a teoria sintética da evolução
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Universidade Federal de Campina GrandeCentro de Saúde e Tecnologia Rural
Unidade Acadêmica de Ciências Biológicas
A GENÉTICA MENDELIANA E MOLECULAR
A Recepção das idéias de Darwin
Darwin publicou o clássico “The Origin of species by means of natural selection ” em 1859.
A Recepção das idéias de Darwin
As reações às duas teorias de Darwin – evolução e seleção natural – diferiram.
A idéia da evolução criou controvérsia, embora mais na esfera popular do que entre os biólogos.
A evolução parecia contradizer a Bíblia, na qual é dito que os vários tipos de seres vivos foram criados separadamente.
Embora pelo menos algum tipo de evolução fosse aceito pela maioria dos biólogos, poucos tinham a mesma idéia de evolução que Darwin.
Na teoria de Darwin, a evolução não é intrínseca ou automaticamente progressiva. As condições locais em cada estágio essencialmentedeterminam como uma espécie evolui.
A Recepção das idéias de Darwin
Muitos evolucionistas do final do século XIX e do início do século XX tinham uma concepção de evolução diferente dessa, imaginando-a como unidimensional e progressiva.
Enquanto a evolução estava, até certo ponto, sendo aceita, a seleção natural estava sendo fortemente rejeitada.
Uma das objeções mais sofisticadas à teoria de Darwin foi a de que ela não incluía uma teoria satisfatória para a hereditariedade.
Havia várias teorias de hereditariedade na época, e hoje se sabe que todas eram incorretas.
Darwin preferia uma teoria de hereditariedade “de miscigenação”, para a qual a prole é uma mistura dos atributos dos progenitores; por exemplo,
se um macho vermelho se acasalasse com uma fêmea branca e a herança fosse misturada, a prole deveria ser cor-de-rosa.
Se a teoria da hereditariedade fosse verdade, a seleção natural dificilmente poderia operar se a herança fosse uma mistura.
Gregor Mendel publicou em 1886 seus trabalhos com ervilhas de jardim, realizados num espaço limitado de um mosteiro e se tornou o pai da genética.
Biografia e Estudos Científicos
Entre os anos de 1851 e 1853 estuda História Natural na Universidade de Viena. Neste curso, adquiri muitos conhecimentos que seriam de extrema importância para o desenvolvimento de suas teorias (leis).
Aproveitou também os conhecimentos adquiridos do pai, que era jardineiro,
para começar a fazer pesquisas com árvores frutíferas. Em 1856 já fazia
pesquisas com ervilhas, nos jardins do monastério.
Sua teoria principal era a de que as características das plantas (cores, por exemplo) deviam-se a elementos hereditários (atualmente conhecidos como genes). Como passava grande parte do tempo dedicando-se às atividades administrativas do monastério, foi deixando de lado suas pesquisas relacionadas ao estudo da hereditariedade.
Razões Para o Sucesso de Mendel!
-Tomou conhecimento dos trabalhos de seus colegas “hibridizadores”;
-Planejou cuidadosamente os experimentos;
-Escolheu um material de pesquisa adequado;
-Executou os experimentos com rigor científico;
-Analisou os dados matematicamente;
-Testou suas hipóteses em novos experimentos.
De 1851 a 1853 Mendel estudou Física e Botânica na Universidade de Viena. Retornou a Brno em 1854, passando a ensinar Física e Ciências Naturais.
• Em 1856 Mendel realizou seus primeiros grupos de experimentos com hibridização de ervilhas. Trabalhou com elas até 1868, quando foi eleito abade do Monastério.
• Morreu em 1884, com problemas renais.
Experimentos de Mendel
Panorama pré-mendeliano
• A noção predominante era a da Herança por mesclagem, segundo a qual o espermatozóide e o óvulo continham uma amostra de essências de várias partes do corpo parental, que se misturavam para formar o padrão do novo indivíduo.
• Esta hipótese explicava o fato de que a prole exibe tipicamente algumas características semelhantes às de ambos os pais, mas não explicava por que nem sempre os filhos possuem uma mistura intermediária das características dos pais.
Tabela 1. Cruzamentos realizados por Mendel com a ervilha Pisum sativum
Cruzamento (P) F1 F2 Proporção F2
1. Semente lisa x rugosa 100% lisas lisas 5.474 : 1.850 rugosas 2,96 : 1
2. Semente amarela x verde
100% amarelas
amarelas 6.022: 2.001 verdes 3,01 : 1
3. Pétala púrpura x branca
100% púrpuras
púrpuras 705 : 224 brancas 3,15 : 1
4. Vagem inflada x vincada
100% infladas
infladas 882 : 299 vincadas 2,95 : 1
5. Vagem verde x amarela
100% verdes
verdes 428 : 152 amarelas 2,82 : 1
6. Flor axial x terminal 100% axiais
axiais 651 : 207 terminais 3,14 : 1
7. Caule longo x curto 100% longos
longos 787 : 277 curtos 2,84 : 1
• Em todos os experimentos Mendel obteve sempre os mesmos resultados na F2, ou seja, a proporção de 3:1 se repetiu para cada par de características testadas.
• Uma cas caracterísicas ficava completamente ausente na F1, mas reaparecia na F2, na proporção de ¼.
• Dedução de Mendel: As plantas F1, apesar da aparência uniforme, receberam de seus genitores a capacidade de produzir ambas as características e que essa capacidade é transmitida para a geração seguinte sem haver mistura.
• O fenótipo que não aparecia na F1 Mendel chamou de recessivo, denominando o outro de dominante.
Algumas Deduções Importantes
Primeira lei de Mendel
Os dois membros de um par de fatores se separam durante a
formação dos gametas.
Cada membro do par de fatores é carregado por metade dos gametas do
indivíduo.
Explicação de Mendel
• Existem determinantes hereditários de natureza particulada;
• Cada caráter é determinado por 2 fatores (elementos);
• Os membros de um par de fatores separam-se igualmente
para os gametas;
• Cada gameta carrega um só membro do par de fatores;
• A união dos gametas é aleatória, produzindo as proporções
observadas.
Entretanto seu trabalho foi esquecido por trazer um complicado embasamento matemático.
Por volta da virada do século, os trabalhos de Mendel foi redescoberto por três botânicos e devidamente reconhecido. Surgiu então o Mendelismo.
E o Mendelismo acabou por reviver a teoria de Darwin.
(a) Ronald Aylmer Fisher (1890-1962) em 1912, como um organizador da Primeira Conferência Eugênica Internacional.(b) J. B. S. Haldane (1892-1964) em Oxford, na Inglaterra, em 1914.(c) Sewall Wright (1889-1988) em 1928, na Universidade de Chicago.
Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
“nada na biologia faz sentido, exceto à luz da evolução”
Ernest Mayr (1904-2005)
Hoje sabemos que a herança é causada por moléculas de DNA, que são fisicamente passadas dos progenitores para a sua prole.
O DNA é portador de todas as informações utilizadas para a construção de um novo corpo e para diferencia-lo em várias partes, existe em quase todos os tipos de células.
Existem em torno de 2 milhões de espécies diferentes de bactérias,protozoários, vegetais e animais, que diferem em sua morfologia, função e comportamento.
Entretanto sabe-se agora que, quando os organismos vivos sãoestudados a nível celular e molecular, observa-se um plano único principal de organização.
Há muito tempo atrás observou-se que uma única célula poderia constituir um organismo inteiro, como no caso dos protozoários, ou ser uma das muitas, agrupadas e diferenciadas em tecidos e órgãos, para formar um organismo multicelular.
Assim sendo, a célula é a unidade estrutural e funcional básica dos organismos vivos, da mesma forma que o átomo é a unidade fundamental das estruturas químicas.
E a posição do DNA depende do tipo de célula.
A vida manifesta-se em milhões de diferentes espécies, que possuem sua própria morfologia e informação genética específica.
As espécies podem ser reunidas em grupos progressivamente mais abrangentes – gêneros, ordens, famílias – até o nível dos reinosclássicos, vegetal e animal.
Esta aparente complexidade simplifica-se com o exame das formas vivas a nível celular.
As células são identificadas como pertencentes a dois grupos: procarióticas e eucarióticas.
Somente algumas espécies de bactérias e algas possuem células procarióticas, enquanto que todos os outros seres são formados por células eucarióticas.
A principal diferença entre estes dois tipos celulares é a ausência de um envoltório nuclear nas células procarióticas.
Células Procarióticas e Eucarióticas
O cromossomo desta célula ocupa um espaço denominado nucleóide, estando em contato direto com o protoplasma. As células eucarióticas possuem um núcleo verdadeiro com um envoltório nuclear elaborado, através do qual ocorrem trocas entre o núcleo e o citoplasma.
A molécula de DNA é formado por uma sequência de nucleotídeos.
A molécula de DNA completa consiste em duas fitas complementares paralelas, cada uma delas contendo uma sequência de nucleotídeos.
Tais fitas estão dispostas em um dupla hélice.
Tais fitas estão dispostas em um dupla hélice.
Existem apenas 4 tipos de nucleotídeos no DNA, mas 20 aminoácidos distintos
TRANSCRIÇÃO E TRADUÇÃO
O mecanismo pelo qual a sequência de aminoácidos é lida é bem conhecida hoje.
DNA
RNA
PROTEÍNA
DUPLICAÇÃO
TRANSCRIÇÃO
TRADUÇÃO
Quando uma célula se reproduz o seu DNA é duplicado.
Diversos “erros” podem acontecer durante esse processo, e qualquer mudança nessa “receita” recebe o nome de MUTAÇÃO.
A nova sequência de DNA que resulta de uma mutação pode codificar uma proteína com propriedade diferente da original.
As mutações podem ocorre em qualquer célula e em qualquer região do DNA.
Essa mutações são importantes pois são passadas para a prole, que pode diferir dos progenitores.
DNA original
CCG CTC GTC AAC TAGGly Glu Gin Leu Ile
C - T CCG CTT GTC AAC TAGGly Glu Gin Leu Ile
Sinônima
A - G CCG CTT GTC AGC TAGGly Glu Gin Ser Ile
TranscriçãoTroca de Aminoácido
Inserção de CCCG CCT TGT CAC CTAGly Gly Ala Val Asp
Mudança de fase
G - ACCG CTC ATC AGC TAGGly Glu Parada
PARADA
Os organismos diplóides herdam um conjunto duplo de gene.
Metade destes genes é herdado de um dos genitores e a outra metade do outro genitor.
O zigoto é geneticamente único porque metade de seus cromossomos vêm da mãe e metade são derivados do pai.
Este mecanismo constitui a base para a herança biparental e da variação da espécie.
Estes genes são herdados em proporções mendelianas características
A Teoria de Darwin provavelmente não funcionaria se existisse um mecanismo de mistura não-mendeliano para a hereditariedade
Como vimos, a teoria de Mendel preencheu uma lacuna importante da Teoria original de Darwin.
O problema de Darwin foi a falta de uma explicação para a hereditariedade, pois, na sua época foi demonstrado que a seleção natural não funcionaria se a hereditariedade fosse governada pela lei da mistura,
Vamos supor que existe o gene A que faz com que seus portadores desenvolva a cor azul-escuro e o gene a que faz com que seus portadores desenvolvam a cor branca.
Um indivíduo poderia receber um genótipo AA e ter um fenótipo Azul-escuro, herdar um genótipo aa e ser branco, ou receber o genótipo Aa e ser azul-claro.
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Numa hereditariedade mendeliana o resultado seria diferente
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