Biologia Evolutiva

INTRODUÇÃO

Durante os anos 80 e os 90 mais dados comparativos de sequências moleculares entre diferentes tipos de organismos foram massivamente produzidos e detalharam o entendimento das bases moleculares dos mecanismos de desenvolvimento que são codificados por esses genes tornou-se mais claro. Biologia evolutiva do desenvolvimento surgiu em reposta a esses dados.

DESENVOLVIMENTO

Biologia Evolutiva 

A biologia evolutiva é uma subdivisão da biologia que estuda a origem e a descendência das espécies, bem como suas mudanças ao longo do tempo, ou seja, sua evolução. O estudioso da biologia evolutiva é comumente conhecido como biólogo evolutivo ou evolucionista.

Esse campo da biologia pode ser referido como um meta campo, pois abrange cientistas de várias disciplinas tradicionais, taxonomicamente-orientadas. A biologia evolutiva geralmente abarca cientistas de áreas especializadas em determinadas categorias de organismos, como mastozoologia, ornitologia ou herpetologia, mas que utilizam esses organismos como sistemas para responder questões gerais da evolução. Geralmente, ela também inclui paleontólogos, que usam fósseispara responder questões relacionadas ao modo e ao tempo da evolução, bem como teóricos em áreas como genética de populações e teoria evolutiva. Na década de 1990 a biologia do desenvolvimento reuniu-se à biologia evolutiva, depois de ser inicialmente excluída, através do estudo da biologia do desenvolvimento evolutivo.

 

Histórico

A Biologia Evolucionista, como disciplina acadêmica, surgiu como resultado da síntese evolutiva moderna nas décadas de 1930 e 1940. Entretanto, foi apenas nas décadas de 1970 e 1980, que um número significativo de universidades passou a ter departamentos que incluíam especificamente o termo Biologia Evolucionista em seus títulos. Nos EUA, como resultado do rápido crescimento da Biologia Molecular e daBiologia Celular, muitas universidades dividiram (ou agregaram) seus departamentos de Biologia em departamentos no estilo Biologia Celular e Molecular e Biologia Evolucionista e Ecologia (que geralmente incorporaram antigos departamentos de Paleontologia, Zoologia e afins).

A Microbiologia foi recentemente desenvolvida em uma discplina evolutiva. Ela foi originalmente ignorada devido à escassez de traços morfológicos e à falta de um conceito de espécie na microbiologia. Agora, os pesquisadores evolucionistas estão explorando nossa extensa compreensão da fisiologia microbiana, a facilidade da genômica microbiana, e o curto tempo de cada geração de alguns micróbios a fim de responder questões evolutivas. Características similares têm ajudado no progresso do estudo da evolução viral, particularmente combacteriófagos.

Apesar de, desde muito tempo, filósofos e cientistas naturais buscarem explicações para justificar a biodiversidade e, ao mesmo tempo, a semelhança entre espécies, em menor ou maior grau, foi somente no século XIX que surgiu uma explicação favorável a este fato. No senso comum, permeava a ideia de que cada espécie existente no planeta havia sido criada por Deus, sem apresentar nenhuma mudança ao longo dos tempos – princípio este denominado fixismo.

Entretanto, Lamarck, em 1809, sugeriu que os seres vivos passavam por modificações, de acordo com o ambiente, a fim de se adaptarem: a lei do uso e desuso. Sob essa ótica, por exemplo, se um grupo de girafas passasse, em determinado momento, a comer as folhas de copas mais altas, seus pescoços tenderiam a crescer. Esse mesmo princípio poderia ser aplicado para justificar a ausência de cauda em humanos.

 Lamarck postulou outra lei: a da transmissão dos caracteres adquiridos, a qual explicava que tais modificações passariam de pais para filhos, podendo, dessa forma, ao longo do tempo, surgirem novas espécies.

Apesar de suas ideias serem bastante respeitadas por proporem novos conceitos e questionarem o fixismo, Lamarck acreditava, ainda, que espécies mais simples surgiam por geração espontânea. Além disso, tempos mais tarde, percebeu-se que a lei do uso e desuso não se aplicava a todos os casos, e que nem todas as alterações corporais eram transmitidas para as novas gerações.

Ao viajar ao redor do mundo a bordo de um navio, por cinco anos, Darwin foi percebendo que os seres vivos eram adaptados ao ambiente que viviam; e que essa situação poderia estar relacionada ao surgimento de novas espécies, ao longo do tempo, a partir de restrições do ambiente, onde somente os mais adaptados a ele poderiam sobreviver, se reproduzir e ter descendentes com tais modificações – princípio este chamado de seleção natural. Como tais descobertas entravam em choque com o pensamento da época, Darwin preferiu calar-se e permaneceu assim por muito tempo.

Como Darwin passou a ser bastante conhecido devido à viagem que fez, Alfred Wallace decidiu enviar algumas de suas descobertas recentes a ele. Foi quando o mesmo percebeu que ambos haviam chegado às mesmas conclusões – embora Darwin estivesse munido de mais explicações e provas materiais consistentes. Assim, em 1858, ambos apresentaram suas ideias em uma reunião científica, em Londres.

Na atualidade, a evolução é estudada com base nos princípios de Darwin e Wallace, mas considerando aspectos da Genética. Trata-se da Teoria sintética (ou moderna) da evolução. Além da selecção natural, essa Teoria considera a migração e deriva genética (mudanças na frequência dos genes de uma população que ocorrem ao acaso) como factores que actuam sobre a variabilidade genética; e a mutação e permutação (reprodução sexuada) como factores que propiciam seu aumento.

              Nessa secção, você encontrará textos que aprofundam melhor esse tema. É importante buscar entender bem a evolução, porque, além de diversos outros motivos, a Biologia tende a ser estudada sob essa ótica.

           Biologia evolutiva do desenvolvimento (evolução do desenvolvimento, ou informalmente, em inglês, 'evo-devo') é um campo da biologia que compara os processos de desenvolvimento de diferentes seres vivos como uma tentativa de determinar a relação ancestral entre organismos e como os processos de desenvolvimento evoluíram. A descoberta de genes regulando o desenvolvimento em organismos-modelo permitiu serem feitas comparações com genes e interações entre genes de organismos aparentados.

 

Desenvolvimento e a origem da novidade

Um dos resultados mais surpreendentes e talvez, contra-intuitivos dessa pesquisa em biologia evolutiva do desenvolvimento feita nesse período é que tanto a diversidade de planos corporais quanto amorfológica em organismos de diversos filos não é necessariamente refletida em diversidade similar ao nível de sequências genéticas controlando o desenvolvimento. De fato, como Gerhart e Kirschner (1997) perceberam, há um aparente paradoxo: "quando nós mais esperávamos encontrar variação, encontramos conservação, uma falta de mudança".

Mesmo dentro de uma espécie, a ocorrência de novas formas dentro de uma população não indica a pré-existência de variação genética suficiente para responder pela diversidade morfológica. Por exemplo, há significante variação na morfologia das patas de salamandras e diferenças no número de segmentos de centípedes, mesmo quando a variação genética é baixa.

Uma grande questão, então, para os estudos de evolução do desenvolvimento, é: de onde vem a novidade morfológica? Se a novidade que observamos no nível de diferentes clados não é sempre refletida no genoma, então de onde ela vem?

A novidade pode surgir através de diversos métodos incluindo duplicação de genes e regulação genética. Duplicação de genes permite a fixação de uma função celular ou bioquímica em um locus, deixando o locus duplicado livre para modificar-se e exercer uma nova função. Em contraste, mudanças na regulação genética, são um efeito de uma "segunda ordem", resultando da interação ou de períodos de tempo de toda rede de interações genéticas, de forma distinta do funcionamento de genes individuais na rede de interações.

A descoberta da família homeótica dos genes Hox nos vertebrados nos anos 80 permitiu aos pesquisadores em biologia do desenvolvimento avaliarem empiricamente os papéis relativos dos dois fatores, com respeito à importância na evolução da diversidade morfológica. Vários biólogos, incluindo Sean B. Carroll da Universidade de Winsconsin sugeriram que "muranças nos sistemas de regulação-cis dos genes" são mais significantes que "mudanças no número de genes ou função protéica" (Carroll 2000).

Esses pesquisadores argumentam que a natureza combinada da regulação na transcrição permite um rico substrato para diversidade morfológica, já que variações em nível, padrão, ou períodos de expressão genética podem fornecer mais variação para que a seleção naturalaja sobre que modificações no produto do gene apenas.

A teoria da evolução busca respostas acerca do surgimento das espécies (especiação) em nosso planeta, ao longo do tempo. As semelhanças entre elas e as adaptações destas ao meio em que vivem, são alguns dos argumentos a favor da teoria. Registros fósseis e evidências moleculares também fornecem evidências acerca deste processo biológico.

 
              Darwin - o primeiro nome que nos vem à mente quando se fala em evolução – é um dos diversos estudiosos que pensaram acerca destes mecanismos. Lineu, Lamarck e Wallace (coautor da teoria da evolução por seleção natural, proposta também por Darwin), são mais alguns nomes que muito contribuíram para a compreensão dessa ciência. 

           Mais recentemente, August Weissmann, De Vries, Fisher, Haldane, Mayr, Simpson, Stebbins, Romanes, Ruxley, dentre outros, foram capazes de explicar lacunas existentes nas ideias de Darwin e Wallace, por meio da teoria sintética da evolução, ou neodarwinismo: modelo aceito atualmente. 

            Para tal, as leis de Mendel, mais tardiamente difundidas, muito contribuíram, já que Darwin morreu sem encontrar um modelo de descendência/hereditariedade consistente e compatível com sua teoria. Uma curiosidade quanto a isso é que Darwin possuía em sua biblioteca as publicações do “pai da Genética”, mas sem, no entanto, ter tido a oportunidade de compreendê-lo - ou mesmo de lê-las. 

          Muitos cientistas acreditam, hoje, que todas as áreas da Biologia (Genética, Ecologia, Bioquímica, Fisiologia, Embriologia, Paleontologia, dentre outras) só terão coerência se estiverem contextualizadas sob um enfoque evolutivo. 

Australopithecus

            Os fósseis mais antigos aparentados com o homem são originário do Pleistoceno inferior e são chamados de Australopitecídeos. 

           O primeiro crânio foi descoberto em 1925 na África Meridional. Tal crânio pertencia a uma criança com 6 anos de idade, com volume craniano pequeno, maxilares robustos e acentuado prognatismo.

            Posteriormente, ainda na África, descobriram-se inúmeros restos de esqueletos, de sorte que atualmente dispomos de uma centena de indivíduos, todos pertencentes aos Australepiticídeos. Seu estudo revela uma mistura de caracteres simiescos e humanos. Entre os primeiros salientam-se frente Saiva a volume craniano máximo de 700 centímetros cúbicos. 

          Dos caracteres humanes evidenciamos a existência de uma bacia e de uma articulação craniana, capazes de assegurar uma postura vertical quase perfeita. 

          As diferenças entre as amostras mostram a existência de dois gêneros distintos:

Austrapolithecus e Paranthropus. 

          O Paranthropus, mais primitivo, desprovido de fronte, apresentava uma crista sagital, forte proeminência da arcada supra-orbital e, molares maciços, indicando um regime vegetariano. 

         O Australopithecus era mais evoluído: o crânio apresentava 650 centímetros cúbicos, com arcada supra-orbital pouco acentuada e dentição indicando um regime onívoro. As ossadas a as conchas encontradas junto às amostras demostram que os Australopithecus caçava, pescava, comendo carne e mariscos. O Paranthropus só viveu até a metade do Pleistoceno, ao passo que o Australopithecus, melhor adaptado, prosseguiu sua evolução originando o homo sapiens: 

Homo habilis

            Em 1960 Louis Leakey encontrou, na África, cerca de seis fósseis e os chamou de Homo habilis. A reconstrução do Home habilis sugere uma criatura com 1,25m de altura, dentes - Os dentes são estruturas duras, calcificadas, presas aos maxilares superior e inferior, cuja atividade principal é a mastigação. Osconhecimentos biológicos são formados desde a pré história, através de fundamentos empíricos. Dentes pequenos e pés semelhantes aos do homem. 

             Junte com os restos foram encontrados seixos trabalhos com bordos cortantes, indicando que o Homo habilis era capaz de trabalhar a pedra. Essa espécie, datada de 1.700.000 anos é considerado o ancestral da espécie humana. 

Homo erectus

            O ipedloucura16de Java, um dos mais antigos hominídeos, foi descoberto por Eugene Dubois, em 1891, na região leste de Java. Inicialmente foi chamado de Pithecantropus erectus, nome posteriormente alterado para Homo erectus. A reconstrução esquelética indicou que o adulto atingia 1,70m de altura, pesava 70 quilogramas a tinha um andar semelhante ao ipedloucura16 atual. 

            A capacidade craniana variava de 700 a 1.100 centímetros cúbicos. As arcadas supra-ciliares eram preeminentes e não apresentava queixo, dentes grandes e caninos não ultrapassando os demais dentes. Vivia em cavernas ou abrigos de pedras, por ele construídos. Em 1920 escavações em cavernas próximas a Pequim, Davidson Black encontram o chamado homem de Pequim e deu-lhe o nome de Sinanthropus pekinensis, porém, a descoberta de outros espécimes revelou que se tratava de uma variedade do Homo erectus.O crânio, dotado de protuberâncias supra-erbitais apresentava uma capacidade de 1075 centímetros cúbicos. Ao lado do homem de Pequim foram encontrados objetos talhados em pedra a restes de cinza, provando o conhecimento do fogo. 

Homo Sapiens

            Há cerca de 70.000 anos atrás, surgiu o Home sapiens, do qual existem numerosas amostras. Ele teria se apresentado em duas superfícies: Homo sapiens neanderthalensis e Homo sapiens sapiens. 

             O primeiro, homem de Neandertal, foi descoberto no vale de Neander, próximo a Dusseldorf, sendo da constituição forte, cuja altura variava de 1,50 a 1,60m.

A evolução humana, ou antropogênese, é a origem e a evolução do Homo sapiens como espéciedistinta de outros hominídeos, dos grandes macacos e mamíferos placentários. O estudo da evolução humana engloba muitas disciplinas científicas, incluindo a antropologia física, primatologia, a arqueologia, linguística e genética.

             O termo "humano" no contexto da evolução humana, refere-se ao género Homo, mas os estudos da evolução humana usualmente incluem outros hominídeos, como os australopitecos. O género Homo se afastou dos Australopitecos entre 2,3 e 2,4 milhões de anos na África. Os cientistas estimam que os seres humanos ramificaram-se de seu ancestral comum com os chimpanzés - o único outro hominins vivo - entre 5 e 7 milhões anos atrás. Diversas espécies de Homo evoluíram e agora estão extintas. Estas incluem o Homo erectus, que habitou a Ásia, e o Homo neanderthalensis, que habitou a Europa. O Homo sapiens arcaico evoluiu entre 400.000 e 250.000 anos atrás.

A opinião dominante entre os cientistas sobre a origem dos humanos anatomicamente modernos é a "Hipótese da origem única", que argumenta que o Homo sapiens surgiu na África e migrou para fora da continente em torno 50-100,000 anos atrás, substituindo as populações de H. erectus na Ásia e de H. neanderthalensis na Europa. Já os cientistas que apoiam a "Hipótese multirregional" argumentam que o Homo sapiens evoluiu em regiões geograficamente separadas.

A moderna área da paleoantropologia começou com o descobrimento do Neandertal e evidências de outros "homens das cavernas" no século 19. A idéia de que os humanos eram similares a certos macacos era óbvia para alguns há algum tempo. Mas, a idéia de evolução biológica das espécies em geral não foi legitimizada até à publicação de A Origem das Espécies por Charles Darwin em 1859. Apesar do primeiro livro de Darwin sobre evolução não abordar a questão da evolução humana, era claro para leitores contemporâneos o que estava em jogo. Debates entre Thomas Huxley e Richard Owen focaram na idéia de evolução humana, e quando Darwin publicou seu próprio livro sobre o assunto (A descendência do Homem e Seleção em relação ao Sexo), essa já era uma conhecida interpretação da sua teoria — e seu bastante controverso aspecto. Até muitos dos apoiadores originais de Darwin (como Alfred Russel Wallace e Charles Lyell) rejeitaram a idéia de que os seres humanos poderiam ter evoluído sua capacidade mental e senso moral pela seleção natural.

Desde o tempo de Lineu, alguns grandes macacos foram classificados como sendo os animais mais próximos dos seres humanos, baseado na similaridade morfológica. No século XIX, especulava-se que nossos parentes mais próximos eram oschimpanzés e gorilas. E, baseado na distribuição natural dessas espécies, supunha-se que os fósseis dos ancestrais dos humanos seriam encontrados na África e que os humanos compartilhavam um ancestral comum com os outros antropóides africanos.

Foi apenas na década de 1920 que fósseis além dos de Neandertais foram encontrados. Em 1925,Raymond Dart descreveu o Australopithecus africanus. O espécime foi Bebé de Taung, um infante de Australopithecus descoberto em Taung, África do Sul. Os restos constituíam-se de um crânio muito bem preservado e de um molde endocranial do cérebro do indivíduo. Apesar do cérebro ser pequeno (410 cm³), seu formato era redondo, diferentemente daqueles dos chimpanzés e gorilas, sendo mais semelhante ao cérebro do homem moderno. Além disso, o espécime exibia dentes caninos pequenos e a posição doforamen magnum foi uma evidência da locomoção bípede. Todos esses traços convenceram Dart de que o "bebê de Taung" era um ancestral humano bípede, uma forma transitória entre "macacos" e humanos. Mais 20 anos passariam até que as reivindicações de Dart fossem levadas em consideração, seguindo a descoberta de mais fósseis que lembravam o achado de Dart. A visão prevalente naquele tempo era a de que um cérebro grande desenvolveu-se antes da locomoção bípede. Pensava-se que a inteligência presente nos humanos modernos fosse um pré-requisito para o bipedalismo.

Os Australopithecíneos são agora vistos como os ancestrais imediatos do género Homo, o grupo ao qual os homens modernos pertencem. Tanto os Australopithecines quanto o Homo pertencem à família Hominida e, mas dados recentes têm levado a questionar a posição do A. africanus como um ancestral direito dos humanos modernos; ele pode muito bem ter sido um primo mais distante. Os Australopithecinesforam originalmente classificados em dois tipos: gráceis e robustos. A variedade robusta de Australopithecus tem, desde então, sido reclassificada como Paranthropus. Na década de 1930, quando os espécimes robustos foram descritos pela primeira vez, o género Paranthropus foi utilizado. Durante a década de 1960, a variedade robusta foi transformada em Australopithecus. A tendência recente tem-se voltado à classificação original como um género separado.

CONCLUSÃO

Depois de uma breve investigação com base o nosso tema “Biologia Evolutiva” concluímos que; A Biologia Evolutiva é a área da Biologia que estuda a ascendência comum e a descendência das espécies. Estuda também as mudanças que ocorrem nos seres vivos com o passar do tempo (evolução biológica).  

A Biologia Evolutiva como disciplina académica surgiu como resultado do neodarwinismo desenvolvido nas décadas de 1930 e 1940. Porém, foi somente a partir da década de 1970 que grandes universidades norte-americanas e europeias criaram departamentos de biologia evolutiva.

Actualmente, nos Estados Unidos, graças aos avanços nos campos da biologia molecular e celular, muitas universidades criaram departamentos destinados ao estudo da Biologia Evolutiva.