Capítulo

Capítulo
2
A ORIGEM DA VIDA E EVOLUÇÃO
A Origem da Vida na Terra.
Histórico
A origem da vida no nosso planeta tem sido discutida e estudada
há longo tempo. Hipócrates (460-377AC) considerado o fundador das
ciências médicas propôs a Teoria da Pangênese, segundo a qual
partículas minúsculas de qualquer parte do corpo entravam nas
substâncias seminais dos pais e por sua fusão davam origem a novos
indivíduos que exibiam as características de ambos os pais. A Teoria
da Pangenese de Hipócrates foi idéia dominante influenciando
cientistas do século XIX até Darwin.
Aristóteles (384-322AC), já apresentava uma idéia mais concreta
da origem da vida e da herança. Supunha que cada parte do novo
organismo estava contido dentro do sêmen formado por nutrientes
sangüíneos. Acreditava que o sangue no ciclo menstrual da mulher
continha partes do novo ser que em contato com o sêmen tinha a
capacidade de formar o novo indivíduo.
Desde o tempo de Aristóteles, portanto se acreditava que
organismos simples podiam ser originados expontaneamente, assim
vermes, moscas, salamandras, poderiam originar-se de substâncias
podres, lodo, barro, ou pó, pulgões podiam originar-se de gotas do
orvalho, etc. Jan Baptista Van Helmont, chegou a
publicar receita
para produção de camundongos, bastando para isso, segundo o autor,
colocar uma camisa suja e alguns grãos de trigo em um pote aberto,
em 21 dias apareciam camundongos. O desenvolvimento de novas
tecnologias, no Século XVII, modificou esses conceitos. Com a
invenção do microscópio, Robert Hook, em 1665, construiu seu próprio
microscópio composto e observou na cortiça vegetal inúmeros e
minúsculas cubículos que denominou de células.
célula vegetal
célula animal (Amoeba proteus)
Em 1677, um fabricante de lentes, o holandês Anton Van
Leeuwenhoek, construiu um microscópio capaz de aumentar em 100 a
300 vezes um objeto. Foi quem observou pela primeira vez
microorganismos vivos (da água estagnada, das secreções de
pessoas doentes e de sua boca), visualizou ainda pela primeira vez
células do sêmen com movimento, os espermatozóides e os chamou
de animálculos, surgindo a idéia de que neles estariam homúnculos
pré-formados. Nessa mesma década, De Graaf, outro holandês,
descreveu o folículo ovariano, no qual se forma o ovo humano,
somente observado 150 anos mais tarde. Seus seguidores os ovistas
em contraposição aos animalculistas, eram convictos que o ovo
continha o futuro ser humano em miniatura.
Francisco Redi, (1668), físico italiano, fez simples experimentos,
mostrando que as larvas que apareciam em carne podre só apareciam
onde moscas haviam depositado seus ovos, demonstrando que em
matéria podre coberta, as larvas não se desenvolviam.
Lazzaro Spallanzani (1767), clérigo e cientista, também realizou
experimentos refutando a geração expontânea, utilizando caldo fervido
de infusões contendo matéria orgânica, em frascos selados, nos quais
mostrou que nenhum organismo se desenvolvia. Eles estabeleceram a
lei da Biogênese que afirmava: A vida só pode ser originada por vida
pré - existente.
Pasteur em 1864, na França, mostrou que em caldos de cultura,
somente aqueles contaminados pelo ar com bactérias, esporos de
fungos
e outros germes, desenvolviam microorganismos. Com a
esterilização desses caldos fervidos em frascos sem contato com o
ar ambiente, não havia o desenvolvimento de microorganismos. Para
isso Pasteur usou frascos com gargalos em forma de colo de cisne,
tais gargalos permitiam a entrada do oxigênio mas por serem longos e
curvos impediam a entrada de microorganismos do ar. A teoria da
geração expontânea foi assim experimentalmente arrasada, Pasteur
afirmava: "a vida é um germe e um germe é vida".
Já nos meados do Século XIX, comprovava-se que tanto as
plantas que forneciam o pólen como aquelas que forneciam as
células-ovo, contribuíam na determinação das características da
descendência. No final do século XIX, não havia cientista que ainda
acreditasse na origem da vida por geração expontânea, isto é a
origem imediata de organismos vivos a partir de matéria inerte.
Entretanto apesar do grau de desenvolvimento científico e
tecnológico atualmente atingido, ainda não se comprovou como se
originaram os primeiros seres vivos. Diferente de Darwinistas e neodarwinistas materialistas, que sugeriam a origem abiogenética da vida
de uma forma imediata, outras correntes sugeriam a origem da vida
em um processo sequenciado. Da matéria inorgânica, formaram-se
passo a passo materiais orgânicos, não ao acaso, mas em um
processo dirigido pelas leis da química, até que um sistema mínimo de
moléculas constituísse a base de uma estrutura viva. Assim se
incluem os Teóricos de design inteligente - DI (e os creacionistas).
Esses enfatizam que as
favorecem
o
design
probabilidades e os fatos da natureza
inteligente
e
descartam
a
abiogênese.
A teoria do design inteligente sustenta a lei da Biogênese desde que a
fonte original da vida biológica seja um design vivo. A vida assim
consistiria de quatro condições:
 caracteriza-se por replicar ativamente todo um sistema vivo. Isso
significa que o processo em si é mais que uma mera polimerização,
cristalização ou replicação de moléculas;
 metaboliza ativamente com capacidade de capturar, transduzir e
armazenar energia a partir de ATP,ADP e AMP em todo sistema
vivo conhecido, para usar materia na construção de novas
estruturas e na realização de trabalho físico.

emprega um sistema genético bioquímico usando um linguagem
química funcional para especificar a construção de estruturas e
para regular e dirigir outros processos dos seres vivos. Essa
linguagem genética está contida no DNA e RNA de todas as formas
vivas.
 constrói e mantém ativa uma barreira entre o sistema vivo e o
ambiente externo (essa barreira consiste da membrana semipermeável).
A Evolução como um fato.
Theodosius Dobzhansky, pai da Genética Moderna
definiu a
Evolução Biológica como a mudança nas frequências gênicas nas
populações. Os fatores capazes de alterar as frequências gênicas das
populações de uma geração para outra são denominados de fatores
evolutivos.
A origem da variação dentro de uma espécie foi primeiro
teorizada por Jean-Baptiste Lamarck em 1909. Dizia que o ambiente
promovia mudanças herdáveis nos organismos através de duas Leis:
1a Lei - O uso ou desuso promove o aumento ou a atrofia de estruturas
no organismo vivo.
2a Lei - Todas as mudanças são herdáveis.
Charles Darwin em seu livro publicado em 24 de novembro de
1859, A Origem das Espécies apresentou o primeiro caso
convincente de evolução.
A Teoria de Darwin
Usando o termo "descendência com modificação" e não
evolução, na primeira edição de seu livro, A Origem das Espécies,
sua teoria serviu para a unificação da biologia como ciência. O livro
cobria
aspectos
sobre
a
diversidade,
origens,
parentescos,
similaridades e diferenças, distribuição geográfica e adaptações ao
meio ambiente de várias espécies de organismos vivos, apresentando
dois pontos principais:
10 As espécies se originam a partir de espécies ancestrais e não
foram especialmente criadas.
20 A seleção natural é o mecanismo que explica essa mudança e
promove a sobrevivência dos mais aptos. A luta pela sobrevivência é
um dos aspectos do processo da seleção natural. A maioria das
variantes pré-existentes adaptadas a um ambiente causaria mudanças
na população de organismos vivos.
Darwin chegou a essas conclusões, a partir de observações da
variação de espécies relacionadas ao ambiente em que viviam, em
uma viagem ao redor do mundo no navio HMS Beagle. A missão era
mapear a costa do Continente Sul Americano, até então pouco
conhecida. Esse navio fez a volta no Continente Americano,
permitindo a Darwin observar adaptações de plantas e animais da
América do Sul
a seu local e clima (florestas brasileiras, pampas
argentinos, ilhas desoladas da Terra do Fogo e montanhas dos
Andes). A teoria da evolução biológica a partir de um pensamento
amadurecido foi realmente publicada no livro a Origem das espécies
em 1859, mas a idéia de evolução, propriamente dita foi testada a
bordo desse navio muitos anos antes, mais precisamente de 1831 a
1836, chegando Darwin a escrever que a viagem do Beagle foi o
evento mais importante em sua vida determinando
toda a sua
carreira. Esse Jornal de pesquisas foi editado como livro e conhecido
como "A Viagem do Beagle"
Darwin ficou extremamente confuso com as espécies animais
das Ilhas Galápagos, notou 13 espécies de pássaros que pareciam ser
únicas para cada ilha e bem adaptadas a seu nicho particular com
seus bicos. No capítulo XVII do livro a Viagem do Beagle, sobre o
Arquipélago de Galápagos, Darwin comenta que vendo a gradação e
diversidade de estrutura em um pequeno e intimamente
relacionado grupo de pássaros, poderia se imaginar que a partir
de uma original escassez de pássaros nesse arquipélago, um
espécie tenha se modificado em diferentes finalidades. Na figura
abaixo alguns desenhos de Drawin sobre a perfeita gradação dos
tipos de bicos de espécies de pássaros do gênero Geospiza, das Ilhas
Galápagos.
os diferentes tipos de bicos em Geospiza sp.
Outros dois grupos de animais, as tartarugas e as iguanas,
exibiam um padrão de divergência similar a partir das espécies da ilha
principal. Darwin, no retorno a Inglaterra, consultou um ornitologista
que concluiu que os pássaros das Ilhas Galápagos eram diferentes
espécies e utilizou essas observações como ponto de partida para
reorganizar suas notas de viagem e formular um novo conceito sobre
a origem das espécies.
Darwin passou a ser conhecido em Londres pois havia enviado
para Inglaterra vários especimens e correspondências para diferentes
especialistas durante sua viagem no Beagle. No seu retorno, passou a
receber correspondência e visitas de vários cientistas. Foi Lyell, um
desses cientistas, que o advertiu da necessidade de publicar seu
trabalho sobre evolução, mesmo sem ter esclarecido os mecanismos
do processo evolutivo, antes que outro o fizesse. Em junho de 1858,
Darwin recebeu uma carta de Alfred Wallace, que estava trabalhando
como coletor de espécies do Leste das
Indias.
Lyell e Henslow,
apresentaram o trabalho de Wallace junto com os trabalho de Darwin
de 1844, ainda não publicado, na Linnaean Society of London, em 1
de julho de 1858. Darwin finalizou o trabalho e publicou seu livro,
então em 1859. Esse livro usou uma lógica inigualável e uma riqueza
de argumentos para convencer o leitor e a comunidade científica da
validade da teoria da evolução biológica. A publicação por Thomas
Malthus do "Essay on the Principle of Population" , que teorizava o
crescimento exponencial das populações, também influenciou muito
as idéias de Wallace sobre seleção natural. Como a idéia de seleção
natural foi mais extensivamente desenvolvida por Drawin que por
Wallace, ele é considerado o principal autor desse conceito.
Idéias Pré-Darwinianas:
Muitos filósofos gregos em tempos anteriores já acreditavam na
evolução gradual da vida. Platão e seu estudante Aristóteles, os dois
mais importantes filósofos antigos da cultura grega, tinham a opinião
que qualquer conceito de evolução era inconsistente. A filosofia de
Platão correspondia ao idealismo (essencialismo), as espécies eram
individualmente designadas e permanentes. Aristóteles por outro lado,
acreditava que todos os organismos vivos podiam ser agrupados em
uma escala natural de aumento de complexidade (escala naturae) que
prevaleceu por 2000 anos. A cultura judaica-cristã reforçava as idéias
de Platão e Aristóteles com um pensamento creacionista do Velho
Testamento. Esse dogma creacionista-essencialista dominava a
Europa e América antes de Darwin.
Carolus Linneaus, (1707 - 1778), sueco de origem, físico e
botânico de formação, procurou ordenar a diversidade dos seres vivos
ad majorem Dei gloriam ( para maior glória de Deus). É considerado o
pai da Taxonomia, ciência que objetiva o agrupamento de indivíduos
por similaridades ou igualdades, nomeando e classificando os
organismos. Linnaeu adotou um sistema de classificação binomial
(gênero-espécie) que agrupava as espécies em grupos maiores . Esse
agrupamento não implicava em relações evolutivas pois acreditava
que elas eram criações permanentes. Linnaeus desenvolveu seu
esquema de classificação para revelar o "Plano de Deus" e até
afirmava Deus creavist, Linnaeus disposuit" (Deus cria e Linnaeus
organiza). O sistema de Linnaeus, ironicamente tornou-se o foco
principal dos argumentos para a Evolução preconizada por Darwin.
A árvore da vida segundo Aristóteles
Um anatomista francês, autor do Lesson in Comparative
Anatomy, Baron Georges Cuvier (1769-1732), fundou a ciência da
Paleontologia (estudo dos fósseis) e passou sua vida documentando a
sucessão de fósseis nos estrato basal de Paris. Notou que cada
estratum se caracterizava por um único conjunto de fósseis e quanto
mais velho (mais profundo) o estratum, mais dissimilares eram os
fósseis em relação àquelas espécies
ainda existentes. Cuvier
reconheceu que a extinção de espécies era uma ocorrência comum e
que novas espécies apareciam para substituir aquelas que haviam
desaparecido. Reconhecia também que as mudanças na história de
vida da Terra era devida a múltiplas eventos catastróficos tais como
inundações ou secas. Essa teoria é chamada de Catastrofismo. A
proposta de Cuvier de catástrofes periódicas resultando na extinção
massal em uma escala local com a repopulação da área por espécies
estrangeiras
produziria a variação encontrada em escala global.
Cuvier foi o principal oponente ao modelo de evolução de Darwin.
Outra teoria, a Teoria geológica do Gradualismo propõe que as
mudanças profundas foram o resultado de um processo lento e
contínuo. Essa teoria foi proposta em 1795 por James Hutton, um
inglês de origem e geólogo de formação. Charles Lyell foi o principal
proponente do Gradualismo de Hutton e expandiu esse conceito na
Teoria do Uniformitarismo para explicar que a construção e erosão de
montanhas era parte do mesmo processo continuado. Darwin regeitou
o uniformitarismo mas foi muito influenciado pelos conceitos
originados dos trabalhos de Hutton e Lyell: A terra deve ser mais
velha que 6000 anos proposto biblicamente. Processos muito longos e
persistentes, continuando por um longo período, podem causar
mudanças substanciais.
Lamarck, (1744- 1829), por outro lado comparou espécies ainda
existentes com formas fósseis. Ele imaginou uma escada
de vida
cujos organismos podiam subir (oposta às idéias de uma escala
natural imóvel, de Aristóteles). Os degraus de baixo seriam ocupados
por
organismos
microscópicos
continuamente
gerados
expontaneamente a partir de matéria inerte. Ao topo da escada
estariam os mais perfeitos (aqueles melhor adaptados ao ambiente),
animais e plantas.
Lamarck propôs que os organismos evoluíam para a condição
mais perfeita por um sentimento de necessidade. A evolução era no
sentido do uso e desuso dos orgãos do corpo, os mais usados
tornando-se mais fortes e os menos usados tendendo a atrofia de
geração para geração. As modificações que o indivíduo sofria eram
transmitidas para a próxima geração. Essa Teoria tal como a de
Darwin foram testáveis e por isso passaram a ter maior importância.
Em sua publicação Philosophie Zoologique publicado em 1809,
enfatiza a importância da unidade fundamental da vida e da variação
das espécies
A possibilidade de que modificações ocorridas em
função de ambiente sejam herdáveis foi descartada através de
experimentos simples. Mas o conjunto das idéias de Lamarck
sugerindo um processo evolutivo contínuo em essência deve ser
reconhecido.
Darwin e Lamarck trouxeram teorias de mudança nas
populações, uma idéia da Evolução Biológica que contrariava os
princípios religiosos da época.
O Conceito de Espécie .
Essas referências serão reproduzidas de maneira sintética a
partir do artigo de Joseph Boxhorn, 1995 em Observed Instances of
peciation.
Diferentes espécies de salmão
A origem de novas espécies, pode ser definida por especiação e
tem sido observada tanto em laboratório como na natureza.
Em
laboratório, evidência de rápida especiação seguindo um evento
fundador em laboratório é descrito no trabalho de Weinberg, J.R., V.R.
Starczak, e D. Jorg, 1992,("Evidence for rapid speciation following a
founder event in the laboratory." Evolution 46: 1214-1220). Na
natureza esses exemplos são inúmeros.
Para o entendimento do processo de evolução nas espécies, é
necessário entretanto discutirmos o que se entende por espécie.
Existem inúmeras formas de conceituar espécie. Primeiro
podemos comentar sobre o conceito biológico de espécie. Nessas
últimas décadas, o conceito biológico de espécies tem sido o mais
importante, onde espécie é definida como uma comunidade
reprodutiva. Esse conceito tem sofrido um número de mudanças ao
longo dos anos desde que foi proposto pela primeira vez por Du Rietz
em 1930. Du Rietz definiu uma espécie como "... a menor população
natural
permanentemente
separada
qualquer
outra
por
uma
descontinuidade distinta numa série de biotipos. Nesse conceito estão
implícitas as barreiras de intercruzamento e explicitadas nas
discussões de Du Reitz sobre o assunto.
Alguns anos mais tarde, em 1937,. em seu livro Genetics and
the origin of species. Columbia University Press, New York,
Theodosius Dobzhansky definia uma espécie como "... aquele estágio
de progresso evolucionário no qual um antigo conjunto de formas
verdadeiramente e potencialmente intercruzáveis torna-se segregado
em dois ou mais conjuntos separados que são fisiologicamente
incapazes de intercruzar. Essa definição enfatiza os resultados
experimentais obtidos por Dobzhansky e segundo alguns críticos é
muito restritiva, não levando em conta o que realmente ocorre na
natureza. Na publicação da terceira edição, do livro, Dobzhansky, T.
1951. Genetics and the origin of species (3rd edition). Columbia
University Press, New York, Dobzhansky modificou sua definição que
passa a concordar com aquela de Ernst Mayr, 1942. Systematics and
the
origin
of
species
from
the
viewpoint
of
a
zoologist.
Columbia University Press, New York. Mayr (1942). definiu espécie
como "... grupos de populações naturais verdadeiramente ou
potencialmente
intercruzáveis
mas
que
possuem
isolamento
reprodutivo de outros grupos". A ênfase dessa definição está em
relação ao que ocorre na natureza. Mayr emendou mais tarde essa
definição para incluir o componente ecológico. Nessa forma , uma
espécie é definida como "...uma comunidade reprodutiva de
populações ( reprodutivamente isoladas de outras), que ocupa
um nicho ecológico na natureza".
O conceito biológico de espécies é mais fortemente aceito entre
zoólogos de vertebrados e entomólogos. Dois fatos levam a isso.
Primeiro, esses são os grupos com os quais os autores mais
trabalharam. Mayr era ornitólogo e os trabalhos de Dobzhansky foram,
na maior parte com Drosophila, Além disso a reprodução sexuada
nesses organismos é a forma predominante de reprodução. assim não
é de se estranhar que o conceito biológico de espécie seja menos
aceito por botânicos. As plantas terrestres exibem muito maior
diversidade no seu modo de reprodução que vertebrados e insetos.
Críticas ao Conceito Biológico de Espécie.
Existem consideráveis críticas a validade teórica e prática desse
conceito. (Cracraft 1989, Donoghue 1985, Levin 1979, Mishler and
Donoghue 1985, Sokal and
Crovello 1970).
1. A aplicação desse conceito para um grande número de
grupos, incluindo as plantas terrestres é problemática
devido a
hibrização interespecífica entre espécies claramente delimitadas.
(McCourt and Hoshaw 1990, Mishler 1985).
2. Existe uma abundância de populações de reprodução
assexuada na qual essa definição não se aplica (Budd and Mishler
1990). Entre os taxons que são obrigatoriamente assexuados, estão
como exemplos os protistas, euglenoides flagelados, os rotíferos,
algumas populações de Daphnia dos lagos árticos. Uma situaçxão
similar também ocorre nos procariotes. Nesses organismos embora
ocorram alguns mecanismos de troca de genes entre bactérias por
exemplo, esse conceito não pode ser aplicado. in the prokaryotes.
3. A aplicação desse conceito é questionável em plantas
terrestres que primariamente são auto polinizáveis.(Cronquist 1988).
4. Uma crítica mais séria é que o conceito biológico de espécie
não é aplicável na prática. Na maioria dos casos, esse conceito não
pode ser usado para delimitar espécies. Esse conceito sugere o uso
de experimentos de cruzamentos que na natureza podem não ocorrer.
Além disso o número de cruzamentos pode ser muito grande. Em
Wisconsin por exemplo existem cerca de 16,000 lagos e lagoas. Um
habitante comum desses lagos é o peixe bluegill sunfish (peixe lua,
rolim). Todas as populações desse peixe constituem uma única
espécie ou muitas espécies morfologicamente similares? Supondo que
somente 1,000 desses lagos e lagoas tenham bluegills. Supondo
ainda que cada lago contenha uma população, seriam necessários
realizar 499,500 cruzamentos separados para determinar se as
populações são intercruzáveis. Mas com as repetições necessárias
esse número aumentaria para 2,997,000 cruzamentos com 3
repetições para cada cruzamento. Na natureza os machos escavam e
defendem o ninho, em grandes colônias de cruzamento. Após os
ninhos terem sido escavados, as fêmeas vem aos ninhos para
desovar. Aqui as fêmeas escolhem entre os potenciais machos. Isso
significa que seria preciso simular uma colônia em nossos testes.
Supondo que 20 peixes sejam necessários para um único teste,
seriam necessários em torno de um um total de 60,000,000 peixes
para testar se todas essas populações são membros da mesma
espécie. Assim mesmo os resultados obtidos dos cruzamentos não
levariam a conclusões seguras pois os mesmos não reproduziriam as
condições naturais com todas as suas variantes.
A escola cladística de taxonomia traz uma outra crítica ao
conceito biológico de espécie, afirmando que a compatibilidade sexual
é uma característica primitiva. Os organismos que não permaneceram
proximamente
relacionados
podem
ter
mantido
a
capacidade
recombinação genética entre sexos diferentes, indicando que essa
característica não é uma característica derivada e portanto invalidando
a definição de taxons monofiléticos.
Uma crítica adicional é a impossibilidade de se comparar grupos
que ocorreram em tempos distintos. Não podemos afirmar que esses
grupos seriam ou não intercruzáveis. Nesse exemplo podemos incluir
a comparação entre Homo erectus e Homo sapiens. Como afirmar
que não representariam a mesma espécie ? Utilizando o conceito
biológico de espécie não poderíamos responder essa questão.
Na prática mesmo os mais fortes defensores do conceito biológico de
espécie, utilizam similaridades fenéticas para delimitar espécies. Se os
organismos são similares feneticamente são considerados coespecíficos até que uma barreira reprodutiva seja demonstrada.
Conceitos Alternativos de Espécie:
Fenético ou Morfológico: Cronquist (1988) propôs um conceito
alternativo que denominou de uma renovada e prática definição de
espécie: "...o menor grupo que é consistentemente e persistentemente
distinto e distinguível por meios ordinários”. O termo ordinário inclui
qualquer
técnica
que
seja
largamente
disponível,
barata
e
relativamente fácil de aplicar. Joseph Boxhorn exemplifica que para
um botânico, trabalhando com angiospermas, ordinário pode significar
uma lente manual, para um entomologista trabalhando com abelhas,
pode significar dissecção ao microscópio, etc.
A condição de
persitentemente distintas implica em um certo grau de continuidade
reprodutiva, pois a descontinuidade fenética entre grupos não pode
persistir na ausência de barreiras de intercruzamento. A definição traz
uma forte ênfase embora não exclusiva sobre os caracteres
morfológicos e também reconhece a importância de características
fenéticas tais como número cromossômico, morfologia cromossômica,
estrutura celular, metabólitos secundários, habitats etc.