Aula 01Processo de evoluo

SISTEMÁTICA VEGETAL
Aula 01: O Processo de Evolução
INTRODUÇÃO
Em 1831, Charles Darwin inicia sua viagem de cinco anos como naturalista do
navio HMS Beagle.
INTRODUÇÃO
Por fornecer evidências meticulosamente articuladas, a Teoria da Evolução
de Darwin causou grande revolução intelectual. Na época, a maioria das pessoas
(até mesmo cientistas) acreditavam em “teorias” criacionistas.
INTRODUÇÃO
Se todas as tartarugas de galápagos foram criadas especialmente, porque
então as variações de ilha para ilha e as semelhanças gerais com as criaturas
do continente? Não teriam elas chegado a este arquipélago remoto e se
diferenciado pouco a pouco em reposta às condições ambientais?
A TEORIA DE DARWIN
Após retornar à Inglaterra, Darwin leu um ensaio de Tomas
Malthus
(1798), que advertiu que a população humana estava aumentando tão
rapidamente que logo seria impossível alimentar os habitantes da Terra.
Por exemplo:
1 casal de elefantes produziriam 19 milhões de descendentes em 750 anos, mas isso
naturalmente não ocorre! A população permanece estável. Por quê???
A TEORIA DE DARWIN
Segundo Darwin, havia uma luta pela vida onde a determinação de quem
vai sobreviver e se reproduzir depende das interações entre os indivíduos
e o ambiente.
Algumas variações permitem que os organismos se adaptem ao meio,
outras não.
A essa idéia, Darwin chamou de Seleção Natural.
A TEORIA DE DARWIN
Porém, por ser um processo lento, isto requer uma Terra muito
antiga, o que foi demonstrado por Charles Lyell, além das constantes
descobertas de fósseis.
A TEORIA DE DARWIN
Seleção artificial: “Se o homem pode selecionar variações úteis
para ele, por que, em condições de vida complexas e em mudanças,
não deveriam as variações úteis aos produtos vivos da natureza
surgirem muitas vezes e serem selecionadas e preservadas.
O CONCEITO DE CONJUNTO GÊNICO
Conjunto de todos os alelos de todos os genes de todos os
indivíduos de todas as populações de uma espécie.
Espécie: Conjunto de populações naturalmente intercruzantes.
Lei de Hardy-Weinberg
Como é possível a manutenção de alelos dominantes e recessivos
em uma população?
Por que os dominantes simplesmente não eliminam os recessivos?
Por que numa população de plantas em que as flores são
púrpuras (dominantes) e brancas (recessivas) todas as plantas não
são púrpuras?
Lei de Hardy-Weinberg
Segundo esta lei, em populações onde estão ausentes forças que
poderiam alterar os alelos, estes permanecem constantes.
Quais as condições examinadas onde uma população não estava
evoluindo?
Ausência de mutações
Isolamento de outras populações
Cruzamento ao acaso
População de tamanho grande
Ausência de seleção natural
Lei de Hardy-Weinberg
Hardy e Weinberg demonstraram matematicamente se as cinco
condições anteriores forem atendidas, as freqüências entre alelos
dominantes e recessivos é constante.
p² + 2pq + q² = 1
Onde:
p= alelo dominante
q= alelo recessivo
pq= heterozigoto
Lei de Hardy-Weinberg
Através da fórmula de Hardy-Weinberg, podemos medir as mudanças
nas freqüências dos alelos, determinar sua magnitude e as forças
responsáveis por ela, compreendo, portanto, parte do mecanismo evolutivo.
Os Agentes da Mudança
Para que a evolução ocorra, as freqüências dos alelos devem se desviar
do equilíbrio de Hardy-Weinberg.
Mudanças geração após geração, em nível de população, nas freqüências
de alelos, são chamadas de microevolução.
1- Mutação
Alterações em nucleotídeos do DNA ou em cromossomos inteiros, ao
acaso, ou seja, os eventos que a desencadeiam são independentes de
seus efeitos subseqüentes.
2- Fluxo Gênico
Pode ser resultado da imigração ou emigração, ou no caso das
plantas, do transporte de grão de pólen, levando ao aumento ou
diminuição de alelos de uma população.
As possibilidades de fluxo gênico na maioria das plantas diminui com
a distância. Raramente mais do que 1% do grão de pólen que chega a
uma planta vem de tão longe.
3- Deriva Genética
Considere um alelo “a”, que tem uma frequência de 1%:
Numa população de 1 milhão de indivíduos, 20.000 alelos “a” estariam
presentes.
Porém, numa população de 50 indivíduos, é provável que este alelo não
exista, ou é provável que apenas uma cópia deste alelo esteja presente.
Se este único indivíduo morrer ou não se reproduzir, o alelo terá sido
perdido.
4- Efeito do Fundador
É um tipo de deriva genética que ocorre quando uma população
pequena coloniza uma nova área. Neste caso, a população poderá e
crescer e apresentar constituição genética diferente da população que a
originou.
5- Cruzamentos Preferenciais
Quando, em populações grandes, os indivíduos tendem a cruzar mais com os
mais próximos (vizinhos) do que com os mais distantes.
Isso leva ao endocruzameto!
O endocruzamento tende a produzir mais homozigotos.
Por exemplo, numa flor com alelos W (púrpura) e w (branca), se WW e ww são
autopolinizadas, todos os descendentes serão WW e ww, respectivamente.
SISTEMÁTICA VEGETAL
Aula 02: Preservação e aumento
da variabilidade
1- Reprodução Sexuada Produz Novas
Combinações
Método mais eficiente para aumento da variabilidade
da descendência, de três formas:
a) segregação independente
b) permutação
c) combinação de genótipos parentais(fertilização)
PERMUTAÇÃO
2- Mecanismos aumentam a fecundação
cruzada
Em muitas espécies há vários mecanismos que facilitam
que o grão de pólen de uma planta seja transportado para
outra;
- Flores masculinas e femininas em árvores diferentes
(plantas dióicas)
- Em outras (abacateiro) o grão de pólen de certa planta
amadurece apenas quando seu próprio estigma não está
maduro, evitando a autopolinização (protandria).
Heterostilia
2- A diploidia possibilita o armazenamento de
alelos recessivos
Em haplóides, as variações genéticas são imediatamente
expostas no fenótipo.
Em diplóides, porém, as variações genéticas podem ser
armazenadas como recessivas.
Por exemplo,
Uma planta de flores púrpuras (Ww) contem um alelo
“escondido” para a cor branca, que pode ser expresso nas
gerações seguintes!
Diploidia
3- Os heterozigotos podem ter vantagem
seletiva
Em diplóides, porém, as variações genéticas podem ser
armazenadas como recessivas.
Por exemplo,
Uma planta de flores púrpuras (Ww) contem um alelo
“escondido” para a cor branca, que pode ser expresso nas
gerações seguintes!
RESPOSTAS À SELEÇÃO
A seleção natural pode ser um fator crítico na
preservação e aumento da variabilidade
Em geral, apenas o fenótipo é selecionado, de modo que
é a relação fenótipo meio ambiente que determina o
sucesso de um organismo.
Organismos com fenótipos parecidos podem ter
genótipos diferentes.
Às vezes, para dada característica, há um acúmulo de
alelos que contribuem para sua expressão (epistasia) ou
um único gene pode ter múltiplos efeitos (pleiotropia).
Mudanças evolutivas podem ocorrer
rapidamente
Nos últimos séculos, a influência do homem nas
alterações ambientais tem sido tal que muitas populações
tiveram de se ajustar para sobreviver.
EXEMPLO:
Plantas de pasto eram muito menores do que as de áreas
intocadas. Plantas de ambas as regiões foram arrancadas
e plantas no jardim. Algumas recuperaram sua altura, mas
outras continuaram pequenas, indicando já ter havido
mudança genética neste sentido.
O Resultado da Seleção Natural: Adaptação
A plasticidade do desenvolvimento (tendência dos
organismos a se ajustarem a diferentes condições
ambientais) é maior nas plantas do que nos animais.
Cline: Variação fenotípica dentro da mesma espécie em
decorrência da distribuição geográfica e fatores
ambientais diferentes (clima, umidade, ou outras
condições).
O Resultado da Seleção Natural: Adaptação
Ecótipo: Cada grupo distinto de fenótipo em
decorrência da ocupação de diferentes habitats pela
mesma espécie.
Exemplo:
Linhas de Solidago de habitats sombreados possuem
menores taxas fotossintéticas do que as linhas de
ambientes mais expostos, ambas sendo da mesma espécie.
A co-evolução resulta da adaptação ao
ambiente biológico
Quando duas ou mais populações interagem de forma
que uma exerça pressão seletiva sobre a outra, ocorre
uma adaptação simultânea (co-evolução).
Ex.: Insetos polinizados X Flores
Questão para Reflexão:
Por que é importante para a evolução a preservação e o
aumento da variabilidade? Como pode a seleção natural,
justamente o principal mecanismo evolutivo, diminuir essa
variabilidade e que mecanismos revertem a situação?
SISTEMÁTICA VEGETAL
Aula 03: A Origem das Espécies
INTRODUÇÃO
O que é espécie???
Em latim, espécie significa “tipo”.
- Conceito Biológico: Grupo de populações naturais cujos
membros podem cruzar entre si, mas geralmente não podem
cruzar com outro grupos (isolamento genético).
- Conceito morfológico: Espécies são avaliadas segundo suas
características morfológicas.
- Conceito Evolutivo: É uma população ou grupo de organismos
unidos reprodutivamente mas mudando à medida que ele se move
no espaço e no tempo.
O que é ESPECIAÇÃO?
É o processo que leva à origem de novas espécies.
A inabilidade de formar híbridos férteis tem sido
usado para a definição de espécie. Mas...
Como ocorre a especiação?
A especiação pode acontecer com separação geográfica
(alopátrica) ou sem (simpátrica).
Então:
Alopatria: áreas separadas.
- Vicariante: barreira extrínseca
- Peripátrica: efeito do fundador
Simpatria: mesma área.
Especiação simpátrica
• Especiação instantânea pela poliploidia (já
isolado reprodutivamente).
- Autopoliploidia: os cromossomos
surgem de uma única espécie.
- Alopoliploidia: de espécies diferentes.
MANTENDO O ISOLAMENTO REPRODUTIVO
Após a fecundação, as espécies-irmãs podem voltar
a viver juntas sem intercruzamento!
Porém, alguns fatores possibilitam este isolamento
reprodutivo.
São dois os mecanismos de isolamento reprodutivo:
Pré-zigóticos: antes da formação do zigoto.
Pós-zigóticos: após a formação do zigoto.
ORIGEM DOS PRINCIPAIS GRUPOS DE
ORGANISMOS
Gradualismo: Modelo de evolução onde o acúmulo de
pequenas mudanças nos conjuntos gênicos leva à
mudanças graduais das espécies, o
que pode culminar na origem de um novo gênero ou até
mesmo família.
Às vezes espécies surgem abruptamente no registro
fóssil.
Longos períodos de pouca mudança no registro fóssil
acompanhados por interrupções no registro são, na
verdade, o próprio registro.
ORIGEM DOS PRINCIPAIS GRUPOS DE
ORGANISMOS
Se uma nova espécie surge de uma população
inicialmente pequena e isolada, então logo em seguida
ela pode se tornar dominante e então levar a espécies
ancestral à extinção. .
Longos períodos sem mudança seguidos de surgimento
e desaparecimento abruptos de espécies é o que se
chama de Equilíbrio pontuado.
A respeito da formação das espécies, assinale o que for correto.
• 01) O critério que melhor distingue duas espécies entre si é o
das dessemelhanças fisiológicas e bioquímicas.
• 02) Populações reprodutivamente isoladas de outras podem
passar a ter história evolutiva própria e independente.
• 04) O aparecimento de mecanismos de isolamento evolutivo
prejudica a especiação.
• 08) Subespécies de uma mesma espécie são separadas por
mecanismos de isolamento reprodutivo.
• 16) Para que possa ocorrer especiação geográfica e
formação de novas espécies, as populações devem estar
separadas por barreiras geográficas.