AULA SOBRE OS MECANISMOS DE DIFERENCIAÇÃO DAS ESPÉCIES

Conceito de espécie 

Para melhor compreensão dos fatos se faz necessário determinar com clareza qual conceito de espécie está sendo levado em conta. Neste caso está sendo considerada a definição clássica, segundo o conceito biológico de Mayr (1942, 1963), que define espécie como uma população de organismos naturais que se entrecruzam e estão isolados reprodutivamente de grupos semelhantes por características biológicas ou biogeográficas. O principal critério empregado nesse conceito é o isolamento reprodutivo pré e pós-zigótico. Entretanto, ele não pode ser aplicado quando se está avaliando organismos fósseis, organismos exclusivamente assexuados ou híbridos viáveis e férteis. Visando suprir essa deficiência também está sendo levado em conta o conceito evolutivo definido por Wiley (1981). Nesse caso, espécie é considerada uma única linhagem de população ancestral-descendente que mantém sua identidade em relação a outras linhagens e que possui sua própria tendência evolutiva e destino histórico.

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Especiação e seus mecanismos: histórico conceitual e avanços recentes

MUTAÇÃO E SELEÇÃO NATURAL: FATORES EVOLUTIVOS?

Ó 1999 Marcia Oliveira de Paula

 INTRODUÇÃO

De acordo com a teoria da evolução, a vida na terra começou com a evolução da célula, a partir da qual se desenvolveram os organismos mais simples. Estes deram origem aos organismos mais complexos. Todos os novos genes e novas informações surgiram por mutação e recombinação. As mutações ocorrem ao acaso. A maioria delas são deletérias e diminuirão a adaptação dos organismos ao meio ambiente. Novas combinações do material genético são formadas através da recombinação de genes que ocorre na meiose, durante a reprodução sexuada. A seleção natural elimina as mutações deletérias e preserva as combinações disponíveis que estão melhor adaptadas ao ambiente.

Pode-se então perceber que, segundo a teoria da evolução, a mutação e seleção natural constituem-se nos principais fatores evolutivos. Mas será que elas somente seriam capazes de, a partir de organismos unicelulares, originar toda a grande variedade de seres vivos que temos hoje?

 MECANISMOS EVOLUTIVOS

Existem quatro explicações normalmente oferecidas para a variação observada dentro de uma espécie e entre espécies diferentes: influências ambientais, mutação, recombinação e seleção natural.

 Influências ambientais

Respostas a diferentes fatores ambientais podem produzir diferenças entre indivíduos, mas isso não ocorre devido a novos genes, mas sim devido à expressão de genes que já estavam presentes. Por exemplo, os abetos Englemann existentes nas Montanhas Rochosas atingem 25 metros na altitude de 2700 metros, mas apresentam formas anãs grotescas na altitude de 3000 a 3300 metros. A variação ambiental não afeta a linhagem, isto é, se as sementes forem plantadas em outro ambiente, as plantas se desenvolverão de acordo com o novo ambiente, e não com o velho.

  Mutação

A mutação pode ser definida como um evento que dá origem a alterações qualitativas ou quantitativas no material genético. Podem ser de dois tipos:

-Mutação gênica ou mutação de ponto

São alterações muito pequenas que não afetam os cromossomos de maneira visível, pois envolvem alterações num número reduzido de nucleotídeos da molécula de DNA. Podem ser substituições de bases ou adições ou deleções de nucleotídeos na molécula de DNA.

-Mutação cromossômica ou aberração cromossômica

São mutações que alteram de maneira visível ao microscópio, seja o número, seja a estrutura dos cromossomos.

As aberrações cromossômicas podem ser:

1. Numéricas: envolvem alterações no número cromossômico. Estas podem ser subclassificadas em euploidias e aneuploidias.

Euploidias - um indivíduo ou célula diplóide normal tem dois genomas (2n). Euplóides são células ou organismos nos quais o número de genomas (n) ocorre em múltiplos inteiros (n, 3n, 4n, 5n, etc.).

Aneuploidias - neste tipo de modificação, o número de cromossomos do genoma fica alterado, formando complementos somáticos que são múltiplos irregulares do genoma característico da espécie. Assim, o indivíduo tem cromossomos a mais ou a menos em um dos pares, mas não em todos.

2. Estruturais: afetam a estrutura dos cromossomos, ou seja, o número ou o arranjo dos genes nos cromossomos. Podem ser subclassificadas em:

Deficiência ou deleção - é a perda de uma porção maior ou menor do cromossomo, resultando na falta de um ou mais genes.

Duplicação - é o produto da presença de uma porção extra de cromossomo, resultando na repetição de um ou mais genes.

Inversão - ocorre quando, num determinado segmento de cromossomo, houver duas fraturas, seguidas da subsequente soldadura do fragmento mediano, agora, porém, colocado em posição invertida.

Translocação - ocorre quando os fragmentos de um cromossomo são transferidos para outro cromossomo não homólogo.

O fenômeno da mutação é um componente da maior importância do modelo evolucionista. Este precisa pressupor algum mecanismo que produza o processo ascendente requerido em termos de complexidade, que caracteriza o modelo em sua dimensão mais ampla. E a mutação é supostamente este mecanismo.

Porém, alguns fatos experimentais sobre as mutações devem ser considerados:

1. As mutações são feitas ao acaso, e não dirigidas.

Não há forma alguma de controlar as mutações, para fazer com que elas produzam as características que possam ser necessárias. A seleção natural precisa simplesmente aproveitar-se do que der e vier.

2. As mutações são raras.

A freqüência estimada da maioria das mutações nos organismos superiores é de uma em dez mil a uma em um milhão por gene por geração.

3. A maioria das mutações é deletéria.

As aberrações cromossômicas geralmente têm efeitos bastante drásticos sobre os indivíduos que as possuem. Com relação às aberrações numéricas, as alterações fenotípicas produzidas pela adição ou subtração de um cromossoma (aneuploidia) são tão drásticas que tornam estes tipos de aberrações praticamente sem importância na evolução. Euploidias são muito raras em animais, mas em vegetais podem originar novas espécies. As aberrações cromossômicas estruturais também podem ter efeitos bastante graves. Pequenas deficiências podem comprometer substancialmente a viabilidade de seus portadores. Já as duplicações são mais comuns e menos prejudiciais que as deficiências. Segundo alguns autores, as duplicações fornecem um meio de introduzir novos genes numa população. Estes novos genes poderiam sofrer mutação sem causar grandes danos ao organismo, pois as enzimas indispensáveis estão sendo sintetizadas pelo gene não alterado.

A maioria das milhares de mutações gênicas estudadas é deletéria e recessiva. É altamente improvável que uma mutação possa ser construtiva. Mudanças casuais em qualquer sistema complexo integrado provavelmente perturbarão o sistema. Por exemplo, mutações nos genes das moscas das frutas podem causar perda ou redução das asas, mudanças na cor dos olhos e outras. O fato de que as mutações são normalmente neutras ou deletérias contradiz o ponto de vista de que as mutações constituem um mecanismo para o avanço de uma espécie.

Apesar de que a maioria das mutações torna os organismos menos eficientes, sendo assim desvantajosas, existe a possibilidade de desenvolver novas características desejáveis através da indução de mutações, principalmente em plantas. Por exemplo, já foram obtidos mutantes de cevada que apresentam aumento na produção, resistência a doenças causadas por fungos, caule mais rijo, aumento no conteúdo de proteínas e sementes sem casca.

Algumas mutações são neutras, ou seja, não diminuem a sobrevivência das espécies.

Para que uma espécie se torne mais complexa, é necessário mais que uma simples mutação em um gene: são requeridos novos genes. Mas adicionar simplesmente um novo gene pode não funcionar. Genes não trabalham isolados. Ao contrário, o conjunto de genes de um organismo trabalha junto para produzir o organismo. Um novo gene precisa interagir apropriadamente com todos os outros genes para que o organismo sobreviva. Além disso, vários novos genes seriam necessários para produzir uma nova estrutura e um organismo mais complexo. Cada novo gene requereria um gene regulador. Além disso, cada novo gene teria que operar em um determinado momento no desenvolvimento para que a nova estrutura se desenvolvesse corretamente. Não parece razoável esperar que mesmo um novo gene apareça por acaso, quanto mais diversos genes altamente coordenados trabalhando juntos para produzir uma nova estrutura.

Recombinação

Recombinação é a mistura de genes que ocorre durante a meiose, para formação dos gametas. Essa recombinação é responsável pela singularidade de cada indivíduo de uma mesma espécie. A probabilidade de que dois indivíduos da mesma irmandade sejam iguais é praticamente zero.

Seleção natural

Segundo a teoria da evolução, a mudança começa com o material genético fornecido por mutações casuais e recombinação. A seleção natural é o processo chave que age sobre a casualidade da mutação e seleciona as características apropriadas para melhorar a adaptação dos organismos. A maioria das mutações é deletéria, mas a seleção natural é efetiva em eliminar as mutações mais destrutivas e preservar as benéficas. Consequentemente o efeito resultante é para cima, melhorando a adaptação ao ambiente, e consequentemente levando à produção de novos genes, novas adaptações e mesmo novos sistemas de órgãos.

Um exemplo de seleção que ocorre em condições naturais é o do melanismo industrial. Um dos exemplos clássicos envolvendo mudanças causadas por seleção natural é o que se refere ao aumento de formas melânicas em populações de mariposas. Na mariposa Biston betularia, até a primeira metade do século XIX, a única forma conhecida era branco acinzentada, salpicada de pontos pretos. Exemplares escuros eram encontrados muito raramente. Em Manchester, Inglaterra, a primeira referência de um exemplar escuro data de 1848. Entretanto, em 1895, aproximadamente 98% dos exemplares coletados eram escuros. O que aconteceu para ocasionar essa mudança? Com a industrialização crescente de várias regiões inglesas, a fuligem produzida pelas fábricas enegreceu lentamente muros e troncos de árvores. Num ambiente sem fuligem, as mariposas claras confundem-se melhor com os troncos das árvores, que são cobertos por liquens. Ao contrário, as de cor escura são enxergadas pelos pássaros, predadas mais facilmente e têm menores chances de transmitirem seus genes a seus descendentes. Quando, porém, o ambiente fica enegrecido pela fuligem, a situação se inverte: as mariposas escuras se escondem melhor dos predadores, sobrevivem e se reproduzem com maior freqüência do que as claras. A cor escura, neste caso, acaba por predominar na população. Hoje já se sabe que a cor da mariposa é hereditária e depende de um par de genes, sendo a variedade escura condicionada por um gene dominante.

As observações da seleção natural, ao invés de mostrarem que ela é capaz de produzir mudança genética ilimitada, revelam os seus limites potenciais para mudança. No caso das mariposas descrito anteriormente houve apenas uma alteração na freqüência do gene para cor.

Outra observação da seleção natural mostra o seu potencial limitado para mudanças. Os famosos tentilhões de Darwin, localizados nas Ilhas Galápagos, são classificados em treze espécies colocadas em dois gêneros, e são sempre usados como exemplo de seleção natural e irradiação adaptativa. Estes tentilhões, em lugar de apresentar fortes argumentos a favor de um mecanismo para grandes mudanças, são uma ilustração de mudança limitada. Apesar de os tentilhões serem diferentes entre si com relação aos seu bicos e plumagens, eles são muito semelhantes internamente, e realmente não são muito diferentes um do outro. As várias espécies de tentilhões foram capazes de se estabelecer graças à sua habilidade de encontrar e preencher um nicho ecológico vazio.

O criacionismo sugere que a mutação e seleção natural não são capazes de produzir um aumento na complexidade originando novos genes e órgãos. Elas só são capazes de mudar os animais dentro das restrições de seu potencial genético original. A seleção natural age também como um freio, para eliminar muitos dos indivíduos que foram enfraquecidos pelas mutações e assim diminuir as forças destrutivas que se originam da mutação.

Essa interpretação da seleção natural feita pelo criacionismo não é realmente uma idéia nova ou radical, e não vai contra os dados disponíveis. Muitos cientistas não criacionistas se questionam se a seleção natural pode realmente fazer algumas das coisas que a teoria da evolução afirma que ela faz. Eles não sugerem que os animais foram criados, mas que o processo tradicional da mutação de ponto e seleção natural não é o processo que gera mudança evolutiva significativa. O criacionismo reconhece que a seleção natural é uma força significativa, mas sugere que ela não é capaz de gerar novas estruturas significativas, e que não há outro mecanismo evolutivo que possa fazer isso.

Mesmo que a mutação ou a recombinação realmente pudessem produzir algo verdadeiramente novo, para que sobre isso a seleção natural agisse, essa novidade quase certamente seria rapidamente eliminada. Uma nova característica estrutural ou orgânica que conferisse uma vantagem verdadeira na luta pela existência - por exemplo, uma asa para um animal anteriormente terrestre, ou um olho para um animal até então sem olhos - seria inútil ou até mesmo prejudicial, enquanto não estivesse plenamente desenvolvido. Não haveria razão para que a seleção natural favorecesse uma asa incipiente ou um olho incipiente ou qualquer outra característica incipiente. Indivíduos com órgãos incipientes sem utilidade estariam em desvantagem, e poderiam ser eliminados pela seleção natural. Não obstante, de alguma forma, se o modelo evolucionista é válido, as asas "evoluíram" em quatro ocasiões diferentes ( em insetos, répteis voadores, aves e morcegos) e olhos "evoluíram" independentemente pelo menos três vezes. Salisbury comentou este fato notável como se segue: "A minha última dúvida refere-se à chamada evolução paralela... Até algo tão complexo como o olho apareceu várias vezes, por exemplo, nas lulas, nos invertebrados e nos artrópodes. Já é suficientemente difícil prestar esclarecimento acerca da origem de tais coisa uma vez, mas o pensamento de produzi-los várias vezes, de acordo com a teoria da evolução, faz com que a minha cabeça gire." Além disso, um órgão não precisa apenas estar completo: ele precisa trabalhar em harmonia com outros órgãos. Que vantagem haveria se um olho pudesse ver um inimigo se aproximando mas se não houvesse conexões nervosas para produzir uma resposta?

 CONCLUSÃO

Mutação e seleção natural são fatores que podem gerar diversidade em populações naturais, levando provavelmente, aliadas a outros fatores, à formação de novas raças e espécies, ou seja, mudança genética limitada. Mutação e seleção natural podem modificar informações, mas elas não podem criar novas informações. Portanto, estes fatores nunca poderiam levar a um aumento de complexidade, indispensável para a teoria da evolução. E não existe nenhum mecanismo genético plausível que possa levar a este aumento de complexidade.

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