genética e evolução: mecanismos de especiação
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Universidade de São PauloFaculdade de Zootecnia e Engenharia de
AlimentosDepartamento de Cïências Básicas
GENÉTICA E EVOLUÇÃOMECANISMOS DE ESPECIAÇÃO
Disciplina: Genética e EvoluçãoRoulber Carvalho G. da Silva
TÓPICOS ABORDADOS
Evolução
Espécie
Especiação Mecanismos de Isolamento
• Pré-Zigóticos• Pós-Zigóticos
TÓPICOS ABORDADOS
Mecanismos de Especiação• Geográfico• Poliploidia
Modelos de Especiação• Alopátrica Vicariância
Peripátrica• Parapátrica• Simpátrica
INTRODUÇÃO
• EVOLUÇÃO: qualquer processo de crescimento, mudança ou desenvolvimento.
• Até o século XIX – Evolução = Melhoria (Iluminismo e Rev. Francesa) – Evolução Biológica das espécies
• 2a Metade doSéculo XIX: “Evolução” processo através no qual ocorrem as mudanças ou transformações nos seres vivos ao longo do tempo, dando origem a espécies novas.
Provém do latim evolutio, significando “desabrochamento”
CONTRIBUTOS PARA O EVOLUCIONISMO
EVOLUÇÃO
• Em 1809, J.B. LAMARCK, naturalista francês, foi o primeiro cientista a propor uma teoria sistemática da evolução em um livro denominado “Filosofia Zoológica”.
- O principio evolutivo estaria baseado em:
1) Lei do Uso e Desuso - o uso de determinadas partes do corpo do organismo faz com que estas se desenvolvam, e o desuso faz com que se atrofiem.
2) Lei da Transmissão das Características Adquiridas -alterações provocadas em determinadas características do organismo, pelo uso e desuso, são transmitidas aos descendentes.
EVOLUÇÃO
• Em 1859, CHARLES DARWIN, naturalista inglês, propôs a Teoria da Seleção Natural em um livro denominado “A Origem das Espécies”.
- A Teoria da Seleção Natural estaria baseado em:
1) Os organismos mais bem adaptados ao meio têm maiores chances de sobrevivência que os menos adaptados.
2) Deixando um número maior de descendentes.
3) Os organismos mais bem adaptados são, portanto, selecionados naturalmente para aquele ambiente.
EVOLUÇÃO
EVOLUÇÃO
DARWINISMO
Conhecimentos atuais de genética(Ex: Herança Mendeliana, Epigenética e mutações)
NEODARWINISMO
NEODARWINISMO
- Fatores que tendem a aumentar a variabilidade genética da população:
• mutação gênica• mutação cromossômica• recombinação
- Fatores que atuam sobre a variabilidade genética já estabelecidas :
• seleção natural• migração• oscilação genética
EVOLUÇÃO
• A Evolução tem suas bases fortemente corroboradas pelo estudo comparativo dos organismos, sejam fósseis ou vivos.
• HOMOLOGIA• ANALOGIA• ÓRGÃOS VESTIGIAIS• EMBRIOLOGIA COMPARADA• ESTUDO DOS FÓSSEIS
HOMOLOGIA
Semelhança entre estruturas de diferentes organismos, devida unicamente a uma mesma origem embriológica, que podem ou não ter a mesma função.
ANALOGIA
Semelhança morfológica entre estruturas, em função de adaptação à execução da mesma função, porém de diferente origem embriológica.
ÓRGÃOS VESTIGIAIS
Órgãos que em alguns organismos, encontram-se com tamanho reduzido e geralmente sem função, mas em outros organismos são maiores e exercem função definitiva.
EMBRIOLOGIA COMPARADA
Estudo comparado das diferentes fases embrionárias de diferentes espécies.
ESTUDO DE FOSSÉIS
Estudar fosséis de organismos que podem fornecer indícios de parentesco com as espécies atuais. Os fosséis são considerados os “TESTESMUNHOS DA EVOLUÇÃO”.
EVOLUÇÃO - FILOGENIA
FILOGENIA: Estudo dos ancestrais das espécies.
Filogênese descreve a origem e a evolução das espécies.
Principal tarefa: determinar os relacionamentos ancestrais entre espécies conhecidas (vivas e extintas).
DEFINIÇÃO DE ESPÉCIE
“Um conjunto de todos os indivíduos que, em condições naturais, são fisiologicamentes capazes de, real ou potencialmente, num dado lugar e momento, se cruzarem entre si e produzir descendência fértil, encontrando-se isolados reprodutivamente de outros conjuntos semelhantes”.
(Ernst Mayr)
COMO NASCE UMA ESPÉCIE
Nascimento de uma espécie: fenômeno que ocorre continuamente onde tenha vida.
Uma nova espécie pode nascer de dois modos:
• Uma população inteira muda na totalidade, acumulando um grande número de variações até seus membros se tornarem profundamente diferentes dos seus antepassados.
• Uma parte da população diversifica-se da originária, acabando por constituir uma nova espécie. Na ausência de acasalamento, duas populações da mesma espécie começam a acumular uma série de diferenças genéticas, e com o tempo, tornar-se tão numerosas que deixa de ser possível o acasalamento e a geração de uma prole fértil.
ANAGÊNESE E CLADOGÊNESE
Anagênese = um caráter muda ao longo do tempo no interior deuma mesma espécie.
Cladogênese = especiação de uma espécie ancestral em duasdescendentes.
ESPECIAÇÃO
Definição
Divisão de uma espécie em duas reprodutivamente isoladas.
Restrição
Não é aplicável a espécies sem reprodução sexuada.
Evento Crucial
Isolamento Reprodutivo
ESPECIAÇÃO
Resultado de acúmulo de diferenças genéticas entre populações isoladas
MECANISMOS DE ISOLAMENTO REPRODUTIVO
• Há dois tipos de Mecanismos de Isolamento Reprodutivo:
Pré-Copulatórios
Pós-Copulatórios
MECANISMOS DE ISOLAMENTO REPRODUTIVO
Pré-Copulatórios:
• Isolamento Sazonal ou de hábitat: Parceiros em potencial não se encontram
• Isolamento Etológico: Parceiros em potencial encontram-se, mas não copulam
• Isolamento Mecânico: A cópula é tentada, mas não há transferência de espermatozóides
MECANISMOS DE ISOLAMENTO REPRODUTIVO
Pós-Copulatórios:
• Pré-Zigóticos
- A transferência de espermatozóides ocorre, mas o ovo não é fertilizado (mortalidade gamética, incompatibilidade, etc)
• Pós-Zigóticos
- Inviabilidade dos híbridos
- Esteribilidade dos híbridos
- Inviabilidade dos híbridos da segunda geração
MECANISMOS DE ESPECIAÇÃO
A) ESPECIAÇÃO GEOGRÁFICA: migração e tempo.
Radiação Adaptativa- a partir de uma espécie inicial, verifica-se uma ocupação de grande número de habitats e o surgimento de numerosas espécies quase simultaneamente.Ex: Tentilhões de Darwin
EXEMPLO DE ESPECIAÇÃO GEOGRÁFICA
MECANISMOS DE ESPECIAÇÃO
B) POLIPLOIDIA: de uma geração para outra.
Resultantes do cruzamento entre espécies diferentes, geralmente não chegam a nascer, mas se nascem são estéreis.
Para que sejam férteis, é necessária a ocorrência de uma poliploidia durante sua formação.
EXEMPLOS DE POLIPLOIDIA
• Alopátrica 1.Vicariância 2.Peripátrica
• Parapátrica
• Simpátrica
MODELOS DE ESPECIAÇÃO
ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA
• Surgimento de barreiras geográficas entre populações.
• ALOPATRIA: severa redução do movimento dos indivíduos ou de seus gametas entre as populações.
• Principal modelo de especiação em animais.
• As populações isoladas se diferenciam adquirindo distintas variações (mutações) e alterando frequências alélicas por deriva ou seleção natural até que ocorra isolamento reprodutivo.
ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA
Felosas-Verdes
ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA
Gaivotas
ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA POR VICARIÂNCIA
Distribuição de uma espécieancestral em duas ou mais áreas, uma barreira geográfica efetiva entre as subpopulações isoladas.
ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA PERIPÁTRICA
Ocorre quando há formação de uma colônia periférica a partir da população original, por dis-persão e, após várias gerações,ocorre isolamento reprodutivo.
ESPECIAÇÃO PARAPÁTRICA
Ocorre sem que haja isolamento geográfico.
As populações se divergem por adaptação a ambientes diferentes dentro de um continuun na faixa de dispersão da espécie ancestral.
Adaptação a ambientes distintos que ocorrem ao longo da grande faixa de dispersão da espécie ancestral
etapa mais importante.
EXEMPLO DE ESPECIAÇÃO PARAPÁTRICA
Gradiente ambiental
Gradiente genético
ESPECIAÇÃO SIMPÁTRICA
Não envolve isolamento geográfico em populações habitando a mesma área restrita.
Ocorre quando uma barreira biológica ao intercruzamento se origina dentro dos limites de uma população, sem nenhuma segregação espacial das espécies que estão se diferenciando.
Exemplos mais estudados em animais: formação das espécies de Ciclídeos dos lagos de crateras africanos.
EXEMPLO DE ESPECIAÇÃO SIMPÁTRICA
Rela-Cinzenta-Americana
CONCLUSÕES
Formação de novas espécies, levando à biodiversidade;
Adaptação de cada organismo a um habitat e nicho específico : maior capacidade de sobrevivência;
Maior restrição e vulnerabilidade ambiental.
Estudo Induzido
1) Defina o que se entende por Especiação. Qual (s) sua (s) retrição (s)? Qual o evento primordial para que ocorra?
2) Escolha um dos modelos de Especiação, explique-o e dê exemplos de espécies que se enquadram no modelo escolhido (Não utilizar exemplos da aula!!!).