EVOLUÇÃO E A ORIGEM DA VIDA

Todas as espécies que povoam o planeta atualmente têm o mesmo ancestral comum - do qual a Ciência continua buscando evidências.

A vida na Terra teve origem há cerca de 4 bilhões de anos — Foto: Pixabay

E se pudéssemos fazer a árvore genealógica de toda a vida na Terra?

Imagine que essa árvore seja grande o suficiente para que consigamos identificar o momento em que todas as espécies que hoje habitam o planeta - animais, plantas, bactérias - se originaram.

Essa viagem de retrospectiva teria quase 4 bilhões de anos.

Na primeira linha, ela mostraria LUCA, o "parente" mais distante de todos os seres que hoje encontramos na Terra.

Quando a Terra se formou, há cerca de 4,6 bilhões, de anos não havia vida - ela apareceu alguns milhões de anos depois, na água.

LUCA não foi a primeira forma de vida que surgiu no planeta, mas aquela a partir da qual se desenvolveram os organismos que hoje conhecemos.

O nome vem da sigla em inglês Last Universal Common Ancestor, que se traduz como Último Ancestral Comum Universal e vem de um conceito que aparecia já na teoria da evolução de Darwin.

Água quente

LUCA não faz referência a um exemplar específico, mas a um tipo de organismo unicelular que evoluiu por milhões de anos.

Todos os seres vivos compartilham um código que traduz a informação contida no material genético - no DNA e no RNA - para viabilizar a produção dos aminoácidos que vão dar origem às proteínas - e, em última instância, à vida.

O mesmo aminoácido será formado pela mesma sequência de bases nitrogenadas, ainda que ele esteja presente em animais diferentes.

É assim que, de alguma forma, todos compartilhamos um pouco de LUCA.

Ainda que não haja evidências físicas - como fósseis - desses organismos, estima-se, pelas características do planeta naquela etapa primitiva de desenvolvimento, que eles viviam em lagos geotérmicos nos quais a temperatura podia superar os 90ºC.

O habitat seria similar às fontes hidrotermais que existem no fundo dos oceanos, que são fissuras na crosta a partir das quais emerge fluido geotermal do interior da Terra.

Ou não tão quente

Um estudo recente, contudo, aponta que o ambiente em que LUCA vivia não seria aquele que os cientistas pensavam até então - mas um local bem mais "fresco".

Um grupo do Instituto Pasteur, na França, realizou análises genéticas e evolutivas que os levaram a concluir que nosso antepassado possivelmente não vivia em águas tão quentes.

Os pesquisadores avaliaram sequências de uma proteína chamada girase reversa, que está presente nos organismos capazes de suportar altas temperaturas.

As análises dos cientistas apontam que essa proteína não estava presente no LUCA e, por isso, dificilmente ele seria capaz de viver em ambientes extremamente quentes.

"A mera ausência (desta proteína) nos permite deduzir informações acerca da temperatura ótima para o crescimento de organismos extintos há muito tempo, tão antigos quanto o LUCA", diz um dos pesquisadores no estudo.

A Ciência continua buscando evidências concretas do LUCA no planeta - mas, se essa pesquisa estiver correta, há décadas estivemos procurando no lugar errado.

Evolução 

Todas as espécies de seres vivos – animais, vegetais, fungos, bactérias e protozoários – evoluem sem parar (isto é, se transformam). Mas as mudanças são tão pequenas e lentas que é difícil percebê-las ao longo de poucas gerações.

Com o passar do tempo, contudo, as pequenas diferenças vão se acumulando. Assim, depois um tempo razoável, teremos bichos, plantas ou bactérias bem diversas de seus antepassados. Essas espécies evoluíram.

Com o passar dos milênios, a evolução resulta no aparecimento de novas espécies, variedades e raças. As variedades e raças da mesma espécie podem cruzar-se livremente. As espécies, não.

Todas as espécies incluem muitas variedades e raças, que se misturam e se reproduzem todo o tempo. A espécie humana, por exemplo, possui inúmeras variedades de cor de pele, altura, largura do tórax, formato dos ossos da face etc.

Essas variantes resultaram, em geral, de adaptações às condições de vida. As cores mais escuras ou claras de pele surgiram devido à falta ou ao excesso de luz solar.

A evolução das espécies é um fato, e ela continua ocorrendo sob os nossos olhos. 

1. Por que as espécies evoluem? 
2. Qual é o mecanismo que produz a modificação progressiva das espécies, o surgimento de novas espécies e até a extinção de algumas delas?

Essas perguntas despertaram a curiosidade de vários naturalistas. Tentando respondê-las, foram propostas as teorias evolucionistas. Duas dessas hipóteses merecem destaque: a de Lamarck (lamarquismo) e a de Darwin (darwinismo).

Darwin                  Lamarck

A Teoria de Lamarck

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829)

Grande naturalista francês, inventou a palavra  "Biologia” para designar a ciência geral dos seres vivos. Criou, também, os termos “Vertebrados” e “Invertebrados” e estudou a história geológica destes últimos. Com uma vasta cultura científica, Lamarck contribuiu ainda para o desenvolvimento da Meteorologia, a ciência da Atmosfera.

Para Lamarck, a evolução ocorre porque os seres vivos precisam adaptar-se às transformações dos ambientes em que vivem. Se as espécies não acompanhassem a evolução dos ambientes, elas não sobreviveriam.

1. USO E DESUSO: hipertrofia e atrofia;
2. Princípio da transmissão hereditária dos caracteres adquiridos – devido ao uso ou desuso de órgãos seriam transmitidas aos filhos. Isto é, seriam hereditárias.

Lamarck estava certo?

Sem dúvida ele estava certo quanto ao fato de as espécies evoluírem. Entretanto, todas as experiências realizadas com animais, vegetais e bactérias demonstraram que as características adquiridas em vida pelos indivíduos não são transmitidas aos seus filhos e descendentes. Lamarck se enganara quanto à causa da evolução.

Teoria de Darwin

Charles Robert Darwin (1809 - 1882)

Naturalista inglês que convenceu definitivamente os cientistas da existência de uma evolução biológica. Além disso, ele propôs uma explicação diferente da de Lamarck para o modo como ela acontece.

Darwin embarcou como naturalista a bordo do navio Beagle e passou cinco anos viajando. Esta viagem o tornaria, antes, um famoso geólogo e, depois, o grande inspirador da Biologia moderna.

Darwin receava tanto divulgar sua obra que instruiu sua esposa para que a publicasse apenas após sua morte. Contudo, outro naturalista, Alfred Russel Wallace, desenvolveu um esboço da mesma ideia – a Evolução pela Seleção Natural – e enviou-a para Darwin. Este percebeu, então, que não poderia mais hesitar e, em 1858, ambos publicaram em conjunto um “artigo prévio” expondo a essência de sua nova teoria. Absolutamente ninguém prestou atenção a esse artigo.

Darwin era um minucioso observador de detalhes - sistematizando uma enorme quantidade de dados obtidos durante a observação de animais e vegetais.

1.   Indicando que as variações dentro das espécies pareciam ser adaptações aos diferentes ambientes em que as espécies viviam.
2.     Observou as adaptações necessárias aos ambientes ligeiramente diversos em cada uma delas.

Como as Espécies Evoluem? Os mais aptos a sobreviver.

A cada nova geração, a maioria dos sobreviventes é composta de indivíduos mais aptos em alguma coisa. E estes transmitem suas aptidões aos seus filhos, que já nascem com elas.

Resumindo: a natureza seleciona os portadores de uma diferença e deixa perecer os demais. Daí a teoria da evolução de Darwin chamar-se “Teoria da Seleção Natural”, ou da “Seleção dos mais aptos”.

A teoria da evolução

A teoria da evolução afirma que as espécies atuais descendem de outras espécies que sofreram modificações através dos tempos.

Os antepassados das espécies atualmente existentes são considerados descendentes de predecessores diferentes deles, e assim por diante, a partir de organismos precursores, extremamente primitivos e desconhecidos. O evolucionismo prega o transformismo, explica a grande diversidade de formas de vida e rejeita o fixismo, segundo o qual o número de espécies é fixo e elas não sofrem modificações.

Quais são as evidências do processo evolutivo? Tais evidências, que passaremos a analisar, podem ser resumidas em:

• Anatomia comparada
• Embriologia comparada
• Bioquímica
• Fósseis

A anatomia comparada

Quanto mais recente o antepassado, maior a semelhança estrutural.

O estudo comparado da anatomia de animais e vegetais mostra a existência de um padrão fundamental similar na estrutura dos sistemas de órgãos. Os sistemas esquelético, circulatório e excretor constituem um ótimo exemplo disto, pelas homologias. 

Dizemos que dois ou mais órgãos são homólogos quando têm a mesma origem embrionária e estrutura semelhante, podendo a função ser a mesma ou não.

Apesar de superficialmente diferentes, uma nadadeira de baleia, uma asa de ave, uma asa de morcego, uma pata de gato, uma pata anterior de cavalo e a mão e o braço humanos são órgãos homólogos. Em cada um deles, aparece quase o mesmo número de ossos, músculos, nervos e vasos sanguíneos, ordenados segundo um mesmo padrão e com grande similaridade no desenvolvimento embrionário.

Semelhança morfológica entre estruturas, em função de adaptação à execução da mesma função.  As asas dos insetos e das aves são estruturas diferentes quanto à origem Embriológica, mas ambas estão adaptadas à execução de uma mesma função: o vôo. São, portanto, estruturas análogas. 

  

Órgãos vestigiais

Há vestígios ou rudimentos de órgãos que representam restos inúteis de estruturas ou de órgãos que são grandes e funcionais em alguns outros animais. No corpo humano, existem vários órgãos vestigiais, entre os quais citamos:

 O apêndice vermiforme, o cóccix e a prega semilunar.

O apêndice vermiforme é uma curta expansão, que se localiza na região em que o intestino grosso se liga ao delgado. Trata-se de um vestígio do volumoso ceco, existente nos herbívoros. Os volumosos cecos dos mamíferos herbívoros armazenam o alimento, enquanto sobre ele se exerce a ação bacteriana, para a digestão da celulose.

No homem, a coluna vertebral termina no cóccix, um osso recurvado formado por vértebras fusionadas, que é um vestígio de cauda, existente em numerosos mamíferos.

        A prega semilunar é uma dobra de carne existente no ângulo interno do olho humano. Essa prega é um vestígio da membrana nictitante, que em aves e répteis constitui uma terceira pálpebra móvel, para limpeza e lubrificação do globo ocular.

      A embriologia comparada

Animais de espécies diferentes, quando na fase embrionária, são muito semelhantes. Quanto maior a semelhança entre os adultos de espécies diferentes, mais prolongada é a fase embrionária comum. Assim é que os embriões de um peixe, anfíbio, réptil, ave e mamífero (inclusive o homem) têm bolsas branquiais e cauda; a explicação é que nós descendemos de animais em que tais órgãos eram funcionais.

A bioquímica

A bioquímica comparada mostra que o grau de semelhança entre indivíduos da mesma espécie está relacionado com o grau de parentesco. Um exemplo clássico de evidência bioquímica para a evolução é a variação da proteína citocroma c (associado ao trabalho mitocondrial) em células vivas.

    Os fósseis

Paleontologia é a ciência que estuda os fósseis, isto é, restos ou vestígios de animais ou de vegetais que viveram antes dos tempos históricos e que se conservaram nas rochas. Assim, são fósseis não apenas partes de esqueletos que foram preservadas, mas também pegadas de animais conservadas em rochas.

Os fósseis documentam a evolução dos organismos no decorrer do tempo geológico. 

O estudo da sequência dos fósseis existentes desde as camadas rochosas mais antigas até as mais recentes revela:

• Modificação contínua das espécies através dos tempos, com a extinção de algumas e modificações em outras.
• Aumento em diversidade e também em complexidade nas formas fósseis.
• Existência de formas de transição entre dois grupos.

coprólito

A moderna teoria sintética da evolução 

 Neodarwinismo

Processos básicos da evolução são quatro:

1. mutação;
2. recombinação;
3. genética;
4. Seleção natural;
5. Isolamento reprodutivo. 

Os três primeiros constituem as fontes da variabilidade genética, sem a qual não se pode ocorrer modificação. A seleção natural e o isolamento reprodutivo orientam as variações em canais adaptativos.

As fontes de variabilidade

Variabilidade:  as diferenças existentes entre os indivíduos da mesma espécie - a existência de inúmeras diferenças (variações) entre os organismos que a compõem. Assim, nunca existem dois indivíduos idênticos (mesmo os chamados gêmeos idênticos, quando atentamente observados, diferirão em alguns caracteres). 

A diversidade entre os organismos da mesma espécie é determinada por dois fatores: 

1- Recombinação genética (novas combinações dos genes já existentes em uma dada população): segregação independente e permutação.

2- Mutação (novos genótipos e fenótipos): ocorre espontaneamente, ou seja, nunca aparece como resposta do organismo a uma situação ambiental.

A seleção natural

As variações são submetidas ao meio ambiente que, pela seleção natural, conserva as favoráveis e elimina as desfavoráveis.  Assim, quando as condições ambientais se modificam, algumas variações serão vantajosas e permitirão, aos indivíduos que as apresentam, sobre viver e produzir mais descendentes do que aqueles que não as têm.

Melanismo Industrial

Nos séculos XVIII e XIX, várias alterações ocorreram na esfera industrial, primeiro na Inglaterra e, posteriormente, nos países do leste europeu e América. Particularmente na Inglaterra, mudanças foram observadas em algumas populações de animais devido à poluição do ar que aumentou com a Revolução Industrial. 

Resistência de moscas ao DDT: Durante o primeiro ano em que o DDT foi usado numa determinada localidade, quase todas as moscas foram mortas; algumas, porém, por causa da variação herdada, não foram afetadas. Puderam sobreviver e se reproduzir e, assim, logo ultrapassaram em número os tipos de moscas menos resistentes naquela área. O inseticida foi se tornando menos ativo. 

DDT (sigla de diclorodifeniltricloroetano) pesticida moderno, largamente usado durante e após a Segunda Guerra Mundial para o combate aos mosquitos vetores de doenças como malária e dengue.

Resistência de bactérias aos antibióticos

Bactérias patogênicas terem adquirido resistência a um determinado antibiótico. Assim, o tratamento prolongado acaba perdendo toda a eficácia, havendo a necessidade de troca do medicamento. Se uma colônia de bactérias recebe uma pequena dose de um determinado antibiótico, ocorre a morte da maioria delas, sobrevivendo aquelas portadoras de variações que conferem resistência ao medicamento.

https://saude.abril.com.br/medicina/como-bacterias-criam-resistencia-a-antibioticos/

Anemia falciforme

Na anemia falciforme ou siclemia, as hemácias recém-formadas têm forma normal, mas, sob condições de baixa taxa de oxigênio, a maioria se deforma, adquirindo o aspecto de uma foice.

Essas células anormais são destruídas no baço, o que provoca anemia. As aglomerações de hemácias falciformes provocam obstrução de vasos capilares e enfartes dolorosos em vários tecidos e órgãos, tais como ossos, baço e pulmões.

   A Origem da Vida

   Como teria aparecido a vida na Terra?

   Principais hipóteses.

       A resposta a esse problema tem preocupado o homem durante séculos, tendo as diversas religiões e a ciência procurado dar uma resposta satisfatória. A seguir, examinaremos apenas a aproximação científica em relação à questão.

Geração Espontânea

      Essa ideia perdurou até o século XIX, onde acreditava-se que a vida surgia a partir da matéria inanimada. Essa ideia foi defendida por Aristóteles, mesmo tendo estudado detalhadamente a reprodução sexuada de vários animais.

      Uma longa discussão entre os diversos pesquisadores ocorreu nesse período, até que atualmente aceita a teoria da Biogênese.

   

Biogênese

       

      Utilizando experimentos de outros cientistas Francesco Redi, investigou a suposta origem de vermes na carne em decomposição, já que a carne em decomposição atraia as moscas. Onde pode concluir através de seu experimento que a geração espontânea através da carne não ocorre.

      Um ser vivo só surge a partir de outro ser vivo preexistente.

Biogênese e Louis Pasteur

       Pasteur reforçou a teoria da Biogênese. O experimento de  Pasteur mostra que o ar contém microorganismo.

•Fez contribuições importantíssima para a medicina e microbiologia.

                          •Veio a ideia da Pasteurização.

Panspermia

      De acordo com essa proposta, os seres vivos não se originaram na Terra, mas sim de outro planeta, através de esporos ou de outras formas resistentes, aderidos a meteoritos, que caíram e continuam caindo no planeta.

A hipótese autotrófica

       Como todo ser vivo necessita de alimento para sobreviver, é lógico admitir que os primeiros seres vivos tenham sido capazes de produzi-lo, isto é, tenham sido autótrofos, que sintetizam alimentos orgânicos à custa de uma série externamente complexa de reações químicas, exigindo que o organismo também seja complexo. Aceitando a hipótese autotrófica, somos obrigados a acre ditar que repentinamente surgiu um ser vivo já muito complicado logo de início. Acontece, porém, que a teoria da evolução biológica, contra a qual não há objeções sérias, afirma que os primeiros seres vivos devem ter sido bastante simples, levando muito tempo para se tornarem com plexos.

A hipótese heterotrófica

       Supõe que a forma mais primitiva devida se desenvolveu de matéria não viva, formando-se em um ambiente complexo um ser muito simples, incapaz de fabricar seu alimento.

Os primeiros seres vivos eram:

Unicelular        

Procariontes      

Heterotróficos 

Anaeróbicos