MECANISMO DA EVOLUÇÃO 1- FIXISMO: Hipóteses aceites sem discussão até ao séc. XVIII, consideram que as espécies uma vez surgidas, se mantém inalteradas ao longo do tempo. 1.1 Hipótese Criacionista é o termo que resume a noção genérica de uma entidade ou entidades inteligentes que explicam eventos como a origem do universo, da vida na Terra ou das próprias espécies. «Deus disse: que a terra produza seres vivos segundo as suas espécies, animais domésticos, répteis e animais ferozes, segundo as suas espécies. Assim aconteceu. Deus fez os animais ferozes, segundo as suas espécies; os animais domésticos, segundo as suas espécies; e todos os répteis da Terra, segundo as suas espécies» Este dogma criacionista afirmava que as espécies haviam sido planeadas individualmente pelo Criador e eram imutáveis tendo dominado o pensamento ocidental durante séculos. 1.2 Teoria da Geração Espontânea - Abiogénese - Aristóteles (384-322 a. C.) Grande Filósofo grego fundador da Teoria da Geração Espontânea Abiogénese. Os animais provinham geralmente de organismos idênticos, mas podiam igualmente originar-se a partir da matéria inerte. Defendia que as espécies resultavam de um modo contínuo da matéria não viva, completamente formadas a partir por exemplo do pó, do lodo ou da matéria orgânica em decomposição, em determinadas condições ambientais e sob a acção de um “principio activo”.Aristóteles idealizou uma escala natural, segundo a qual os organismos se dispunham numa ordem ascendente, do mais simples para o mais complexo na qual o homem ocupava o topo. 1.3 Teoria do Catastrofismo – Teoria da autoria de Cuvier, naturalista muito conceituado na época (1799), que considerava que cataclismos locais (glaciações, dilúvios, terramotos, etc.) sucessivos teriam aniquilado as formas de vida preexistentes nessa zona, sobrevindo a cada um desses cataclismos um novo povoamento com novas espécies, vindas de outros locais. Deste modo, explicava a descontinuidade entre estratos geológicos. Seguidores de Cuvier levaram esta teoria ao extremo de catástrofes globais destruírem a totalidade das espécies da Terra, sendo depois repostas por novos actos de criação divina (teoria das criações sucessivas). Esta teoria tenta encontrar um meio termo entre o fixismo, que considera correcto, e as evidências fósseis encontradas. Fixista e paleontologista, ao estudar fósseis, verificou que algumas formas não correspondem a espécie actuais. Os fósseis de seres já extintos, encontrados em certos estratos rochosos, apresentavam características muito diferentes das características de outros seres encontrados em camadas diferentes. Cuvier afirmava «as espécies desaparecidas não são variedades das espécies vivas». 1.4 Lineu (1707-1778)- Médico, botânico, pai da Taxonomia e como teólogo natural que era, acreditava que as espécies eram criações imutáveis, tendo desenvolvido um esquema de classificação para «revelar o plano da criação». 1 2- EVOLUCIONISMO Durante a segunda metade do séc. XVIII, começaram a surgir as primeiras ideias transformistas, as quais tentaram explicar a enorme variedade dos seres através da evolução. Para os primeiros evolucionistas, a questão deixou de ser se havia ou não evolução, para passar a ser. A) Foi Pierre Maupertuis quem lançou a hipótese de que todas as formas vivas derivam de um mesma fonte original. Foi também Maupertuis que referiu a adaptação dos organismos ao meio. Segundo este autor, eram eliminados, por selecção, os indivíduos com caracteres mais aberrantes e permaneciam os que apresentavam apenas ligeiras alterações em relação aos progenitores. Desse modo ocorreria a evolução. B) Buffon- biólogo francês, anterior a Cuvier, nos seus estudos sobre biogeografia, referiu a existência de variações geográficas entre os indivíduos de uma mesma espécie. Conclui, então que, embora o povoamento inicial tivesse sido feito por um certo número de espécies, estas teriam sofrido uma variação, consoante as condições geográficas do local para onde haviam migrado. Tendo em conta a época em que viveu, Buffon teve mesmo a audácia de afirmar que o homem «deveria ser colocado na classe dos animais». A propósito, e referindo-se ao orangotango, escreveu: «Se apenas se prestar atenção à figura, poder-se-á ver este animal como o primeiro dos macacos ou o último dos homens, pois que, com excepção da alma, não lhe falta nada do que nós temos, e difere menos do homem do que dos outros animais a que se dá o nome de macacos». Na sua obra de 90 volumes, Buffon pôs em questão muitas ideias então aceites e em particular a ideia da Criação. O seus escritos foram postos em causa pela faculdade de teologia da Sobonne, que designou deputados »pró sessum librorum perversorum», para procurarem nos seus livros o que fosse contra as ideias bíblicas. Pressionado pela faculdade de Teologia, Buffon escreveu, numa carta datada de 18 de Maio de 1780, acerca das suas críticas sobre a criação do mundo: « Eu declaro de livre vontade que estava enganado no meu julgamento (…) abandono tudo o que na minha obra lhes pareça ser contrário ao texto sagrado.» Depois de Buffon o fixismo voltou a ser defendido por Cuvier. Todavia a noção de evolução estava presente na mente das pessoas. O próprio avô de Darwin, Erasmus Darwin, famoso poeta, foi um dos primeiros evolucionistas. C) Em 1795, o geólogo escocês James Hutton afirmou ser possível explicar as diferentes formas da Terra olhando os mecanismos que actualmente operam no mundo. Por exemplo, os canyon (vales profundos) foram cavados pelos rios, por erosão ao longo do seu leito, e as rochas sedimentares contendo fósseis marinhos foram construídas por partículas erodidas da terra e levadas pelos rios para o mar. Hutton explicou o estado actual da Terra pela aplicação do PRINCÍPIO DO GRADUALISMO, o qual considerava que as «alterações profundas são o produto cumulativo de um lento mas contínuo processo». A explicação dos fenómenos geológicos por uma acção lenta e gradual dos agentes físicos levou-o a avaliar a Terra em milhares de milhões de anos, em vez dos 6000 anos que era a idade aceite até então. Passou, então, a poder considerar-se ter existido o tempo necessário e suficiente à lenta acção da EVOLUÇÃO BIOLÓGICA. D) Charles Lyell (1797-1875) confirma a TEORIA DO UNIFORMITARISMO de Hutton e concluiu que: - as leis naturais são constantes no espaço e no tempo; - os acontecimentos do passado devem ser explicados a partir dos mesmos processos naturais que se observam na actualidade, dado que as causas que provocaram determinados fenómenos no passado são idênticos às que provocam os mesmos fenómenos actualmente; - a maioria das alterações geológicas ocorrem de forma lenta e gradual. 2 E) Jean-Baptiste de Monet, Cavaleiro de Lamarck- Naturalista francês, é considerado o verdadeiro fundador do evolucionismo, elaborando uma teoria que considerava a acção evolutiva das circunstâncias ambientais a causa da variabilidade existente nos organismos vivos. No entanto, como não conseguiu apresentar provas concretas para a sua teoria e como não tinha amigos e relações importantes no meio científico, as suas ideias não foram levadas a sério, apesar de alguns dos seus discípulos terem continuado a defender os seus princípios. Saint- Hilaire, foi um dos defensores das ideias de Lamarck, realizando importantes estudos de anatomia comparada. Lamarck, é o autor do termo BIOLOGIA, em 1802, publicou a sua teoria de evolução em 1809, ano em que nasceu Darwin. Afirmava que: - As variações do meio ambiente levam o indivíduo a sentir a necessidade de se lhe adaptar; - O uso de um órgão desenvolve-o e o seu desuso atrofia-o (lei do uso e desuso); - As modificações adquiridas, pelo uso ou pelo desuso dos órgãos, são transmitidas aos descendentes (lei da transmissão dos caracteres adquiridos); -A função que um órgão desempenha vai determinar a sua estrutura (Lei da adaptação) - A evolução ocorre, portanto, por acção do ambiente sobre as espécies. Críticas a Lamarck - Alguns aspectos da sua teoria, tais como a referência à necessidade de adaptação ou à procura de perfeição não são testáveis; - As modificações provenientes do uso e do desuso dos órgãos são adaptações individuais somáticas, não transmissíveis, que não devem ser confundidas com as adaptações populacionais evolutivas, as quais implicam sempre uma modificação genética e que são, por isso, transmissíveis aos descendentes; - Lamarck afirmava que a função determina a estrutura. Tal não se verifica, pelo contrário, os caracteres surgem independentemente da acção do meio. Só assim se explica o aparecimento, nos indivíduos, de caracteres que lhes são inconvenientes. - Weismann, famoso biólogo alemão do séc. XIX, realizou várias experiências com o fim de verificar se a herança das características adquiridas seria possível. Este facto não se verificou, o que vem contrariar a lei da hereditariedade dos caracteres adquiridos. F) Charles Darwin (1809-1882) Darwin pertencia a uma família abastada de Inglaterra. Tentando seguir o percurso do pai, célebre médico, matriculou-se, aos 16 anos, na escola médica. Achava as aulas e os professores aborrecidos, adoecia sempre que via sangue, chegando mesmo a desmaiar quando presenciou a primeira cirurgia. Perante esta reacção o pai disse-lhe: «Não serves para nada, senão para caçar, apanhar cães e ratos». Tentou Direito, mas em breve, por sugestão do pai, verificou que também não tinha inaptidão dizendo a um amigo «Enterro-me profundamente na lama e aí ficarei». Evitava as aulas que não gostava para caçar e fazer colecções de insectos. Em Cambridge, um dos seus professores e amigo, o reverendo John Henslow, ajudou--o a vencer a sua passagem, pelo clero. Após o exame final, em Christ´s College, Darwin passou o Verão desse ano a fazer pesquisas geológicas no campo, longe da família. No Outono regressou a casa onde recebeu uma carta de Henslow a comunicar-lhe que tinha sido designado naturalista a bordo de um barco de pesquisa, mas que, devido a pressões familiares, tinha recusado a oferta, por isso, o recomendou para o substituir. Em 5 de Setembro de 1831, Darwin foi convidado para uma entrevista com o capitão do Beagle, Fitzroy, marinheiro de notável competência. A missão principal de Fitzroy era elaborar o mapa das águas do mar ao longo da América do Sul, embora a sua missão secreta fosse encontrar a prova que estabelecesse, de uma vez para sempre, a verdade sobre a Criação do Mundo. Para isso, necessitava de um naturalista e este jovem, sôfrego de aventura, era a pessoa indicada. Em 27 de Setembro de 1831, Darwin partiu a bordo do Beagle. A sua viagem por todo o mundo durou cinco anos. Percorreu a costa leste da América do sul, onde pôde observar a grande variedade de seres vivos. Impressionou-se com a enorme multiplicidade de formas. Contornou o Cabo de Horn e dirigiu-se para 3 norte, ao longo da costa do Chile. Em seguida, navegando pelo Oceano Pacífico, chegou às ilhas Galápagos (palavra espanhola que significa tartaruga), e constatou que estas eram habitadas por um número surpreendente de espécies de animais e plantas. Em todas as ilhas que visitou, encontrou pequenos pássaros, os tentilhões, que diferiam no tamanho e na forma dos bicos. Nestas ilhas de origem vulcânica e recentemente formadas, situadas na linha do Equador, Darwin verificou que a paisagem era muito diferente da do continente. Eram áridas, negras, desoladas, quentes, e fustigadas por fortes ventos, oriundos da América do sul. A fauna e a flora possuíam pouca variedade de espécies. Não existiam mamíferos a não ser os introduzidos pelos barcos europeus. As espécies de aves que lá se encontravam eram únicas e diferentes das que tinha observado em outras regiões. Porém, algumas apresentavam certa familiaridade com as aves da América do Sul, mas muito diferentes das espécies que habitam na Europa, Ásia, América do norte e Austrália. Porque seria assim: Darwin reconheceu a existência de sete espécies de tartarugas gigantes, sendo algumas endémicas de certas ilhas. As semelhanças entre elas levaram-no a pensar que teriam origem num ancestral comum e que as novas espécies se adaptaram às diferentes ilhas devido às condições ambientais específicas de cada uma. Detectou também a existência de três espécies de tordos e treze espécies de tentilhões. Durante cerca de 25 anos, Darwin recolheu grande quantidade de provas e só em 1859, decidiu publicar a sua teoria sobre evolução dos seres vivos, num livro intitulado A origem das Espécies, embora esta obra não refira a maneira como realmente nascem as espécies na Natureza. Darwin sofreu várias influências, as quais permitiram a criação da sua teoria sobre a evolução dos organismos: a) Charles Lyell- devido à sua lei do uniformitarismo e à idade da Terra, terá mostrado a Darwin que o mundo vivo poderia ter sido tempo para sofrer alterações muito graduais. Igualmente, devido a essa mesma lei, a falta de fósseis não mais poderia ser argumento contra a evolução; b) Diversidade dos organismos de zona para zona e dentro da mesma espécie, embora pudessem ser notadas semelhanças, talvez devido a uma origem comum. Esta diversidade parecia relacionada com variações ambientais. Tal facto tornou-se aparente na sua viagem às Galápagos; c) Selecção artificial, um aspecto do qual Darwin tinha experiência pessoal, devido a ser um criador de pombos conceituado. A escolha de certos cruzamentos leva a que características dos descendentes sejam muito diferentes das dos seus ancestrais, o que considerou poder ser uma pista para o modo como a natureza actuava (selecção natural, por oposição à selecção artificial, devida ao Homem); d) Thomas Malthus, no seu trabalho Essai sur la population, considerava que a população humana cresce muito mais rapidamente que os meios de subsistência pois a população cresce geometricamente (2n) e os alimentos crescem aritmeticamente (2n). Deste modo, a Terra estaria rapidamente superpovoada pois a sua população duplicaria a cada 25 anos e os homens sofreriam a acção da selecção natural (fome, doenças, miséria, desemprego, etc.), que o eliminaria as famílias pobres e de poucos recursos, os indivíduos de classe baixa, de modo geral. Darwin, abstraindo-se dos conceitos racistas e de classes implícitas na teoria de Malthus, transpô-la para as populações naturais, onde existiria uma «luta pela vida»: num ambiente finito, com recursos finitos, não pode sustentar um número infinito de indivíduos. Das ideias básicas do mecanismo proposto por Darwin, para explicar a evolução dos seres vivos, destaca-se os seguintes: Todos os espécies de organismos apresentam indivíduos com características diferentes, como, por exemplo, a cor, a forma e tamanho; Todas as espécies de organismos possuem mais descendentes do que aqueles que podem sobreviverem. Assim, um casal de ratos pode produzir seis crias por ano. Cada cria, por sua vez, ao fim de seis semanas, pode produzir também seis crias por ano. Se todos os descendentes sobrevivessem, o número seria muito elevado; 4 Existe, entre os seres vivos, uma luta pela sobrevivência, uma vez que nascem mais indivíduos do que aqueles que sobrevivem. Surge uma competição pelo alimento e pelo espaço ou por outros factores ambientais; Alguns indivíduos têm maior possibilidade de sobrevivência do que outros, devido à existência de variações favoráveis, relativamente ao meio em que se encontram. Os indivíduos que possuem variações desfavoráveis, vão sendo eliminados; A selecção natural é um processo que ocorre na Natureza e que determina quais os seres que, em determinado ambiente, sobrevivem e quais os que morrem; Os indivíduos com variações favoráveis transmitem essas características à descendência. Através da selecção natural e da transmissão hereditária das características mais aptas à descendência, ao fim de muitas gerações, os indivíduos serão tão diferentes que constituem novas espécies. Criticas ao Darwinismo: - Não esclarece satisfatoriamente a origem da diversidade de indivíduos de uma população. Darwin admite que o meio desempenha um determinado papel no aparecimento dessa variedade. Contudo, refere que não deve ser o único factor responsável pelas diferenças existentes nos seres vivos. A não referência a outros factores deve-se ao facto de a Biologia estar pouco desenvolvida na época. Só mais tarde, com a citologia e a genética surgiram novos factos que vieram esclarecer alguns pontos escuros. - Não esclarece convenientemente, o modo, como se processa a transmissão das características hereditárias aos descendentes e porque surgem característica desfavorável ao fim de algumas gerações. Contributos das diferentes áreas científicas na fundamentação e consolidação do conceito de evolução Argumentos paleontológicos: O estudo do registo fóssil veio trazer dados de apoio à hipótese evolucionista, uma vez que a presença de formas extintas, isto é, formas de que não existem representantes actuais, contraria a ideia da imutabilidade das espécies. São exemplos de espécies extintas os répteis dinossáurios, os cefalópodes amonites e os artrópodes trilobites. De entre as espécies extintas, são de grande importância, como argumento a favor da evolução, os fósseis de transição (forma sintéticas), ou seja, formas com características intermédias de grupos actuais; é o caso do fóssil Archaeopterys que apresenta caracteres comuns aos répteis carnívoros (dentes e longa cauda com 20 vértebras e dedos móveis nas asas) e às aves (penas e membros anteriores em forma de asas). Outro fóssil de transição é o peixe Ichthyostega, peixe com patas, com barbatana dorsal e com pulmões primitivos, pelo que é considerado com uma forma intermédia em relação aos peixes e aos vertebrados terrestres. Entre as plantas, é de referir a existência de fósseis de Pteridospérmicas, o que significa «fetos com semente»; embora a sua morfologia faça lembrar os fetos, são incluídas nas gimnospérmicas, pois apresentavam sementes. As Pteridospérmicas terão constituído, provavelmente, uma primeira experiência das plantas com semente. No Egipto encontraram-se ossos de um animal que parece fazer a transição para as baleias. Este fóssil, do género Basilosaurus, tinha patas bem musculadas com meio metro de comprimento, mas já era aquático; logo, as patas não serviam para suportar o peso do corpo. As baleias actuais têm só vestígios de esqueleto nos membros posteriores. O registo fóssil, permitiu, em certos casos, encontrar as séries ou sequências completas que ilustram as modificações sofridas ao longo do tempo por determinados grupos, géneros ou espécies. É o caso das séries de certas espécies de cefalópodes extintos (amonites), de elefantes e de cavalos. Argumentos anatómicos: ver livro página 138 à 142. Argumentos embriológicos: O desenvolvimento embrionário nas diferentes classes dos vertebrados apresenta semelhanças espantosas, quer na segmentação, quer na morfogénese, quer nas primeiras fases da diferenciação: 5 a) o embrião humano, bem como o dos outros vertebrados, apresenta uma série de fossas branquiais na região do pescoço, a que correspondem bolsas branquiais no interior. Nos peixes, as bolsas e as fossas dão origem às fendas branquiais, enquanto nos vertebrados superiores, como no Homem, vão dar origem à trompa de Eustáquio, que liga a faringe ao ouvido médio. b) O mesmo se verifica no desenvolvimento embrionário do coração das aves e dos mamíferos. Primeiramente surge o estádio de duas cavidades, que se mantém nos peixes; numa fase mais adiantada surgem três cavidades, onde há mistura de sangue e, finalmente, surgem as quatro cavidades. A ontogenia (desenvolvimento do indivíduo) fornece, pois, indicações importantes à filogenia (evolução de uma espécie ao longo de muitas gerações). Por exemplo, a embriologia comparada permite estabelecer homologia entre estruturas que são alteradas em fases posteriores do seu desenvolvimento. Quanto mais afastados filogeneticamente estiveram dois indivíduos, mais curtas são as fases ontogénicas comuns; ao contrário, os seres mais aparentados apresentam longas fases ontogénicas semelhantes. Também em relação a grupos de animais não vertebrados se verifica paralelismo embriológico: os moluscos e os anelídeos, marinhos, por exemplo, formam-se a partir de uma larva semelhante. Este dado leva a supor que terá havido um antepassado comum (forma ancestral) donde terão derivado moluscos e anelídeos. Argumentos biogegráficos As áreas de distribuição da fauna e da flora fornecem dados que permitem deduzir das relações evolutivas entre algumas espécies. O estudo as áreas de distribuição das diferentes espécies faz salientar dois casos distintos: a) A ocorrência de semelhanças nítidas entre organismos de regiões geográficas muito distantes; b)A ocorrência de grande diversidade específica em indivíduos em zonas geográficas. Como exemplo do primeiro caso, é de referir a semelhança da fauna e da flora da ilha de Tristão da Cunha com a fauna e da flora da África e da América do Sul: das vinte e oito espécies de plantas com flor existentes na ilha, dezanove foram encontradas quer na África quer na América do Sul. Estas observações sugerem que, em tempos remotos, os dois continentes e a ilha de Tristão da Cunha teriam estado ligados formando um continente onde existiriam várias espécies de plantas, antepassadas das actuais. Sugerem também que, mesmo após o afastamento dessas regiões, não se verificou divergência evolutiva, possivelmente por os três ambientes, tanto da ilha como dos continentes africano e sul-americano, terem características semelhantes. A comparação entre a fauna e a flora das várias ilhas do arquipélago das Galápagos, fornece elementos significativos do segundo caso citado. Nessas ilhas, cuja fauna foi estudada por Darwin, já era conhecida, desde o séc. XVII, a existência de espécies diferentes de tartarugas gigantes em cada uma delas. O mesmo se verifica com a variabilidade de tentilhões das diferentes ilhas. A explicação mais provável é que estas diferentes espécies, embora derivando de antepassados comuns, terão constituído populações que, sujeitas a diferentes condições nas várias ilhas e, após a fixação dos «fundos genéticos» respectivos, terão originado espécies diferentes. Argumentos citológicos: A Teoria Celular, foi enunciada de forma convincente por Schleiden e Schwann, em 1839. Eles propuseram que todos os animais e plantas são constituídos por células, que se formam por divisão celular a partir de uma pré-existente. Esta teoria, aplicada universalmente, apoia a evolução, uma vez que seria ilógico e pouco prováveis as espécies terem origens independentes e, por coincidência, apresentaram todas a mesma estrutura básica. 6 Raciocínio semelhante pode ser feito quando se analisa a constituição de uma célula: a mesma unidade básica pressupõe uma origem evolutiva comum; além disso, os fenómenos celulares da mitose e da meiose efectuam-se de modo semelhante nos seres dos vários reinos dos eucariontes. Argumentos bioquímicos: As provas bioquímicas da evolução baseiam-se na semelhança que existem entre: - compostos químicos orgânicos, como por exemplo, no número e na sequência de nucleótidos de DNA e no número, sequência e tipo de aminoácidos das proteínas; - vias metabólicas comuns, tais como síntese das proteínas, respiração e modo de actuação das enzimas; - universalidade do código genético e do ATP como energia biológica; - reacções imunológicas; - reacções sorológicas; - excreção dos produtos azotados. Além dos factos citados, existem outros que se referem exclusivamente a cada reino. Assim, a fotossíntese nos vegetais é a mesma, e as hormonas de crescimento na maioria das plantas são idênticas, o que revela um funcionamento semelhante, permitindo-nos pressupor a existência de um ancestral comum. Nos animais, a existência das mesmas enzimas e o seu modo de actuação semelhante, bem como a presença de hormonas idênticas nos vertebrados, também nos levam a pressupor a existência de ancestrais comuns. Quanto mais próximos sob o ponto de vista evolutivo forem os seres vivos, maior será a semelhança existente entre as suas substâncias químicas e vias metabólica. G) Neodarwinismo ou Teoria Sintética da evolução A genética mendeliana e pós –Mendeliana, bem como o conhecimento das mutações, permitiram reformular o darwinismo. Assim entre 1930 e 1950 surgiu esta nova teoria. Denomina-se Teoria Sintética porque surgiu da síntese de três ciências: Genética, sistemática e Paleontologia. Estas ciências vieram esclarecer o modo com surgem as variações que ocorrem na descendência das espécies e como se opera a transmissão dessas características de geração em geração. O desenvolvimento da Biologia Molecular tem vindo, até hoje, a fornecer dados bioquímicos para esta nova teoria sobre a evolução. O neodarwinismo, desenvolvido pelos geneticistas T. Dobzhansky e S. Wright, pelo biogeógrafo e taxonomista Ernst Mayr, pelo paleontólogo George Simpson e pelo botânico G. L. Steblins, assenta em três pilares: - a existência de variabilidade genética nas populações, consideradas como unidades evolutivas; - a selecção natural como mecanismo principal da evolução; - a concepção gradualista que permite explicar que as grandes alterações resultam da acumulação de pequenas modificações, que vão ocorrendo ao longo do tempo. Bibliografia: - Cristo, J. e Galhardo, L. (1998). O Mundo Biológico 12ºAno. 6ª Edição, 1º volume. Editora Replicação. - Machado, M. e Sousa, L. (1995). Bio12 . Areal Editores 7