frequências gênicas em populações

PRINCÍPIO DE HARDY-WEINBERG

Segundo o princípio de Hardy-Weinberg, quando não há nenhum fator evolutivo atuando em uma população, a frequência dos alelos e dos genótipos permanece constante.

Quando o assunto é evolução e genética de populações, não podemos deixar de citar o princípio de Hardy-Weinberg, também conhecido por lei do equilíbrio de Hardy- Weinberg. Criado em 1908 pelo matemático Godfrey Hardy e pelo médico Wilhelm Weinberg, o princípio enfatiza que caso os fatores evolutivos, tais como seleção natural, mutação, migração e oscilação genética, não atuem sobre uma determinada população, as frequências gênicas e as proporções genotípicas permanecerão constantes. Isso quer dizer que se existem, por exemplo, os alelos B e b em uma população, eles não sofrem mudanças em suas taxas por um longo período de tempo. Essas taxas só seriam alteradas se ocorressem mecanismos evolutivos.

Para demonstrar o princípio de Hardy-Weinberg, uma população deve obedecer a algumas premissas. Primeiramente ela deve ser consideravelmente grande e apresentar o mesmo número de machos e fêmeas. Outro ponto importante é que todos os casais devem ser igualmente férteis e capazes de produzir o mesmo número de filhotes. Todos os cruzamentos devem ocorrer de forma aleatória. Por fim, não podem ocorrer mutações nessa população, ela não pode sofrer seleção natural e não pode ocorrer fluxo gênico. Percebe-se, portanto, que somente uma população teórica pode satisfazer esse princípio.

Podemos concluir que o princípio de Hardy-Weinberg pode ser usado como um indicativo de que determinada população sofreu evolução. Isso pode ser feito através da análise da frequência dos alelos. Caso a frequência mude, é sinal de que fatores evolutivos agiram ali.

Calcular a frequência de genes e genótipos de uma população em equilíbrio de Hardy-Weinberg é bastante simples. Suponhamos que existam o alelo B, que será representado por p, e um alelo b, que será representado por q, em uma população. A soma da frequência desses dois alelos deve ser igual a 100%, logo:

p+q=1

Continuando com essa população como exemplo, temos os seguintes genótipos: BB, Bb e bb. Para que um indivíduo seja BB, ele deve herdar um alelo B do pai e um alelo B da mãe, sendo assim, a frequência desse genótipo é p2. Da mesma maneira, a frequência de bb é q2. Já a frequência de Bb é 2pq, uma vez que o indivíduo pode receber o alelo B do pai ou da mãe e o alelo b da mesma forma. Temos, portanto, as seguintes frequências de genótipos:

F(BB)= p2

F(Bb)= 2pq

F(bb) = q2

O conceito de população mendaliana

O conceito de população mendeliana

Na linguagem diária, o termo “população” é muito empregado em contextos geográficos ou ecológicos para se referir à população de uma cidade, de um país ou de um determinado ambiente natural. Em genética, no entanto, usa-se uma definição mais específica:

População é um conjunto de indivíduos que se reproduzem sexuadamente, compartilhando um patrimônio gênico comum.

Essa definição foi proposta em 1950 por Theodosius Dobzhansky (1900-1975) e caracteriza o que se convencionou chamar população mendeliana, por aludir ao aspecto genético.

Em uma população mendeliana, com exceção dos gêmeos univitelinos, os indivíduos são diferentes um dos outros em uma serie de características. Cada indivíduo possui seu conjunto gênico particular, diferente do conjunto gênico de todos os demais membros da população.

Migração

A migração corresponde à entrada ou à saída de indivíduos em uma população. A entrada denomina-se imigração e a saída emigração.

Pelos processos migratórios é possível que genes novos sejam introduzidos em uma população. Assim, se indivíduos emigrarem de uma população para a outra da mesma espécie, poderão introduzir genes que não ocorriam na população para a qual imigraram, contribuindo para o aumento da variabilidade genotípica dessa população.

Por meio das migrações é estabelecido um fluxo gênico, que tende a diminuir as diferenças genéticas entre as populações da mesma espécie.

Estimando frequências gênicas em populações

Considere uma par de alelos A e a. Em uma população hipotética de 10.000 indivíduos, suponha que 3.600 sejam homozigotos AA, 1600 sejam homozigotos aa e 4.800 sejam heterozigotos Aa.

Nessa população há um total de 20.000 alelos do loco gênico considerado, uma vez que cada indivíduo apresenta um par deles.

O número de alelos A é 12.000, pois os 3.600 indivíduos homozigotos AA apresentam um total de 7.200 alelos A, e os 4.800 heterozigotos Aa apresentam um total de 4800 alelos A (7.200 + 4.800 = 12.000).

A frequência de A é calculada dividindo-se o número total de alelos A (12.000) pelo número total de pares de alelos da população considerada (20.000). Portanto, nesse caso, a frequência de A é igual a 0,6 ou 60% (f(A) = 12.000/20.000 = 0,6).

A frequência do alelo a pode ser calculada da mesma maneira. Os 1.600 indivíduos homozigotos aa apresentam um total de 3.200 alelos a, e os 4800 heterozigotos Aa apresentam 4800 alelos a, totalizando 8.000 genes. Portanto, a frequência de a é igual a 0,40 ou 40% (f(a) = 8.000/20.000 = 0,4).

O segundo cálculo é desnecessário, uma vez que a soma das frequências dos alelos de um loco, em uma população, é sempre igual a 1. No caso:

f(A) + f(a) = 1 ou 100%

Utilizando no exemplo:

0,6 + 0,4 = 1

Consequentemente:

f(a) = 1-f(A)

Utilizando no exemplo:

f(a) = 1- 0,6

f(a) = 0,4

Teoria sintética da evolução

Neodarwinismo

Neodarwinismo é uma teoria criada com base na teoria da evolução proposta por Darwin e acrescida de novos conhecimentos científicos, em especial em genética.

O neodarwinismo ou teoria sintética da evolução é uma teoria baseada na teoria da evolução de Darwin e acrescida de conhecimentos científicos, principalmente, no campo da genética. No famoso livro A origem das espécies, Darwin explicou suas ideias de ancestralidade comum e seleção natural. Segundo o autor, os organismos descendem de ancestrais comuns e a seleção natural atua selecionando os indivíduos mais aptos a sobreviverem em determinado ambiente.

Apesar de suas ideias terem sido revolucionárias, Darwin não foi capaz de explicar como a variabilidade ocorre e como as características são transmitidas. No neodarwinismo, alguns conceitos, como o de mutação e recombinação gênica, foram acrescidos ao darwinismo e ajudaram a compreender melhor esses pontos, até então, não explicados.

Neodarwinismo

O neodarwinismo ou teoria sintética da evolução pode ser definido resumidamente como uma interpretação do darwinismo com base nos conhecimentos obtidos com o avanço das pesquisas científicas, principalmente, a genética.

Durante a criação de sua teoria, Darwin não possuía conhecimentos a respeito, por exemplo, dos mecanismos que levam à variabilidade e de como as características eram passadas para os descendentes. À medida que novos conhecimentos sobre o tema foram obtidos, tornou-se possível explicar essas questões, e o neodarwinismo surgiu.

No neodarwinismo, considera-se, além da seleção natural, que outros fatores evolutivos atuam nas populações. Conceitos como os de mutação, recombinação gênica e deriva genética foram somados aos conhecimentos propostos por Darwin sobre a evolução dos organismos.

Mutação

A mutação é um conceito extremamente importante quando o assunto é evolução. Isso se deve ao fato de que a mutação se destaca como a fonte primária de variabilidade. As mutações são alterações no material genético do indivíduo que acontecem ao acaso, não ocorrendo, portanto, como forma de adaptar o indivíduo ao ambiente em que está.

Algumas mutações podem prejudicar o desenvolvimento do organismo, outras podem ser favoráveis a ele, enquanto outras podem não afetá-lo. A seleção natural atuará sobre esses organismos e garantirá a manutenção ou eliminação dessas mutações ao longo do tempo. 

Recombinação gênica

A recombinação gênica é também um fator importante para o processo evolutivo, pois amplia a variabilidade. Vale salientar, no entanto, que a recombinação gênica, diferentemente da mutação, não cria variação de genes, ela apenas promove novas combinações de alelos já existentes. A recombinação gênica está presente na prófase I da meiose, quando ocorre o crossing-over (troca recíproca de material genético entre cromátides não irmãs), e na fusão de gametas (fecundação).

Deriva genética

A deriva genética, diferentemente dos outros dois conceitos apresentados, não aumenta a variabilidade genética, e sim a reduz. Trata-se de um mecanismo de evolução no qual se observa flutuações imprevistas nas frequências alélicas, devido ao acaso. Nesse caso, os genes passados para as próximas gerações não são, necessariamente, aqueles que conferem melhor sobrevivência do indivíduo no ambiente.

Uma grande catástrofe, por exemplo, pode levar à eliminação aleatória de indivíduos de uma população, selecionando genes ao acaso. O efeito gargalo e o efeito fundador são dois casos de deriva genética. O efeito gargalo ocorre quando fatores ambientais promovem uma redução drástica no tamanho da população, enquanto o efeito fundador acontece quando uma pequena população coloniza uma nova área.

Seleção natural

Seleção natural faz com que as características vantajosas sejam selecionadas e permaneçam em uma dada população, promovendo sua adaptação.

Seleção natural é um dos principais pontos da teoria proposta por Charles Darwin. De acordo com a seleção natural, o organismo mais apto sobrevive e passa suas características aos descendentes, garantindo, portanto, que características vantajosas fixem-se em uma população. Podemos dividir a seleção natural em três tipos: estabilizadora, direcional e disruptiva.

O que é a seleção natural?

Seleção natural é o mecanismo evolutivo proposto por Charles Darwin, que afirmou que o meio ambiente atua como um selecionador de características, perpetuando os organismos mais aptos a sobreviver em determinado local.

Os organismos mais adaptados conseguem sobreviver e produzir descendentes, os quais herdam essas características. Os organismos menos adaptados apresentam menor chance de sobrevivência e, consequentemente, de reprodução. Com isso, ao longo do tempo, percebe-se que a característica mais vantajosa vai aumentando na população.

Vale salientar que não há uma tendência de melhora de acordo com a necessidade do indivíduo. A seleção natural atua apenas nas características existentes em uma população, não provocando o surgimento de características melhores.

Exemplo de seleção natural

Para entendermos a seleção natural, imaginemos, por exemplo, a seguinte situação: em um local com neve são observados roedores de pelo branco e roedores de pelo marrom. Os brancos são capazes de esconder-se na neve facilmente por meio da camuflagem. Os marrons, por outro lado, não são capazes de esconder-se com tanta facilidade, sendo facilmente avistados pelos predadores.

Como os brancos são menos capturados, eles têm chance maior de sobreviver e também de reproduzir-se. Com isso, a característica da pelagem branca vai sendo repassada para as próximas gerações e aumentando na população, enquanto a pelagem marrom vai diminuindo, uma vez que esses animais têm menor chance de sobrevivência e de reprodução.

A seleção natural pode ser verificada também quando analisamos os bicos dos tentilhões, aves observadas por Darwin nas Ilhas Galápagos durante sua famosa viagem a bordo do Beagle. Darwin observou que existiam tentilhões diferentes em cada uma dessas ilhas, sendo diferenciados, entre outras características, pelos seus bicos.

O cientista concluiu que os tentilhões que ocupam as ilhas, provavelmente, são derivados de uma mesma espécie original, entretanto são submetidos a diferentes pressões em cada ilha. Como as ilhas apresentam ambientes ecológicos distintos entre si, o meio acaba selecionando os organismos mais adaptados àqueles ambientes, os quais fornecem diferentes dietas.

Tipos de seleção natural

A seleção natural pode ser dividida em três tipos: estabilizadora, direcional e disruptiva. Vale destacar, no entanto, que, independentemente do tipo de seleção a que nos referimos, todos agem de modo a garantir que o mais apto sobreviva.

Seleção estabilizadora: atua contra duas características extremas, favorecendo características intermediárias. Um exemplo clássico é o do peso dos bebês humanos. A seleção natural atuou selecionando bebês de 3 kg a 4 kg. Bebês muito pequenos ou muito grandes apresentam maiores riscos de mortalidade, desse modo, sua frequência na população reduziu-se ao longo do tempo.

Seleção direcional: ocorre quando um dos extremos é favorecido. A seleção direcional atua, por exemplo, no caso dos roedores brancos e marrons citados. A característica da pelagem branca foi selecionada, enquanto os diferentes tons de marrom foram reduzidos por não serem vantajosos naquele ambiente.

Seleção disruptiva: ocorre o favorecimento de dois extremos. As características intermediárias, nesse caso, não são selecionadas. Um exemplo é o dos tentilhões africanos da República do Camarões. Nessa região observa-se indivíduos com tamanhos de bico muito distintos. Os animais com bicos pequenos alimentam-se de sementes macias, enquanto os de bicos grandes alimentam-se de sementes mais duras e que podem ser quebradas com seus bicos. O bico de tamanho intermediário, por não ser tão eficiente como os outros, não é selecionado.

Fósseis e a evolução

Evidências da evolução biológica

São várias as evidências da evolução que sustentam essa teoria. Entre as principais, podemos citar o registro fóssil, as homologias e as evidências celulares e moleculares.

As teorias evolutivas sugerem que os organismos sofreram modificações desde o seu surgimento no planeta até os dias atuais e que alguns não foram capazes de sobreviver às pressões exercidas pelo meio e acabaram sendo extintos. Diante disso, é fácil perceber que os seres vivos que hoje habitam o planeta não são os mesmos que habitavam milhares de anos atrás.

As teorias evolutivas são bem-aceitas nos dias atuais e é possível enumerar algumas evidências que as sustentam. A seguir destacaremos alguns pontos importantes que nos ajudam a perceber que os organismos realmente sofreram mudanças ao longos dos anos.

Evidências fósseis

Os fósseis nada mais são do que documentos que atestam que a vida como conhecemos hoje não é igual à vida nos tempos passados. Eles podem ser definidos como restos ou vestígios de seres vivos que ficaram preservados em rochas, gelo, âmbar ou outros materiais. Alguns pesquisadores aceitam a ideia de que os fósseis devem ter mais de 10 mil anos de idade para serem assim chamados.

Os fósseis são considerados evidências da evolução porque esse registro mostra frequentemente organismos bastante diferentes do que vemos hoje. Esse é o caso dos dinossauros, que possuem seu registro bem documentado nos fósseis, sendo encontrados ossos, pegadas, dentes e até mesmo fezes fossilizadas desses animais. Vale destacar também que, nos fósseis, é possível verificar estágios intermediários que mostram semelhanças entre seres ancestrais e seus

Criacionismo e design inteligente

Design Inteligente

Se você estivesse caminhando e encontrasse uma pedra no caminho? Não seria de causar surpresa, uma vez que a pedra é uma estrutura bruta formada de compostos naturais que estão naquele lugar há milhares de anos!

Mas se ao caminhar você encontrasse um relógio? Você saberia que aquele objeto não foi formado naquele lugar, mas sim por alguém, uma vez que devido sua complexidade mecânica não poderia ser algo natural daquele ambiente.

Esse é o princípio do Design Inteligente, o fato de existir vida e da forma como ela é, complexa, não poderia ser creditada ao acaso!

Projeto inteligente ou design inteligente é a tradução do termo inglês intelligent design, corrente de pensamento que busca contestar as ideias evolucionistas em relação ao surgimento da vida na Terra e à seleção natural.

A base do ideal dessa corrente “científica” é a afirmação de que a diversidade biológica não se deu evolutivamente, mas sim por interferência ou condução de uma inteligência superior, não reportando essa ação a Deus ou a seres extraterrestres.

O Projeto Inteligente ganhou visibilidade graças a pressão de comunidades religiosas nos Estados Unidos, que judicialmente conseguiram inserir os conteúdos do Projeto Inteligente nas escolas. Em alguns casos os conteúdos evolucionistas foram simplesmente suprimidos do currículo.

A tentativa de dificultar o ensino de conceitos científicos, que não atendam aos ensinamentos religiosos, não é novidade nos Estados Unidos. Em 1925, no estado do Tennessee, foi promulgada uma lei que estabelecia que o professor que ensinasse qualquer teoria contrária à bíblica seria preso e quanto às escolas, as que ensinassem teorias evolutivas, teriam suas verbas estaduais cortadas. O julgamento da causa da lei gerou o título “Julgamento do Macaco”, como caracterização da polêmica gerada.

Para alguns cientistas, a apresentação do Projeto Inteligente seria apenas uma reformulação da teoria religiosa criacionista, que busca se contrapor às teorias científicas sobre o processo de evolução, principalmente às ideias de Darwin.

Como toda teoria, o Design Inteligente se apóia em três argumentos primários:

1. Complexidade Irredutível: Refere-se ao fato de a vida ser composta de partes interligadas que dependem umas das outras para que sejam úteis. A mudança em uma parte apenas por mutação, por exemplo, não poderia ser responsável pela eficiência de toda estrutura.

2. Complexidade Específica: Apresenta que seria impossível que padrões tão complexos, como os presentes nos seres vivos, tenham se desenvolvido através de processos do acaso.

3. Princípio Antrópico: Acredita que a existência e desenvolvimento da vida na Terra requerem que tantas variáveis estejam perfeitamente harmonizadas, que seria impossível que todas as variáveis chegassem a ser como são apenas pelo acaso. Se nosso planeta fosse um pouco mais próximo do Sol, as condições para existência de vida seriam inviáveis.

No Brasil, a tradução do livro A Caixa Preta de Darwin - O Desafio da Bioquimica à Teoria da Evolução, pela editora Jorge Zahar Editor, do autor Behe, constitui um importante meio de informar aos interessados sobre as ideias do Desing Inteligente.

Evidências moleculares da evolução

Evidências da evolução

Algumas evidências sustentam a ideia de que as espécies sofreram mudança ao longo do tempo, tais como:

• Fósseis: os fósseis são restos ou vestígios de organismos que viveram no passado e foram, de alguma forma, preservados. Ossos, carapaças, conchas, dentes, troncos e pegadas, por exemplo, podem ser encontrados preservados, nos dando pistas de como era a fauna, flora e o ambiente no passado daquela região

Órgãos homólogos: os órgãos chamados de homólogos são aqueles que possuem origem embrionária semelhante, apesar de nem sempre exercerem a mesma função. Observando os membros anteriores de seres humanos, cães e baleias, por exemplo, percebe-se que todos apresentam o mesmo padrão de ossos, porém esses membros desempenham diferentes funções, as quais se relacionam com o ambiente em que cada animal vive. Essa semelhança indica que esses animais compartilharam um ancestral comum.

• Órgãos vestigiais: são órgãos que perderam sua função ancestral e, muitas vezes, encontram-se reduzidos. Um exemplo são pequenas pernas que podem ser observadas em algumas espécies de serpentes.

• Evidências celulares e moleculares: a nível molecular e celular, os seres vivos apresentam características que permitem observar a ancestralidade. O macaco bonobo, por exemplo, apresenta mapa genético 98,7% igual ao do homem, o que indica que eles compartilharam um ancestral comum.

Teoria de Darwin

• Darwinismo

O Darwinismo é a teoria da evolução proposta por Charles Robert Darwin (1809–1882). Sua ideia evolutiva foi publicada em um livro intitulado A origem das espécies por meio da seleção natural, o qual até os dias atuais é considerado um dos livros mais influentes de todos os tempos.

Charles Darwin, assim como Lamarck, acreditava que os seres vivos sofriam mudanças ao longo do tempo. Entretanto, a forma como essas mudanças ocorriam é entendida de maneira distinta pelos dois pesquisadores. De acordo com Darwin, a evolução das espécies apoia-se em dois pontos principais:

• Ancestralidade comum: de acordo com o Darwinismo, as espécies atuais surgiram a partir de uma sucessão de ancestrais, o que significa que diferentes espécies possuem ancestrais comuns. A expressão utilizada pelo pesquisador para referenciar essa história evolutiva é “descendência com modificação”.

• Variabilidade e seleção natural: de acordo com o Darwinismo, indivíduos de uma mesma espécie apresentam diferenças entre si, as quais podem favorecer o desenvolvimento de um indivíduo e prejudicar o desenvolvimento de outro. O ambiente natural atuaria nessa variabilidade, selecionando os indivíduos mais aptos a sobreviver em determinado ambiente.

Imagine, por exemplo, o clássico exemplo das girafas. De acordo com a ideia de Lamarck, as girafas conseguiram o pescoço longo devido ao ato constante de esticar seu pescoço para capturar as folhas mais altas.

De acordo com a ideia de Darwin, existiam girafas com pescoço longo e girafas com pescoço curto (variabilidade). As girafas com pescoço longo apresentavam chances aumentadas de conseguir alimento nas plantas mais altas, aumentando a sua vantagem de conseguir alimento em relação às outras.

Com maior chance de sucesso e sobrevivência, as girafas com pescoços longos apresentavam também maior chance de reprodução. Com isso, elas foram passando suas características para seus descendentes, e a presença de pescoço longo se tornou comum na população de girafas.

É importante salientar que a ideia de seleção natural proposta por Darwin também foi desenvolvida, de maneira independente, por outro naturalista: Alfred Russel Wallace (1823–1913). Darwin e Wallace apresentaram juntos os trabalhos em sessão da Sociedade Lineana de Londres. Entretanto, Darwin rapidamente finalizou seu livro e o publicou, ficando reconhecido em todo o mundo como o responsável pelo desenvolvimento da ideia de seleção natural.

Ideias de Lamarck

Teorias da evolução

• Lamarckismo

Jean-Baptiste de Lamarck (1744–1829), o grande responsável pela teoria hoje conhecida como Lamarckismo, acreditou que as espécies eram imutáveis até 1800. Ao estudar moluscos, no entanto, percebeu que as espécies sofriam modificações, as quais, segundo o pesquisador, ocorriam de maneira gradual e contínua.

Lamarck explicou suas ideias na obra Filosofia Zoológica (Philosophie Zoologique, 1809), a qual se destaca como um marco na forma como entendemos a história de vida de cada espécie. Segundo Lamarck, os seres vivos progrediam rumo a uma maior complexidade por meio de dois processos:

• Uso e desuso: de acordo com essa ideia, o uso diferenciado dos órgãos fazia com que alguns fossem mais desenvolvidos que outros. Aqueles que não eram usados de maneira constante tendiam a atrofiar. Um exemplo seriam os peixes que vivem em águas profundas, que não necessitam de visão desenvolvida em um ambiente desprovido de luz e, por isso, segundo o Lamarckismo, tiveram seus olhos atrofiados.

• Transmissão dos caracteres adquiridos: de acordo com essa ideia, todas as características que o indivíduo adquire durante a vida são passadas para as próximas gerações. Hoje sabemos que as ideias de Lamarck, apesar de sua importância no entendimento da evolução das espécies, estavam equivocadas. Uma pessoa que faz exercícios e apresenta músculos bastante desenvolvidos, por exemplo, não passará essa característica aos seus filhos, uma vez que apenas alterações a nível genético podem ser passadas de uma geração para a outra.

Evolução biológica

Evolução

Em Biologia, evolução é um processo no qual as espécies sofrem modificações ao longo do tempo. Várias teorias tentam explicar como essas modificações ocorrem.

Evolução é o termo utilizado para se referir às mudanças que os organismos sofrem ao longo do tempo, mudanças essas que explicam a grande variedade de organismos existentes em nosso planeta. Várias teorias foram propostas com o passar dos anos para explicar como essas mudanças ocorriam. Entre essas teorias se destacam a de Lamarck, de Darwin e o Neodarwinismo.

 Lamarck, em sua teoria, se apoiou em duas ideias: uso e desuso e transmissão dos caracteres adquiridos. Darwin, por sua vez, baseou sua teoria nas ideias de ancestralidade comum, variabilidade e seleção natural.

Atualmente, a teoria evolutiva mais aceita é o Neodarwinismo, uma teoria que se apoia nas ideias de Darwin e é complementada por conhecimentos científicos atuais, como a existência de fatores evolutivos como mutação, recombinação genética e deriva genética.

O que é evolução?

Evolução é um termo utilizado para se referir às mudanças que os organismos sofrem ao longo do tempo. Quando falamos de evolução, não nos referimos a um indivíduo somente. A evolução é observada nas populações, através das diferenças que vão surgindo de uma geração para outra.

Na Antiguidade, a ideia de evolução não existia, e as pessoas se apoiavam na concepção da imutabilidade das espécies (fixismo). Segundo o fixismo, as espécies hoje encontradas no planeta já existiam no passado, não havendo mudanças ao longo do tempo. Até meados do século XIX, o fixismo foi a ideia dominante. Atualmente, no entanto, a teoria de que as espécies evoluem já é bem reconhecida.

O experimento de oparin Miller

Teoria de Oparin e Haldane

De forma independente, os cientistas Oparin e Haldane levantaram uma hipótese que é hoje considerada a mais aceita de origem da vida. Eles propuseram que a atmosfera primitiva da Terra apresentava compostos que sofreram a ação de raios e da radiação ultravioleta, dando origem a moléculas simples. Essas moléculas orgânicas ficavam nos oceanos primitivos, formando uma espécie de “sopa primitiva”.

De acordo com os pesquisadores, a atmosfera primitiva terrestre era composta basicamente por amônia, hidrogênio, metano e vapor d'água. O vapor d'água da atmosfera condensava-se e dava origem a chuvas. A água, ao cair no solo, evaporava-se rapidamente, uma vez que a superfície terrestre ainda era quente, dando inicio, desse modo, a um ciclo de chuvas. Nesse cenário observava-se ainda descargas elétricas e a radiação ultravioleta do Sol, que fazia com que os elementos atmosféricos reagissem e formassem compostos, os aminoácidos.

A água das chuvas levou esses aminoácidos à superfície terrestre. Esses, ao encontrarem condições favoráveis, começaram a formar estruturas semelhantes a proteínas. Com a formação dos oceanos, essas “proteínas primitivas” foram arrastadas para esses locais e formaram os coacervados, os quais podem ser definidos como agregados de proteínas rodeados por água. Após algum tempo, esses coacervados tornaram-se estáveis e mais complexos.

A ideia de Oparin-Haldane foi posteriormente testada pelos pesquisadores Miller e Urey, em 1953. Eles criaram um experimento em que foi possível simular as condições da Terra primitiva. O resultado foi impressionante, tendo sido eles capazes de produzir aminoácidos e outros compostos orgânicos. Desse modo, ambos concluíram que moléculas orgânicas podiam ser geradas de maneira espontânea em condições equivalentes às da Terra primitiva.

Entretanto, posteriormente, descobriu-se que a atmosfera primitiva provavelmente não era um ambiente como o sugerido por Oparin e Haldane. Ainda assim, mesmo considerando as novas descobertas para as características da atmosfera da Terra primitiva, foi possível produzir moléculas orgânicas.

Vale salientar também que a atmosfera primitiva poderia ser redutora em pequenas porções, como aquelas perto de aberturas de vulcões. Experimentos realizados nessas condições também geraram aminoácidos.

a evolução do metabolismo - hipótese heterotrófica e autotrófica

Hipótese heterotrófica

Hipótese heterotrófica afirma que os primeiros seres vivos apresentavam uma nutrição heterotrófica, retirando moléculas orgânicas do meio.

A hipótese heterotrófica é uma das hipóteses que buscam explicar a forma de nutrição dos primeiros organismos vivos que surgiram na Terra. Como o nome indica, essa hipótese afirma que os primeiros seres vivos apresentavam uma nutrição heterotrófica, ou seja, eles eram incapazes de produzir seu próprio alimento, absorvendo matéria orgânica presente no meio.

Esses organismos, após a captação da matéria orgânica, realizavam fermentação para garantir a produção de energia necessária para a realização de suas atividades. Uma crítica à hipótese heterotrófica é a de que, na Terra primitiva, a quantidade de matéria orgânica disponível poderia ser pequena para sustentar esses seres vivos em formação.

A hipótese heterotrófica

A hipótese heterotrófica afirma que os primeiros organismos vivos apresentavam uma nutrição heterotrófica, ou seja, eles não eram capazes de sintetizar seu próprio alimento. Esses seres, provavelmente, alimentavam-se pela absorção de moléculas orgânicas simples que estavam disponíveis nos oceanos primitivos.

Para garantir a produção de energia, os primeiros seres vivos, provavelmente, realizavam um processo de fermentação. Isso deve ao fato de que a respiração aeróbia, feita pela maioria dos seres vivos atuais, não seria possível em um ambiente com baixa concentração de oxigênio. Além disso, nesse tipo de respiração, uma série de reações químicas ocorrem, sendo necessário uma grande quantidade de enzimas e uma maior complexidade desses organismos.

No processo de fermentação, o organismo é capaz de produzir energia na ausência de oxigênio, o que seria ideal devido às condições por ele enfrentadas. Esse processo apresenta duas etapas básicas: a glicólise (quebra da molécula de glicose) e a redução do piruvato.

Com base no piruvato, diferentes produtos finais podem ser formados, destacando-se o álcool e o lactato. Na fermentação alcoólica, o piruvato é convertido em álcool etílico e há a liberação de gás carbônico, enquanto, na fermentação lática, o piruvato é reduzido para formar lactato, sem liberação de gás carbônico.

À medida que o tempo passou, as condições ambientais no planeta modificaram-se. A quantidade de moléculas orgânicas disponíveis no meio ambiente reduziu-se, diminuindo a quantidade de alimento disponível. Surgiram nesse cenário organismos capazes de sintetizar seu próprio alimento, utilizando-se da luz solar e do gás carbônico disponível no ambiente. Esses organismos eram, portanto, fotossintetizantes.

Com a atividade dos organismos fotossintetizantes, uma maior quantidade de oxigênio foi liberada no ambiente. Esse oxigênio disponível passou a ser utilizado, por alguns seres, no processo de respiração aeróbia, que garante uma maior produção de energia do que aquela conseguida pela fermentação.

Origem da vida

A hipótese heterotrófica tenta explicar como os primeiros seres vivos conseguiam obter nutrientes necessários para o seu desenvolvimento. Ela não explica, portanto, como eles surgiram no planeta. Para explicar esse evento, uma série de hipóteses foram criadas.

Delas a mais aceita pela comunidade científica é a hipótese de Oparin e Haldane. De acordo com ela, a vida surgiu devido à ação de descargas elétricas e raios ultravioletas do Sol que atuavam em substâncias presentes na atmosfera, provocando a ocorrência de reações químicas.

Essas reações levaram à formação de moléculas orgânicas simples, as quais se depositavam nos oceanos primitivos e, posteriormente, deram origem a moléculas complexas, que sofreram modificações, até que houve a formação do primeiro ser vivo.

Além da hipótese de Oparin e Haldane, outra hipótese bastante discutida é a da panspermia, que afirma que partículas da vida chegaram ao planeta vindas do espaço. Não podemos esquecer-nos de citar o criacionismo, que defende que todos os seres vivos são obra de uma criação divina.

hipótese de Oparin Miller

Alimentação do primeiro ser vivo: hipóteses autotrófica e heterotrófica

Além de compreender como os seres vivos surgiram, os cientistas também buscam saber como esses sobreviveram em um ambiente tão remoto. Muito se discute ainda se o primeiro ser vivo era autotrófico ou heterotrófico, sendo possível observar muita discordância entre os autores de livros didáticos nesse sentido. Veja a seguir essas duas hipóteses:

Hipótese heterotrófica: afirma que o primeiro ser vivo não era capaz de produzir seu próprio alimento. Desse modo, esses primeiros seres alimentavam-se de moléculas orgânicas que estavam presentes no meio. Os que defendem essa ideia afirmam que os seres vivos primitivos seriam muito simples e incapazes de produzir seu próprio alimento. Provavelmente esses organismos extraiam energia dos alimentos por meio da realização da fermentação.

Hipótese autotrófica: afirma que os primeiros seres vivos eram capazes de produzir seu próprio alimento. Os autores que sustentam essa ideia acreditam que a Terra não possuía moléculas orgânicas suficientes para alimentar esses primeiros seres. Entretanto, vale destacar que provavelmente os primeiros organismos conseguiram obter seu alimento pelo processo de quimiossíntese, que não necessita de energia luminosa, como a fotossíntese. Na quimiossíntese os seres vivos produzem moléculas orgânicas utilizando a energia química proveniente de compostos inorgânicos.

Os experimentos de Pasteur

Origem da vida

Origem da vida ainda é um assunto muito debatido e que apresenta muitas incertezas, não havendo um consenso a respeito de como tudo começou.

A origem da vida no planeta Terra é, sem dúvidas, um assunto que intriga toda a humanidade. Várias já foram as hipóteses criadas para explicar tal evento, porém até os dias atuais nenhuma foi completamente comprovada. Neste texto abordaremos algumas das principais ideias de gênese da vida.

De acordo com o criacionismo, todos os seres vivos surgiram na Terra por meio de uma criação divina. Segundo essa ideia, Deus criou todos os seres vivos, incluindo os seres humanos, como está relatado na Bíblia. Essa ideia de origem da vida é uma das mais antigas e até hoje é aceita por muitos fiéis em torno de todo o planeta.

Panspermia

Panspermia é uma hipótese que afirma que a vida no planeta pode ter sido iniciada com base em partículas da vida que chegaram à Terra através do espaço. De acordo com o filósofo grego Anaxágoras, existiam sementes da vida em todo o Universo. Desse modo, a vida pode não ter sido originada aqui, e sim ter chegado ao planeta depois.

Essa ideia criou força no século XIX, quando os químicos Thenard, Vauquelin e Berzelius descobriram compostos orgânicos em amostras de um meteorito. Em 1871, o físico William Thomson propôs que meteoros ou asteroides, ao colidirem com planetas que continham vida, poderiam ter ejetado rochas contendo seres vivos. Assim, rochas contendo vida podem ter trazido ou colaborado com a origem da vida na Terra.

De acordo com a teoria da panspermia, a vida pode ter chegado ao planeta por meio de um meteorito.

Fragmentos do meteorito Murchison, por exemplo, contêm mais de 80 aminoácidos diferentes. Além disso, esses fragmentos, que caíram na Austrália em 1969, contêm, além de aminoácidos, outras moléculas orgânicas fundamentais.

Louis Pasteur e seus experimentos

Louis Pasteur

Adepto da teoria biogênica, Louis Pasteur em 1861, através de um experimento, conseguiu demonstrar conclusivamente a impossibilidade da geração espontânea da vida (hipótese tão defendida pelos abiogenistas), ou seja, a origem da vida somente é possível a partir da matéria viva, de um ser vivo preexistente.

No experimento, Pasteur adicionou um caldo nutritivo a um balão de vidro com gargalo alongado. Em seguida aqueceu o gargalo, imprimindo a esse um formato de tubo curvo (pescoço de cisne). Após a modelagem prosseguiu com a fervura do caldo, submetendo-o a uma temperatura até o estado estéril (ausência de micro-organismo), porém permitindo que o caldo tivesse contato com o ar.

Depois da fervura, deixando o balão em repouso por muito tempo, percebeu que o líquido permanecia estéril. Isso foi possível devido a dois fatores:

O primeiro foi consequente ao empecilho físico, causado pela sinuosidade do gargalo. O segundo ocasionado pela adesão de partículas de impureza e micro-organismos às gotículas de água formadas na superfície interna do gargalo durante a condensação do vapor, emitido pelo aquecimento e resfriado quando em repouso.

Depois de alguns dias, ao verificar a não contaminação, Pasteur quebrou o gargalo, expondo o caldo inerte aos micro-organismos suspensos no ar, favorecendo condições adequadas para a proliferação de germes.

Esse cientista além de contribuir para o fim do equívoco abiogenista, também desenvolveu, a partir da aplicação do aquecimento e resfriamento simultâneo, a técnica de pasteurização largamente utilizada para conservação dos alimentos.

Em síntese, Louis Pasteur enfatizava a importância de práticas higiênicas como: ferver ou filtrar a água, lavar e armazenar adequadamente os alimentos, evitando a contaminação por bactérias patogênicas.

biogênese X abiogênese

ABIOGÊNESE E BIOGÊNESE 

A biogênese surgiu para contrapor a ideia de abiogênese, que sugeria que um ser vivo poderia surgir de matéria bruta.

Biogênese

A teoria da biogênese, por sua vez, surgiu para contrapor a ideia de que a matéria bruta poderia originar um novo ser. Segundo a biogênese, todos os seres vivos são originados de outros seres vivos preexistentes, ou seja, um rato não pode nascer a não ser de outro rato. Espécies de anfíbios e répteis só podem nascer de espécies preexistentes desses animais.

Essa ideia hoje é bem entendida por todos, entretanto, para refutar a teoria da abiogênese, diversos pesquisadores dedicaram anos de estudo para a compreensão dessa questão. Os estudos mais marcantes realizados para explicar a biogênese foram feitos por Francesco Redi e Pasteur.

Abiogênese x Biogênese

Para tentar acabar de vez com a ideia da abiogênese, muitos pesquisadores realizaram experiências para tentar explicar a origem da vida. Um dos primeiros experimentos foi realizado por Francesco Redi. Esse pesquisador colocou carne no interior de frascos cobertos com gaze e em frascos descobertos. Com o tempo, larvas surgiram no frasco aberto, mas nada aconteceu no frasco fechado. Redi percebeu a visitação de moscas nos frascos abertos, o que sugeria que provavelmente as larvas eram alguma fase de vida desse animal e não que as larvas surgiam a partir da carne. Esse experimento foi, sem dúvidas, um grande avanço para a aceitação da biogênese.

Com o descobrimento de seres microscópicos, começou-se a considerar novamente a ideia da abiogênese por parte de alguns pesquisadores. Iniciaram-se, então, vários outros estudos para compreender a origem desses seres. Entre esses pesquisadores, destacou-se Louis Pasteur.

O experimento de Pasteur foi feito a partir de um caldo nutritivo em um frasco de vidro. Posteriormente, o gargalo foi esticado (frasco tipo “pescoço de cisne”) e o caldo nutritivo foi fervido para matar todos os micro-organismos. Com o tempo, observou-se que nada surgia no interior do frasco. Entretanto, após a quebra do gargalo, houve a proliferação de micro-organismos. Isso sugeria que no ar existiam micro-organismos que, em contato com o líquido, desenvolviam-se.

A partir desses experimentos, a teoria da abiogênese caiu em descrédito e a biogênese foi aceita pelos cientistas. Entretanto, apesar de sabermos que um ser vivo surge de outro, a biogênese não explica o surgimento do primeiro ser vivo.

Abiogênese

A teoria da abiogênese ou teoria da geração espontânea explica a origem da vida a partir da matéria bruta, ou seja, de uma matéria sem vida. Um dos exemplos clássicos dessa teoria é a crença de que camisas sujas poderiam dar origem a ratos. Outro exemplo é o lodo dos rios, que poderia dar origem à alguns anfíbios e répteis.

Apesar de parecer absurda, essa teoria era aceita até meados do século XIX e representava o pensamento em uma época que poucos recursos tecnológicos existiam. Até esse momento não se tinha conhecimento de células, gametas e, muito menos, de mecanismos evolutivos e genéticos. Assim sendo, toda teoria era criada apenas a partir de observações dos acontecimentos do dia a dia.

Big Bang

A teoria do Big Bang descreve a origem do Universo a partir da expansão violenta de uma partícula muito densa e extremamente quente que teve início há 13,8 bilhões de anos, aproximadamente. Essa expansão não cessou, o que pode ser observado por meio do afastamento das galáxias.

Essa é a teoria mais aceita pela comunidade científica para o surgimento do Universo, tendo sido elaborada na década de 1920 e aperfeiçoada à medida que os estudos sobre o cosmos foram se tornando mais complexos. Existem elementos que atestam a teoria do Big Bang, mas os trabalhos que buscam por novos indícios da sua ocorrência continuam.

A teoria do Big Bang?

A teoria do Big Bang é a explicação mais aceita para a origem do nosso Universo. De acordo com essa hipótese, todos os elementos conhecidos e desconhecidos que estão presentes no espaço vieram de um único ponto de altíssima temperatura e densidade infinita que era chamado então de “átomo primordial”. Há aproximadamente 13,8 bilhões de anos, esse único ponto começou a se inflar, o que decorreu por uma pequena fração de tempo, e “explodiu” logo na sequência, isto é, começou o seu processo de expansão, que continua até o presente.

Segundos após o início da expansão, o Universo era composto essencialmente por um conjunto de partículas chamado de plasma de quark-glúons, que foi apelidado de “sopa primordial”. Sua temperatura era de 5,5 bilhões de graus Celsius, o equivalente a 10 bilhões de graus Fahrenheit.

Esse plasma foi gradualmente resfriando, e a interação das partículas que o constituíam deu origem a elementos como a luz, que começou a aparecer cerca de 380 mil anos após o início da grande expansão. Melhor descrita como brilho, ela é resultante dos processos que originaram a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (RCFM), presente em todas as regiões do nosso Universo.

O contínuo resfriamento dos materiais presentes no espaço deu origem aos gases, poeiras e outras matérias que constituem as estrelas, galáxias, planetas, asteroides, cometas e todos os demais componentes do Universo.

História da teoria do Big Bang.

A teoria do Big Bang foi sugerida pelo físico belga George Lemaître (1894-1966) em um artigo, publicado no ano de 1927, que discorre a respeito de como o Universo pode ter se originado a partir da expansão de um único átomo (o chamado átomo primordial). As ideias de Lemaître receberam suporte por meio dos estudos realizados por Edwin Hubble (1889-1953) a respeito do comportamento das galáxias e como elas se movimentam no espaço, afastando-se umas das outras a uma velocidade acelerada.

A teoria da relatividade geral de Albert Einstein (1879-1955) foi também fundamental para a compreensão de como a força gravitacional age no espaço-tempo, servindo como base teórica para as observações de Hubble e para a noção de como funcionam objetos como os buracos negros, que possuem no seu núcleo um ponto de densidade infinita.

O termo Big Bang (“grande explosão”) teria sido cunhado no final da década de 1940, em uma análise crítica à teoria feita pelo astrônomo britânico Fred Hoyle (1915-2001).

No ano de 1965, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, cuja existência havia sido prevista durante os anos de 1940, acabou sendo de fato encontrada por pesquisadores dos Laboratórios Bell, pertencentes à empresa fundada por Graham Bell, nos Estados Unidos. Atualmente, diversas pesquisas e missões são desenvolvidas por laboratórios internacionais e agências espaciais, como a Nasa, voltadas a atestar a veracidade da teoria do Big Bang, que continua sendo a mais aceita entre os pesquisadores para explicar a origem do Universo.

Classificação dos seres vivos

Reinos dos seres vivos

Em nosso planeta vivem milhões de seres vivos, mas você sabia que se dividem em cinco reinos diferentes? Alguns, como os animais e as plantas, podemos vê-los a olho nu. Outros, como as bactérias, apenas são visíveis através do microscópio. A seguir, adentramos nos cinco reinos da natureza para conhecê-los um pouco melhor.

Ninguém sabe com certeza quando, como nem por que surgiu a vida na Terra, mas Aristóteles observou há 2.400 anos que toda a biodiversidade do planeta era de origem animal ou vegetal. Essa observação inicial do filósofo grego foi completada nos séculos XIX e XX com a descoberta de novos reinos, até chegar aos cinco mais reconhecidos da atualidade — agrupam as 8,7 milhões de espécies que habitam a Terra, segundo estimativas do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA)—.

O que é um reino em biologia

O sistema dos reinos biológicos é a forma que a ciência tem para classificar os seres vivos por sua relação de parentesco na história da evolução. Isso significa que todas as espécies que integram os cinco grandes grupos — algumas teorias recentes os situam em seis e inclusive sete — têm antepassados comuns; portanto, compartilham parte de sua genética e pertencem à mesma árvore genealógica.

Além dos reinos dos seres vivos, existem outras categorias taxonômicas dentro do mesmo sistema de classificação como o domínio, o filo, a classe, a ordem, a família, o gênero e a espécie. Todas elas seguem uma ordem hierárquica e estão subordinadas entre si; portanto, uma divisão engloba outras. Dessa forma, o domínio inclui o reino, o reino ao filo, o filo à classe e assim sucessivamente.

Características dos cinco reinos dos seres vivos

Todas as espécies que fazem parte de um determinado reino têm características semelhantes quanto a desenvolvimento e funcionamento. A seguir, vejamos onde ocorrem essas relações de parentesco que definem os reinos da natureza:

Nutrição

Autotrófica (produzem seu próprio alimento) ou heterotrófica (se alimentam de outros seres vivos).

Organização celular

Unicelulares (possuem apenas uma célula) ou pluricelulares (têm duas ou mais células).

Tipologia celular

Eucariontes (o material genético está rodeado por uma membrana) ou procariontes (não possuem membrana).

Respiração

Aeróbia (necessitan oxigênio) ou anaeróbia (não utilizan oxigênio).

Reprodução

Sexuada, assexuada ou por esporos.

Locomoção

Autônoma ou imóvel.

A classificação dos seres vivos em cinco reinos

O primeiro que classificou os seres vivos em cinco grandes reinos foi o ecólogo norte-americano Robert Whittaker. Este pesquisador comprovou em 1959 que os fungos não eram organismos vegetais — até então se acreditava que sim — e uma década depois propôs a criação do reino Fungi para diferenciá-los das plantas. A teoria de Whittaker teve grande aceitação e a comunidade científica somou assim um novo grupo ao sistema anterior de quatro reinos, estabelecido pelo biólogo norte-americano Herbert Copeland em 1956.

Reino animal

O reino Animália é o mais evoluído e se divide em dois grandes grupos: vertebrados e invertebrados. Os animais são seres pluricelulares e eucariontes de alimentação heterotrófica, respiração aeróbia, reprodução sexual e capacidade de deslocamento. Este reino é um dos mais biodiversos e é composto pelos mamíferos, peixes, aves, répteis, anfíbios, insetos, moluscos e anelídeos, entre outros.

Reino vegetal

As árvores, as plantas e demais espécies vegetais fazem parte do reino Plantae, um dos mais antigos e que se caracteriza por sua natureza imóvel, pluricelular e eucariontes. Esses seres autotróficos, que contêm celulose e clorofila em suas células, são imprescindíveis para a vida na Terra ao liberarem oxigênio através da fotossíntese. Quanto à forma de se reproduzir, esta pode ser sexuada ou assexuada.

Reino fungi

Esse nome é utilizada para designar o reino dos fungos, que abrange as leveduras, os bolores e todas as espécies de cogumelos. Esses organismos pluricelulares, aeróbios, eucariontes e heterotróficos contêm quitina em suas paredes celulares, parasitam outros seres vivos para se alimentar e se reproduzir por meio de esporos.

Reino protista

Esse grupo é o mais primitivo dos eucariontes e dele provêm todos os outros. O reino protista é parafilético — contém o ancestral comum, mas nem todos os seus descendentes — e engloba os organismos eucariontes que não são considerados animais, nem plantas nem fungos, como os protozoários. Ao ser tão heterogêneo é difícil caracterizá-lo, uma vez que seus integrantes têm muito pouco em comum.

Reino monera

É o reino dos seres vivos microscópicos e abarca os organismos procariontes (arqueas e bactérias). Esse grupo está presente em todos os habitats e é formado por seres unicelulares sem núcleo definido. A maioria das bactérias são aeróbias e heterotróficas, enquanto as arqueas costumam ser anaeróbias e de metabolismo quimiossintético.

A classificação dos cinco reinos da natureza continua sendo a mais popular atualmente, embora os últimos progressos em pesquisa genética tenham propiciado novas revisões e abriram o debate entre os especialistas. É o caso do sexto reino de Carl Woese e George Fox, que em 1977 dividiram as bactérias em dois tipos (Archaea e Bacteria), e o sétimo reino de Cavalier-Smith, que aos seis anteriores adicionou um novo grupo para as algas denominado Chromista.

Estabelecendo filogenias com os cladogramas

 CLADOGRAMA

Cladograma é um tipo de diagrama usado para representar visualmente as relações evolutivas entre espécies. Os cladogramas são constituídos de terminais, ramos, nós e raiz.

Cladogramas são representações gráficas que ilustram as relações evolutivas entre diferentes grupos de organismos. Eles contribuem para a compreensão da filogenia, evidenciando a história evolutiva compartilhada entre diferentes espécies.

Esses diagramas são construídos com base em características compartilhadas e derivadas, conhecidas como sinapomorfias. Um cladograma é composto pelos terminais, ramos, nós e raiz. Cada bifurcação em um cladograma representa um ponto em que uma linhagem ancestral comum se dividiu em linhagens distintas.

O que é um cladograma?

Cladogramas são diagramas ramificados que representam as relações de parentesco filogenético entre táxons (grupo de organismos reunidos com base em características compartilhadas). Os cladogramas se inserem dentro da sistemática filogenética ou cladística, uma abordagem da sistemática proposta com base na divulgação dos trabalhos de Willi Hennig, em 1966.

Qual a função do cladograma?

Cladogramas oferecem uma representação visual das relações evolutivas entre diversos grupos de organismos, proporcionando uma estrutura que facilita a organização e compreensão do conhecimento sobre a evolução. Esses diagramas não apenas simplificam a análise e comunicação de dados complexos como também permitem a identificação das características compartilhadas entre diferentes grupos ao incluí-las nos ramos do cladograma.

Quais são os elementos do cladograma?

Como construir um cladograma?

Os cladogramas são construídos com base na definição dos terminais, que representam o conjunto de táxons de interesse a ser estudado e constituem o grupo interno. O conjunto de espécies a serem incluídas com propósitos comparativos com os táxons integrantes do grupo interno constitui o grupo externo. O grupo externo também tem a função de auxiliar no ponto de enraizamento da árvore durante uma análise.

Para a reconstrução filogenética de um conjunto de organismos, são utilizados dados provenientes de estudos morfológicos, genéticos, comportamentais, ecológicos, embriológicos ou quaisquer características herdáveis.

Os sistematas (pesquisadores em sistemática) analisam uma grande quantidade de espécimes representando diferentes linhagens de interesse, buscando características (ou caracteres) presentes nesses organismos. Nessa busca, são traçadas hipóteses de homologia, nas quais são estabelecidas relações de correspondência entre estruturas de organismos. Uma estrutura é homóloga à outra quando há herança de um ancestral comum. Quando há erro na proposição de uma hipótese de homologia, isso é denominado homoplasia.

As características levantadas são compiladas em uma matriz de caracteres. Em uma matriz de caracteres, as linhas representam os organismos e as colunas representam as características, indicando o estado de cada característica para cada organismo. No caso de dados moleculares, cada sítio observado em dada sequência é considerado um caráter. A matriz de caracteres auxilia a organizar as informações a serem transpostas para um cladograma.

A matriz de caracteres é então analisada de modo a tentar definir os estados derivados de cada caráter (apomorfias) e os estados ancestrais (plesiomorfias). Essa análise é feita por um algoritmo que tenta reconciliar as mudanças de estado observadas na matriz com uma árvore filogenética que explique tais mudanças da maneira mais simples possível, utilizando o princípio da parcimônia.

Como se lê um cladograma?

Em um cladograma, a maior proximidade de dois elementos em comparação a um terceiro é interpretada como um reflexo da história evolutiva desses táxons, e a eles se dá o nome de grupos-irmãos. As bifurcações no cladograma representam os pontos em que as linhagens se dividiram ao longo do tempo. A ordem de ramificação é representada pela raiz, como evento evolutivo mais antigo, em direção aos terminais, que representam os eventos recentes.

Os comprimentos dos ramos não representam unidades do tempo, ou seja, o comprimento de um ramo em relação a outro nos diz a mesma coisa. Além disso, os cladogramas podem ter representações estéticas diferentes, com ramos mais quadrados, por exemplo. É importante destacar que a inversão de um cladograma não altera as relações entre os táxons.

É possível observar a presença de três tipos de agrupamentos nas hipóteses representadas pelos cladogramas, apesar da cladística reconhecer apenas a existência de grupos monofiléticos:

Grupo monofilético: é um grupo considerado natural, sendo formado exclusivamente por uma espécie ancestral e todos os seus descendentes. Os grupos monofiléticos também são conhecidos como clados e são diagnosticáveis pela presença de sinapomorfias.

Grupo parafilético: é grupo considerado artificial, pois é formado por uma espécie ancestral e parte de suas espécies descendentes, mas não todas. Ele é sustentado pela presença de plesiomorfias e a ausência de sinapomorfias.

Grupo polifilético: é um grupo artificial formado por espécies descendentes de vários ancestrais.

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A filogênese dos seres vivos

Filogenia

Filogenia trata-se da história evolutiva de uma espécie ou de um grupo de espécies. Estudar a filogenia é como estudar uma árvore genealógica

Filogenia pode ser definida, de maneira simplificada, como a história evolutiva de uma espécie ou de um conjunto de espécies distintas. Podemos comparar o estudo da filogenia com o estudo de uma árvore genealógica. Estudando a filogenia, podemos conhecer os ancestrais de uma espécie e compreender como determinadas características surgiram naqueles organismos. 

Por muito tempo, acreditou-se que os seres vivos primitivos eram organismos inferiores, e que eles sofreram modificações até se tornarem organismos mais avançados, uma ideia que leva a crer que a evolução ocorre em um esquema de escada, estando os organismos superiores no topo. Hoje sabemos, no entanto, que a evolução é melhor representada por uma árvore, com vários ramos.

Árvore filogenética

As árvores filogenéticas nada mais são que a representação da história evolutiva de uma espécie. Essas representações devem ser lidas da base para as pontas, sendo a base a história mais antiga e as pontas a história mais recente daquele táxon.

As árvores filogenéticas são formadas frequentemente por uma série de dicotomias ou pontos de ramificação de duas vias, nos quais as linhagens se divergem, ou seja, onde ocorre uma especiação. Se observarmos a figura seguinte, perceberemos que, em cada ponto de ramificação, uma linhagem ancestral dá origem a, geralmente, duas linhagens-filhas. Cada uma dessas linhagens apresenta sua própria história evolutiva, sendo uma parte dessa história compartilhada com outras linhagens.

Quando observamos que de um ponto de ramificação surgem mais de dois grupos de descendentes, temos uma politomia (veja ponto de ramificação 5). A presença de uma politomia indica, geralmente, que as relações evolutivas observadas entre os grupos de seres vivos ainda não são bem definidas. Aprofundamento no estudo desses grupos pode fazer com que essa politomia seja resolvida. Outra explicação para as politomias é a ocorrência de especiações rápidas que ocorreram ao mesmo tempo, originando diferentes linhagens.

Em uma árvore filogenética, quando observamos dois organismos que compartilham um ancestral comum imediato, chamamo-los de táxons-irmãos (exemplo: táxon B e C). Isso significa que esses organismos são muito próximos entre si. O termo táxon basal é usado para se referir a uma linhagem que se originou próximo do ancestral comum do grupo, divergindo-se precocemente na história evolutiva do grupo estudado (exemplo: táxon G).

É importante destacar que, quando falamos de árvores filogenéticas, não estamos nos referindo às semelhanças fenotípicas, ou seja, os organismos mais próximos não são necessariamente os mais parecidos morfologicamente.

Outro ponto importante a ser destacado é o fato de que o comprimento dos ramos não está relacionado com o tempo. Sendo assim, ao interpretarmos uma árvore filogenética, a não ser que informações sobre tempo estejam inclusas, nosso foco deve ser as descendências e não as datas de quando esses eventos ocorreram.

Por fim, não podemos nunca dizer que um ser vivo evoluiu a partir de uma espécie próxima dele, podemos apenas afirmar que eles possuem ancestral comum. Além de todos os pontos já destacados, é importante frisar que as árvores filogenéticas não devem ser interpretadas de modo a considerar que alguns táxons são mais avançados que outros.

Filogenia da espécie humana

Até os dias atuais, ainda há muita confusão quando o assunto é a evolução da espécie humana. É muito comum ouvirmos que os seres humanos evoluíram de chipanzés. Entretanto, ao observarmos a história evolutiva dessas espécies, percebemos que eles, na realidade, compartilham um ancestral comum, apresentando, portanto, um parentesco próximo. Esse ancestral, no entanto, não se trata nem de um humano, nem de um chimpanzé, como muitos pensam.

Outro ponto importante diz respeito à forma como a história evolutiva da espécie é representada. Apesar de a figura anterior ser muito difundida, está completamente incorreta. Isso se deve ao fato de que o desenho passa uma concepção de que a evolução humana ocorreu com base na mudança de seres inferiores até o surgimento de seres mais avançados, que seriam os seres humanos modernos. A imagem passa uma ideia de superioridade da nossa espécie, uma ideia de progresso, a qual não deve ser disseminada.

Brasil escola Filogênese dos seres vivos

Lineu e o Sistema Binominal

Lineu, em 1735, desenvolveu a nomenclatura binomial. Composta por dois nomes, cujo primeiro é escrito em letra maiúscula e define o gênero, e o segundo tem letra minúscula e define a espécie.

 Os nomes científicos devem ser escritos em latim e destacados em itálico ou grifados.

Regras para a escrita dos nomes das espécies

As regras propostas por Lineu ainda são utilizadas, entretanto com algumas modificações. Observe abaixo algumas das regras utilizadas para a escrita dos nomes das espécies.

- Todos os nomes científicos devem ser escritos em latim ou latinizados.

- Todo nome científico de espécie é composto por dois nomes (daí o nome: nomenclatura binomial). O primeiro nome deve ter sua inicial maiúscula e diz respeito ao gênero. O segundo nome é o epíteto específico e deve ser escrito com inicial minúscula.

Observe que o nome da espécie é formado pelo gênero e pelo epíteto específico. Zea mays é o nome científico do milho.

- Subespécies terão nomenclatura trinomial. Exemplo: Papilio thoas brasiliensis.

- Subgêneros são indicados entre parênteses. Eles devem ser escritos também com a inicial maiúscula. Exemplo: Thais (Stramonita) haemastoma.

- Os nomes das espécies devem vir destacados no texto, preferencialmente em itálico. Em casos em que não é possível utilizar o itálico, os nomes podem aparecer sublinhados. O importante é destacá-lo do restante do texto. Exemplo: Solanum tuberosum ou Solanum tuberosum.

- Quando citar o autor, este deve vir logo após o nome da espécie, escrito com letras normais e sem nenhuma pontuação entre a espécie e ele. Exemplo: Caryocar brasiliense Cambess.

- Quando citar o ano da primeira publicação, este deverá vir separado do autor por vírgula. Exemplo: Apis mellifera Linnaeus, 1758.

Nomenclatura Científica

NOMENCLATURA BINOMIAL

A nomenclatura binomial cria um padrão na escrita de nomes científicos, evitando assim a confusão causada por nomes populares.Sabemos que existe uma infinidade de seres vivos no planeta e cada um recebe um nome popular de acordo com a região onde é encontrado. 

Pense como seria impossível todos os pesquisadores do mundo trocarem informações a respeito de um ser vivo se cada um der um nome diferente a ele.Pensando nisso, Carl von Linné, também conhecido como Lineu por nós, brasileiros, apresentou, em 1735, um livro chamado Systema Naturae, onde propôs uma forma de classificação para os seres vivos, bem como regras para a nomenclatura biológica.

As regras propostas por Lineu fizeram com que ocorresse uma padronização na escrita dos nomes das espécies a fim de evitar confusões ao falarmos de um organismo para pessoas de diferentes regiões.

Manihot esculenta é o nome científico da mandioca, também chamada de macaxeira e aipim

Brasil Escola Nomenclatura

Sistemas de Classificação e organização Taxonômica dos seres vivos.

Principais categorias taxonômicas

Karl von Linné, ou simplesmente Lineu, era um botânico sueco que, em 1735, propôs a classificação dos seres em grupos, os quais chamou de táxons. Em seu trabalho intitulado Systema Naturae, ele sugeriu a classificação em grupos de maior abrangência, denominados de reinos, até grupos de menor abrangência, os quais chamou de espécie. As categorias propostas por Lineu foram: reino, classe, ordem, gênero e espécie.

Atualmente as principais categorias taxonômicas são: reino, filo, classe, ordem, família, gênero e espécie, duas a mais do que as propostas inicialmente por Lineu. O Reino é a maior unidade de classificação biológica e agrupa filos de organismos com características semelhantes. Os filos, por sua vez, agrupam classes semelhantes, as quais agrupam ordens semelhantes, que agrupam famílias, que agrupam gêneros semelhantes. Nos gêneros, são agrupadas espécies semelhantes, que é a categoria taxonômica mais básica da classificação. Podemos definir espécie como um grupo de organismos que se reproduzem entre si e são capazes de produzir descendentes férteis.

Existem autores que consideram ainda uma categoria taxonômica acima de reino, os domínios. Consideram-se três domínios, também chamados de super-reinos: Bactéria, Archaea e Eukarya.Brasil escola