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.

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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.

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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)

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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

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= 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.

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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

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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

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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)

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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.

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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).

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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

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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.

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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

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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

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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

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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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