Darwinismo

Darwin, aos 22 anos, partia abordo de um navio de armada britânica, o HMS Beagle. Nesta viagem, Darwin recolheu uma extensa quantidade de dados que mais tarde utilizou na fundamentação da sua teoria sobre a origem das espécies. Os dados mais importantes foram:

Dados da Geologia

Também a leitura da obra de Charles Lyell, mais especificamente, a Teoria do Uniformitarismo (princípio das causas actuais e gradualismo) influenciou Darwin: assim como acontecia com os fenómenos geológicos, também as espécies teriam evoluído lenta e gradualmente, modificando as características presentes nalgumas espécies. Os fósseis e fenómenos vulcânicos que Darwin tinha observado, contribuíram para a aceitação desta teoria por parte dele, assim como a idade da Terra estimada na altura (vários milhões de anos), que era considerada suficiente para permitir essa evolução lenta e gradual.

Como se pode observar pela seguinte figura, os fósseis apresentam diferenças de estrato para estrato.

Dados da Biogeografia

Darwin constatou que as espécies de Cabo Verde eram semelhantes às da Costa africana, mas diferentes das espécies das Galápagos.

A explicação encontrada por Darwin para esta situação foi a de que as espécies dessas ilhas eram mais parecidas com as do continente por partilharem um ancestral mais recente, logo as semelhanças seriam resultado de uma descendência comum.

Nas Galápagos, ao analisar tentilhões, Darwin apercebeu-se que estes eram diferentes de ilha para ilha. Mas apesar dessas diferenças apresentavam grandes semelhanças entre si. Também eram parecidos aos da costa americana. Portanto deveriam ter uma origem comum. As condições existentes em cada ilha condicionariam, então, a evolução de uma espécie de tentilhão, conduzindo à diversidade observada.

Mas não o observou somente com os tentilhões. Também com as tartarugas se passava o mesmo.

Selecção natural

Darwin pôs em evidência o mecanismo essencial que dirige a evolução , a selecção natural. A selecção natural explica que os seres mais aptos sobrevivem e espalham na natureza os caracteres mais favoráveis. Dado que o ambiente não possui os recursos necessários para a sobrevivência de todos os indivíduos que nascem, deverá ocorrer uma luta pela sobrevivência durante a qual serão eliminados os menos aptos.

A teoria de Darwin pode ser resumida no seguinte raciocínio:

– todas as espécies apresentam, dentro de dada população, indivíduos com pequenas variações nas suas características, como, por exemplo, na forma, no tamanho e na cor.

– as espécies originam mais descendentes do que aqueles que podem sobreviver.

– na luta pela sobrevivência, os descendentes que possuem variações vantajosas, relativamente ao meio em que se encontram, têm maior taxa de sobrevivência, sendo eliminados os indivíduos que possuem variações desfavoráveis – Selecção natural.

–os indivíduos portadores de variações favoráveis transmitem as suas características à descendência.

–a selecção natural, actuando ao longo de muitas gerações, conduz à acumulação das características mais vantajosas nos descendentes pelo que os indivíduos serão tão diferentes que eventualmente poderão vir a constituir novas espécies.

Lamarckismo

Lamarck é uma figura de referência na história do evolucionismo, pois foi o primeiro a apresentar uma teoria explicativa coerente sobre os mecanismos de evolução. Este admitia uma progressão constante e gradual dos organismos mais simples para os mais complexos. Esta progressão ocorreria segundo dois princípios:

Lei do uso e do desuso

Segundo Lamarck, o ambiente é o principal agente responsável pela evolução dos seres vivos. A necessidade que os seres sentem de se adaptar a novas condições ambientais, resultantes de alterações do ambiente, conduz ao uso e ao desuso contínuo de certos órgãos. Deste modo, a função que o órgão desempenha acabará por determinar a sua estrutura como forma de adaptação ao meio.

Por exemplo:

– O pescoço alongado da girafa foi obtido graças ao hábito de este animal alongar a cabeça em busca das folhas de certas árvores de que se alimenta - desenvolvimento do órgão pela necessidade de adaptação ao meio.

– Os espinhos que estão presentes no cactos são folhas que se modificaram ao longo da evolução, fazendo com que a perda de água seja menor.

– Nas aves nadadoras, as membranas existentes entre os dedos dos pés das aves nadadoras surgiram pela decorrente necessidade de nadar.

No seguinte vídeo, explica-se o que Lamarck defendia:

Origem da Multicelularidade

As membranas internas das células eucarióticas permitiram, até certo ponto, contornar o problema da falta de superfície em relação ao volume da célula. Contudo, a logística necessária para levar a cabo o metabolismo celular limita o tamanho da célula, que não pode aumentar indefinidamente. O desenvolvimento de uma maior complexidade estrutural e metabólica foi conseguida através do desenvolvimento de organismos multicelulares. A cooperação e a divisão de tarefas torna possível a exploração de recursos que uma só célula não pode utilizar.

O primeiro passo na evolução para os organismos multicelulares terá sido a associação de organismos unicelulares em colónias.

Nalguns tipos de associação colonial relativamente simples, as células, após a divisão, mantêm-se unidas por uma matriz e são morfológica e fisiologicamente equivalentes, podendo, cada uma delas, dar origem a uma nova colónia. Em associações coloniais mais complexas, e envolvendo um maior número de células, verifica-se comunicação entre as células, coordenação das actividades celulares, especialização de células e divisão de tarefas.

A especialização e a cooperação permitem que as células se combinem, formando um organismo com mais capacidades do que cada uma das suas partes constituintes.

A Volvox é um exemplo de uma colónia, sendo de bastante importância já que se admite que a multicelularidade possa ter surgido na Terra por evolução de seres coloniais do tipo considerado.

O aparecimento da multicelularidade permitiu uma serie de tendências evolutivas que acabaram por conferir vantagens aos respectivos organismos, como:

– a diferenciação celular, com a consequente especialização no desempenho de determinadas funções;

– a diminuição da taxa metabólica e utilização mais eficaz da energia, resultado da diferenciação celular;

– o aparecimento de seres de maiores dimensões que mantêm constante a relação superfície/volume das suas células;

– uma maior diversidade de formas que conduziu a uma melhor adaptação aos diferentes ambientes;

– uma maior autonomia em relação ao meio externo, dado que os sistemas de órgãos garantem que o meio interno mantenha um maior equilíbrio (homeostasia) face às flutuações do meio externo.

A origem dos eucariontes e a evolução da multicelularidade estiveram na origem de uma explosão da diversidade biológica.

5. Mutações Cromossómicas

As mutações cromossómicas são modificações que ocorrem nos cromossomas e que podem afectar o cariótipo dos indivíduos, qualitativa ou quantitativamente, isto é, podem alterar a estrutura de um ou mais cromossomas – alterações cromossómicas estruturais – ou o número de cromossomas – alterações cromossómicas numéricas.

Ao contrário das mutações génicas, que são reconhecidas através da sua manifestação no fenótipo, as mutações cromossómicas são, em geral, detectadas pela observação do cariótipo do indivíduo afectado.

Mutações cromossómicas estruturais
Estas mutações envolvem alterações no número ou no arranjo dos genes, mas mantem-se o número de cromossomas.

É sobretudo a ruptura da estrutura linear dos cromossomas durante o croosing-over, seguida de uma reparação deficiente, que é responsável pelo aparecimento de sequências anormais de genes.

Estas mutações podem ocorrer pela perda de porções do cromossoma (delecção), a sua duplicação (duplicação), troca de posições de segmentos (inversão) e a troca de segmentos entre cromossomas de pares diferentes (translocação).

Mutações cromossómicas numéricas
São anomalias em que há alteração do número de cromossomas. Estas mutações podem ocorrer em diferentes etapas da meiose:

- durante a divisão I, pela não separação de cromossomas homólogos;

- durante a divisão II, pela não separação de cromatídios de cada cromossoma.

Nesta imagem, nomeadamente na figura do lado esquerdo, observa-se um erro na divisão I, pelo que não ocorreu separação dos cromossomas homólogos. Consequentemente, duas das células-filhas irão ter, cada uma, 3 cromossomas (trissomia); e as outras duas irão ter, cada uma, 1 cromossoma (monossomia).

Na figura do lado direito observa-se um erro que ocorreu na divisão II, pois não ocorreu a separação de cromatídios do cromossoma. Assim, duas células-filhas irão ter um número normal de cromossomas; e uma das outras duas células-filhas irá ter um cromossoma a mais (trissomia) e a outra irá ter apenas 1 cromossoma (monossomia).

As mutações podem ser induzidas por agentes exteriores, como raio-X. Normalmente, estas mutações são prejudiciais para o portador ou para os descendentes. Todavia, algumas mutações podem ser benéficas e melhorar a capacidade de sobrevivência dos indivíduos das novas gerações.

Por outro lado, as mutações são uma fonte importante de variabilidade genética, que permite a diversidade de organismos e a evolução das espécies.

4. Reprodução Sexuada

A reprodução sexuada implica que ocorra a fusão de dois gâmetas, o gâmeta masculino e o gâmeta feminino, ou seja, é necessário que ocorra fecundação. A célula resultante, o ovo ou zigoto, tem assim um conjunto de cromossomas provenientes de dois gâmetas. Cada espécie apresenta um número característico de cromossomas nas suas células, possuindo cromossomas de origem paterna e materna idênticos dois a dois. Cada um desses pares de cromossomas é designado por cromossomas homólogos. Os cromossomas homólogos são idênticos no tamanho e na estrutura e são portadores de genes para os mesmos caracteres.

As células, como o ovo ou zigoto, cujos núcleos possuem pares de cromossomas homólogos são chamadas células diplóides (2n). As células que possuem apenas um dos cromossomas dos pares cromossomas homólogos são designadas células haplóides(n).Os seres vivos que se reproduzem de forma sexuada mantêm o número de cromossomas presentes nas suas células constante graças a uma redução do número de cromossomas antes da formação dos gâmetas ou dos esporos – a meiose. A fecundação repõe o número de cromossomas original através da sua duplicação. No ciclo de vida dos seres que se reproduzem sexuadamente a fecundação e a meiose são considerados processos complementares.Meiose

Durante a meiose ocorrem duas divisões nucleares antecedidas de uma só replicação do ADN que tem lugar durante a interfase. Tal como na mitose, essa replicação tem lugar no período S, verificando-se a duplicação da quantidade de ADN e os cromossomas passam a apresentar dois cromatídeos unidos pelo centrómero.

As duas divisões que constituem a meiose podem ocorrer sequencialmente ou existir entre elas uma interfase mais ou menos longa. No entanto, durante essa interfase não se realiza nova replicação do DNA dos cromossomas. Em certos casos, os núcleos passam da telófase I directamente para a metáfase II.

A divisão I é reducional, porque o número de cromossomas fica reduzido; a divisão II é reducional, como a mitose.

Partenogénese: Tubarão fêmea virgem dá à luz

Investigadores norte-americanos confirmaram um segundo caso de reprodução de tubarões por partenogénese, ou seja, sem a participação de um macho, segundo um estudo publicado numa revista especializada em biologia marinha.

Dermian Chapman, biólogo perito em tubarões no Instituto da Ciência de Protecção dos Oceanos da Universidade Stony Brook, de Nova Iorque, e principal autor deste trabalho, provou com um teste de ADN que a cria de um tubarão fêmea não continha material genético de um pai.

A fêmea é da espécie Carcharhinus limbatus, ou tubarão-de-pontas-negras. Vive há oito anos no aquário de Norfolk Canyon, na Virgínia, onde foi colocada pouco depois de ter nascido no oceano, e nunca teve contacto com machos.

Este é o segundo caso de partenogénese observado até agora em tubarões, tendo o primeiro sido descoberto pela equipa do mesmo biólogo no aquário do zoo de Omaha (Nebraska) numa fêmea de tubarão-martelo.

"É agora claro que a partenogénese acontece em várias espécies de tubarões", sublinha Chapman num comunicado. "O primeiro caso de nascimento virgem em Maio de 2007 não foi um acaso e é possível que este fenómeno se produza por vezes em numerosas espécies de tubarões".

"É possível que a partenogénese se torne mais frequente entre os tubarões se a densidade da sua população baixar demasiado, fazendo com que as fêmeas tenham mais dificuldade em encontrar machos", segundo o biólogo Mahmood Shivji, da Universidade Nova Southeastern, na Florida, outro dos autores deste estudo publicado no Journal of Fish Biology.

As populações destes tubarões diminuíram muito nos últimos 20 anos devido ao excesso de pesca, sobretudo para satisfazer a procura de barbatanas de tubarão

3. Reprodução Assexuada

A reprodução assexuada permite a formação de novos indivíduos a partir de um só progenitor, sem que haja a intervenção de células sexuais — os gâmetas. Deste modo, não há fecundação e, consequentemente, não ocorre formação do zigoto.
A reprodução assexuada pode manifestar-se através de uma multiplicidade de processos que possuem em comum as seguintes características:

· São rápidos e conduzem à obtenção de um elevado número de descendentes, o que permite uma rápida dispersão das populações;

· Apenas um progenitor é necessário para originar descendentes, o que representa uma economia de energia;

· Os descendentes possuem a mesma informação genética entre si e, por sua vez, igual à dos progenitores, que se reflecte no facto de possuírem as mesma características estruturais e funcionais.

· Ocorrem quando as condições ambientais são favoráveis, permitindo crescimentos acentuados nas populações.

Existem vários processos de reprodução assexuada. Os mais comuns são os seguintes: bipartição, fragmentação, gemulação, partenogénese, multiplicação vegetativa e esporulação.

Bipartição
Uma célula divide-se em duas células-filhas aproximadamente iguais. Este processo é frequente em seres unicelulares (ex. paramécia) e também pode ocorrer em seres pluricelulares (ex. planária).

Fragmentação

Fragmentação do organismo em diversas porções, sendo cada uma delas capaz de regenerar as partes em falta para construir um novo organismo completo. Ocorre em seres pouco diferenciados (ex. estrela-do-mar) e em algas (espirogira).

Gemulação

Na superfície da célula ou indivíduo forma-se uma dilatação – gomo – que dá origem a um novo organismo após um processo de crescimento e separação. Ocorre em seres unicelulares (ex. leveduras) e em seres pluricelulares (ex. esponja).

Partenogénese

Formação de um novo indivíduo a partir de um óvulo não fecundado. Ocorre em abelhas, pulgões, e nalguns peixes, anfíbios e répteis.

Multiplicação vegetativa

Certas estruturas vegetais pluricelulares originam, por diferenciação, novas plantas. Os casos mais comuns ocorrem a partir de folhas, caules aéreos, estolhos (ex. morangueiro), rizomas (ex. fetos), tubérculos (ex. batateira) e bolbos (ex. cebola).

Esporulação
Formação de células reprodutoras especiais – os esporos – que, por germinação, originam novos seres vivos. Comum em fungos (ex. bolor-do-pão) , algas e plantas (ex. fetos e musgos).