Teoria sintética da Evolução – Neodarwinismo

A teoria sintética da evolução é a teoria da evolução atualmente aceita pela comunidade científica para explicar o fenômeno de como os seres vivos surgem. Também é conhecida como Neodarwinismo ou ainda como Teoria moderna da evolução a Teoria Sintética da Evolução inclui seis fatores essenciais:

• Hereditariedade
• Recombinação
• Isolamento
• Especiação
• Mutação Genética
• Seleção Natural

Esta teoria é uma síntese de várias teorias biológicas do XIX século e início do SÉCULO XX, incluindo as leis de Mendel, a genética de populações e a seleção natural.

Essa teoria foi concebida entre 1930 e 1940, em particular, RA Fisher, JBS Haldane, Sewall Wright, Theodosius Dobzhansky, Julian Huxley, Ernst Mayr, Bernhard Rensch, George Gaylord Simpson e George Ledyard Stebbins.

O nome teoria sintética da evolução foi dado por Julian Huxley em 1942, mas esta teoria também é chamada de neo-darwinista sintética, a teoria neo-darwinista da evolução ou simplesmente neodarwinismo para enfatizar que é uma extensão da teoria original de Charles Darwin, que ainda desconhecia os mecanismos de hereditariedade que Mendel estava trabalhando.

Este é o paradigma que domina a teoria da evolução desde a segunda metade do  século XX usado como um conhecimento adquirido em estudos da ciência na biologia.

A ideia de mecanismos celulares associados à seleção de genes é rejeitada nesta teoria sintética, embora algumas teorias da biologia molecular e epigenética remontam à criação dessas disciplinas nos anos 1940 a 1960.

Excluindo a possibilidade de transmissão de caracteres adquiridos(que Darwin não estava pronunciando), esta síntese, portanto, mantém como mecanismos aceitáveis ​​de evolução apenas mutações aleatórias da herança genética e uma seleção natural de diferenças devido ao acaso.

História da moderna síntese evolutiva

Definição

A evolução não é vista como a transformação, com ou sem metamorfose, de indivíduos isolados, mas de grupos de indivíduos da mesma espécie, isto é, populações.

O princípio básico é o mesmo: explica a evolução pela existência às vezes de conjugações (felizes) entre vários fatores:

• desvio genético espontâneo pela aberração da mitose, depois por pressões favoráveis ​​ou desfavoráveis ​​do contexto de acordo com o tempo;
• sustentabilidade; nos casos em que é favorável, desta evolução nos sujeitos iniciadores;
• transmissibilidade fisiológica de acordo com o modo reprodutivo da espécie;
• atratividade fisiológica de certos sujeitos “mutantes” gerando uma ação de seleção sexual nas populações.

Uma população está mudando quando a freqüência de uma versão de um gene chamado alelo (ou múltiplos alelos) muda.

Assim, em certas espécies, tendo adquirido, em razão de mudanças de ambiente, um valor adaptativo que eles não possuíam antes, estão espalhados.

Os indivíduos que carregam esses personagens se vêem favorecidos no novo ambiente, ao qual, por acaso, eles foram “pré-adaptados”; eles então rapidamente (em escalas de tempo de espécie) constituem uma parte grande da população ou até mesmo a população inteira da espécie.

Caracteres que se espalham correspondem a alelos anteriormente existente “silenciosamente” dentro da espécie, e até então neutra ou pouco penalizante.

Quando todos os indivíduos que compõem uma espécie são separados em várias populações isoladas, cada uma dessas populações pode adquirir caracteres particulares e dar origem a diferentes variedades dentro da mesma espécie.

Se essas variações são subsequentemente impossíveis de atravessar, elas divergem cada vez mais e, finalmente, são inter- estéreis: constituem então espécies distintas.

A noção de espécie é, no entanto, apenas uma esquematização conveniente. Não apenas as hibridizações de espécies são comuns, mas a esterilidade de salmonete é apenas estatística.

A “barreira” entre variedades da mesma espécie pode ser variada na natureza.

Evolução, Fatos e Teoria

Uma observação dos seres vivos revela a existência de muitos pontos comuns na organização anatômica, fisiológica e bioquímica dos organismos.

Desde os tempos antigos, os seres humanos tentaram encontrar uma ordem na natureza 4 de acordo com as semelhanças e diferenças que observaram em animais e plantas, dando origem a várias classificações de espécies.

Enquanto algumas espécies são muito semelhantes e outras menos, a unidade dos vivos dificilmente tem sido questionada; foi ainda reforçada pela primeira vez no Século XIX pela descoberta da célula, a unidade básicas de vida de todas as organizações, e o século XX com a descoberta do DNA como o portador da hereditariedade comum para toda a vida.

O fenômeno da evolução permite explicar essas semelhanças pela existência de ligações genealógicas entre todas as formas de vida: os organismos são semelhantes porque compartilham caracteres herdados de um ancestral comum 5. Evidências de várias disciplinas científicas apoiam essa teoria.

Todos os seres vivos conhecidos operar na mesma base molecular ( ADN, ARN, proteínas…) e usar o mesmo código genético.

As diferenças entre as espécies e as variações entre indivíduos dentro de uma espécie são, essencialmente, devido a diferenças na sequência de genes e a estrutura dos cromossomas, diferenças causadas por mutações e rearranjos cromossômicos casuais.

Estes eventos aleatórios, que produzem indivíduos cujos genes são ligeiramente diferentes das de seus pais, são reconhecidamente raro – como uma concha que desliza na impressão de um texto – mais freqüentemente prejudicial do que útil, mas suficiente para introduzir a variabilidade, fonte da evolução 6.

As diferentes espécies de um ramo, apesar dos aspectos externos muito diferentes, compartilham um plano organizacional invariável.

A homologia de órgãos entre todos os membros de um grupo biológico é encontrada em qualquer nível da classificação.

Por exemplo, em todos os mamíferos, os membros são organizados da mesma maneira: os de uma baleia, um leão, um morcego ou um homem têm os mesmos ossos, mesmo que sua forma seja muito variável e que eles são empregados em funções completamente diferentes.

Por outro lado, existe alguma variabilidade nos caracteres dentro de cada espécie, isto é, não há ninguém completamente idêntico a outro, exceto em casos excepcionais.

Essa variação pode ser de maior ou menor magnitude, mas mostra, em qualquer caso, que as coisas vivas não são fixas.

A gama de variações que uma população viva apresenta é o material básico com o qual a evolução poderia construir mais e mais organismos diferentes.

Estamos testemunhando diretamente para mudanças em populações de seres vivos podem ser interpretados como especiação.

A aquisição de novas espécies em certos vírus e bactérias também foi encontrado para ser combatido, no caso de resistência a antibióticos, ou de outra forma utilizado, para a capacidade de digerir compostos sintéticos.

Os fósseis de dar testemunho da desaparecimento de algumas espécies de seres vivos desde a aurora da vida na Terra há pelo menos 3,5 bilhões de anos atrás.

Algumas espécies são chamadas formas “intermédios” entre diferentes grupos e ajuda a realçar o fenômeno de evolução. Por exemplo, o archaeopteryx, que seria uma forma de transição entre certos dinossauros e pássaros, ou Rodhocetus (ou Ambulocetus ) cuja anatomia parece ser entre a dos mamíferos terrestres e baleias.

Críticos da evolução enfatizam que é “apenas uma teoria”. Na verdade, não é uma teoria, mas ao senso comum no sentido científico.

Isso significa que é um conjunto de conhecimentos baseado em algumas suposições iniciais e desenvolvido por meio de demonstrações rigorosas baseadas nesses princípios.

O desenvolvimento da teoria é, portanto, sempre provável de ser completado, ou mesmo corrigido em certos pontos.

Por outro lado, não é correto considerar todo o edifício como uma hipótese simples, exceto por ter fortes argumentos contra os mecanismos básicos da teoria que foram observados sob condições experimentais e naturais.

Mecanismos de evolução

 

Evolução depende de vários processos que tendem a alterar a frequência de alelos nas populações: mutação  : deriva genética, gargalo genético, fluxo gênico, mistura genética, seleção natural : seleção estabilizadora, direcional ou diversificadora; seleção sexual: acasalamento não aleatório; pedomorfose, pleiotropia : pleiotropia antagônica,

A evolução de espécies é permitido pelas alterações sofridas pelos genes transportados pelos cromossomas (constituídos por ADN ).

Todo ser vivo possui DNA (isso corrobora a idéia de uma origem comum da espécie): essa molécula consiste de duas hélices complementares no nível de suas bases nitrogenadas.

Mutações podem afetar esse DNA; elas são causadas por mutagênicos, como raios X, alfa, UV, ou simplesmente pela falha de organelas responsáveis ​​pelo reparo de DNA mal transcrito ou traduzido.

A teoria dos monstros promissores coloca o estresse causado por fatores externos na vanguarda desses fatores de mutação. Essas mutações afetam a seqüência de um gene (ordem das bases nucleotídicas de um gene: adenina, timina, guanina e citosina).

Essas mutações estão na origem do polimorfismo dos genes, isto é, o fato de que duas versões do mesmo gene (dois alelos) por exemplo, estão presentes em pelo menos um por cento da população do gene. espécie considerada.

Essas mutações criam novos alelos. Mas não devemos esquecer o fenômeno das famílias multigênicas, que tem um impacto muito importante na evolução: um gene pode ser duplicado e transposto em outro cromossomo, de modo que todos os genes desse gene ancestral são parte de uma família multigênica.

O ambiente “enquadra” essas mutações através de um fenômeno conhecido como seleção natural  : um gene que tem uma vantagem para uma espécie em um dado ambiente, permitindo que seus representantes atinjam a maturidade sexual da forma mais completa possível, está se espalhando entre os humanos. indivíduos da mesma espécie, por outro lado, se é prejudicial, desaparece.

O próprio indivíduo apenas desaparece e interrompe essa transmissão se o gene mutante for responsável por uma função vital significativamente afetada. Quanto aos genes neutros, eles se espalham aleatoriamente, mas podem ser usados ​​para monitorar a evolução (mutação de genes homeóticos).

É, portanto, o ambiente que decide a evolução das espécies, estas evoluindo para estarem sempre mais adaptadas a elas. Assim, a natureza aleatória das mutações do DNA é compensada pela seleção ambiental.

Portanto, é muito importante não confundir evolução com inovação, mas o importante é que as espécies que sobrevivem são as espécies mais adaptadas por um determinado período de tempo ao seu ambiente.

Além disso, é importante não ver a evolução do ponto de vista genealógico, mas filogenética, de fato, as espécies não descendem umas das outras.

Fenômenos como a deriva genética tornam duas populações da mesma espécie isoladas por um período de tempo muito longo divergem e formam duas novas espécies. Por exemplo, para a linha humana, a árvore filogenética é espessa: várias espécies Homo e Australopithecus viveram simultaneamente.

Deve-se notar também que o humano – ao contrário da crença popular – não desce “do macaco”, ele tem um ancestral em comum com ele.

Nossa herança genética é muito próxima da dos chimpanzés, de fato, as diferenças entre nós e esta só se mantêm na diferença de alguns genes determinantes: eles nos permitem manter os caracteres juvenis durante toda a nossa vida, permitindo-nos preservar bipedalismo (o pequeno chimpanzé é quase bípede) e alongam a fase embrionária, permitindo a mitose de muitos mais neurônios.

A evolução resulta da ação de vários mecanismos evolutivos que podem modificar a frequência de genótipos em uma população e, consequentemente, modificar caracteres morfológicos, fisiológicos ou comportamentais.

O processo é idêntico em todos os casos, na mesma ordem:

1. Aparecimento de um novo caráter hereditário em um ou poucos indivíduos.
2. Esse novo personagem está se espalhando nas populações, seja porque é mais adaptado ao meio ambiente, seja por causa de um efeito do acaso.

O surgimento de características novas e hereditárias

A cada geração, novas variantes genéticas aparecem que podem transmitir sua herança genética no momento da reprodução. Estas fontes de diversidade genética são:

• As mutações pontuais viável na sequência de ADN dos genes;
• O rearranjos cromossoma;
• A recombinação genética ou de troca que ocorrem durante a reprodução sexual e, nas bactérias, quando a transferência de DNA entre as células.

Outra fonte de diversidade genética que pode ser adicionada a essa lista é a migração pela qual o estoque genético de uma determinada população é renovado pela chegada de outros membros da espécie que possuem um pool genético diferente.

A mutação

As alterações resultam de erros durante a replicação de genes. Essas mudanças acidentais podem ser transmitidas para a prole se afetarem as células germinativas, dando origem a indivíduos portadores de novos genes, que nenhum de seus pais expressou.

Existem vários tipos de mutações ( mutações pontuais, duplicações de genes, a quebra de cromossomas, deleções ou inserções de sequências). Essas diferentes modificações são suficientes para explicar a diversidade genética observada na natureza.

Podem ser acrescentadas mutações por troca de material genético entre espécies, por diferentes mecanismos naturais:

• As bactérias são capazes de se integrar e utilizar material genético (de plasmídeos ) são trocadas entre duas bactérias, ou simplesmente presente no meio. Na maioria das vezes isso não leva imediatamente à definição de uma nova espécie, mas o fenômeno pode contribuir para ela e contribui significativamente para a seleção natural (por exemplo, muitas resistências a antibióticos se espalham dessa maneira).
• O vírus pode ser utilizados como vectores de transferência de material genético a partir de uma espécie para outra, mesmo muito diferentes; na maioria das vezes, a infecção viral leva à morte da célula vitimada, mas isso não é necessariamente o caso, e a célula-alvo pode participar na reprodução (especialmente para plantas). Um dos exemplos mais conhecidos (e os mais utilizados pela pesquisa) é o tabaco e os mosaicos.
• As plantas podem hibridizar, levando a novas espécies ( sendo o trigo um exemplo típico).

Finalmente, devemos mencionar a estrita simbiose, que é a criação de novas espécies antigas, mas sem troca ou fusão de material genético (pelo menos inicialmente).

Os líquenes e, de acordo com a hipótese de endosymbiosis, os chamados organelos “autónoma” dentro das células ( cloroplastos, mitocôndrias ) desce sob este tipo de associação.

Mutações aumentam a variabilidade genética dentro de uma população. No entanto, eles raramente são benéficos para o indivíduo usá-los porque eles podem destruir a atividade de um gene essencial.

A migração

A migração é uma força evolutiva que aumenta a variabilidade genética de uma população. Recém-chegados de uma população remota trazem novos alelos, aumentando o pool genético da população hospedeira.

O novo personagem se espalha em populações

Os mecanismos da evolução assumem que um conjunto de indivíduos, agrupados em uma espécie com base em caracteres compartilhados, evoluem “em conjunto”. Há, portanto, o problema da especiação, isto é, a evolução das espécies para além de meros indivíduos.

deriva aleatória

A deriva genética refere-se a uma população pequena, quando este é isolado a partir de uma população parental (por exemplo, por isolamento de uma pequena ilha) certos tipos de alelos tendem a desaparecer, devido ao baixo número de cópias distribuídas no pool genético da população no início.

Ao longo de gerações, a população deriva em seguida, adquirindo as características próprias (por exemplo. O tamanho pequeno (mamute pigmeu de Sicília), gigantismo (Komodo) entre as espécies insulares tração é uma força diminui mudança Variabilidade genética na população:

A deriva influencia a freqüência dos alelos, não cria novos alelos, alguns alelos serão super-representados e outros serão sub-representados em relação à população original..

Seleção natural

Seleção natural e mutação.

A seleção natural reduz a variabilidade genética de uma população através da remoção de certas combinações genéticas desfavoráveis no ambiente em que elas ocorrem.

No entanto, também pode manter em uma freqüência estável, novas variantes genéticas, sem eliminar versões antigas. É o caso do alelo da doença falciforme. A seleção natural, portanto, contribui para o aumento da diversidade genética.

A imagem dada por Richard Dawkins

Para encontrar mil ancestrais diferentes, devemos voltar a dez gerações, o que representa alguns séculos. Mas antes do século XIX, pelo menos metade das crianças morreram na infância: podemos, portanto, perguntar como nossos últimos mil antepassados morreram na infância, e a resposta não é “pelo menos metade” mas é claro que zero, por definição.

Nós, portanto, não somos representantes da humanidade passada, como descendentes de uma longa fila de pessoas que tiveram sorte trazer descendentes para a era da procriação (isto é, para sobreviver e encontrar um parceiro, entre outros).

Uma geração pode ter sorte. Quando uma dúzia de pessoas o tem, pode-se supor que essa “chance” corresponde, de fato, a um conjunto de fatores favoráveis ​​que são encontrados de um para o outro (fatores que não são todos genéticos: podem ser culturais).

Só essa consideração mostra que, mesmo em nossa escala, participamos um pouco nos últimos séculos em evolução. Além disso, nossa escolha simples de um cônjuge é revelada, como mostra o biólogo Geoffrey Miller ( The Mating Mind ), obedecendo a escolhas que nem sempre estão cientes de queeugenia.

Richard Dawkins empurra ainda mais suas especulações, considerando o ser vivo como um recipiente de genes (que seria o ponto de vista dos genes, se eles tivessem um).

Para ele, os produtos dos genes – células, tecidos, órgãos, organismos, sociedades – servem para os genes se replicarem e sobreviverem.

De certo modo, à pergunta: ”  Do ovo ou da galinha, quem é o primeiro?  Ele responde: “A galinha é a maneira do ovo de fazer outros ovos. “.

Essa inversão de perspectiva vê o ser vivo como o fantoche (Dawkins usa o termo ” veículo robô” ) de seus genes.

Embora reconhecendo-a como engenhosa, Stephen Jay Gould alertou contra o fato de tomar muito dessa visão. Os genes não têm intenção nem projeto no sentido que damos a esses termos.

Dawkins usou o termo apenas como uma metáfora falante, mas seus leitores nem sempre entenderam a nuança.

Além disso, deve ser lembrado que os fatores de sobrevivência não são apenas genéticos, o que é bastante óbvio em humanos, mas o que também é o caso em muitos animais (por exemplo, canto de pássaros, em sua reprodução, depende de um aprendizado).

Tornando-se mutações e caracteres herdados

• As mutações são sempre aleatórias e na maioria das vezes letais. Na maioria das vezes, eles perturbam seriamente o funcionamento do organismo mutante. Naturalmente, também acontece que eles são neutros (modificando um personagem sem torná-lo menos funcional) ou vantajosos; O caso é muito mais raro, mas as mutações afetam milhões de indivíduos por dezenas de milhares de gerações ou mais, o que garante um fator multiplicativo de 10 10 em cada um desses eventos aleatórios.
• É a seleção natural, destacado por Darwin, que está encarregado de “classificar” entre as diferentes variações. Este é um processo puramente mecânico: os mutantes desfavorecidos tenderão a morrer mais cedo que os outros, ou acharão mais difícil encontrar um companheiro reprodutor. Em ambos os casos, eles deixarão menos descendentes (se for o caso). Mutantes neutros morrerão em média na mesma idade que os outros, terão tantos filhos em geral e serão capazes de espalhar seus novos personagens em uma população sob a influência do acaso. Os mutantes com vantagem serão mais competitivos e, portanto, terão mais descendentes em média. Uma mutação que permite escapar melhor a um predador, orientar-se melhor, seduzir melhor o sexo oposto, ter mais descendentes,
• Geração após geração, a seleção natural favorece as mutações que são mais transmitidas nas populações (a deriva genética, que é aleatória, também permite que algumas mutações neutras se estabeleçam no genoma da espécie). A adaptação da população está, portanto, melhorando gradualmente; o surgimento de órgãos tão complexos e funcionais como o olho humano ou o radar do morcego pode ser explicado por um processo de seleção cumulativo. Por outro lado, a existência de caracteres sem utilidade adaptativa aparente pode ser explicada pela atribuição aleatória de mutações neutras. A hipótese do chamado ” hitch hiking ” em inglês, explica a fixação de mutações neutras pela mutação no mesmo cromossomo de dois genes, sendo um deles neutro e o outro positivo, que será transmitido simultaneamente.

Consequências da mudança

Aparecimento de novas espécies

Veja também: especiação.

A especiação refere-se ao aparecimento de novas espécies de espécies ancestrais. Uma espécie é um conjunto de indivíduos interfunundos (interferilos), isolados do ponto de vista reprodutivo de outros seres vivos.

O aparecimento de uma barreira reprodutiva (parando as trocas genéticas entre eles) dentro desse grupo homogêneo leva ao surgimento de dois grupos isolados (isolamento reprodutivo).

Os dois grupos, então, evoluirão independentemente uns dos outros e gradualmente acumularão diferenças genéticas, até que o isolamento se torne irreversível.

• A especiação chamado alopátrica diz respeito a duas ou mais populações geograficamente isoladas, separadas umas das outras por barreiras geográficas (mar, montanhas…). Um pequeno isolado também pode se formar na periferia do alcance global da espécie. Cada população poderá então evoluir independentemente, tanto mais rapidamente quanto menor (as mutações são mais facilmente fixadas, por razões matemáticas, em pequenas populações) e, assim, acumular rearranjos cromossômicos para formar eventualmente uma nova espécie.
• A especiação simpátrica: Acontece também que o isolamento reprodutivo aparecem dentro de uma população que nunca serão separados geograficamente. Por esta razão, apenas alguns indivíduos mudam sua época de reprodução ou sinais para o namoro, de modo que outros representantes da espécie rapidamente deixem de se acasalar com eles; Há então a formação de duas comunidades compartilhando o mesmo espaço, mas se isolando em termos de reprodução. As duas populações, evoluindo cada uma a seu lado, podem acabar se transformando em duas espécies completamente diferentes.

Como a especiação é um fenômeno relativamente curto que ocorre em pequenas populações isoladas, muitas vezes há alguma descontinuidade entre diferentes espécies no registro fóssil.

Uma espécie não pode mudar por um tempo muito longo, e então ser rapidamente (geologicamente) substituída por outra.

Originalmente Mutações de grandes mudanças evolutivas

Algumas mutações mínimas permitem que a evolução aja muito rapidamente. Os genes reguladores, conhecidos como genes homeóticos, são conhecidos e determinam as principais linhas do plano de desenvolvimento e organização de cada parte do corpo.

Quando esses genes (que regulam alguns milhares de outros genes) sofrem mutação, o indivíduo obtido costuma ter caracteres distintamente diferentes dos de seus pais.

Alguns “saltos evolutivos” são explicados por esse tipo de “macro-mutações” (que Goldschmidt descobrira propondo sua teoria do ”  monstro promissor “).

Por exemplo, o aparecimento de dedos e o desaparecimento de raios no final da barbatana do peixe crossopterygian (isto é, a formação dos primeiros esboços das pernas) são explicados por uma simples mudança na atividade de dois genes homeóticos: Hox-a e Hox-b.

Este passo evolutivo não exigiu milhares, ou mesmo dezenas de mutações diferentes: os genes homeóticos permitiram o rápido surgimento de caracteres radicalmente novos.

Mesmo que “macro-mutações” na maioria das vezes forneçam “monstros” incapazes de sobreviver, e mesmo que o lento e seguro processo de seleção cumulativa de milhares de pequenas mutações tenha aparentemente desempenhado um papel maior na evolução, é que alguns “monstros promissores” permitiram que a evolução desse grandes avanços.

Outras mutações modificam a cronologia do desenvolvimento: falamos de heterocronias. Eles podem estar na origem do surgimento de uma espécie mais juvenil ( pedomórfica ) ou, ao contrário, mais adulta ( hipermorfica ) do que seu ancestral.

Existem vários exemplos de histórias evolutivas que envolveram heterocronias. O axolotl, um urodèle mexicano que gasta toda a sua vida na fase larval e nunca se metamorfosear, é paedomorphique comparado com o seu antepassado do ambystome.

Uma simples heterocronia permitiu o aparecimento de uma espécie completamente diferente. Da mesma forma, parece que o ser humano é paedomorphique sobre seus ancestrais símios, uma vez que mantém todas as suas características juvenis de vida que o chimpanzé e o gorila perder.

Além disso, as fases gerais de seu desenvolvimento diminuem em comparação com as dos grandes símios.

O aparecimento de novos genes é explicado principalmente pela duplicação de genes pré-existentes. Várias “famílias de genes” são conhecidas cujos membros diferentes são aparentemente o resultado de várias duplicações do mesmo gene ancestral.

Posteriormente, cada uma das cópias “duplicadas” poderia sofrer mutação e evoluir independentemente das outras. Várias famílias multigênicas obviamente surgiram através deste processo.

Do mesmo modo, duplicações de todo o genoma ( poliploidizações ) também poderiam ser reproduzidas. Por exemplo, estima-se que dois episódios de poliploidização ocorrido desde a separação de deuterostomia (são essencialmente os equinodermes e cordados, incluindo vertebrados) e protostomado (invertebrados) sobre o ramo de vertebrados.

Encontramos tantos genes como Hedgehog envolvidos no desenvolvimento da polaridade na Drosophila, vêm em três ou quatro cópias em vertebrados (Desert Hedgehog, indiana Hedgehog e Sonic Hedgehog) para funções semelhantes.

Abordagem Evo-devo: biologia evolutiva do desenvolvimento

Desde a década de 1980, o trabalho para ligar a genética e a embriologia lançou nova luz sobre os mecanismos da evolução biológica.

Essas novas abordagens reagem a certos aspectos de teorias mais antigas, como a promissora teoria dos monstros de Goldschmidt.

Este trabalho mostra que as homologias observadas no nível dos organismos também são encontradas no nível de desenvolvimento.

A existência de genes “condutores” quase idênticos em espécies tão diversas como moscas, ratos e humanos altera a compreensão do papel dos genes na construção do indivíduo ( ontogênese ) e as reorganizações anatômicas que ocorrem durante a história evolutiva ( filogenia ).

Além de confirmar a ancestralidade comum entre espécies vivas,embriogênese, pode ter efeitos muito importantes sobre a morfologia do corpo.

Isso mostra que a evolução não é apenas sobre a criação de novos genes por mutação, mas também sobre como mudar os genes expressos.

Entre outras descobertas em biologia molecular, os mecanismos epigenéticos são outra maneira pela qual a informação pode ser transmitida “ao lado” apenas do código genético.

Este tipo de transmissão pode envolver o DNA, RNA ou proteínas ou organelas do citoplasma da célula e pode ou não ser reversível.

Um dos processos epigenética mais estudados é a metilação do DNA e a sua relação com modificações da cromatina: este mecanismo consiste na inativação de um gene, alterando a conformação da cromatina dos cromossomos que usam isso.

Essa mudança torna o gene silencioso sem afetar a seqüência de nucleotídeos. Portanto, esse gene será transmitido “intacto”, mas silencioso para as gerações subseqüentes.

Podemos, portanto, observar o ressurgimento do caráter ancestral mais tarde na linha simplesmente pela reativação do gene (através de uma reconformação da cromatina, desencadeada por um evento estressante no ambiente).

A importância destes mecanismos epigenéticos ainda é difícil de medir, mas eles podem ter consequências importantes na explicação de fenômenos que não respeitam as leis da herança mendeliana.

Controvérsias atuais

Adaptacionismo e neutralismo

Dentro da comunidade científica, o debate sobre teorias modernas da evolução está, portanto, focado no papel que o “acaso” (deriva genética que produz diversidade de caracteres) desempenha em relação à seleção natural.

Teorias neutralistas foram assim criticadas por biólogos que mantêm uma visão adaptacionista da evolução para a qual as pressões de seleção (natural e sexual) são as principais forças na evolução das espécies, o “acaso” finalmente jogando apenas pequeno papel.

Os adaptacionistas baseiam-se, em particular, nos fenômenos de convergência evolutiva pelos quais diferentes espécies conduzem à mesma solução evolucionária quando estão sujeitos ao mesmo problema adaptativo 12.

A forma cônica do peixe – como o ictiossauro, a baleia ou o pinguim – mostra a força da pressão da seleção natural que favorece os adaptacionistas.

A teoria sintética da evolução é favorável ao mundo dos biólogos e considerada uma teoria de referência. Nos anos 70, ela conhecia desenvolvimentos teóricos importantes, às vezes iconoclásticos.

Por exemplo, a teoria neutro de evolução molecular molecular proposto por geneticista japonês Motoo Kimura em 1970, com base na ideia de que a evolução de genes, é pelo menos igual, se não mais a possibilidade (isto é, – direitar à deriva) do que à seleção natural.

O principal argumento é que a maioria das mutações não é adaptativa. Uma grande parte das mudanças é neutra, sem nenhum benefício ou desvantagem, e outra parte importante é a desativação.

Mutações benéficas são quase inexistentes. Este ponto é o forte argumento da teoria neutralista de que o acaso ou a deriva genética são quase a única chave para a evolução.

A seleção natural teria apenas um papel marginal de acordo com a teoria neutralista.

É igualmente perigoso adotar o único ponto de vista “adaptacionista”, segundo o qual cada caráter de um ser vivo tomado isoladamente teria sido “moldado” pela seleção natural.

A partir dessa perspectiva, tudo deve ter utilidade adaptativa, incluindo cor dos olhos, quiasma óptico e apêndice. Mas a experiência mostra que há muitos caracteres neutros em relação aos descendentes.

Alguns genes também são pleiotrópicosisto é, eles controlam vários caracteres por vez. Uma mutação vantajosa, portanto, traz consigo outros personagens; quando a mutação se dissemina na população, seus “efeitos colaterais” se espalharão ao mesmo tempo, sem ter qualquer utilidade em si mesmos, em qualquer caso, neste momento.

Um exemplo gritante é o da doença falciforme, uma doença hereditária que persiste porque confere certa resistência à malária. A mutação que levou ao seu surgimento não é neutra, mas a doença que causa, grave para o indivíduo, tem uma vantagem seletiva, benéfica para a linhagem, para outra doença.

Equilíbrio pontuado

Podarcis sicula. Lagartos da espécie p. A Sicula depositada na ilha de Prod Mrcaru em 1971 evoluiu em 36 anos para ter um novo órgão de digestão ausente nas espécies de origem: as válvulas secales 13.

Em 1972, SJ Gould e Niles Eldredge publicou sua teoria do equilíbrio pontuado destinadas a preencher o que é para eles uma brecha TSE: paleontólogos (como Simpson) argumentou em vigor que se deve ver as espécies tornam-se sempre muito gradualmente e que devemos encontrar fósseis correspondentes a todos os estágios de especiação 14.

Esta tese, chamada gradualismo filílico, pode ser resumida sob a expressão repetida várias vezes por Darwin em sua Origem das Espécies : ”  Natura non facit saltum  ” (a natureza não salta).

Por outro lado, alguns biólogos (como Ernst Mayr ) pensavam que o aparecimento de novas espécies correspondia a eventos raros e pontuais, que podem ser representados na forma de uma escada, sendo os níveis para períodos em que uma população não sofre alterações e saltos correspondentes a uma rápida mudança nas características que levam algumas gerações a uma nova espécie.

Para Gould e Eldredge, são os biólogos que estão certos; os paleontólogos teriam interpretado erroneamente os fósseis.

O debate, no entanto, revivido com a crítica paleontólogo Simon Conway Morris, Derek Briggs e Richard Fortey contradizendo interpretações de Gould do Burgess Shale supostamente para ilustrar a teoria do equilíbrio pontuado.

Sua análise mais precisa desses fósseis mostra, é claro, uma grande diversidade anatômica, mas não o suficiente para concluir que haveria vestígios de um “salto” na época da explosão cambriana com muitas linhas que teriam desaparecido repentinamente da superfície. mundo vivo como Gould alegou.

Recentemente, um caso de evolução ultra-rápida foi registrado 13.

Neo-Lamarckismo

Lamarck e Charles Darwin descreveu a “herança de características adquiridas” (embora eles não usam esse termo, a distinção entre as características inatas e adquiridas a partir do final do xix °  século).

Darwin menciona ainda na primeira edição de A Origem das Espécies os “efeitos cumulativos da adestramento” de geração em geração em cães de parada ( ponteiros ).

Darwin é realmente o primeiro a propor uma teoria dos caracteres adquiridos como a “teoria pangênese” em seu livro A partir da variação de animais e plantas sob a ação de domesticação.

É August Weismannque irá demonstrar, não a impossibilidade da transmissão de características adquiridas, mas a impossibilidade de transmissão de mutilação, apoiado no final do Século XIX ente teórica.

A teoria sintética agora postula que os genes não pode ser alterado naturalmente por mutações aleatórias, mas isto é, pela admissão de Francis Crick, um “dogma” da biologia molecular.

Acreditava-se de acordo com o fim do século XX século, adaptação individual não é transmitido. No entanto, no início do século XXI século, novas experiências e observações abriram a porta para a hipótese de transmissão de adaptação individual, em alguns casos (incluindo tamanho, em comparação com condições de alimentação), nem a modificação dos genes, mas pela modificação de suas condições de expressão e, portanto, de seu nível de atividade, com todas as suas conseqüências.

Esses fenômenos são descritos como epigenética. Além disso, descobriu-se que se as mutações são realmente aleatório, a probabilidade de que eles são reparados dependem das condições externas: os mecanismos de auto-reparação e manutenção da integridade do genoma estão sob o controlo do estado das células, para que as células passem mais ou menos mutações de acordo com a sua adaptação ao seu ambiente. Finalmente, a adaptação adquirida aparece como um elemento de hereditariedade.

Outra abordagem para a evolução é o neo-lamarckismo. Ação em favor dos Lamarck se reflete na organização de uma conferência internacional em Paris, em 1947, sob a égide do CNRS, sob o tema “paleontologia e transmutação” cujas ações aparecem em 1950 por Albin Michel.

O cerne da questão é que a transmissão de características adquiridas à prole poderia aumentar em um suporte epigenética acordo com estudos recentes 18.

Aumento da complexidade durante a evolução

Jean-Baptiste Lamarck é o primeiro a propor uma teoria da evolução em que a tendência à complexificação dos seres vivos sob o efeito de suas dinâmicas internas desempenha um papel importante.

Charles Darwin parece ter rejeitado esta ideia, porque ele não queria que a ordem natural que envolveu e erroneamente equiparado a intervenção divina.

Essa confusão parece ter persistido até mesmo entre os evolucionistas atuais, como evidenciado pelas dificuldades que cercam essa questão.

Ainda é difícil medir a complexidade no mundo dos vivos. Muitas vezes, é estimada pelo número de tipos de células identificados em um organismo, mas esta estimativa não ou apenas ligeiramente correlacionada com o tamanho do é genoma ou o número de genes (complexidade do genoma), por exemplo, e não de qualquer maneira ser uma medida indiscutível.

Assim, o genoma humano compreende 3 bilhões de bases, trigo 12 bilhões. Richard Dawkins também relata que os animais de sangue frio têm um genoma mais longo do que os animais de sangue quente comparáveis.

Em relação à quantidade de seres vivos, o aumento da complexidade parece ser um fenômeno marginal na evolução. De fato, a maioria das espécies ainda está no estágio unicelular (mais de 99% dos seres vivos são bactérias 20 ), apenas algumas linhas evoluíram para uma complexificação.

A seleção natural, em muitos casos, favoreceu organismos complexos. Nos mamíferos, há uma tendência a aumentar o tamanho e o comportamento do cérebro.

É geralmente explicado por uma “corrida armamentista” entre presas e predadores, ou uma coevolução antagônica, por causa da competição perpétua nas populações (ver a teoria da rainha vermelha).

Um sistema nervoso mais elaborado pode salvar a vida do animal. Da mesma forma, “federações de células”, esboços de organismos multicelulares, podem, em certas circunstâncias, ter sido mais eficazes do que as bactérias isoladas para permitir que sobrevivam.

No entanto, é plausível que o aumento da complexidade possa, em alguns casos, corresponder a um caráter neutro e ser fixado por deriva genética.

Se passarmos pela história evolutiva de todo o mundo vivo, vemos um aumento na complexidade em muitas linhagens: insetos, mamíferos.

Essa complexidade parece vinculada a uma melhor adaptação das populações a um ambiente flutuante. De fato, em espécies simples ( bactérias ) o número das populações varia de acordo com as variações das condições, o que é menos o caso das espécies mais complexas ( humanos, insetos sociais).

Por exemplo, um organismo grande é mais resistente a mudanças de temperatura. Um comportamento elaborado possibilita a realização de reservas de alimentos, para prever as estações do ano.

No entanto, como Stephen Jay Gould mais uma vez aponta ( op.cit. ), O fenômeno é tendencioso por causa do que ele chama de parede de complexidade mínima abaixo da qual não podemos mais conceber um organismo viável e reproduzível.

O genoma pode, portanto, tornar-se mais complexo, tanto quanto o tempo e os recursos do ambiente permitem, mas não tem a liberdade de se simplificar além dessa “parede”.

Estamos no fenômeno bem conhecido de probabilidade de caminhar ao acaso com uma barreira absorvente para os indivíduos [O quê?], E, portanto, reflexivo para a espécie: será preservado apenas o que não o atravessa.

Desafios da teoria

Os paleoantropólogos têm questionado alguns aspectos dessa teoria.

Entre outros, Yves Coppens e Pascal Picq tentarão mostrar que a evolução biológica precedeu a evolução cultural, no caso de nossa espécie, e que, nesse sentido, “o desenvolvimento técnico e cultural vai além do desenvolvimento biológico” , isto é, as explicações biológicas do comportamento cultural humano são menos significativas que as explicações sociais.

Eles também falarão de “seleção cultural”, em oposição à seleção natural supostamente operacional. Uma das teses mais importantes sobre a questão da explicação biológica do comportamento social humano vem de EO Wilsonfundador da sociobiologia.

Referências Bibliográficas

• OLEQUES¹, Luciane Carvalho; BARTHOLOMEI-SANTOS¹, Marlise Ladvocat; BOER, Noemi. Evolução biológica: percepções de professores de biologia. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, v. 10, n. 2, p. 243-263, 2011 < http://reec.webs.uvigo.es/volumenes/volumen10/ART2_VOL10_N2.pdf >
• EL-HANI, Charbel Niño; MEYER, Diogo. A evolução da teoria darwiniana. ComCiência, n. 107, p. 0-0, 2009 < http://comciencia.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1519-76542009000300011&lng=en&nrm=iso&tlng=en >
• ANDREATTA, Saionara Aparecida; MEGLHIORATTI, Fernanda Aparecida. A integração conceitual do conhecimento biológico por meio da Teoria Sintética da Evolução: possibilidades e desafios no ensino de Biologia. Cascavel: Programa de Desenvolvimento Educacional, 2009. < http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/2353-8.pdf >
• DE LIMA TAVARES, Marina. Argumentação em salas de aula de biologia sobre a teoria sintética da evolução. 2009. < https://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/30965474/tese_lima_tavares_26maio_.pdf?AWSAccessKeyId=AKIAIWOWYYGZ2Y53UL3A&Expires=1550957784&Signature=ynn1BM0z1Uk%2BTM64IwiUztsACtw%3D&response-content-disposition=inline%3B%20filename%3DArgumentacao_em_salas_de_aula_de_biologi.pdf >