Vida multicelular

Evolução Biológica

Na biologia, chama-se multicelular ou pluricelular, um organismo formado por mais do que uma célula. São seres constituídos por diversas células com diferentes funções e que tem diferenciação entre elas, fazendo assim com que seja capaz de formar tecidos.
Animais e plantas são exemplos de pluricelulares. E algas e fungos são exemplos de multicelulares.

Evolução

Os primeiros organismos que existiram eram unicelulares. O modo como estes se tornaram multicelulares é um grande passo evolutivo e existe consequentemente um grande debate sobre isso. Ao contrário de outros grandes passos na evolução, julga-se que a multicelularidade terá surgido várias vezes independentemente umas das outras - plantas, animais e fungos tiveram vias evolutivas independentes, e vários outros clados evoluíram multicelularidade.

Origem

Há indícios de multicelularidade que remontam a 3 bilhões de anos, quando impressões do que parecem ser esteiras de micróbios aparecem no registro fóssil. Alguns argumentaram que fósseis de 2 bilhões de anos, em formato de bobina, do que pode ser alga verde-azulada ou alga verde - encontrados nos Estados Unidos e na Ásia e chamados de Grypania spiralis - ou filamentos microscópicos de 2,5 bilhões de anos registrados na África do Sul representam a primeira evidência verdadeira da vida multicelular.

Design Inteligente

"Projeto inteligente ou design inteligente é a tradução do termo inglês intelligent design, corrente de pensamento que busca contestar as ideias evolucionistas em relação ao surgimento da vida na Terra e à seleção natural.

• A base do ideal dessa corrente “científica” é a afirmação de que a diversidade biológica não se deu evolutivamente, mas sim por interferência ou condução de uma inteligência superior, não reportando essa ação a Deus ou a seres extraterrestres.

O Projeto Inteligente ganhou visibilidade graças a pressão de comunidades religiosas nos Estados Unidos, que judicialmente conseguiram inserir os conteúdos do Projeto Inteligente nas escolas. Em alguns casos os conteúdos evolucionistas foram simplesmente suprimidos do currículo. A tentativa de dificultar o ensino de conceitos científicos, que não atendam aos ensinamentos religiosos, não é novidade nos Estados Unidos. Em 1925, no estado do Tennessee, foi promulgada uma lei que estabelecia que o professor que ensinasse qualquer teoria contrária à bíblica seria preso e quanto às escolas, as que ensinassem teorias evolutivas, teriam suas verbas estaduais cortadas. O julgamento da causa da lei gerou o título “Julgamento do Macaco”, como caracterização da polêmica gerada.

"Para alguns cientistas, a apresentação do Projeto Inteligente seria apenas uma reformulação da teoria religiosa criacionista, que busca se contrapor às teorias científicas sobre o processo de evolução, principalmente às ideias de Darwin.

Como toda teoria, o Design Inteligente se apóia em três argumentos primários:

1. Complexidade Irredutível: Refere-se ao fato de a vida ser composta de partes interligadas que dependem umas das outras para que sejam úteis. A mudança em uma parte apenas por mutação, por exemplo, não poderia ser responsável pela eficiência de toda estrutura.

2. Complexidade Específica: Apresenta que seria impossível que padrões tão complexos, como os presentes nos seres vivos, tenham se desenvolvido através de processos do acaso.

3. Princípio Antrópico: Acredita que a existência e desenvolvimento da vida na Terra requerem que tantas variáveis estejam perfeitamente harmonizadas, que seria impossível que todas as variáveis chegassem a ser como são apenas pelo acaso. Se nosso planeta fosse um pouco mais próximo do Sol, as condições para existência de vida seriam inviáveis.

No Brasil, a tradução do livro A Caixa Preta de Darwin - O Desafio da Bioquimica à Teoria da Evolução, pela editora Jorge Zahar Editor, do autor Behe, constitui um importante meio de informar aos interessados sobre as ideias do Desing Inteligente.

Criacionismo

O criacionismo e o evolucionismo são duas teorias que buscam explicar a criação e evolução da vida e do Universo.O criacionismo se baseia nos livros sagrados das religiões monoteístas: como a Torá (judaísmo), a Bíblia (cristianismo) e o Corão (islamismo). Defende que a vida e o Universo foram criados por um ser sobrenatural, um Deus onipotente e benevolente.

Já o evolucionismo se baseia no conceito da seleção natural de Darwin, em que os seres vivos foram evoluindo e se adaptando até chegar ao ponto que estão hoje.

O evolucionismo afirma que a vida na Terra surgiu de um ancestral comum universal há cerca de 3,8 bilhões de anos. É uma "teoria" no sentido científico da palavra, o que significa que é apoiada por evidências e aceita como fato pela Ciência. Já a ideia do criacionismo é baseada em relatos considerados sagrados e na fé, não em evidências.

Fósseis e a evolução

As teorias evolutivas sugerem que os organismos sofreram modificações desde o seu surgimento no planeta até os dias atuais e que alguns não foram capazes de sobreviver às pressões exercidas pelo meio e acabaram sendo extintos. Diante disso, é fácil perceber que os seres vivos que hoje habitam o planeta não são os mesmos que habitavam milhares de anos atrás.

As teorias evolutivas são bem-aceitas nos dias atuais e é possível enumerar algumas evidências que as sustentam.

Evidências da evolução

Os fósseis nada mais são do que documentos que atestam que a vida como conhecemos hoje não é igual à vida nos tempos passados. Eles podem ser definidos como restos ou vestígios de seres vivos que ficaram preservados em rochas, gelo, âmbar ou outros materiais. Alguns pesquisadores aceitam a ideia de que os fósseis devem ter mais de 10 mil anos de idade para serem assim chamados.

Os fósseis são considerados evidências da evolução porque esse registro mostra frequentemente organismos bastante diferentes do que vemos hoje. Esse é o caso dos dinossauros, que possuem seu registro bem documentado nos fósseis, sendo encontrados ossos, pegadas, dentes e até mesmo fezes fossilizadas desses animais. Vale destacar também que, nos fósseis, é possível verificar estágios intermediários que mostram semelhanças entre seres ancestrais e seus descendentes.

Homologias e analogias

Os organismos vivos apresentam características que os tornam similares a outros, o que pode sugerir que, em algum período da história da vida na Terra, eles compartilharam um ancestral em comum. Quando analisamos os membros de um crocodilo e de um rato, por exemplo, percebemos que eles, apesar da diferença na morfologia, são bastante similares em sua anatomia, o que sugere que eles possam apresentar algum parentesco. Nesse caso, dizemos que a característica é homóloga, ou seja, possui origem embrionária semelhante, mas nem sempre exerce a mesma função.

Algumas vezes, no entanto, as características são semelhantes, mas analisando-se a origem embrionária, percebe-se que elas são bastante distintas. Esse caso pode ser verificado, por exemplo, ao analisar a asa do morcego e a asa de um pássaro, que, apesar de serem semelhantes em função, são diferentes anatomicamente. Uma análise profunda permite concluir, portanto, que são organismos pouco aparentados. Nesse caso, dizemos que as estruturas são análogas, pois possuem mesma função, mas origem embrionária diferente.

  O membro anterior dos mamíferos é um exemplo de homologia.

A asa de um morcego e a asa de uma ave são exemplos de característica análoga.

Órgãos vestigiais

Os órgãos vestigiais são estruturas que se encontram atrofiadas e sem função aparente em um organismo. A presença desses órgãos pode ser interpretada como uma evidência da evolução, uma vez que a estrutura, hoje sem grande função aparente, pode ter sido no passado extremamente importante para os ancestrais daquela espécie.

Evidências moleculares da evolução

A comparação entre moléculas de DNA de diferentes espécies tem revelado o grau de semelhança de seus genes, o que mostra o parentesco evolutivo.

O mesmo ocorre para as proteínas que, em última análise, refletem as semelhanças e diferenças genéticas.

O citocromo c é uma proteína presente em todos os seres vivos que fazem respiração aeróbica, sendo constituído por 104 aminoácidos encadeados. A porcentagem de cada tipo de aminoácido presente nessa proteína varia nas diferentes espécies de organismos e está relacionada com a proximidade evolutiva entre as espécies. O citocromo c surgiu, como provavelmente, nos primórdios da vida na Terra, quando os primeiros seres vivos passaram a utilizar a respiração como processo para obtenção de energia. Hoje essa proteína apresenta pequenas variações em cada grupo de organismos, nas quais devem ter se estabelecido ao longo do processo evolutivo.

A variação da estrutura primária de uma determinada proteína, em diferentes espécies, revela indiretamente suas diferenças genéticas uma vez que o código para a proteína está escrito nos genes.

Bases genéticas da evolução

A mutação cria novos genes, e a recombinação os mistura com os genes já existentes, originando os indivíduos geneticamente variados de uma população. A seleção natural, por sua vez, favorece os portadores de determinados conjuntos gênicos adaptativos, que tendem a sobreviver e se reproduzir em maior escala que outros. Em função da atuação desses e de outros fatores evolutivos, a composição gênica das populações se modifica ao longo do tempo.

Os mecanismos de evolução correspondem a violações das diferentes proposições de Hardy-Weinberg. São elas: mutação, acasalamentos não aleatórios, fluxo gênico, tamanho finito da população (deriva genética) e seleção natural.

As ideias de Lamarck

Lamarck defendia que a matéria gelatinosa inanimada podia espontaneamente gerar formas simples de vida, através da força dos fluidos ativos, a saber: água, terra, fogo e ar. A essa forma mais simples de vida Lamarck chamou de germe.

Esses germes podiam, por sua vez, gerar plantas ou animais por meio de progressões contínuas de uma forma para outra ao longo das gerações. As espécies se modificavam das formas mais simples em direção às formas mais complexas ao longo do tempo, buscando alcançar a perfeição da espécie. Assim, organismos que descendem de linhagens mais antigas seriam mais complexos apenas porque tiveram mais tempo para evoluir.

Lamarck não supôs que diferentes espécies descendem de ancestrais comuns, mas que são frutos de gerações espontâneas distintas. Cabe ressaltar dois fenômenos que, segundo Lamarck, contribuem para a biodiversidade encontrada no planeta:

1. O processo de geração espontânea dar-se-ia de forma continuada;
2. As linhagens produzidas podem progredir por caminhos evolutivos diversos, em função do ambiente que elas ocuparam durante a trajetória.

Lamarck também defendia que o uso contínuo de determinado órgão provocaria o seu desenvolvimento. Em contrapartida, um órgão em desuso poderia ser diminuído e até extinto. Essa explicação ficou conhecida como a primeira lei de Lamarck.

O exemplo mais famoso de Lamarck para explicar o desenvolvimento de órgãos muito usado foi o do pescoço das girafas. Segundo ele, o hábito de as girafas esticarem o pescoço para comer as folhas das copas das árvores fez com que o membro ficasse cada vez mais comprido ao longo das gerações, até chegar ao tamanho que conhecemos hoje.

Entre os outros exemplos dados por ele, podemos citar a perda da visão das toupeiras e a perda da capacidade de voar das aves mantidas em cativeiro.

Lamarck defendia que todas as mudanças estruturais sofridas por um indivíduo seriam transmitidas para seus descendentes. Isso explicaria tanto o alongamento do pescoço das girafas quanto a cegueira das toupeiras. A hereditariedade das características adquiridas ou perdidas ficou conhecida como a segunda lei de Lamarck.

Teoria de Darwin

Darwin propôs que as espécies podem mudar ao longo do tempo, que novas espécies surgem de espécies pré-existentes, e que todas compartilham um ancestral comum. Nesse modelo, cada espécie tem um conjunto único de diferenças herdáveis (genéticas) comparadas ao ancestral comum, que se acumularam gradualmente ao longo do tempo. Eventos repetidos de diferenciação, nos quais espécies novas divergem a partir de seu ancestral comum, produzem uma "árvore" multinível que conecta todos os seres vivos.

As espécies modernas aparecem no topo do diagrama, enquanto os ancestrais dos quais elas surgiram são representados mais abaixo no diagrama.

Darwin se refere a esse processo no qual os organismos mudam suas características herdáveis através das gerações como "descendência com modificação". Atualmente, nós chamamos de evolução.

Seleção Natural

Darwin também propôs um mecanismo para a evolução: seleção natural. Esse mecanismo era elegante e lógico, e explicava como populações podiam evoluir (passar por descendência com modificação) de tal maneira que se tornassem melhor adaptadas aos seus ambientes ao longo do tempo.

O conceito de seleção natural de Darwin foi baseado em algumas observações importantes:

• Características são geralmente herdáveis. Em seres vivos, muitas características são herdadas, ou passadas dos pais para os filhos. (Darwin sabia que era esse o caso, apesar de não saber que as características eram herdadas através de genes.)

• Nem toda a prole é capaz de sobreviver. Os organismos são capazes de produzir uma prole maior do que o ambiente é capaz de suportar. Por isso, há competição por recursos limitados em cada geração.

• A prole varia quanto às características herdáveis. Os descendentes, em qualquer geração, serão ligeiramente diferentes em suas características (cor, tamanho, forma, etc) e muitas dessas características serão herdáveis.

Baseado nessas observações, Darwin concluiu que:

• Em uma população, alguns indivíduos vão herdar características que os ajudam a sobreviver e reproduzir (dadas as condições ambientais, como predadores e fonte de nutrientes disponíveis).

• Como as características úteis são herdáveis, e os organismos com essas vantagens deixam uma prole maior, elas se tornarão mais comuns (presentes em uma fração maior da população) na próxima geração.

• Ao longo das gerações, a população se tornará adaptada ao seu ambiente (visto que indivíduos com características úteis a este ambiente têm, consistentemente, maior sucesso reprodutivo que os seus contemporâneos).

Teoria Sintética da evolução

A teoria de Darwin é uma das bases da teoria da evolução, e sua complementação pela genética resultou na teoria sintética da evolução. Logo, a teoria sintética da evolução incorpora a genética à teoria de Darwin, explicando como a variabilidade genética e os processos genéticos influenciam a evolução das espécies.

O neodarwinismo ou teoria sintética da evolução é uma teoria evolucionista que se baseia na teoria da evolução proposta por Darwin, porém adiciona conhecimentos científicos que possibilitaram explicar algumas lacunas apresentadas no darwinismo, por exemplo, como surge a variabilidade dentro de uma população. O neodarwinismo seria, portanto, basicamente uma reformulação da teoria de Darwin, incorporando, por exemplo, dados sobre genética.

A mutação amplia a variabilidade genética.

No neodarwinismo, considera-se, além da seleção natural, que outros fatores evolutivos agem sobre as espécies, tais como mutação, recombinação, migração e deriva genética. As mutações e a recombinação tendem a aumentar a variação genética entre os indivíduos, e a seleção natural atua selecionando as variações que garantem maior chance de sobrevivência para o organismo.

O conceito de população mendeliana

"População é um conjunto de indivíduos que se reproduzem sexuadamente, compartilhando um patrimônio gênico comum".

Essa definição foi proposta em 1950 por Theodosius Dobzhansky (1900-1975) e caracteriza o que se convencionou chamar população mendeliana, por aludir ao aspecto genético.

Em uma população mendeliana, com exceção dos gêmeos univitelinos, os indivíduos são diferentes um dos outros em uma serie de características. Cada indivíduo possui seu conjunto gênico particular, diferente do conjunto gênico de todos os demais membros da população.

Migração

 Pelos processos migratórios é possível que genes novos sejam introduzidos em uma população. Assim, se indivíduos emigrarem de uma população para a outra da mesma espécie, poderão introduzir genes que não ocorriam na população para a qual imigraram, contribuindo para o aumento da variabilidade genotípica dessa população.

Por meio das migrações é estabelecido um fluxo gênico, que tende a diminuir as diferenças genéticas entre as populações da mesma espécie.

Frequências genicas em populações

A frequência gênica ou alélica refere-se a frequência com que um alelo particular aparece em uma população. Por exemplo, se todos os alelos em uma população de plantas de ervilha fossem alelos roxos, W, a frequência do alelo W seria de 100%, ou 1.0. No entanto, se metade dos alelos fossem W e metade, w, cada alelo teria uma frequência alélica de 50% ou 0,5.

Em geral, podemos definir a frequência alélica como

Às vezes, há mais de dois alelos em uma população (por exemplo, podem ocorrer os alelos A, a, e A, de um gene). Nesse caso, você deve adicionar todos os alelos diferentes para chegar ao seu denominador.

Também é possível calcular frequências de genótipos — a fração de indivíduos com um determinado genótipo — e frequências de fenótipo — a fração de indivíduos com um determinado fenótipo. Tenha em mente, porém, que estes são conceitos diferentes de frequência alélica. Em seguida vamos ver um exemplo dessa diferença

O princípio de Hardy-Weinberg

Em 1908 o matemático inglês Godfrey H. Hardy (1877 – 1947) e o médico alemão Wilhem Weinberg concluíram que, se nenhum fator evolutivo atuasse sobre uma população que satisfizesse certas condições, as frequências de seus alelos permaneceriam inalteradas ao longo das gerações.

O princípio de Hardy-Weinberg estabelece um padrão teórico para o comportamento gênico ao longo das gerações. Na prática, ele nos ajuda a perceber se uma população se encontra ou não em equilíbrio, chamando a atenção para os possíveis fatores evolutivos que estão atuando.

Esse princípio ficou conhecido como lei ou teorema de Hardy-Weinberg ou princípio do equilíbrio gênico.

Condições para o equilíbrio de Hardy-Weinberg

As condições necessárias para que uma população se mantenha em equilíbrio gênico, segundo Hardy e Weinberg, são as seguintes:

• A população deve ser muito grande (teoricamente, quanto maior, melhor), de modo que possam ocorrer todos os tipos de cruzamento possíveis , de acordo com as leis de probabilidades.
• A população deve ser panmítica (do grego pan, todos, e do latim miscere, misturar), isto é os cruzamentos entre indivíduos de diferentes genótipos devem ocorrer ao acaso, sem qualquer preferência.

Uma população que possua essas características, e na qual não ocorra nenhum fator evolutivo, tais como mutação, seleção ou migração, permanecerá em equilíbrio gênico, ou seja, as frequências dos alelos não sofrem alteração ao longo das gerações.

Fatores que alteram o equilíbrio gênico

Os fatores evolutivos que alteram o equilíbrio de Hardy-Weinberg são:

• Migração: a chegada e a saída de indivíduos podem provocar mudanças nas frequências alélicas e genotípicas da população, pois genes estão sendo retirados e introduzidos. Assim, os indivíduos que estão chegando podem apresentar diferentes taxas de determinados genes e afetar as taxas que estavam presentes na população original.

• Mutação: ocorrem ao acaso, sendo responsáveis pelo surgimento de novos alelos. Por meio delas, um alelo (A), por exemplo, pode dar origem a um novo alelo (a). Se esse alelo (a) apresentar uma maior viabilidade, ele será transmitido aos descendentes e se tornará mais frequente na população que o alelo (A).

• Seleção natural: dentro de uma mesma população, os indivíduos apresentam variações nas suas características herdáveis. Indivíduos que apresentam características mais adequadas ao ambiente tendem a produzir uma maior prole do que aqueles sem essas características, que tendem a ser eliminados.

• Oscilação gênica ou deriva genética: são alterações nas taxas de genes que ocorrem ao acaso, não por mutação ou pressão seletiva, em populações pequenas.

Deriva Genica

Deriva genética é a mudança na frequência dos alelos de uma população de geração a geração que ocorre em consequência de eventos ao acaso. De forma mais precisa, a deriva genética é a mudança em razão de "erro de amostragem" na seleção de alelos para a geração seguinte a partir do pool gênico da geração atual. Ainda que a deriva genética ocorra em populações de todos os tamanhos, seus efeitos tendem a ser maiores em populações pequenas.

EXEMPLO

Vamos tornar a ideia de deriva genética mais concreta através de um exemplo. Como demonstrado no diagrama abaixo, temos uma população bem pequena de coelhos que é composta por 8 indivíduos da cor marrom (genótipo BB ou Bb) e 2 indivíduos da cor branca (genótipo bb). Inicialmente, as frequências dos alelos B e b são iguais.

No exemplo, as frequências alélicas dos cinco coelhos sortudos estão perfeitamente representadas na segunda geração, como se vê à direita. Uma vez que as frequências alélicas da "amostra" de 5 coelhos da geração anterior eram diferentes daquelas da população como um todo, as frequências de B e b na população se alteraram para 0,7  e 0,3, respectivamente.

Princípio do Fundador

O princípio fundador é mais um exemplo extremo de deriva, que ocorre quando um pequeno grupo de indivíduos de uma população maior se separa para estabelecer uma colônia. A nova colônia é isolada da população original, e os indivíduos fundadores não representam a diversidade genética completa da população original. Ou seja, os alelos na população fundadora podem estar presentes em frequências diferentes da população original, e alguns alelos podem não estar presentes. Conceitualmente efeito fundador é semelhante ao efeito gargalo, mas ocorre através de um mecanismo diferente (colonização ao invés de catástrofe).

Na figura à direita, vê-se a população formada por iguais números de quadrados e círculos. (Assumindo que a forma de um indivíduo é determinada por seus alelos para um determinado gene).

Grupos aleatórios que partem para estabelecer novas colônias provavelmente contêm diferentes frequências de quadrados e círculos daquela da população original. Portanto, as frequências dos alelos nas colônias (círculos menores) podem ser diferentes em relação à população original. Além disso, o tamanho reduzido das novas colônias significa que essas vão sofrer uma forte deriva genética por gerações.

Referência1: Referência1 Referência2 Referência3

Referência2: Referência1 Referência2 Referência3 Referência4 Referência5 Referência6 

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