Este é um Blog educacional, dedicado a discussões acadêmicas sobre a Ecologia Evolutiva. Contém chamadas específicas relacionadas às disciplinas de Ecologia da Universidade Federal de Ouro Preto, e textos didáticos gerais.
Quarta-feira, 2 de Novembro de 2011
Seminários de Evolução 2011-2 - Evolução e Filogenia

Universidade Federal de Ouro Preto

BEV 170 – Evolução

Sérvio Pontes Ribeiro

Alunos: Ana Clara Magalhães, Ane
Catarine Costa, Carlos Rafael Barreto e Ceres Olívia Leão.

Evolução e Filogenia

 

A
Evolução é dependente do ambiente no qual a população vive e das variantes
genéticas que surgem naquela população e esta vem ocorrendo em um padrão de
árvore, ramificado (filogenia).

A
seleção natural é um processo da Evolução e determina que alguns indivíduos da
população tendem a contribuir com uma descendência maior para a próxima geração
do que os outros assim qualquer atributo de um organismo que o leve a deixar
mais descendentes do que a média terá frequência maior na população com o
passar do tempo.

Antes
da disseminação dessas teorias a crença ortodoxa era na fixidez das
espécies(permaneciam estáveis, nasciam o morriam sem nenhuma modificação). Maupertuis,
Diderot, Erasmus Darwin discutiram evolução, mas não elaboraram idéia que
pudesse ser reconhecida hoje como teoria satisfatória para explicar como as
espécies mudam.

Lamark
foi o primeiro a descrever um teoria sistemática sobre a evolução. Historiados
definem suas idéias como “transformismo”, contradizendo a teoria de fixidez das
espécies que dominava na época.

Lamark
também explicou também sobre a herança de caracteres adquiridos(Herança
lamarckiana)onde caráter é qualquer propriedade distinguível de um organismo(o
termo não se refere a personalidade).

 

Lamarck
imaginou uma origem parafilética para a vida, com inevitável progresso ascendente.
Ele foi o primeiro a perceber que há não é uma
escada simples de vida, mas várias divergentes ou paralelas. A evolução
progressiva não é inexorável.

 

Logo
após a publicação do livro “ Sobre a Origem das Espécies” de Darwin, os estudiosos
aceitaram a evolução quase imediatamente. Sua Teoria além de explicar porque as
espécies mudam , também esclareceu por que elas são bem-adaptadas à vida. Carl Gegenbauer logo reorientou seu trabalho
na busca de relações evolutivas entre grupos animais, assim como o famoso
biólogo alemão Ernst Haeckel que aplicou pela primeira vez a sua “lei da
biogenética” para revelar genealogias filogenéticas.

A
Teoria da recapitulação ou Lei da biogenética as fases de recapitulação de
desenvolvimento de um organismo correspondem à história filogenética de sua
espécie: “a ontogenia recapitula a filogenia”, cada etapa do desenvolvimento
corresponde a uma etapa ancestral da história evolutiva da espécie.

Origem
da Vida

Estudiosos
que usam apenas RNA e sequências de proteínas para interpretar a história de um
organismo podem negligenciar a importância de transições evolutivas na
estrutura celular para desvendar a filogenia. Ao ignorar a estrutura celular e
a paleontologia pode-se ter levado a uma má interpretação da história da vida.

Mapeamentos
celulares da diversidade conhecida e razoavelmente bem estabelecida no registro
fóssil nos permite dividir a história da vida em quatro fases sucessivas:

1-     Uma fase anaeróbia
com bactérias fotossintetizantes não sulfurosas como principais produtores
primários para os ecossistemas.  Os
grandes consumidores com descendentes sobreviventes foram Chlorobacterias
heterotróficas. A vida aeróbia só evoluiu com a origem de fotossíntese
aeróbica.

 

2-     Idade das
Cianobactérias, em que estas foram as maiores produtoras primárias dos
ecossistemas. No entanto muitos hábitats anaeróbios permaneceram, especialmente
nas profundezas do oceano.  No período
após este, foram registrados fósseis de Cianobactérias mais complexas,
incluindo formas filamentosas. Uma grande inovação deste período foi a origem

de eubactérias flageladas permitindo deslocamento. Concomitantemente houve
maciça diversificação metabólica.

 

3-     A idade em
que lentamente aumentou a complexidade metabólica e colonização de superfícies
continentais por Cianobactérias. No passado a maior parte dos microfósseis, do
meio do Proterozóico, era atribuída a algas eucarióticas, mas recentemente vem
sendo atribuída a fungos ou a uma mistura complexa de Cianobactérias e outras
bactérias.

 

4-     Idade dos
eucariotos e de microrganismos óbvios. Protozoários tornaram-se grandes
predadores de bactérias na água e na terra molhada, assim como cnidários e
esponjas.  Acontece a origem extremamente
complexa da célula eucariótica, depois que três quartos da historia da vida já
haviam sido extintos.  Esta origem
permitiu a flexibilidade da superfície da célula possibilitando a fagocitose de
outras células.

A
explosão cambriana de filos animais foi precedida por uma explosão de filos de
protozoários e de algas. Tardiamente foi possível o surgimento de filos de
plantas terrestres.

Uma vez que a vida começou, a
radiação em todas as direções permitiu o aumento da complexidade em algumas
linhagens independetemente da simplificação secundária em outras. Ambas são
limitadas pela genética e ecologia, fundamentalmente por interações físicas e
co-evolução.

 

Dentre os fatores que indicam um mesmo
ancestral comum entre todos os seres estão o fato de todos os seres terem uma
alta porcentagem de água – 70% em humanos, 95% em alface e 75% em bactérias em
geral; o que também favorece a hipótese da origem da vida em meio aquoso. A composição
atômica simples, baseada principalmente em C, H, O e N, é outro fator que reúne
os seres vivos.

Existem estudiosos que defendem a
origem da vida em alta temperatura, porém este é um assunto controverso, pois,
existem técnicas que permitem avaliar a temperatura de formação de bases
nitrogenadas, o que sugere que a temperatura era moderada, visto que em alta
temperatura o RNA se desagrega. Seres Hipertermófilos teriam se adaptado às
altas temperaturas e não se formado nelas.

O DNA ser um código universal presente
em todas as espécies reforça a idéia do ancestral comum citada anteriormente.

Uma forma de demonstrar o
relacionamento filogenético entre espécies é o estudo de rRNA 16s, que está
presente nas espécies mas não se aplica aos fósseis, uma vez que estes perderam
seu conteúdo celular. Organismos proximamente relacionados compartilham rRNA
semelhantes.

Ao se comparar o rRNA 16s de
diferentes espécies  consegue-se inferir
a respeito do número de mudanças/mutações ocorridas em um dos taxa. O
comprimento do ramo é uma medida indireta do número de mudanças ocorridas.

A árvore filogenética universal divide
os organismos em três grandes grupos, sendo estes Bacteria, Archaea e Eucarya.
O estudo dos fósseis concorda com o resultado da árvore, porém, salienta que
existe imprecisão nos tempos de divisão dos ramos. Uma limitação desta árvore é
a abrangência, que só engloba grupos viventes.

A linearidade desta árvore é
questionada, por exemplo, pela teoria da endossimbiose. Esta diz que
cloroplastos e mitocôndrias originaram-se de bactérias que invadiram células há
muito tempo. Outro questionamento é feito pela associação horizontal, que diz
que a árvore pode ter sido formada por muitos ramos separados que se uniram e
depois se subdividiram.

O Último Ancestral Comum provavelmente
possuía características comuns aos seres vivos, tais como: reprodução por meio
de genes (DNA), fábricas de proteínas (ribossomo e RNA), mecanismos para
reparar erros no código, obter e armazenar energia. Ele deve ter sido mais
parecido com os organismos mais primitivos (ramos mais baixos da árvore
universal) do que com os mais modernos (pontas dos ramos). Os organismos dos
ramos mais baixos são tolerantes ao calor, os termófilos e hipertermófilos
(DAMINELI & DAMINELI 2007).

Estudo de Caso – Early
steps of angiosperm-pollinator coevolution

O objetivo deste trabalho foi testar a
hipótese de que plantas com flores antigas eram polinizadas por insetos
polinizadores, através do estudo da biologia da polinização de angiospermas
basais e dos tipos de polinização de fósseis de angiospermas.

Os primeiros passos em coevolução
entre angiospermas e polinizadores são mais bem entendidos pelo estudo de
fósseis de flores do Cretáceo e pólen in
situ
.

Entender a biologia da polinização de
fósseis de plantas se baseia nas interpretações morfológicas usando traços de
flores fósseis e pólen comparando os com flores e pólen similares de plantas
viventes. Flores zoófilas apresentam pólen liso geralmente com superfície
ornamentada, com tamanho variado e produzido em quantidades variáveis.

Evidências sobre biologia da
polinização de angiospermas antigas são o registro de fóssil de insetos e os
modos de polinização de angiospermas antigas ainda existentes. Ambas suportam a
hipótese de ancestral zoófilo, com fósseis de insetos polinizadores do Cretáceo
Antigo bem preservados e polinização por inseto encontrada na maioria das
Angiospermas basais.

Os tipos de polinização em
angiospermas basais existentes (dicotiledôneas sem eudicotiledôneas),
monocotiledôneas basais (Acorales e Alismatales), e eudicotiledoneas basais
(Ranunculales, Sabiales, Proteales, Trochodentrales, Buxales e Gunnerales)
foram distribuídos filogeneticamente.

Examinaram-se grãos de pólen de
angiospermas dispersados e grupos de pólen comuns no Cretáceo Médio.

Pólens viscosos são encontrados em
flores zoófilas em angiospermas presentes e estudo provê evidência da
viscosidade de pólen fóssil. Sugere-se que esta viscosidade de pólen foi um
passo importante na coevolução de angiosperma e polinizadores.

Combinou-se dados de viscosidade de
pólen com dados de ornamentação de pólen, tamanho e abertura de grãos isolados
dispersados para prover frequências destes caracteres relacionados ao vento,
zoofilia e modos especializados de polinização.

Embora os modos de polinização das
angiospermas basais existentes tenham sido elencados, esta ocorrência não foi
comparada com aquelas encontradas em eudicotiledôneas e monocotiledôneas
basais.

Três grupos foram examinados:
angiospermas basais, monotocotiledoneas basais e eudicotiledoneas basais. Os
polinizadores foram classificados segundo modos de polinização baseados em
Thien et al. Coleoptera, Diptera, Hymenoptera, Micropterigidae (família
basal de Lepidoptera), Thysanoptera. Estes modos de polinização foram mapeados
em uma árvore molecular bem resolvida.

Utilizou-se o método da reconstrução
com maior parsimônia (MPR). A polinização por insetos em geral é inicialmente
presente em todas as famílias antigas de angiospermas basais e monocotiledôneas
basais.

Juntas, a polinização das angiospermas
basais existentes e a dispersão do pólen suportam a hipótese de que polinização
por animais foi comum durante o Cretáceo Médio e as especializações começaram a
ocorrer.



publicado por Sérvio Pontes Ribeiro às 00:18
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