]) Variação intra-especifica Argumentos e evidências pode produzir novas espécies e produção artificial de novas espécies Originalmente apenas uma espécie vivia no norte da área, expandindo-se para sul, através dos dois lados do vale de San Joaquin. A população da zona costeira evolui para o padrão de cor e para a constituição genética de E. eschscholtzii enquanto que a população do interior evolui para E. klauberi. Na sua migração para sul, as subpopulações encontraram outras formas de salamandras e cruzaram-se e não evoluíram de modo a constituírem espécies reprodutivamente separadas. Fernando Gonçalves ([email protected])  Argumentos e evidências Variação intra-específica pode produzir novas espécies e produção artificial de novas espécies No entanto, quando atingiram o sul da Califórnia, as duas linhas migradoras já tinham evoluído de tal modo que, quando se voltaram a encontrar, não se cruzaram porque já eram duas espécies (E. eschscholtzii e E. klauberi). Fernando Gonçalves ([email protected]) Variação intra-específica pode produzir novas espécies Argumentos e evidências e produção artificial de novas espécies Estas “ring” espécies produzem importantes evidências para a evolução na medida que apresentam diferenças intra- específicas que levam à formação de novas espécies. Fernando Gonçalves ([email protected])  Variação intra-específica pode produzir novas espécies Argumentos e evidências e produção artificial de novas espécies (B) Felosa-verde Phylloscopus trochiloides, no Tibete, Ásia Biólogos demonstraram como uma espécie pode divergir em duas, ao estudarem o som e a genética de populações de felosas, na Ásia Central, descrevendo formas intermédias de duas populações isoladas reprodutivamente. Fernando Gonçalves ([email protected]) Variação intra-específica pode produzir novas espécies Argumentos e evidências e produção artificial de novas espécies (C) Distribuição circumpolar de Larus spp L. hyperboreus, L. glaucoides, L. marinus, L. fuscus, L. argentatus, L. canus, L. atricilla. A distribuição das gaivotas à volta do Pólo Norte forma um “anel”. Ao longo do “anel” as gaivotas podem cruzar-se, apesar de serem morfologicamente diferentes. Mas na “junção do extremos” – Gaivota-argêntea e Gaivota- asa-escura – são tão distintas que não se podem cruzar, apesar de viverem no mesmo local.  Homologias entre grupos de organismos e sua classificação Argumentos e evidências hierárquica Quaisquer duas espécies podem apresentar algumas similaridades na aparência. Essas semelhanças podem ser: análogas: as asas dos insectos, dos pássaros e morcegos têm a mesma função mas origens evolutivas diferentes; homólogas: têm a mesma origem mas funções diferentes. Tetrápodes modernos com 5 terminações (pentadáctilos) tiveram o mesmo ancestral comum. O código genético é um exemplo de homologia. Tetrápodes – grupo de vertebrados com 4 membros (anfíbios, répteis, aves, mamíferos) Fernando Gonçalves ([email protected]) Homologias entre grupos de Argumentos e evidências organismos e sua classificação hierárquica A evidência mais óbvia para a evolução deve ser retirada da observação das alterações. O argumento da homologia é inferencial. Por exemplo, as homologias de órgãos vestigiais, podem ou não ser funcionais, indicam uma ancestralidade comum. É o facto de diferentes espécies partilharem homologias (estruturas com a mesma origem), que permite afirmar que tiveram um ancestral comum. Assim, as homologias são a base da classificação biológica – filogenética (cladística) (por oposição à fenética). Tetrápodes – grupo de vertebrados com 4 membros (anfíbios, répteis, aves, mamíferos) Fernando Gonçalves ([email protected])  Argumentos e evidências Registo fóssil demonstrativo de transformações nas espécies O registo fóssil fornece evidências válidas para se afirmar que as espécies mudaram ao longo do tempo. Fernando Gonçalves ([email protected]) Registo fóssil demonstrativo de Argumentos e evidências transformações nas espécies De acordo com a classificação convencional, os principais subgrupos de vertebrados são peixes, répteis, aves e mamíferos. Será possível deduzir que a evolução foi peixes, anfíbios, répteis e mamíferos? Os anfíbios têm brânquias, como os peixes, e têm quatro membros como os répteis e mamíferos, em vez de barbatanas. Se os peixes evoluíssem para mamíferos, e estes evoluíssem para anfíbios, as brânquias teriam que desaparecer para voltarem a reaparecer na evolução para anfíbios. (Dollo) Fernando Gonçalves ([email protected])  Argumentos e evidências Portanto, foram apresentadas três classes principais de evidências a favor da evolução: observação directa, em pequena escala; homologias; ordem de aparecimento no registo fóssil dos principais grupos. O primeiro caso não separa evolução darwiniana de transformismo. Fortes argumentos para a evolução darwiniana ao longo dos tempos são dados pela classificação, pelo registo fóssil e pelas espécies “ring” (distribuição em anel). A sucessão geológica dos principais grupos e as homologias morfológicas sugerem que estes grupos têm um ancestral comum. As homologias moleculares, como o código genético, estende o argumento a toda a vida na Terra, favorecendo a evolução darwiniana (síntese moderna) relativamente ao transformismo e ao criacionismo.