Evolução: Histórico

Charles Darwin Alfred Wallace

Perguntas e Respostas

• Por que os seres vivos se apresentam em

tamanha diversidade de formas?

• Por que os seres vivos mudam ao longo do

tempo?

A Teoria da Evolução busca

responder essas questões

Charles Darwin(1809-1882)

• 1809: nasce na Inglaterra

• 1831-1836: viagem pelo mundo a

bordo do Beagle

• 1838: formula a teoria da seleção natural

• 1859: publica “A Origem das Espécies”

• 1871: publica “The Descent of Man, and

Selection in Relation to Sex” (“A Origem do

Homem e a Seleção Sexual”) onde relaciona a

linhagem humana a ancestrais primatas

• 1882: morre aos 73 anos

Sugestão de Leitura: Stix. 2009. O legado vivo de Darwin. Scientific American Brasil 81: 26-31.

Antes de Darwin: Fixistas

• Acreditava-se que toda a variedade de seres

vivos que habita a Terra correspondia àqueles

organismos criados por Deus (criacionistas)

• Uma vez criadas, as espécies não se

transformariam

• As espécies não mudam

Sugestão de Leitura: Meyer & El-Hani. 2000. Evolução. In: O que é vida?Relume Dumará, Rio de Janeiro.

Questionando o Fixismo

• Anatomia

Comparada:

homologias;

estruturas com

formas diferentes

são constituídas

pelos mesmos ossos

Questionando o Fixismo

• Anatomia Comparada:

órgãos vestigiais; estruturas

homólogas que perderam toda

ou parte de sua função

original

asas de

pingüins

olhos da

toupeira

Esqueleto de baleia:

c – ossos da pata traseira vestigial

Questionando o Fixismo

• Paleontologia: fósseis;

registros de

organismos,

semelhantes aos

atuais, que habitaram

a Terra no passado

inseto no âmbar

Explicando os fósseis:Georges Cuvier (1769-1832)

• Paleontólogo francês

• Catastrofismo:

– As alterações que ocorrem na

Terra são conseqüências de

fenômenos súbitos causados por

acontecimentos catastróficos

– Fósseis são testemunhos das

catástrofes (Extinções)

– A mudança são eventos

esporádicos e devastadores

Questionando o Fixismo

• Biogeografia:

distribuição geográfica

das espécies

– as mais semelhantes

ocorrem em localidades

geograficamente

próximas

– animais separados por

barreiras geográficas são

mais diferentes do que

aqueles do mesmo lado

Explicando a Biogeografia: Georges-Louis Leclerc, Conde de Buffon (1707-1788)

• Naturalista francês

• Enciclopédia Histoire Naturelle (36

volumes)

• Terra muito mais antiga do que 6.000

anos

• Propôs que os organismos podem

mudar

• Lei de Buffon: regiões diferentes

possuem plantas e animais distintos,

apesar do ambiente ser semelhante

• Sua teorias influenciaram Lamarck e

Darwin

Em Busca do Mecanismo Evolutivo

• Os organismos mudam!

• Mas como?

• Propostas:

– Lamarck (1744-1829): o primeiro a

assumir que a evolução ocorre

– Chambers (1802-1871)

– Darwin (1809-1882)

– Wallace (1823-1913)

Lamarck (1744-1829)

• Jean-Baptiste Pierre Antoine de

Monet, Chevalier de la Marck

• Naturalista francês

• Teoria da Evolução proposta:

a matéria inanimada produz

continuamente, por geração

espontânea, formas de vida

muito simples que progridem

em direção a uma maior

complexidade.

• Espécies mudam com o passar do tempo

originando novas espécies

• Quando o ambiente muda, organismos devem

mudar seu comportamento para sobreviver

• Uso e desuso alteram a morfologia

• Alterações são transmitidas às gerações seguintes

(herança dos caracteres adquiridos)

• A adaptação dos organismos ao seu meio leva ao

aumento de complexidade

• Origem por geração espontânea (aceita até séc. XIX)

Teoria da Evolução: Lamarck

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Exemplos do “Uso e Desuso”:

• Girafas esticando seus pescoços

para alcançar as folhas mais altas das

árvores, forçam e gradualmente

alongam seus pescoços. A prole

destas girafas terão um pescoço mais

alongado do que seus pais

• O ferreiro, com seu trabalho,

fortalece os músculos de seus braços.

Seus filhos terão um

desenvolvimento muscular

semelhante quando adultos

Teoria da Evolução: Lamarck

Robert Chambers(1802-1871)

• Jornalista escocês

• Publicou “Vestiges of the Natural History of

Creation” (“Vestígios da Criação”) (1844)

• Teoria da Evolução proposta: as alterações no

desenvolvimento eram as causas das

transformações evolutivas. Uma gestação mais

longa produziria uma prole mais diferente dos

pais, porque o embrião passaria por mais etapas

no desenvolvimento. Gestações muito longas

gerariam espécies novas

Influências de Darwin:Charles Lyell (1797-1875)

• Geólogo escocês

• Protagonista do

Uniformitarismo:

– Precursor: James Hutton (1726-

1797), geólogo escocês

– Assume que os processos naturais

que ocorreram no passado são os

mesmos observados no presente

– “o presente é a chave do passado”

Influências de Darwin:Thomas Malthus (1766-1834)

• Economista inglês

• Obra "An Essay on the Principle of

Population" (1798)

• Axioma: Os recursos crescem em escala

aritmética e a população em escala

geométrica (exponencial)

• Conseqüência: Catástrofe (epidemias,

fome e guerras)

• Crise: luta pela sobrevivência humana

• Solução: controle da natalidade

• Influenciou Darwin e Wallace

Charles Darwin(1809-1882)

• 1809: nasce na Inglaterra

• 1831-1836: viagem pelo mundo a

bordo do Beagle

• 1838: formula a teoria da seleção natural

• 1859: publica “A Origem das Espécies”

• 1871: publica “The Descent of Man, and

Selection in Relation to Sex” (“A Origem do

Homem e a Seleção Sexual”) onde relaciona a

linhagem humana a ancestrais primatas

• 1882: morre aos 73 anos

A viagem de Darwin (1831-1836)

Variação geográfica de organismos: espécies podiam mudar?

HMS BeagleDarwin:

observador

científico

(não

remunerado)

do Beagle

• Viagem do Beagle (1831-1836)

• Observou que os tentilhões de Galápagos eram muito

diferentes de uma ilha para outra

• Reuniu evidências da evolução e propôs mecanismos

para explicá-la.

• O postulado: todas as espécies de tentilhões no

arquipélago se derivam da mesma espécie original.

• A observação: apesar de sua semelhança forte, cada

espécie de tentilhão tem uma forma altamente

característica do bico.

• Os fatores evolutivos: isolamento geográfico, ambiente

ecológico, competição

Os tentilhões de Darwin

Alfred Russel Wallace (1823-1913)

http://www.wku.edu/~smithch/index1.htm

Tudo sobre

Wallace em

•Naturalista britânico

•Viajou pelo Rio Amazonas e

arquipélago Malaio (Indonésia)

•Propôs independentemente a

teoria de seleção natural

•Precursor da Biogeografia

•Trocou correspondências com

Darwin sobre suas teorias

•Apresentou seu trabalho

simultaneamente com Darwin à

Linnean Society of London, em 1º

de julho de 1858

•Hoje é considerado co-autor da

teoria da seleção natural

http://darwin-online.org.uk/

A Origem das Espécies (1859)

A teoria da seleção natural

1. Os organismos têm uma fertilidade tão

grande que o número de indivíduos numa

população tende a aumentar de maneira

exponencial, caso todos os indivíduos

consigam reproduzir-se com sucesso

2. As populações normalmente apresentam

um tamanho estável, flutuando dentro de

um certo limite

3. O aumento da disponibilidade dos

recursos naturais não acompanha o

crescimento populacional

4. As populações de organismos

apresentam variabilidade

5. Parte dessa variação pode ser

transmitida aos descendentes

6. Parte da variação nas populações ocorre

em caracteres que afetam as chances de

sobrevivência e reprodução dos organismos

Teoria da Seleção natural

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Darwin explorou a variação e a

adaptação de populações em

sua criação de pombos

(seleção artificial)http://darwinspigeons.com/

Lamarck xDarwin / Wallace

LAMARCKDARWIN / WALLACE

Uso e Desuso Variação

Transmissão de

caracteres adquiridosHerança

Aumento da

complexidade

Sobrevivência

diferencial

Evolução linearEvolução na forma

de árvore

Sem extinção Com extinção

Inovações da Teoria de Darwin• A evolução não é um processo linear, mas um

processo de divergência a partir de ancestrais

comuns (grupo monofilético)

• A teoria da seleção natural (co-autoria de

Wallace): processo que causa as mudanças

evolutivas

Influência na Sistemática

• Thomas Huxley e Ernst Haeckel revelaram por

meio de estudo anatômico comparativo que

seres humanos e macacos vivos tinham

ancestralidade comum

Huxley (1825-1895) Haeckel (1834-1919)

Influência na Geologia

• Alfred Wegener (1912) e Frank Taylor

(1910)

• Deriva continental: os continentes se

originaram de um super-continente,

Pangea, que se separaram; e a colisão

dos continentes podem elevar montanhas

• Antes deles, a Terra era considerada

estática e os continentes e fundos

oceânicos essencialmente fixosWegener

Leitura: Almeida. 2008. O dia em que o olhar sobre o mundo mudou.

• Apesar da mudança de paradigma, já que os

debates passaram a aceitar a existência da

evolução, restavam pontos inexplicados:

1.Compreensão dos mecanismos de

hereditariedade e origem da variação

2.Registro fóssil indicava que novas formas de

animais surgiam subitamente e nem sempre era

possível encontrar as formas intermediárias

Problemas com na teoria da seleção natural: Pontos não explicados

• Em 1900, redescobriu-se os trabalhos

de Mendel, onde a teoria da

hereditariedade é explicada (aceita

em 1920):

1. Lei da segregação: na formação dos

gametas, os pares de fatores se segregam

(herança particulada)

2. Duas características não são herdadas

juntas, se separando de forma

independente

3. Lei da distribuição independente: as

diferenças de uma característica são

herdadas independentemente das

diferenças em outras características

Compreendendo os mecanismos de hereditariedade e origem da variação

Gregor Mendel (1822-1884)

Teoria sintética da evolução moderna (neodarwinismo): 1936 a 1947

• Reconciliou a Teoria da Evolução com as descobertas

da Genética Mendeliana

• Contribuições da Genética, Paleontologia e Sistemática.

• Desenvolvimento de teorias genéticas que permitiam a

análise da seleção natural, bem como outros

mecanismos de alteração das freqüências gênicas nas

populações (Endocruzamento; Fluxo Gênico; Deriva

Genética).

A síntese moderna da seleção natural

• Obras independentes de síntese: Fisher (1930), Haldane

(1932) e Wright (1931)

• Mostraram que a seleção natural poderia operar com os

tipos de variações observáveis nas populações naturais e

com as leis da herança mendeliana

Ronald Fisher

(1890-1962)

John Haldane

(1892-1964)

Sewall Wright

(1889-1988)

Theodosius Dobzhansky (1900-1975)

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“Genetics and the Origin of the Species” (1937) é um dos livros

mais influentes da síntese moderna

Estudou genética de populações e evolução usando Drosophila

Julian Huxley (1887-1975)

Um dos principais

pesquisadores envolvidos na

síntese evolutiva na metade do

século 20

“Evolution: the Modern

Synthesis” (1942): introduziu os

conceitos teóricos de Fischer,

Haldane e Wright, aplicando-os

a grandes questões evolutivas

Considerava que a seleção

natural era o agente primário da

evolução

Ernst Mayr (1904-2005)

Systematics and the Origin of

Species (1942): trabalho clássico

Discute o conceito de espécie e o

processo de especiação

Expandiu a Síntese Moderna

influenciando a Sistemática

Criou a filosofia moderna da

biologia

Sugestão de Leitura: Mayr. 2008. Isto é Biologia: A Ciência do Mundo Vivo. Companhia das Letras, Rio de Janeiro.

Expandiu a Síntese Moderna

influenciando a Paleontologia

“Tempo and Mode in Evolution”

(1944)

registro fóssil pode ser explicado

pelos mecanismos de genética de

populações discutidos por Fischer,

Haldane e Wright

Especialista em mamíferos extintos e

suas migrações intercontinentais

George Simpson (1902-1984)

Modelo da dupla fita de DNA

(Watson & Crick, 1953)

esclareceu a natureza da

variação genética e das

mutações

Desenvolvimento da

Genética

Depois da Teoria Sintética da Evolução (1936 a 1947)...

Sugestão de Leitura: Watson & Crick. 1953. Molecular structure of nucleic acids. Nature 171: 737-738.

Avanços na

Teoria da Evolução

Genética + Evolução

• Genética molecular: desenvolvimento

tecnológico do seqüenciamento de nucleotídeos

gerou mais informações sobre espécies e a

relação entre elas (identificação de espécies e

construção de árvores filogenéticas)

• Genética de populações: estudo da origem das

variações e do mecanismo de seleção natural

Sistemática + Evolução: Classificação Filogenética

Atualmente, um sistema de classificação natural é aquele

que reflete algo sobre a história evolutiva dos

organismos (as relações de parentesco entre os táxons)

Evolução + Desenvolvimento + Genética = Evo-Devo

• Evo-Devo: Biologia Evolutiva do

Desenvolvimento

• Compara os processos de desenvolvimento de

diferentes animais e plantas com o objetivo de

determinar as relações ancestrais entre

organismos e como os processos de

desenvolvimento evoluem

• Informações sobre expressão gênica são usadas,

sendo o desenvolvimento das técnicas de

Genética essenciais nestes estudos

• Há variação dentro da espécie

• A variação tem base genética (mutações

ao acaso)

• Indivíduos mais adaptados possivelmente

deixam mais descendentes

Hoje sabemos que:

Populações mudam com o tempo,

podendo surgir novas espécies

Resumindo...

• Darwin/Wallace: evolução existe e o

mecanismo é explicado pela seleção natural

• Mendel e Genética Moderna: parte das

características é transmitida de uma geração

(ancestral) para a outra (descendentes) através

dos genes (seqüências de nucleotídeos).

• Evo-Devo: a forma como os genes são

regulados (expressão gênica) é transmitida pelas

gerações

Onde estudar ...

Meyer & El-Hani. 2000. Evolução. In: O que é vida? Relume

Dumará, Rio de Janeiro.

Stix. 2009. O legado vivo de Darwin. Scientific American

Brasil 81: 26-31.

Mayr. O impacto de Darwin no pensamento moderno.

Scientific American Especial História da Evolução.

Darwin. 2004. A origem das espécies. Ediouro, Rio de

Janeiro.

Ridley. 2006. Evolução. Artimed, Porto Alegre.

(tem na biblioteca)