ecossistema marinhoAula02
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CURSO: Ciências Biológicas
DISCIPLINA: Ecossistemas marinhos e sua biota
CONTEUDISTA: Alexandra E. Rizzo
Aula 2
E assim surge a vida e as novas espécies...
Meta
Apresentar as principais teorias que explicam o surgimento da vida, assim como os
processos de formação de novas espécies.
Objetivos
Esperamos que, após o estudo do conteúdo desta aula, você seja capaz de:
1. Elaborar argumentos que elucidem como surgiu a vida nos oceanos;
2. Conceituar espécie;
3. Descrever os processos de especiação.
Introdução
Como vimos na aula 1, é provável que os oceanos tenham sido formados há cerca
de 4,6 bilhões de anos atrás. Também pode ser admissível que a origem da vida
aconteceu logo depois, em torno de 4 bilhões de anos atrás, nos lagos e oceanos
da Terra primitiva.
Na verdade, a data do aparecimento da vida na Terra ainda é controversa. A
evidência mais antiga, porém contestada, consiste de traços fósseis, datados de 3,8
bilhões de anos, encontrados na Austrália. Já os fósseis incontestáveis são aqueles
de algas multicelulares, encontrados em rochas datadas de 2 bilhões de anos atrás.
Entretanto, a vida deve ter surgido na Terra bem antes disso, na forma de
organismos procariotos. Isso deve ter ocorrido assim que o planeta se esfriou o
suficiente para que isso acontecesse.
2
Ainda não se conhece tudo sobre os procariotos. Até hoje foram descritas cerca de
4.000 espécies; entretanto, calculam-se entre 1 e 3 milhões de espécies
procariontes não descritas vivendo na Terra. É provável que os organismos
procariotos tenham dominado o planeta durante, pelo menos, 2 bilhões de anos
antes da célula eucariótica surgir (segundo o registro fóssil, que data o primeiro
organismo eucariótico de cerca de 2,7 bilhões de anos atrás).
Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diversidad_procariota.PNG?
uselang=pt-br - Maulucioni
Figura 2.1. Exemplos de organismos procariotos. Da esquerda para a direita:
Halobacteria, Lyngbya, Bacillus anthracis, Campylobacter jejuni, Escherichia coli,
Neisseria gonorrhoeae e Leptospira.
Naquele tempo (cerca de 4 bilhões de anos atrás), os relâmpagos e a luz ultravioleta
do sol separavam as moléculas simples, ricas em hidrogênio, da atmosfera
primitiva, em fragmentos que, espontaneamente, se recombinavam em moléculas
mais complexas. Os produtos que sobravam dessa química eram dissolvidos nos
oceanos, originando um tipo de caldo orgânico. Até que um dia, numa dessas
recombinações, pode ter surgido uma molécula capaz de fazer cópias de si mesma.
Nesse ambiente, pode ter aparecido o primeiro ancestral do ácido
desoxirribonucleico, o DNA, a principal molécula da vida na Terra.
1. O origem da vida
Desde os primórdios da vida, os organismos dominantes eram as algas
microscópicas azuis-esverdeadas, que ocupavam os oceanos. Essas
cianobactérias são muito complexas e sua evolução pode ter levado muito tempo,
algo em torno de 300 milhões de anos, para ocorrer. Só muito tempo depois, há 530
milhões de anos, o domínio das algas foi suplantado por um evento denominado de
“Explosão Cambriana”, período quando emergiram várias novas formas de vida.
2
Após a explosão, a evolução desses novos organismos ocorreu a uma velocidade
surpreendente.
Explosão Cambriana
A vida no período Cambriano não se desenvolveu de uma hora para outra, essa
explosão de novas formas de vida foi fruto de milhares de anos de evolução.
Assim, o termo “explosão” pode ser um pouco exagerado.
Na verdade, muitos animais começaram a se diferenciar ainda durante o período
Pré-cambriano. No entanto, a partir de 575 milhões de anos atrás, um estranho
grupo de animais conhecido como fauna de Ediacara habitava os oceanos. É bem
possível que na Explosão Cambriana, alguns desses animais da fauna de
Ediacara já tivessem representação.
Tanto o russo Aleksander Oparin quanto o inglês John Haldane propuseram, na
década de 1920, hipóteses muito parecidas sobre como a vida havia se originado na
Terra. Segundo esses autores, os primeiros seres vivos surgiram a partir de
moléculas orgânicas que teriam se formado na atmosfera primitiva e
posteriormente nos oceanos, a partir de substâncias inorgânicas. Assim, a vida
surgiu no oceano e evoluiu durante muito tempo neste ambiente, vindo a ocupar o
ambiente terrestre apenas em épocas mais recentes. Numa rápida escala evolutiva,
apareceram o primeiro peixe e o primeiro vertebrado. Plantas que anteriormente
eram restritas aos oceanos, começaram a colonizar a Terra. Isso explica o fato de,
hoje, os animais mais primitivos na linha da vida encontrarem-se no oceano, como
as esponjas e os cnidários.
Fontes: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:J._B._S._Haldane.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aleksandr_Oparin_and_Andrei_Kursanov_i
n_enzymology_laboratory_1938.jpg
Figura 2.2. John Haldane (à esquerda) e Aleksander Oparin (à direita, à frente da
imagem)
4
Curiosidade
O biólogo russo Oparin foi um importante acadêmico da antiga União Soviética
(união de diversos países do Leste Europeu sob o comando da Rússia). Ele foi
amigo de Lysenko, diretor da área de biologia durante o governo Stalin. O diretor
contribuiu para a degradação da genética na Rússia denunciando os geneticistas
para que fossem presos ou mortos. Oparin propôs sua teoria em 1924, mas esta
não foi prontamente aceita no Ocidente, já que Oparin não fez nada para ajudar a
salvar os geneticistas denunciados por Lysenko. Acreditava-se que se ele era uma
pessoa má, então sua teoria também o era.
Em 1953, Stanley L. Miller e Harold C. Urey da Universidade de Chicago realizaram
uma experiência para testar a hipótese de Oparin e Haldane sobre a origem da vida.
Segundo o experimento, as condições na Terra primitiva favoreciam a ocorrência de
reações químicas que transformavam compostos inorgânicos em compostos
orgânicos precursores da vida. Esta se tornou uma experiência clássica sobre a
origem da vida. Consistiu basicamente em simular as condições primitivas da Terra,
apresentadas pelos pesquisadores. Para isto, criaram um sistema fechado, no qual
inseriram os principais gases atmosféricos (hidrogênio, amônia, metano), além de
vapor d'água. Através de descargas elétricas, ciclos de aquecimento e condensação
de água, obtiveram, após algum tempo, diversas moléculas orgânicas
(aminoácidos). Deste modo, conseguiram demonstrar experimentalmente que seria
possível surgir moléculas orgânicas através de reações químicas ocorridas na
atmosfera utilizando compostos que poderiam estar presentes nela. Tais moléculas
orgânicas são indispensáveis para o surgimento da vida.
Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Miller-Urey_experiment-
en.svg?uselang=pt-br.
Figura 2.3. Esquema do experimento realizado por Miller-Urey. (Legenda: Eletrical
spark = choque elétrico, Electrodes = eletrodos, Direction of water vapor circulation
4
= direção de circulação do vapor d’água, gases = gases (atmosfera primitiva),
condenser = condensador, cold water = água fria, cooled water = resfriador de água
(contendo compostos orgânicos), heat source = aquecedor, water (ocean) = água
(do mar), to vacuum pump = bomba à vácuo, sampling probe = sonda de
amostragem; trap = armadilha.
Com base na datação através de biomarcadores de hidrocarbono, a primeira célula
dos eucariotos pode ter surgido a 2,7 bilhões de anos atrás. Porém, os detalhes
sobre a origem e a evolução dos eucariotos é bastante incerta. Daí para um passo
maior, a evolução para organismos multicelulares, pode ter levado mais centenas
de milhões de anos.
Por meio do registro fóssil foi possível estimar que os primeiros metazoários
surgiram ao longo do Proterozóico, há pelo menos 600 milhões de anos atrás.
Alguns pesquisadores acreditam que isso possa ter ocorrido muito antes, ou seja, a
1,2 bilhão de anos atrás. Embora o registro histórico permita traçar a história de
muitos grupos animais, de outros, porém, principalmente dos muito pequenos ou
de corpo mole, ainda há muitas especulações e incertezas, pois seu tamanho e tipo
de corpo dificultam o processo de fossilização.
Metazoários é um grupo formado por animais não protozoários. Ou seja, são
animais pluricelulares constituídos por células diferenciadas e agrupadas em
tecidos. Do latim, Metazoa; também recebem o nome de Animalia.
É quase um consenso que tanto plantas quanto animais derivaram de organismos
unicelulares. Assim, a multicelularidade surgiu de forma independente nos reinos
animal e vegetal. Quase todos os filos animais estavam presentes há quase 500
milhões de anos atrás, na era Paleozóica. Na Biologia, um dos mistérios ainda não
solucionados e que provoca inúmeros debates é sobre a origem e irradiação inicial
dos metazoários.
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Como surgiu a célula eucariótica
A teoria que melhor explica o surgimento dos eucariotos é a Teoria da
endossimbiose, proposta pela cientista Lynn Margulis.
Se você está interessado em conhecê-la mais a fundo, entre nesse endereço e leia
a coluna de Jerry Borges: http://cienciahoje.uol.com.br/colunas/por-dentro-das-
celulas/E-tudo-comecou-assim/
2. A Fauna de Ediacara (600-570 milhões de anos atrás)
Por volta de 600 milhões de anos atrás (mma), no final do Proterozóico, uma fauna
de invertebrados marinhos havia surgido nos oceanos. Antes disso, como você viu
anteriormente, o registro fóssil é duvidoso. A fauna de Ediacara era composta, em
sua maioria, por organismos diminutos, apresentavam corpo mole e simetria radial,
viviam provavelmente em águas rasas, dispostos em camadas de arenito. A
calcificação de estruturas, seja de carapaças ou de mandíbulas, se desenvolveu
nesse período. Traços fósseis desses organismos podem ser encontrados em todo
o mundo. No final do período ediacariano, já haviam surgido animais com corpo
grande e simetria bilateral; alguns provavelmente tinham, inclusive, órgãos
internos. Espécies como Dickinsonia, por exemplo, podiam atingir até um metro de
comprimento.
Fontes:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spriggina,_Ediacaran_metazoan,_Vendian,_
Ediacara_Hills,_south_Australia_-_Houston_Museum_of_Natural_Science_-
_DSC01385.JPG
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dickinsonia_costata.JPG
Figura 2.4. Spriggina (à esquerda) e Dickinsonia (à direita), fósseis da fauna de
Ediacara.
6
3. A Era Paleozóica (570-250 mma)
No Cambriano, período que sucedeu aquele que viveu a Fauna de Ediacara, houve
uma grande explosão de vida dos metazoários com esqueleto. O motivo para o
surgimento de animais com esqueleto neste período permanece uma incógnita. No
entanto, pode estar relacionado à quantidade de oxigênio livre, que levou milhões e
milhões de anos para se acumular na Terra. O oxigênio acumulado foi
provavelmente um subproduto da atividade fotossintética de algas azuis
(cianobactérias). No Proterozóico, os mares podem ter sido oxigenados em águas
rasas, próximo à superfície, mas em águas mais profundas não.
Outra explicação para a ausência de um esqueleto nos primeiros metazoários pode
ser o fato de os primeiros animais serem tão pequenos que não necessitavam de
um suporte para o corpo. Fósseis encontrados no sul da China corroboram o fato
dos primeiros metazoários serem microscópicos, provavelmente pertencentes à
meiofauna. Finalmente, o fato de existirem predadores poderia ser outra explicação
para o surgimento de esqueletos nos primeiros animais. Estes poderiam utilizar o
esqueleto como mecanismo de defesa.
Meiofauna são animais diminutos que podem passar através de uma peneira de
malha de 0,5 mm, mas ficam retidos numa malha de 0,005 mm.
Quer saber mais sobre esses animais? Acesse: http://super.abril.com.br/mundo-
animal/animais-meiofauna-donos-praia-441137.shtml
Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Geologic_time_scale.gif?uselang=pt-
br
Figura 2.5. Tabela do tempo geológico. (Legenda: Phanerozoic = fanerozóico;
proterozoic = proterozóico; archean = arqueano; cenozoic = cenozoico; mesozoic =
mesozoico; paleozoic = paleozoico; late proterozoic = proterozóico superior; middle
8
proterozoic = proterozóico médio; early proterozóico = proterozóico inferior; late
archean = arqueano superior; middle archean = arqueano médio; early archean =
arqueano inferior; pré-archean = pré-arqueano; period = período; quaternary =
quaternário; tertiary = terciário; cretaceous = cretáceo; jurassic = jurássico; permian
= permiano; pennylvanian + mississipian = carbonífero; devonian = devoniano;
silurian = siluriano; ordovician = ordoviciano; cambrian = cambriano; millions of
years ago = milhões de anos atrás).
O surgimento de um esqueleto corpóreo calcário nos animais marca o início do
Cambriano e foi um evento importante para a história da vida. Fósseis bem
conservados desses primeiros animais podem ser encontrados na China; neles
incluíam animais tanto de corpo mole quanto duro, tais como artrópodes,
onicóforos, medusas e braquiópodes.
Já no Cambriano Médio, a fauna de Burgess Shale tem como representantes os
poliquetas e os tardígrados, assim como os primeiros equinodermos. No
Cambriano Superior, os primeiros crustáceos e os peixes agnatos marcam
presença no depósito Orsten. No finalzinho do Cambriano, praticamente todos os
filos animais existentes hoje já haviam surgido.
Burgess Shale (Canadá)
A formação Burgess Shale está localizada nos Rochedos Canadenses e é um dos
mais famosos do mundo pela excelente preservação da parte mole dos seus
fósseis. Com idade aproximada de 505 maa (cambriano), é um dos sítios mais
antigos do mundo.
Orsten (Suécia)
Inclui organismos fossilizados preservados em Orsten, na Suécia. O depósito,
descoberto em 1975, preserva organismos de corpo mole, bem como as suas
larvas, em três dimensões. Os fósseis de Orsten têm auxiliado na compreensão
da filogenia e evolução dos animais, particularmente os artrópodos. Esse registro
8
fóssil guarda a mais antiga e bem documentada meiofauna bêntica, como
tardígrados e pentastomídeos.
Os primeiros quelicerados (Xiphosura e os extintos euriptéridos), os peixes
teleósteos e as árvores surgiram no início do Paleozóico (Ordoviciano). Os
primeiros animais terrestres apareceram no Siluriano, porém irradiaram e
proliferaram no Devoniano.
Há cerca de 270 milhões de anos atrás, no final do Paleozoico (Permiano) estava
formado o supercontinente Pangeia. No final do Permiano (250 maa), houve a maior
extinção em massa conhecida, na qual 85-95% das espécies marinhas
desapareceram. Trilobitas, por exemplo, que eram até então dominantes, nunca
mais foram vistos vivos. Esse cenário perdurou por alguns milhões de anos. Outras
extinções ocorreram também no fim do Triássico (200 maa) e no Cretáceo-Terciário
(65 maa).
Pangeia: do grego: pan = todo, gea = terra, significa um único bloco. Ou seja, os
continentes, como hoje conhecemos, estavam todos unidos.
Os motivos que levaram à grande extinção de vida na Terra são controversos.
Porém, há uma forte teoria que diz que um asteróide de proporções imensas teria
atingido a Terra, acompanhado por derrames de vulcões que levaram à emissão de
gases tóxicos. Tudo isso conduzindo a um efeito estufa prolongado com elevado
aumento de temperatura.
Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pangaea_continents.png .
Figura 2.6. Mapa da Pangeia, com os nomes dos continentes ou regiões atuais do
planeta. (Legenda: North America = América do Norte, South; America = América do
Sul; Antarctica =Antártica)
10
Atividade 1
Por volta de 1600, Ortelius, um cartógrafo belga, sugeriu que os continentes
estivessem todos unidos no passado com base na similaridade geográfica e no
encaixe observado nos mapas da época entre as costas da América do Norte e da
Europa e da América do Sul com a África, mas a idéia foi deixada de lado.
Entretanto, até a segunda metade do século XIX, alguns pesquisadores
acreditavam na existência de grandes pontes terrestres, agora submersas, para
explicar a semelhança entre a fauna e a flora da América do Sul e da África. Hoje
está claro que essas pontes nunca existiram. Então, como explicar a semelhança
entre os fósseis encontrados nos continentes sul americano e sul africano?
Resposta comentada da atividade 1
A semelhança observada na fauna e flora desses continentes pode ser explicada
por meio da Deriva Continental. Como vimos anteriormente, no Permiano, todos
os continentes estavam unidos em um único bloco, que foi denominado de
Pangeia. A hipótese da Deriva Continental foi incorporada à teoria da Tectônica de
Placas logo após o pós-guerra e desde então tem se sustentado (Ver figura
acima). As placas tectônicas se movimentam lentamente devido ao movimento de
convecção do magma que ocorre na porção superior da crosta terrestre. Desde a
desagregação do supercontinente Pangeia, a superfície terrestre encontra-se em
movimento lento e contínuo até chegar na conformação que conhecemos hoje.
Por ano, a América do Sul se afasta da África a um deslocamento de cerca de 5
cm.
O sucesso atual de vários grupos animais está relacionado à história das linhagens
modernas, ao número de espécies existentes ao longo do tempo, bem como ao
número de indivíduos representando cada espécie ou táxon. Por exemplo, de todas
as espécies atualmente conhecidas, 85% são de artrópodes (principalmente
insetos). No entanto, o registro fóssil mostra que os artrópodes já eram abundantes
desde bem antes dos insetos.
10
Táxon é qualquer agrupamento de organismos biológicos reunidos com base em
caracteres e inclusos num sistema de classificação. Do grego, taxis = arranjo,
ordenação.
4. O que vem a ser uma espécie?
Existem mais de 20 conceitos de espécie, o que mostra que sua definição não é tão
simples como parece. Para cada um desses conceitos deve-se levar em
consideração quais podem ser aplicados para todas as espécies conhecidas, uma
vez que há as assexuadas e sexuadas, fósseis, as extintas e as ainda viventes.
Ainda, deve-se levar em consideração se há uma aplicação prática no dia-a-dia e se
têm um significado biológico, ou seja, se esse conceito é coerente com os
processos de especiação.
Especiação é o conjunto de processos que leva ao aparecimento de novas
espécies a partir de uma espécie ancestral.
Segundo o conceito biológico de espécie, proposto por Mayr (1963), “espécies são
grupos de populações naturais intercruzantes, que são isoladas reprodutivamente
de outros grupos intercruzantes de populações”. No entanto, algumas dúvidas
podem ser levantadas sobre isso. A capacidade de intercruzamento da maioria das
espécies é desconhecida. O isolamento reprodutivo também não se aplica a
espécies com reprodução assexuada ou aos fósseis. Sabe-se que muitas espécies
produzem híbridos, prerrogativa não aceita pelo conceito biológico de espécie.
Estes são alguns dos motivos pelos quais a morfologia ainda continua a ser
utilizada na separação das espécies. Entretanto, há um grande número de espécies
crípticas, que são morfologicamente similares, mas geneticamente bem diferentes.
O contrário também é válido, ou seja, espécimes muito diferentes fenotipicamente,
mas que pertencem a uma mesma espécie (por exemplo, as diferentes raças de
cães).
12
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Conceito_biol%C3%B3gico_de_esp
%C3%A9cie#mediaviewer/File:Ernst_Mayr_PLoS.jpg.
Figura 2.7. Ernest Mayr, que propôs o conceito biológico de espécie.
Apesar do conceito biológico de espécies ser o mais difundido, ele apresenta
limitações. Entretanto, outros conceitos como o “evolutivo, ecológico ou
filogenético”, “por reconhecimento de espécie”, e de “coesão de espécie” também
apresentam lados pró- e contra.
Quer saber mais sobre os diversos conceitos de espécies?
Acesse o link a seguir: http://www.zoo1.ufba.br/especie.htm
Assim, de um modo prático, definimos espécie como “um conjunto de organismos
auto perpetuantes reconhecido por autapomorfias ou um conjunto único de
caracteres”. É a menor unidade taxonômica existente no sistema de classificação
hierárquico de espécies, proposto por Lineu.
Autapomorfia é um aspecto derivado presente somente em um táxon terminal
(aquele da extremidade do ramo do cladograma) permitindo seu reconhecimento.
Serve como distinção entre grupos, por exemplo, de espécies, gêneros ou
famílias, por tal caractere não ser encontrado em mais de um dos grupos.
Atividade 2
Fazer uma tabela comparativa, mencionando os prós e os contras de, pelo menos,
dois conceitos espécie.
Conceito de espécie Prós Contras
12
5. Como surgem novas espécies? Processos de Especiação
Embora as espécies sejam um conjunto de organismos geneticamente isolados,
elas não vivem de forma isolada na natureza. Especialistas tentam, a todo o
momento, explicar os processos que levam ao surgimento de novas espécies.
As espécies existentes hoje são resultado de uma combinação de processos,
dentre eles: mutação e seleção natural, que seus antepassados sofreram devido à
interação com outras espécies e a ambientes em constante alteração. Tais
processos são denominados de especiação e veremos os dois principais tipos:
5.1. Especiação alopátrica
A população de uma determinada espécie, interagindo com o meio em que vive,
pode estar constantemente submetida a ações de mutação, seleção natural, deriva
genética e migração. Cada um desses eventos pode levar a divergências
substanciais dentro dessa população ao ponto de se poder classificar os seus
organismos integrantes como seres distintos, ou seja, podem levar à formação de
duas novas sub populações.
Com o passar do tempo, os mecanismos de isolamento se tornam cada vez mais
eficientes e o fluxo gênico entre os membros das sub populações isoladas fica
cada vez menor. As sub populações continuarão divergindo entre si até o ponto que
a reprodução entre elas se torne inviável. Neste estágio, o processo de
diversificação se tornará irreversível. Não haverá mais troca gênica, e os membros
de ambas as populações serão considerados distintos, ou ainda, espécies distintas.
14
Esse processo de diferenciação depende que a migração seja limitada o suficiente
para impedir a estabilidade por meio do fluxo gênico. Esse processo é definido
como alopátrico e dependerá do isolamento geográfico entre as sub populações.
Por outro lado, se houver cruzamento entre membros de duas populações e este
resultar em descendentes férteis, então se admite que essas duas populações
sejam raças ou subespécies.
As principais barreiras geográficas responsáveis pelo isolamento das espécies são
os rios, as montanhas, um vale, um braço de mar, os próprios continentes ou
qualquer acidente geográfico que cause uma ruptura do cenário atual. Um exemplo
clássico de barreira geográfica no isolamento de espécies foi o surgimento do
Istmo do Panamá, separando populações marinhas nos oceanos Atlântico e
Pacífico.
Figura 2.8. Esquema do processo de especiação alopátrica. Após o surgimento de
uma barreira geográfica, o isolamento reprodutivo acontece, impedindo o fluxo
gênico entre todos os indivíduos da antiga população. Com o passar do tempo, os
organismos passam a sofrer pressões seletivas diferentes nos dois ambientes onde
habitam, podendo haver o surgimento de indivíduos geneticamente modificados
nas duas populações até chegar ao ponto de serem considerados espécies
diferentes.
5.2. Especiação simpátrica
A especiação alopátrica talvez seja o principal processo de especiação em animais.
Provavelmente é o melhor compreendido. Entretanto, existem outros processos de
especiação, como a simpátrica.
A especiação simpátrica admite a origem de novas espécies sem a necessidade de
barreiras geográficas para isolamento. O isolamento não estaria na barreira física,
mas no impedimento genotípico dos indivíduos. O início do processo de
14
especiação simpátrica estaria na obtenção de alelos por alguns indivíduos de uma
população, que lhes fornecessem algumas vantagens adaptativas ao buscar novos
habitats, por exemplo. Indivíduos com esses novos alelos poderiam vir a se
reproduzir preferencialmente entre si, resultando numa separação do restante da
população. A partir daí, poderiam formar raças ou subespécies e mais adiante
novas espécies, como vimos na especiação alopátrica.
Fonte:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Speciation_modes_edit_NL.svg?
uselang=pt-br#mediaviewer/File:Speciation_modes_edit_pt.svg
Figura 2.9. Esquema dos processos de especiação alopátrica e simpátrica. Na
especiação alopátrica (esquerda), após a formação de uma barreira dá-se início ao
processo de especiação; o passo seguinte é o isolamento reprodutivo das sub
populações até que o limite existente entre elas seja estabelecido. Sem fluxo
gênico, as duas populações pertencerão a espécies distintas. Na especiação
simpátrica (direita), não há o surgimento de barreiras físicas, entretanto parte dessa
população passa a obter alelos que permitem algumas vantagens seletivas e
posteriormente passam a divergir dentro da mesma área geográfica, resultando em
duas espécies isoladas reprodutivamente.
A distinção desses padrões de especiação alopátrica ou simpátrica no ambiente
marinho é difícil. Isso se deve à homogeneidade desse ambiente, quando
comparado ao terrestre, e à alta capacidade de dispersão dos animais,
principalmente por meio de larvas. No ambiente marinho não existem tantas
barreiras geográficas para o fluxo gênico como no terrestre. Além disso, sua biota
pode ser caracterizada por elevada fecundidade, com um potencial sem
precedentes de dispersão larval, por meio de ondas e correntes.
Atividade 3
16
Experimentos realizados em laboratório foram conduzidos para evidenciar o
processo de especiação. Talvez o mais famoso deles tenha sido realizado pela
pesquisadora Diane Dodd, representado no esquema abaixo. Ela separou em duas
caixas indivíduos de uma mesma população de Drosophila. Para os indivíduos de
uma caixa foi oferecido alimento à base de maltose e para os da outra caixa, o
alimento foi à base de amido.
Passadas várias gerações, todas as moscas foram colocadas juntas e então
percebeu-se que algum tipo de isolamento reprodutivo havia acontecido, já que
moscas que se alimentaram de maltose preferiam se acasalar com outras moscas
que se consumiram o mesmo tipo de alimento; o mesmo aconteceu com as
moscas que se alimentaram de amido. O que provavelmente deve ter ocorrido
muito após a separação dessas moscas e o oferecimento de um alimento
específico?
Resposta comentada da atividade 2
Provavelmente um processo de especiação alopátrica. Algum tipo de isolamento
reprodutivo pode ter sido afetado por certos genes envolvidos no comportamento
de reprodução como resultado do isolamento geográfico e da seleção por
alimento nos dois ambientes.
Conclusão
A vida na Terra surgiu a alguns bilhões de anos atrás com a recombinação de
moléculas orgânicas complexas indispensáveis para a vida, como o DNA. A vida
pode ter originado na Terra na forma de organismos procariotos, seguido pelos
eucariotos, tendo a multicelularidade surgido independentemente tanto nos reinos
animal e vegetal. A diversidade de espécies que vemos atualmente é um reflexo das
linhagens evolutivas desde os primórdios da vida na Terra.
Atividade 4
16
1. Três populações de animais marinhos, X, Y e Z, habitantes de uma mesma
região e pertencentes a uma mesma espécie, foram isoladas
geograficamente. Após vários anos, com o desaparecimento da barreira
geográfica, verificou-se que: O cruzamento dos indivíduos da população X
com os da população Y produzia híbridos estéreis. O cruzamento dos
indivíduos da população X com os da população Z produzia descendentes
férteis.
2. Os indivíduos da população Y com os da população Z não produzia
descendentes.
Através da análise desses resultados podemos concluir que:
a) X, Y e Z continuaram pertencendo à mesma espécie.
b) X, Y e Z formaram três espécies diferentes.
c) X e Z tornaram-se espécies diferentes e Y continuou a pertencer à mesma
espécie.
d) X e Z continuaram a pertencer à mesma espécie e Y tornou-se uma espécie
diferente.
e) X e Y continuaram a pertencer à mesma espécie e Z tornou-se uma espécie
diferente.
Justifique sua resposta.
2. Devido ao surgimento de uma barreira geográfica, duas populações de uma
mesma espécie ficaram isoladas por milhares de anos, mas continuaram
morfologicamente distintas.
a) Explique como as duas populações podem ter-se tornado morfologicamente
distintas no decorrer do tempo.
b) No caso de as duas populações voltarem a entrar em contato, pelo
desaparecimento da barreira geográfica, o que indicaria que houve especiação?
Resposta Comentada
18
1. A resposta correta é a D. Embora a população X e Y possam se reproduzir, os
indivíduos que nascem não são estéreis. Diferente da relação ente X e Z, que,
após o desaparecimento da barreira geográfica, ainda serem capazes de
produzir descendentes férteis. Isso deve ter acontecido pelo fato do
isolamento em Y ter resultado em uma espécie distinta que pode até cruzar
com outra, mas não deixa descendentes férteis ou não produz nenhuma prole.
2. a) Ao longo de um tempo bastante grande, as duas populações isoladas foram
submetidas a pressões seletivas distintas, divergindo aos poucos genética e
morfologicamente.
2. b) O surgimento de um isolamento reprodutivo entre as duas populações,
caracterizado pela impossibilidade de produção de descendentes férteis, indicaria
que houve especiação. Nesse caso alopátrica, devido ao surgimento de uma
barreira geográfica.
Resumo
• A origem da vida pode ter ocorrido por volta de 4 bilhões de anos atrás nos lagos
e oceanos da Terra primitiva. São várias as hipóteses que tentam explicar como a
vida havia se originou na Terra. Uma delas desenvolvidas por John Haldane e
Aleksander Oparin, que dizia que a Terra primitiva favoreceu a ocorrência de
reações químicas, transformando elementos químicos inorgânicos em orgânicos.
• É provável que os organismos procariotos tenham dominado a Terra durante
pelo menos 2 bilhões de anos antes da célula eucariótica ter aparecido no registro
fóssil. A primeira célula dos eucariotos pode ter surgido a 2,7 bilhões de anos atrás.
• É quase um consenso que tanto plantas quanto animais derivaram de
organismos unicelulares diferentes. Assim, a multicelularidade surgiu independente
nos reinos animal e vegetal.
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• O surgimento de um esqueleto corpóreo calcário nos animais marca o início do
Cambriano e foi um evento importante para a história da vida.
• O sucesso atual de vários grupos animais está relacionado à história das
linhagens modernas, ao número de espécies existentes ao longo do tempo, bem
como o número de indivíduos representando cada espécie ou táxon.
• A definição de espécie não é simples. Existem, pelo menos, 20 ou mais conceitos
diferentes de espécie. O mais aceito é o conceito biológico de espécie, diz que:
“espécies são grupos de populações naturais intercruzantes, que são isoladas
reprodutivamente de outros grupos intercruzantes de populações”.
• As espécies existentes hoje são resultado de uma combinação de processos,
dentre eles: mutação e seleção natural, que seus antepassados sofreram devido à
interação com outras espécies e a ambientes em constante alteração. Tais
processos são denominados de especiação e esta pode ser alopátrica ou
simpátrica.
Informações sobre a próxima aula
Na próxima aula, veremos os ciclos de vida dos invertebrados marinhos, os modos
e estratégias de reprodução e os padrões de desenvolvimento, assim como as
formas larvais e seu potencial de dispersão e migração.
Referências Bibliográficas
Brusca, R. G. & Brusca, G.J. 2007. Invertebrados. 2ª Edição. Rio de Janeiro: Editora
Guanabara Koogan. 968p.
Levinton, J.S. 1995. Marine Biology: function, biodiversity, ecology. New York: Oxford
University Press. 420p.
Mayr, E. 1963. Animal Species and Evolution. Cambridge: Belknap Press of Harvard
University Press. ISBN 0-674-03750-2.
Pereira, R.C. & Soares-Gomes, A. (Orgs.) 2009. Biologia Marinha. 2ª Edição. Rio de
Janeiro: Editora Interciência. 631p.
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