Trabalho Biologia

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Evidências Evolutivas

Durante sua Viagem no HMS Beagle, Darwin coletou um grande numero de espécimes, muitas delas desconhecidas na Europa que posteriormente deram suporte a evolução por seleção natural.
A grande variedade das evidências da evolução fornece ampla e rica informação dos processos naturais pelos quais toda a variedade de vida na Terra se desenvolveram.
Fósseis são importantes para estimar quando as várias linhagens se desenvolveram. Como a fossilização é de rara ocorrência, normalmente requerendo as partes dura do corpo dos espécimes e da morte próxima a um local onde sedimentos estão sendo depositados, o registro fóssil somente fornece informações intermitentes sobre a evolução da vida. Evidências de organismo anteriores ao desenvolvimento de partes duras do corpo como conchas, ossos e dentes são especialmente raras, mas existem na forma de antigos microfósseis de alguns organismos de corpo mole.
Comparações da seqüência genética de organismos revelou que os organismos que são filogenicamente mais próximos tem um grau maior de similaridades em sua seqüência genética do que organismos que estão mais filogenicamente distantes. Evidências adicionais da descendência em comum vem de “detritos” genéticos como os pseudogenes, regiões do DNA que são ortólogas à um gene em um organismo aparentado, mas não são mais ativos e aparentam passar por um constante processo de degeneração. Já que processos metabólicos não deixam fósseis, pesquisas evolutivas sobre os básicos processos biológicos são também feitas na sua maior parte com a comparação de organismos existentes. Muitas linhagens divergem em um diferente estágio de desenvolvimento, então é teoricamente possível determinar quando certos processos metabólicos surgiram realizando uma comparação dos traços de um descendente de um ancestral em comum.

Homologia

Por homologia entende-se semelhança entre estruturas de diferentes organismos, devida unicamente a uma mesma origem embriológica. As estruturas homólogicas podem exercer ou não a mesma função.
O braço do homem, a pata do cavalo, a asa do morcego e a nadadeira da baleia são estruturas homólogicas entre si, pois todas têm a mesma origem embriológica. Nesses casos, não há similaridade funcional.
Ao analisar, entretanto, a asa do morcego e a asa da ave, verifica-se que ambas têm a mesma origem embriológica e estão, ainda associadas á mesma função.
A homologia entre estruturas de 2 organismos diferentes sugere que eles se originaram de um grupo ancestral comum, embora não indique um grau de proximidade comum, partem várias linhas evolutivas que originaram várias espécies diferentes, fala-se em irradiação adaptava.

Homologia
Mesma origem embriológica de estruturas de diferentes organismos, sendo que essas estruturas podem ter ou não a mesma função. As estruturas homólogas sugerem ancestralidade comum.
A analogia refere-se à semelhança morfológica entre estruturas, em função de adaptação à execução da mesma função.
As asas dos insetos e das aves são estruturas diferentes quanto à origem embriológica, mas ambas estão adaptadas à execução de uma mesma função: o vôo. São , portanto, estruturas análogas.

As estruturas análogas não refletem por si sós qualquer grau de parentesco. Elas fornecem indícios da adaptação de estruturas de diferentes organismos a uma mesma variável ecológica. Quando organismos não intimamente aparentados apresentam estruturas semelhantes exercendo a mesma função, dizemos que eles sofreram evolução convergente.
Ao contrário da irradiação adaptativa ( caracterizada pela diferenciação de organismos a partir de um ancestral comum. dando origem a vários grupos diferentes adaptados a explorar ambientes diferentes.) a evolução convergente ou convergência evolutiva é caracterizada pela adaptação de diferentes organismos a uma condição ecológica igual. assim, as formas do corpo do golfinho, dos peixes, especialmente tubarões, e de um réptil fóssil chamado ictiossauro são bastante semelhantes, adaptadas à natação. Neste caso, a semelhança não é sinal de parentesco, mas resultado da adaptação desses organismos ao ambiente aquático.

Analogia: semelhança entre estruturas de diferentes organismos, devida unicamente à adaptação a uma mesma função. São consideradas resultado da evolução convergente.

Órgãos Vestigiais

Órgãos vestigiais são órgãos existentes no homem, bem como em outros animais, e que são considerados como vestígios inúteis de estruturas que foram úteis em um estágio evolutivo anterior. Na virada do século foi feita uma longa lista de órgãos vestigiais em mamíferos. Esta lista foi considerada uma evidência convincente da megaevolução. Mais de 80 órgãos estavam nesta lista, que incluía a tireóide, o timo, as glândulas pituitárias, o lobo olfativo do cérebro, o ouvido médio, as amígdalas e o apêndice. Hoje já se sabe que todos estes órgãos tem funções úteis e, não raro, essenciais. Mas na época em que a lista foi feita, ninguém sabia que funções eles tinham. À medida em que foram feitos estudos pelos fisiologistas, esta lista foi encolhendo. Atualmente já se mostrou que a maioria dos órgão chamados vestigiais, especialmente no homem, tem uso definido e não são, de forma alguma, atrofiados.
A lógica usada para se determinar se um órgão é vestigial deve ser analisada cuidadosamente. Se não conhecemos a função de algo, ele se torna um candidato a órgão vestigial. A fraqueza desse argumento é que, quanto mais conhecemos, maior é a chance de que iremos aprender as funções para estes órgãos supostamente vestigiais.
O apêndice humano era rotineiramente removido em cirurgias pelos médicos, porque ele parecia não ter utilidade e freqüentemente causava problemas. Agora já se sabe que ele faz parte do sistema imunológico. Realmente acontecem casos de doença no apêndice e, quando ele se infecciona, precisa ser removido. Entretanto, uma pessoa estará melhor se ficar com seu apêndice.
Será que as vértebras caudais fusionadas (cóccix) do homem são inúteis? Atualmente, esta pequena estrutura tem uma função muito importante como ponto de ligação para os músculos que permitem que fiquemos de pé (e que também fornecem amortecimento quando nos sentamos). De modo algum elas podem ser consideradas vestigiais. A via embriológica que produz uma cauda em outros mamíferos produz em nós uma estrutura muito importante. Será que isso ocorreu pela evolução, ou foi projetado por um Criador?
Os músculos segmentares no abdômen são importantes para curvarem o nosso corpo e para manter o tônus da parede abdominal. Que estes músculos tenham vindo de um ancestral é pura conjectura, e não evidência pró ou contra a evolução ou a criação.
Por que existem músculos ligados à nossas orelhas? Alguns desejam chamá-los de vestígios genuínos, enquanto que outros dizem que eles dão forma a nossa cabeça ou sustentam nossas orelhas. São necessárias mais informações para que se possa decidir.
Os membros posteriores das baleias são ossos isolados que estão imersos no tecido. Eles são considerados pelos evolucionistas como vestígios de órgãos posteriores verdadeiros que existiam nos ancestrais terrestres da baleia. Porém , eles têm uma função definida: são o ponto de ligação de músculos do sistema reprodutor. Os criacionistas podem argumentar que Deus modificou as instruções genéticas de membros posteriores para produzir estas estruturas que servem para uma função única.

Embriologia Comparada

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Se compararmos os embriões de determinados grupos de animais, veremos que existem semelhanças entre eles, e essas semelhanças são ainda maiores que as encontradas nas formas adultas.
Mesmo antes da época de Darwin, os evolucionistas alegavam que as semelhanças no desenvolvimento embrionário indicavam uma descendência comum. Os livros modernos ainda mostram esboços de embriões de animais como aves, répteis e mamíferos, juntamente com os do homem, mostrando importantes semelhanças entre eles e atribuindo essas semelhanças à existência de um ancestral comum.
O conhecido chavão evolucionista “a ontogenia recapitula a filogenia” é uma definição popular da “teoria da recapitulação” ou “lei biogenética” de Haeckel. Ela afirma que cada organismo em seu desenvolvimento embrionário (ontogenia), tende a recapitular os estágios por que passaram seus antepassados (filogenia). No caso do homem, por exemplo, ensinava-se que o embrião humano começou a vida como um protozoário marinho, desenvolveu-se em um ambiente aquático até se tornar um verme com um coração tubular, depois até ser um peixe com brânquias e um coração com duas câmaras, depois até ser um anfíbio com um coração com três câmaras e um rim mesonéfrico, e depois até ser um mamífero com um coração de quatro câmaras, rim metanéfrico e uma cauda, e finalmente até ser um ser humano. Desta forma, o embrião humano reteria “vestígios” de sua evolução anterior, recapitulando as sua fases principais.
O mais famoso desses paralelos foi sem dúvida foi o suposto desenvolvimento de brânquias no estágio “de peixe” do crescimento do embrião humano. Esta suposta recapitulação era inteiramente superficial; o embrião humano nunca desenvolve brânquias nem nada parecido com elas , e portanto nunca é um peixe. Na verdade, tanto o homem como todos os cordados desenvolvem fendas faringeais com bolsas faringeais. Nos peixes elas mais tarde se transformam nas brânquias. No ser humano, elas se transformam nos tubos eustaquianos, nas glândulas paratireóides e no timo. Enquanto estão se desenvolvendo, servem como guias essenciais para o desenvolvimento de vasos sangüíneos, e desta forma não são, de forma alguma, vestígios inúteis.
A crença de Haeckel de que cada estágio embrionário representa o estágio adulto de um de seus ancestrais é considerada completamente errada pelos embriologistas modernos. Atualmente os evolucionistas aceitam que os padrões de desenvolvimento embrionário em um grupo de animais próximos podem conter aspectos que refletem seu passado, mas muitas inovações se superpõem e freqüentemente obscurecem o padrão ancestral. Assim, não existe uma recapitulação precisa. É surpreendente que alguns evolucionistas proeminentes continuem a referir-se a esta idéia como evidência da evolução. Porém, os que tem conhecimentos atualizados, tanto em embriologia quanto em paleontologia, não o fazem.
Se para o evolucionista as semelhanças em embriologia são evidências de uma descendência comum, para os criacionistas elas evidenciam apenas o planejamento comum de um Criador. Dado o pressuposto da criação, como os cordados (peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos) tinham o desígnio de reproduzir a sua espécie pelo mesmo tipo de processo reprodutivo, seria de se esperar que o desenvolvimento fosse semelhante em todos esses animais.
O animal embrionário começa a sua existência com uma união de duas células (gametas), e após essa união ocorre uma multiplicação de células que precisa operar-se durante algum tempo no mesmo tipo de meio ambiente. Além disso, muitas das estruturas que devem ser desenvolvidas de alguma forma precisam ser semelhantes (membros, cabeça, etc.). Considerando-se isso, seria natural que os embriões em desenvolvimento parecessem muito semelhantes nos estágios iniciais de seu desenvolvimento.
Nesse período entretanto, à medida em que se torna necessário que caracteres especializados correspondentes à espécie progenitora comecem a se formar, essas semelhanças superficiais dão lugar às características embrionárias distintas e apropriadas. Na verdade, essas importantes diferenças se mostram em estágio bem inicial do desenvolvimento embrionário.
Existem também, mesmo nos estágios iniciais, diferenças entre os embriões que são tão importantes como as semelhanças. O DNA de uma ave é bastante diferente do DNA de um réptil. O material genético distinto, programado para cada espécie de animal, assegura que apenas aquela espécie se desenvolva a partir daquele embrião

Estudo dos Fósseis

Fósseis são restos ou vestígios de seres que viveram no passado. Um fóssil se forma quando os restos mortais de um organismo ficam a salvo tanto da ação dos agentes decompositores como das intempéries naturais (vento, sol direto, chuvas, etc.). As condições mais favoráveis à fossilização ocorrem quando o corpo de um animal ou de uma planta é sepultado no fundo de um lago e rapidamente coberto por sedimentos.
Dependendo da acidez e dos minerais presentes no sedimento, podem ocorrer diferentes processos de fossilização. A permineralização, por exemplo, é o preenchimento dos poros microscópicos do corpo de um ser por minerais. Já a substituição consiste na lenta troca das substâncias orgânicas do cadáver por minerais, transformando-o em pedra.
Os fósseis são considerados evidências da evolução porque mostram que o nosso mundo já foi habitado por seres diferentes dos atuais e que teriam sido ancestrais das formas de vida modernas.
Porém, existem alguns problemas muito graves com os fósseis no campo da teoria da evolução. Vamos analisar alguns deles.
É interessante que a mesma abundância de semelhanças e diferenças entre organismos seja encontrada, tanto entre os seres vivos como entre os fósseis. Os mesmos tipos de lacunas entre espécies existem no registro fóssil, bem como entre as plantas e animais atuais. Se o modelo evolucionista fosse válido, era de se esperar encontrar uma série contínua e horizontal de organismos e não categorias definidas.
Uma das mais importantes lacunas fósseis é a existente entre os microrganismos, como algas azuis e bactérias, que são encontrados em estratos do Pré-Cambriano, e a abundante e complexa vida marinha invertebrada do período Cambriano. No Cambriano encontramos uma grande variedade de invertebrados muito complexos, como trilobitas, ouriços-do-mar, esponjas, medusas, crustáceos, braquiópodes, moluscos e vermes. Se a evolução tivesse realmente acontecido, deveríamos encontrar no Pré-Cambriano os antepassados evolutivos de todos estes animais. Entretanto, nas rochas pré-cambrianas encontramos apenas fósseis de microrganismos. Se encontramos fósseis de bactérias, certamente deveríamos encontrar fósseis dos antepassados dos animais do Cambriano. Se os primeiros evoluíram chegando a ser os segundos, parece impossível que nenhuma forma transitória entre qualquer deles jamais tenha sido encontrada. Por mais de 150 anos se tem procurado intensamente, mas nenhum destes ancestrais foi encontrado.
Este fenômeno tem sido chamado por Gould de “explosão cambriana”. Recentemente, o tempo estimado em que ocorreu a explosão foi revisado para baixo, de cinqüenta milhões para dez milhões de anos ¬- o que eqüivale a um piscar de olhos em termos geológicos. Essa estimativa mais curta obrigou escritores sensacionalistas a procurar novos superlativos, sendo um dos favoritos o “Big Bang biológico”. Gould argumenta que a rápida taxa de aparecimento de novas formas de vida exige outro mecanismo para explicá-las que não a seleção natural.
Ironicamente, voltamos ao ponto de partida desde os dias de Darwin. Quando ele propôs sua teoria, uma das grandes dificuldades era a idade estimada da terra. Os físicos do século XIX pensavam que a terra tinha apenas cem milhões de anos, ainda que Darwin pensasse que a seleção natural precisaria de muito mais tempo para gerar vida. Atualmente os evolucionistas afirmam que a terra é muito mais velha: em torno de 5 bilhões de anos. Com a descoberta do Big Bang biológico, contudo, o espaço de tempo necessário para que a vida passasse de simples a complexa encurtou para muito menos do que a estimativa da idade da terra no século XIX.
Outro grave problema do registro fóssil que os evolucionistas não conseguem explicar é que a maioria dos grupos de plantas e animais aparecem abruptamente no registro fóssil. Não há evidências de que houve formas transitórias entre esses grupos. Neeville George, um conhecido evolucionista, declarou: “Não há necessidade de pedir mais desculpas pela pobreza do registro fóssil. Em alguns casos ela se tornou quase incontrolavelmente rica, e as descobertas estão ultrapassando a integração… o registro fóssil, não obstante, continua a ser composto principalmente de lacunas.” O paleontólogo Niles Eldredge descreve assim o problema: “Não é de se espantar que os paleontólogos tenham ignorado a evolução por tanto tempo. Aparentemente, ela jamais ocorre. A coleta cuidadosa de material na face de penhascos mostra oscilações em ziguezague, pequenas, e uma acumulação muito rara de leves mudanças – no decorrer de milhões de anos, a uma taxa lenta demais para explicar toda a mudança prodigiosa que ocorreu na história evolutiva. Quando vemos o aparecimento de novidades evolutivas, isso ocorre em geral com um estrondo, e, não raro, sem nenhuma prova sólida de que os fósseis não evoluíram também em outros lugares! A evolução não pode estar ocorrendo sempre em outros lugares. Ainda assim, foi dessa maneira que o registro fóssil pareceu a muitos desesperados paleontólogos, que queriam aprender alguma coisa sobre a evolução.”

Evidências Moleculares

Todos os organismos existentes fazem uso do DNA e ou RNA. O ATPé usado como a “moeda” metabólica por toda a vida existente. O código genético é o mesmo para quase todos os organismos, significando que um pedaço de RNA em uma bactéria codifica para uma mesma proteína em uma célula humana.
Um exemplo clássico de evidência bioquímica para a evolução é a variação da proteína citocroma c em células vivas. A diferença da citocroma c em diferentes organismo é medida na diferença de aminoácidos, cada amino diferente sendo resultado de uma substituição de um par de bases, uma mutação. Se cada amino diferente é considerado como o resultado de uma substituição de um par de base, pode-se então calcular a quanto tempo atrás duas espécies divergiram realizando a multiplicação dos números de substituição de pares de base pelo tempo estimado que leva para uma substituição de pares de base comum do citocroma c ser passada adiante. Por exemplo, o tempo normal que um par de bases do citocroma c leva para mutar é n anos, o número de aminoácidos que fazem a proteína citocroma c nos macacos, difere por um do citocroma c dos humanos, isso leva a conclusão de que as duas espécies divergiram n anos atrás.

Árvore filogenética da vida

Árvore filogenética da vida

Uma árvore filogenética baseada em dados acerca rRNA, mostrando a separação entre Bacteria, Archaea, e Eukaryota.
Comparações de seqüências de DNA permitem o agrupamento de organismos pelo critério de similaridades entre as seqüências, resultando em árvores filogenéticas tipicamente congruentes com a taxonomia tradicional, e são frequentemente usadas para fortalecer ou corrigir classificações taxonômicas. A comparação de seqüências é considerada uma medida robusta o suficiente para corrigir suposições errôneas sobre árvores filogenéticas em casos quando outras evidências são raras. Por exemplo, as seqüências de DNA humano neutro divergem aproximadamente 1,2% (baseado na substituição) daqueles de seus parentes mais próximos, os chimpanzés, 1,6% dos gorilas, e 6,6% dos babuínos . A evidência das seqüências genéticas permite inferir a quantificação do parentesco entre humanos e outros primatas. A seqüência do gene 16S rRNA, um componente vital do ribossomo, foi usado para encontrar um parentesco filogenético geral entre toda a vida existente. A analise, originalmente feita por Carl Woese, que resultou no sistema de três domínios, argumentando por duas grandes separações no inicio da história evolutiva da vida. A primeira divisão para a Bacteria moderna e a divisão subseqüente para Archaea e Eukaryota modernos.
A evidência proteomica também apóia uma ancestralidade universal da vida. Proteínas vitais, como os ribossomos, DNA polimerase, e o RNA polimerase são encontrados desde as (quase todas) as bactérias primitivas até os complexos mamíferos. A região do núcleo da proteína é conservada através de todas as linhagens da vida, servindo funções similares. Organismos mais complexos evoluíram subunidades de proteínas adicionais, afetando largamente a regulação da interação de proteína a proteína no núcleo. Outras similaridades entre todas as linhagens da vida, como DNA, RNA, e a bicamada de lipídios, apóiam a teoria da descendência em comum. A quiralidade do DNA, RNA e aminoácidos é conservado em todas as linhagens da vida. Como não há nenhuma vantagem funcional para quiralidade tanto para a direita quanto para a esquerda nas moléculas, a hipótese mais simples é que a escolha foi feita aleatoriamente no inicio do desenvolvimento da vida e foi um traço que passou para toda a vida existente através da descendência em comum.
Evidência moleculares também oferecem mecanismos para grandes saltos evolucionários e para macroevolução. A transferência gênica horizontal, o processo pelo qual um organismo transfere material genético (DNA, por exemplo) para outra célula que não seja sua prole, permite a ocorrência de saltos evolucionários repentinos realizando incorporações benéficas de genes que evoluíram em outra espécie. A Teoria da Endossimbiose explica a origem da mitocôndria e do plastídeo (por exemplo, cloroplastos), que são organelas de células eucarióticas, como a incorporação de uma célula procariótica antiga dentro de uma célula eucariótica. Ao invés de uma lenta evolução das organelas, essa teoria oferece um mecanismo de um repentino salto evolucionário já que ocorre a incorporação de material genético e composição bioquímica de uma espécie separada. Evidências suportando esse mecanismo foram recentemente encontradas no protista Hatena arenicola já que como um predador ele engolfa uma célula de alga verde, que subsequentemente comporta-se como um endossibionte, alimentando a Hatena, que em troca perdeu seu aparatos de alimentação e comporta-se como um autótrofo.
Mais evidências para a reconstrução de linhagens ancestrais vem do DNA lixo como os pseudogenes, i.e., genes “mortos”, que acumulam mutações com regularidade .
Já que processos metabólicos não deixam fósseis, a pesquisa da evolução dos processos celulares básicos é feita comparando-se organismos existentes. Muitas linhagens divergem quando um novo processo metabólico surge, e é teoricamente possível determinar quando certos processos metabólicos surgem realizando a comparação de traços dos descendentes de um ancestral em comum ou na detecção da manifestação física desse processo. Como um exemplo, o aparecimento de oxigênio na atmosfera da Terra está ligado à evolução da fotossíntese.


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