teorias da evolução

EXTRAS – AULA 02
PROJETO KALI
TEORIAS DA EVOLUÇÃO
Introdução
Terminamos a aula anterior introduzindo o conceito de Fixismo, isto é, de que os animais são sempre
os mesmos, não mudam! Idéia essa apoiada principalmente pela observação, já que nós vivemos por um
tempo bem curto não chegamos a experimentar mudanças muito grandes em espécies devido aos
mecanismos evolutivos. E também apoiada no argumento religioso da criação perfeita, isto é, se os
animais foram criados por um ser divino, não há motivo para que eles não sejam perfeitos como seu
criado, e, portanto, precisem mudar.
Apesar disso, já haviam algumas evidências de que as espécies mudavam, ou que pelo menos não
eram perfeitas como se imaginava. Já se sabia de espécies que foram extintas (se eram perfeitas por quê
isso ocorreria?), e de fósseis, que comprovavam que a extinção era algo que ocorria com o tempo.
Muitos cientistas vinham questionando essa idéia fixista que vinha desde os tempos do grego
Aristóteles de quem tanto falamos aula passada. Dentre eles estava Jean Baptiste de Lamarck, de quem
falaremos no próximo tópico.
O Cavaleiro de Lamarck
Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet, também conhecido pelo seu título – Chevalier de Lamarck,
ou Cavaleiro de Lamarck – foi um naturalista francês, de origem nobre e que também serviu o exército,
por conta disso ele recebeu o título com o qual se associa até hoje a sua teoria.
Lamarck viveu entre 1744 e 1829, um período bem complicado, principalmente por conta da revolução
francesa (1789). Após retornar de seu período de envolvimento militar, Lamarck resolveu trabalhar com
sua paixão pela botânica e o estudo da natureza, foi ele, inclusive, quem inventou o termo Biologia para
esta ciência! Após alguns anos de estudo e várias publicações sobre plantas nativas das regiões por onde
esteve na guerra, animais invertebrados e vertebrados, Lamarck publicou em 1809 seu livro Filosofia
Zoológica, no qual constava sua teoria: a primeira que traria de uma maneira mais explicada a proposta
de um mecanismo pelo qual ocorreria a transmutação das espécies (mudanças nelas).
O naturalista baseava sua teoria em cima da Geração Espontânea, ou seja, era uma maneira de como
as espécies que apareciam continuamente e espontaneamente, iam se mudando e se tornando cada vez
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mais complexas. Apesar de ter se baseado em
uma idéia que, como vimos anteriormente,
estava para ser desacreditada, a teoria de
Lamarck foi muito estudada e serviu de base
para as próximas teorias.
A Teoria
girafas
-
O
exemplo
das
Pois bem, para falarmos sobre o que
chamamos de evolução das espécies nós
precisamos falar sobre o que leva elas a
mudarem, no caso, o ambiente em que elas
se inserem. A primeira teoria que ficamos de
tratar nesta aula é a teoria de Lamarck, e o
exemplo mais clássico para explicar essa
Figura 1 – Girafas de Lamarck. Segundo Lamarck as
girafas foram crescendo seus pescoços ao longo do
tempo por o usarem muito para alcançar as árvores
altas. Depois disso passaram as características para as
próximas gerações.
(Fonte: http://biologiaprofegustavo.blogspot.com.br/)
teoria é o da girafa.
Imagine uma manada de girafas, todas com o pescoço ainda pequeno e com muitas árvores baixas.
Ao longo do tempo elas vão comendo as folhas mais baixas e vão precisando esticar mais o pescoço
para ir pegando as árvores um pouco mais altas. Pela teoria de Lamarck, por estarem sempre usando o
pescoço ele vai ficando maior, vai crescendo ao longo da vida das girafas, e então a próxima geração de
girafas vai herdar esse pescoço mais longo e vai ter mais facilidade para comer as folhas mais altas.
As Leis do Lamarckismo
Esse exemplo resume as duas leis propostas por Lamarck:
1. A Lei do Uso e Desuso, que diz que se um animal utiliza muito um órgão, no caso das girafas é o
músculo do pescoço, ao longo da vida, ele vai se hipertrofiar, isto é, aumentar, ficar mais forte,
mais eficiente; já pelo outro lado, se ele não usar um órgão muito esse órgão tende a atrofiar, isto
é, diminuir, até eventualmente desaparecer.
2. A Lei da Transmissão dos Caracteres Adquiridos, que diz que as características adquiridas por uma
geração são passadas adiante para a próxima, portanto se a girafa cresceu seu pescoço por usálo bastante durante uma geração, a próxima geração terá um pescoço maior, fruto dos esforços
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da geração anterior. O mesmo vale para a atrofia, se uma geração de girafas não usar muito o
rabo ele tende a ficar menor, atrofiar, e a geração seguinte já vai nascer com um rabo menor.
Aonde Lamarck falhou?
Lamarck propôs essas Leis em 1809, ou seja, até lá todos acreditavam piamente no fixismo e se
recusavam a acreditar em evolução. Apesar de ter sido rejeitada principalmente por ir contra o fixismo, a
teoria de Lamarck tinha vários problemas, ela nunca conseguiu ser comprovada experimentalmente, você
consegue identificar problemas na teoria de Lamarck?
Um primeiro problema é que a Lei do Uso e Desuso não é verdadeira exceto para músculos, isto é,
se uma pessoa aprende muita coisa não faz com que o cérebro dela cresça de tamanho. Se uma pessoa
corre muito as articulações não ficam maiores, pelo contrário, até se degradam.
O segundo problema é que a Lei da Transmissão dos Caracteres Adquiridos também não é real,
houve inclusive experimentos onde cientistas cortavam os rabos de ratos (crueldade em nome da
curiosidade humana) e os colocavam para procriar e os filhotes sempre nasciam com rabo. Os judeus
têm a tradição da circuncisão, eles cortam um excesso de pele no pinto do bebe que nasce e nem por
isso os filhos de judeu começaram a nascer sem o prepúcio.
Ou seja, a teoria estava errada, mas ela foi uma primeira tentativa e até bem razoável, se pensarmos,
de explicar como poderia acontecer essa adaptação ao ambiente ao longo do tempo.
Charles Darwin
Foi em 1859 que Charles Darwin publicou seu famoso livro “A Origem das Espécies”, onde apresentou
sua teoria da seleção natural, que é a teoria que vigora até hoje como base para a explicação da evolução,
claro, com algumas adições e contribuições posteriores de outros cientistas, no que resume hoje o que
se chama de Teoria Sintética da Evolução.
Darwin era um jovem inglês, filho de médicos, chegou a estudar medicina mas largou pois não
aguentava a brutalidade das cirurgias. Após ter descartado o futuro como médico Darwin seguiu os
estudos para se tornar clérigo (um cargo religioso que garantia um salário razoável e permitia estudar a
natureza da criação de Deus). Tendo sempre se interessado muito pela taxidermia (técnicas de preservar
os corpos de animais para estudos e conservação), por geologia, e pelas teorias de Lamarck, Darwin se
pôs à disposição e foi acolhido pelo Reverendo Henslow, que era o professor de botânica em Cambridge,
onde estudava. Após alguns anos de muito estudo Darwin, ainda não tendo se ordenado (se tornado
oficialmente clérigo) foi indicado por Henslow para ser o biólogo à bordo da expedição inglesa para
mapear a costa da américa do sul. Então, em 1831, embarcou em uma viagem, que se tornou famosa, a
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bordo do navio inglês Beagle que daria a volta ao mundo, passando por lugares como a América do Sul,
África, Austrália, dentre outros.
A viagem durou 4 anos e 9 meses, dos quais apenas dois terços foram em terra firme, onde Darwin
pode observar espécies nativas de diversos lugares, formações geológicas que recontam a história
geológica desses lugares, fósseis que mostram como eram os animais que antes viviam lá, e muitas outras
coisas. Darwin tinha levado consigo um livro de Princípios da Geologia de Charles Lyell, com quem
correspondia durante a viagem. Lyell era um dos defensores de que a terra sofria mudanças ao longo do
tempo, por conta de erosão dos ventos, chuvas, etc.
Durante a viagem, em sua parada pelas ilhas
dos Galápagos, Darwin pode observar que havia
um pássaro chamado Tentilhão, que em cada
ilha
apresentava
um
formato
do
bico
ligeiramente diferente. Darwin também pode
observar que as diferenças dos bicos faziam
muito sentido com a alimentação que o pássaro
tinha na ilha, isto é, nas ilhas onde eles se
alimentavam de nozes os pássaros tinham bicos
maiores e mais duros, enquanto nas ilhas onde
eles se alimentavam do néctar das flores eles
tinham bicos mais finos.
Ao longo da viagem Darwin manteve muito
contato com Henslow, a quem relatava as coisas
que via e que pensava. Henslow por sua vez
mostrava aos colegas as observações de Darwin,
Figura 2 – Os tentilhões que Darwin observou nas
diferentes ilhas, podemos ver que há tamanhos
variados de bicos, o que reflete a diferença na
alimentação deles nas ilhas.
e, portanto, construía sua reputação em meio aos acadêmicos.
Logo após a viagem, por volta de 1836, Darwin publicou seu diário da viagem, onde havia todas as
observações que foram feitas em cada lugar. Após alguns anos também publicou alguns livros sobre
geologia aonde sumarizava melhor as observações que tinha feito sobre esse ramo durante a viagem.
Darwin então começou a trabalhar para desenvolver de maneira mais sistematizada a teoria que havia
desenvolvido. No entanto, como Lamarck, por ter estado errado, havia posto as idéias de evolução em
um âmbito do ridículo. As ideias não seriam facilmente recebidas, pelo contrário, tenderiam a ser
ridicularizadas. Portanto Darwin precisaria de evidências muito fortes para isso.
Charles passou os próximos 20 anos reunindo evidências que comprovassem sua teoria para não
deixar dúvidas.
Em 1856 outro naturalista chamado Alfred Russel Wallace enviou à Lyell, com quem correspondia, um
manuscrito de sua teoria sobre a evolução das espécies, que, apesar de não ser exatamente igual à de
Darwin, apresentava o mesmo princípio. Darwin foi avisado por ele, para que apressasse a publicação do
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seu livro. Lyell então decidiu, junto com outro acadêmico (Hooker), que a solução ideal seria que Darwin
e Wallace apresentassem conjuntamente a teoria à sociedade Lineana de Londres (a entidade científica
nacional mais renomada que trabalhava com biologia), e foi o que aconteceu em 1858.
Logo em seguida, em 1859, Darwin publicou sua teoria de maneira mais completa, com muitas mais
evidências e o fruto desses 20 anos após a viagem, no seu famoso livro chamado A Origem das Espécies.
Darwin apresentava diversos conceitos juntos com sua teoria da origem das espécies. Diversos desses
conceitos estavam certos e são hoje base para nosso entendimento da evolução, como:
 Seleção Natural
 Multiplicação das espécies – Espécies novas aparecem e espécies antigas se extinguem.
 Ancestral comum – Todas as espécies vieram de um ancestral comum (compatível com a evolução
química)
 Mudança gradual – As mudanças que vão acontecendo em uma espécies são graduais, até que
um dia ela esteja tão diferente do que era originalmente que se pode considerar uma nova
espécie.
A Seleção Natural
A teoria de Darwin pode ser explicada
desta maneira: Por mais que as espécies
tenham
muitas
características
em
comum, os indivíduos dentro dessa
espécie têm diferenças entre sí, não
sendo idênticos. (Alguns cachorros têm
cores diferentes, mesmo sendo da
mesma raça, uns são mais preguiçosos,
outros mais ativos, etc.)
Todo individuo é capaz de se
reproduzir, e quando se reproduz gera
muitos
descendentes,
mas
apenas
poucos desses descendentes chegam à
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Figura 3 – Explicação de Darwin para as girafas. Sempre
houve variação no tamanho dos pescoços, no entanto
apenas as girafas de pescoço maior sobreviviam e passavam
a característica em seus genes para a próxima geração
durante a reprodução.
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idade adulta. Sobrevivência é difícil, muitos animais filhotes são presas fáceis para outros animais, poucos
de cada geração que nasce conseguem chegar à idade adulta e se reproduzir. Com essas dificuldades o
tamanho de uma população de determinada espécie é mantido quase que constante, como que em um
equilíbrio de quantos adultos morrem e quantos filhotes chegam à idade adulta.
Os indivíduos com características que favorecem a sobrevivência vão sobreviver e gerar filhos. Os
filhos por vez podem ou não herdar essa característica, mas por serem muitos, alguns herdarão, e estes
têm uma tendência maior a sobreviver também. No fim acaba acontecendo que a característica se torna
algo comum, pois ela representa uma chance maior de sobreviver. O meio ambiente não forçou essa
característica a aparecer, como Lamarck pensava, ele apenas serviu como um filtro que dizia que essa
característica específica favorecia a sobrevivência e, portanto, permitia que a característica se espalhasse
pelas próximas gerações.
Um exemplo muito claro disso foi o que aconteceu durante a revolução industrial na Inglaterra. Nos
arredores de Londres em meados do século XIX havia uma população de mariposas, a maioria de asas
claras, mas algumas de asas escuras. As mariposas de asas escuras eram poucas pois essa população vivia
em uma floresta onde os liquens (fungos e algas que vivem nos cascos das árvores) eram claros, portanto
as mariposas escuras que pousavam nelas ficavam muito visíveis para os predadores, ao contrário das
mariposas brancas. A medida que a industrialização foi ocorrendo, a fuligem que era lançada pelas
indústrias foi matando os liquens e com isso as mariposas claras ficavam mais expostas do que as escuras.
As Mariposas escuras, agora favorecidas pelo ambiente, sobreviviam mais por conta de sua cor, e
conseguiam se reproduzir, ao contrário das claras que começaram a ser mais caçadas e foram
desaparecendo, e com isso a população deixou de ser majoritariamente clara para se tornar
majoritariamente escura, tudo por conta de uma mudança no ambiente.
Darwin também propunha que todas as espécies tenham um ancestral em comum, isto é, havia um
primeiro ser vivo, a partir do qual as mutações e mudanças no ambiente levaram à especiação –
separação em diferentes espécies. Essa proposição dialoga muito bem com a hipótese de Oparin e as
teorias da origem da vida que vimos na aula passada!
Darwin, Mendel e a Teoria Moderna da Evolução
Darwin acertou em cheio na Seleção Natural, mas não sabia como se dava essa mudança nos
indivíduos, a transmissão dessas mudanças para as gerações seguintes, e inclusive adotava a idéia de
Lamarck em seu livro. Por conta disso, as idéias de Darwin foram inicialmente bem recebidas, mas com a
publicação dos estudos de Gregor Mendel (em 1866) sobre herança de características os estudiosos
tendiam a desprezar as ideias de Darwin, por conta disso houve um período que Darwin não teve tanto
reconhecimento.
Gregor Mendel foi um monge agostiniano austríaco que também estudava a natureza. Mendel ficava
muito interessado por como funcionava essa transmissão das características para as gerações posteriores,
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e realizou extensos estudos com ervilhas. Com isso Mendel foi capaz de propor uma lei de Herança que
era demonstrável por experimentos, apesar de não saber sobre os genes, o DNA, etc, Mendel é
considerado o precursor da genética.
No início do século XX, os estudos de Mendel foram revistos e isso levou
à descoberta dos genes, do DNA, e do funcionamento da reprodução
humana e como ocorrem mutações e mudanças no material genético de
maneira a gerar as diferenças entre indivíduos que, junto com a teoria da
Seleção Natural de Darwin formam a Teoria Moderna da Evolução, que é
aceita de maneira praticamente universal entre os cientistas.
A teoria moderna da evolução revolucionou a maneira com que
compreendemos o funcionamento da natureza, somos capazes de
entender, por exemplo, por quê temos uma predominância natural de
pessoas negras próximas a linha do equador (sol muito forte), enquanto
conforme nos aproximamos dos polos (sol mais fraco) as pessoas originárias
da região tendem a ser mais brancas. O ser humano, tendo surgido na
África segundo as teorias mais atuais, tem um teor de melanina (substância
que dá pigmento à pele e a protege dos raios UV do Sol) produzida na pele
que é capaz de proteger a pele e deixar passar uma quantidade de radiação
UV suficiente para que o corpo produza a quantidade de vitamina D
suficiente (importante para a saúde, e para cuja produção precisamos de
exposição ao sol). Uma pessoa que por alguma mutação tenha uma
quantidade de melanina menor teria problemas com queimaduras e os
Figura 4 – Fita de DNA,
material que carrega
nossas informações
genéticas. Há uma cópia
dele dentro de cada célula.
(Fonte: iStockPhoto)
efeitos nocivos do sol e teria uma tendência menor a sobreviver e se
reproduzir. Já quando a espécia humana foi se espalhando pelo mundo, nos lugares mais frios em
específico, uma mutação dessa seria mais favorável, pois a alta concentração de melanina impede que a
pessoa produza vitamina D suficiente, e gera problemas de saúde, então a pessoa com coloração de pele
mais clara teria uma saúde mais forte e tem a tendência de sobreviver e se reproduzir.
Um exemplo importantíssimo hoje em dia é o caso das bactérias resistentes a antibióticos. Quando
utilizamos um tratamento com antibiótico (remédio fortíssimo e que deve ser tomado durante todo o
tempo que o médico passar, não somente até se sentir melhor), nós matamos boa parte das bactérias,
mas caso se pare de tomar o remédio antes do tempo especificado pelo médico podem sobrar bactérias
que conseguem resistir até uma certa dose do remédio, e elas se reproduzem muito rápido, por conta
disso estão muito vulneráveis a mutações, e podem mutar para se tornarem ainda mais resistentes ao
antibiótico, tendo em vista que as que sobreviveram já tem uma predisposição a resistirem aos efeitos
dele. Por conta disso nós chegamos a ter alguns casos de bactérias que nem os mais fortes antibióticos
podem matar, e corremos o risco de ficarmos expostos a doenças devastadoras como eram as doenças
bacterianas antes da invenção da penicilina (antibiótico natural) e do desenvolvimento dos mais
poderosos antibióticos modernos.
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