Teorias da Evolução

Numa determinada região, uma população mais ou menos homogênea - evolui no decorrer do tempo - mudando gradativamente suas frequências gênicas. De fato, os fatores que pressionam a população se modificam com o tempo: o meio ambiente muda e a seleção natural ajusta a nova população às novas situações, por escolha dos genótipos mais adaptados.

Em situações como essa, a população muda como um todo, em bloco, de forma homogênea, já que a troca de genes ocorre livremente entre seus componentes. É muito possível que, desta forma, algumas espécies tenham evoluído uniformemente, modificando-se até se transformarem em espécies novas.

Adaptação significa, para os biólogos, a capacidade que todo ser vivo tem de se ajustar ao ambiente, isto é, de mudar em resposta a uma alteração ambiental. A adaptação está intimamente ligada à vida. Dar respostas adaptativas a mudanças ambientais é importante para a sobrevivência.

Como exemplo de adaptação individual, verifiquemos o que ocorre quando uma pessoa toma sol. Após alguns dias de exposição à luz solar, a pele fica mais escura, em virtude do aumento na síntese do pigmento melanina. O fator ambiental representado pela radiação ultravioleta põe em ação um mecanismo adicional de síntese de pigmento, processo comandado pelos genes.

Grande parte dos genes é capaz de modificar sua expressão em função das condições ambientais. Geralmente o genótipo comanda não um único fenótipo, mas uma faixa de possibilidades fenotípicas que se manifestam de acordo com a influência ambiental.

Teoria de Lamarck

Jean Baptiste Lamarck (1744-1829), naturalista francês, foi o primeiro cientista a propor uma teoria sistemática da evolução. Sua teoria foi publicada em 1809, em um livro denominado Filosofia zoológica.

Para Lamarck, a influência do meio ambiente teria um efeito indireto nos organismos. Assim, o mecanismo que explicaria as transformações que ocorrem entre seres de uma mesma espécie basear-se-ia em dois aspectos principais:

1. Uso e desuso dos órgãos

O meio ambiente criaria no organismo uma série de necessidades que, para serem satisfeitas, exigiriam uma função contínua de certos órgãos, o que acarretaria uma hipertrofia dos mesmos, ocorrendo uma atrofia no caso inverso, isto é, no caso de desuso de um órgão.

Obs.: Adaptação individual é válida para o organismo, não para a espécie.

2. Transmissão hereditária dos caracteres adquiridos

Se o uso contínuo de um órgão se desse por várias gerações, a hipertrofia do órgão tornar-se-ia hereditária.

Da mesma forma, se o desuso se desse por várias gerações, a hipertrofia do órgão tenderia a desaparecer.

Em outros termos, diríamos que Lamarck e seus seguidores acreditavam que o organismo, para adaptar-se, adquiria uma série de novas características que se tornariam hereditárias.

Assim, o lamarquismo explicaria por que a girafa tem pescoço comprido ( como seu alimento fica na copa das árvores, teria aumentado o comprimento do pescoço e das pernas pelo esforço constante de esticá-los, através de muitas gerações ) ou porque as cobras não têm membros ( perderam pelo desuso, porque os membros atrapalhariam a locomoção em túneis estreitos ).

O lamarquismo não é aceito pela biologia contemporânea! Essas ideias apresentam um erro básico, que é: as características adquiridas não são hereditárias.

Ainda no século XIX, August Weismann foi um dos primeiros a atacar experimentalmente o problema dos caracteres adquiridos. Tendo cortado, por várias gerações, os rabos dos camundongos que usava como reprodutores, mostrou que nem por isso os descendentes nasciam sem rabo, e nem sequer passavam a ter rabos menores. Foi ainda Weismann quem estabeleceu a fundamental distinção entre células germinativas e células somáticas, que esclarece por que os caracteres de origem ambiental não conseguem se tornar hereditários.

Teoria de Darwin

Charles Darwin (1809-1882) notou que havia variabilidade entre os organismos de uma mesma espécie. Após ler o ensaio de Malthus acerca de populações, no qual o autor afirma que o ritmo de crescimento de uma população se faz segundo uma progressão geométrica, enquanto o ritmo de crescimento da quantidade de alimento se faz segundo uma progressão aritmética, Darwin conseguiu subsídios para expressar a teoria da "Origem das Espécies" - publicação de 1859 - a partir da seleção natural.

Ninguém mais do que Darwin contribuiu para convencer cientistas e leigos de que as espécies realmente se transformam umas nas outras. Ele pôs em evidência, exaustivamente, o mecanismo que produz a evolução, baseado na seleção natural. Por isso, ele é considerado o fundador do evolucionismo, apesar de terem existido precursores.

O ensaio de Thomas Malthus - 1798 - estava fundamentado nas seguintes ideias básicas:

a) o crescimento das populações humanas ocorre em progressão geométrica.

b) no entanto, o crescimento dos recursos alimentares somente ocorre em progressão aritmética.

Em primeiro lugar, os organismos reproduzem-se em progressão geométrica. Apesar disto, em cada geração o número de indivíduos de uma mesma espécie se mantém constante, devendo haver, portanto, uma competição pela sobrevivência.

Em segundo lugar, dentro de uma mesma espécie os indivíduos não são todos iguais. Se não o são, uns devem ser mais capazes de sobreviver do que os outros.

À sobrevivência diferencial devido à competição e à variabilidade dos indivíduos, Darwin deu o nome de seleção natural.

Seleção Natural

Verifica-se, então, que o que Darwin propõe é uma seleção, pelo meio ambiente, das formas mais adaptadas encontradas numa espécie.

Um organismo bem adaptado a um meio ambiente tem maiores probabilidades de deixar um maior número de descendentes que um organismo mal adaptado a esse mesmo ambiente.

Percebemos pelo conceito de Darwin que a seleção natural é o fator orientador e não a causa das variações, que ele foi incapaz de descobrir. Para explicar as variações, aceitou o lamarquismo, dizendo que estas apareciam condicionadas pelo ambiente, que produzia no organismo partículas com variações (pangênese), as quais, pelos gametas, apareciam nos descendentes.

Este erro de Darwin só foi resolvido com a descoberta das mutações, responsáveis pela origem das variações.

Na mesma época Alfred Russel Wallace também apresentou um trabalho, sobre evolução, com a ideia da seleção natural. Porém, reconheceu, que os manuscritos de Darwin eram anteriores ao seu trabalho (15 anos antes!).

Objetivamente, o que é a seleção natural proposta por Darwin?

1º- Os indivíduos de uma mesma espécie nascem e apresentam características diferentes (variabilidade intraespecífica).

2º- As espécies apresentam grande capacidade reprodutora, gerando mais indivíduos do que o ambiente pode suportar (Teoria de Malthus - publicado em 1798).

3^º - Apesar do grande número de nascimentos, o número de adultos na população tende a permanecer constante ao longo das gerações, indicando que uma certa quantidade é gradativamente eliminada (competição pela sobrevivência).

4^º - A escolha de quais devem ou não ser eliminados é função das condições ambientais, sendo, portanto, o ambiente o agente seletor. Essa seleção realizada pela natureza é de tal forma que favorece a sobrevivência de portadores de variações adaptativas, "sobrevivência do mais apto", permitindo que eles gerem maior número de descendentes (teoria da seleção natural).

5º - Com o passar das gerações acumula-se o efeito da seleção natural sobre a população que mantém ou melhora o grau de adaptação a esse ambiente.

Mutação (Neodarwinismo ou Teoria sintética da evolução)

É importante lembrar que Darwin observou e constatou que havia grande variedade entre os indivíduos de uma mesma espécie, mas não conseguiu explicar como surgiam estas variações.

Só o desenvolvimento da Genética possibilitou as explicações.

A mutação é uma modificação brusca do material genético, ao acaso, que pode ser transmitida à descendência. Ela é responsável pelo aparecimento dos diversos alelos dos genes, causando a variação genética nos organismos. Quando ela ocorre em células destinadas à reprodução, poderá passar e se apresentar nos descendentes.

Quando a mutação ocorre numa célula da pele, do fígado ou de qualquer outra célula somática - não diretamente ligada à função da reprodução - uma parte muito pequena do corpo acaba sendo afetada: somente aquela célula e as que dela se originarem por mitoses. A descendência não receberá essa nova codificação genética.

A Teoria sintética da evolução reconhece como principais fatores evolutivos a mutação gênica, a recombinação gênica e a seleção natural. É a teoria aceita atualmente, por aproveitar a seleção natural de Darwin e o conceito de mutação.

Seleção e adaptação

Seleção natural - o ambiente (espaço, alimento, predadores, etc.) seleciona os indivíduos mais aptos da espécie, possibilitando a transmissão de suas características aos descendentes.

A seleção decorre do fato de uma espécie produzir descendência quase sempre superior àquela que efetivamente tem condições de sobreviver. As restrições que o meio impõe à sobrevivência do organismo é que levam à seleção natural: quantidade de alimento reduzida, competição, predadores, parasitas, doenças, resistência ao antibiótico ou ao inseticida etc. Estes são apenas alguns dos agentes seletivos, que causam a morte de muitos indivíduos antes da fase reprodutiva. Os mais aptos a sobreviver são aqueles que, graças à variabilidade gênica, herdaram combinações gênicas favoráveis à sobrevivência em determinado quadro de fatores ambientais.

Pinguins, na Floresta Amazônica, não viveriam muito e também não deixariam filhos, visto não conseguirem tirar proveito do ambiente tropical. Pirarucus, nos mares da Antártida, também não estariam adaptados. O "futuro" dos alelos que preparam indivíduos em desacordo com o meio é desaparecer junto com seus portadores, enquanto os alelos adaptativos se "consagram". Essa é a essência da seleção natural.

Há sempre indivíduos que vivem mais e deixam mais filhos, porque apresentam alelos melhores. Esses alelos tendem a aumentar de frequência, porque a seleção natural os "protege". Exemplos:

Melanismo industrial

Um dos exemplos mais impressionantes de mudanças evolutivas é o fenômeno conhecido como melanismo industrial, ocorrido entre as populações de mariposas. Tal fenômeno consistiu na substituição gradativa de populações de mariposas claras por populações de mariposas escuras (melânicas). Foi denominado melanismo industrial por ter ocorrido em regiões com intenso desenvolvimento industrial.

A interpretação para tal fenômeno se fundamenta nas drásticas alterações ambientais provocadas pela industrialização: a fuligem liberada das fábricas recobriu troncos de árvores e outras superfícies, escurecendo-as. As mariposas claras eram mais numerosas nas populações anteriores à industrialização, pois possuíam vantagem adaptativa: confundidas com a coloração clara dos substratos, evitavam mais facilmente a ação de predadores. Com o escurecimento dos substratos, a situação se inverteu: as mariposas escuras, até então menos numerosas, passaram a ter aumentadas suas chances de sobrevivência. A contínua e progressiva alteração ambiental provocada pela fuligem favoreceu as mariposas escuras, que foram se tornando mais numerosas a cada geração.

Mariposas (Biston betularia) apresentam formas escuras e formas claras. Em ambiente claro, despoluído, predominam as de cores claras. Em ambientes escuros, poluídos, predominam as de cores escuras.

Resistência a antibióticos

É bastante conhecido o fato de que algumas populações de bactérias patogênicas se tornaram resistentes aos antibióticos utilizados para combatê-las. O uso continuado de um antibiótico faz com que, em alguns casos, ele deixe de ser efetivo. O antibiótico seleciona, na população de bactérias, indivíduos que já apresentavam resistência genética à droga; essas bactérias, ao se reproduzirem, transmitem suas características à descendência, que constitui as novas populações, agora adaptadas. 

Tudo se passa como se as novas populações bacterianas adquirissem resistência ao antibiótico. A aquisição dessa resistência pode ser interpretada de duas formas diferentes:

1. O antibiótico modificou gradativamente as bactérias, que se "adaptaram" aos poucos à droga, tornando-se resistentes.

2. O antibiótico selecionou, na população de bactérias, indivíduos que já apresentavam resistência genética à droga; essas bactérias, ao se reproduzirem, transmitiram suas características à descendência, que constituem as novas populações, agora adaptadas.

A primeira interpretação leva à ideia de que os antibióticos induzem o aparecimento de bactérias resistentes. Porém, a segunda proposta é a correta, ou seja, com sentido genético evolutivo - teoria de Darwin - sendo o antibiótico um fator de seleção.

Todas as populações de bactérias apresentam uma certa variabilidade genética, inclusive quanto à resistência aos antibióticos. A aplicação de uma pequena dose do medicamento provoca a morte dos indivíduos não resistentes. Os resistentes sobrevivem e se reproduzem, sendo seus descendentes também resistentes à dose inicial de medicamento. Os indivíduos resistentes proliferam rapidamente, pois não mais precisam competir com os não resistentes. Em poucas gerações, a população passa a ser constituída exclusivamente de indivíduos resistentes. No caso de os antibióticos serem aplicados em doses progressivamente mais altas, a população de bactérias se torna progressivamente resistente a doses maiores da droga, ou seja, sofre seleção gradativa.

Resistências aos inseticidas

Populações de insetos desenvolvem maiores resistências aos inseticidas. Por processo e interpretação equivalente à forma com que os antibióticos agem nas bactérias, os insetos resistentes aos inseticidas são selecionados e passam a transmitir essa característica - bem adaptada ao ambiente - à sua descendência.

A resistência ao DDT, desenvolvida pela mosca doméstica, é também um exemplo de que alterações ambientais podem favorecer os tipos menos frequentes, modificando a população após algumas gerações.

Intensamente utilizado no combate às moscas e a outros insetos, o DDT foi gradativamente perdendo sua eficiência. O processo é semelhante ao apresentado pelas populações de bactérias. As primeiras doses do inseticida matam os indivíduos menos resistentes. A cada aplicação, são selecionados os indivíduos resistentes, que transmitem aos seus descendentes os genes que conferem essa resistência. A cada geração, aumenta a frequência de moscas resistentes na população, por possuírem vantagem adaptativa.

Tanto no caso das bactérias como no caso da mosca doméstica, a resistência à droga já estava presente na população como uma característica rara, devido às mutações espontâneas. A seleção direcional, provocada pela utilização de drogas progressivamente mais fortes, favoreceu a sobrevivência dos indivíduos resistentes, que se tornaram maioria absoluta dentro das populações.

Dessa maneira, a interferência do homem no seu meio ambiente deve ser consciente e equilibrada, visto que o mecanismo de evolução depende da seleção que o ambiente realiza sobre a variabilidade existente nas populações.

Anemia falciforme

A espécie humana é afetada por uma forma grave de anemia, provocada por um gene que condiciona a produção de hemoglobina anormal. O indivíduo portador desse gene em heterozigose apresenta deformações de parte das hemácias, que assumem forma de foice - daí o nome da doença: anemia falciforme (ou siclemia)

Os homozigotos (portadores de gene para siclemia em dose dupla) apresentam todas as hemácias deformadas e sofrem anemia profunda, morrendo, geralmente, antes de atingir a puberdade. O gene para siclemia é, portanto, letal recessivo.

A frequência do gene para siclemia é extremamente baixa na maioria das populações humanas. Entretanto, algumas populações apresentam esse gene deletério em frequências muito altas. A explicação para tal fato se tornou possível a partir do estudo da distribuição geográfica dessas populações.

O gene para siclemia aparece com frequências altas somente em populações restritas às regiões em que a malária é endêmica. Foi demonstrado que os indivíduos com anemia falciforme são mais resistentes à malária que os indivíduos normais. Isso significa que os heterozigotos para o gene da siclemia têm vantagem adaptativa em relação aos dois tipos homozigotos: os homozigotos para siclemia morrem antes de se reproduzirem e os homozigotos normais são menos resistentes à malária. O agente seletivo é o Plasmodium, parasita causador da malária, que não sobrevive no interior das hemácias deformadas, favorecendo a sobrevivência dos heterozigotos. A frequência do gene para siclemia se mantém alta nessas populações graças à maior viabilidade do heterozigoto.

Seleção da Imitação

Há inúmeros exemplos da ação da seleção natural favorecendo organismos cuja aparência confere maior capacidade de sobrevivência. Trata-se de adaptações que, por imitarem o aspecto do ambiente ou de outro organismo, conferem ao seu portador vantagem para escapar de seus predadores. Há formas diferentes de adaptação por imitação.

Mimetismo: - Há uma semelhança com outro ser vivo, como moscas que se parecem com abelhas; insetos com folhas etc.

Quando um organismo imita a forma ou a cor de outro organismo, obtendo com isso alguma vantagem, ocorre mimetismo. É o caso de borboletas que imitam a forma e a cor de outras borboletas que são de gosto desagradável. Confundidas pelos predadores, as borboletas miméticas (que imitam) não são atacadas. Também é exemplo de mimetismo a existência de moscas cuja forma imita a das abelhas, sendo, por esse motivo, evitadas por seus predadores.

Camuflagem: - O organismo se confunde com o meio ambiente físico (inanimado) onde vive. Ex. bicho pau; mariposas escuras com o "fundo fuliginoso" do caule das árvores.

Quando um organismo imita o ambiente, ocorre homotipia (semelhança de formas) ou homocromia (semelhança de cores). O caso do melanismo industrial é um exemplo de homocromia: sobrevivem as mariposas que imitam a coloração do ambiente. Há muitos exemplos de homotipia entre os insetos: um deles é o conhecido bicho-pau – inseto muito semelhante a um pequeno graveto. Tanto a homocromia como a homotipia conferem vantagem adaptativa ao seu portador que, confundido com o ambiente, escapa mais facilmente de seus predadores, estando, portanto, mais apto a sobreviver.

Além dos insetos, muitos outros grupos animais são exemplos de adaptação por imitação. Destacam-se alguns vertebrados como o sapo, o lagarto, as aves e até mesmo alguns mamíferos.

Seleção artificial

Na formulação da teoria da seleção natural, alguns outros fatores também foram importantes. Um deles foi a própria observação de Darwin quanto à origem das diferentes raças de cães, que surgem por um processo de seleção artificial feito pelo homem.

É o homem que seleciona os melhores cães para a reprodução e quais caracteres ele quer que sejam preservados. Através desse processo de seleção artificial, o homem conseguiu produzir raças tão diferentes quanto um São Bernardo, que chega a pesar 140 kg, e um chihuahua, que pesa cerca de 0,5 kg. Entre um extremo e outro existe toda uma gama de raças, todas produzidas artificialmente pelo homem. E o mais curioso: todas essas raças surgiram pela seleção artificial a partir de uma única espécie selvagem, que é o lobo cinza.

Os criadores de galinhas escolhem as aves campeãs para serem as reprodutoras da nova geração. Por meio dessa seleção artificial, promovem o melhoramento das raças, do ponto de vista do interesse humano.

Enquanto uns usam, como reprodutoras, as galinhas que põem ovos maiores e mais numerosos, outros preferem as que dão mais carne. Assim se diferenciam geneticamente as raças poedeiras das que são próprias para o corte. A seleção artificial, feita pelo criador, imita a seleção natural.

O questionamento de Darwin era se as mesmas coisas não poderiam ter acontecido na natureza, mas de forma mais lenta!

Se o melhorista de plantas quer obter cultivares que produzam bem no campo cerrado, ele os planta aí e replanta os que produziram mais, eliminando os outros, para orientar a evolução no sentido de criar uma variedade bem adaptada ao cerrado.

Em todos esses casos descritos, o objetivo final foi fixado pelo homem. Trata-se de seleção artificial.

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