Unidade 7 - Evolução Biológica

Unicelularidade e Multicelulariedade


Origem das células eucarióticas

Os fósseis mais antigos que se conhecem pertencem a organismos procariontes, pelo que se supõe que os eucariontes terão evoluído a partir de um ancestral procarionte que acumulou, gradualmente, uma maior complexidade estrutural.
Na procura desta resposta existem vários modelos explicativos que lançam hipóteses para explicar o aparecimento dos seres eucariontes a partir dos procariontes.

- Modelo Autogenético
Segundo o modelo autogenético, algumas células procarióticas ter-se-iam tornado progressivamente mais complexas. Prolongamentos da membrana citoplasmática deslocaram-se para o interior do citoplasma, originando compartimentos, separados do resto do citoplasma, que viriam a constituir os organelos celulares. Como resultado dessa compartimentação, foi possível as células fazer uma divisão interna das suas funções. Os defensores deste modelo sugerem que o primeiro compartimento a surgir dentro da célula foi o invólucro nuclear. Como resultado do aumento do número de organelos celulares, estas células sofreram um aumento de tamanho muito acentuado.

Argumentos a favor:
-Continuidade física e semelhança estrutural entre as membranas celulares internas e externa.  

Argumentos contra:
-Este modelo não teve grande aceitação pela comunidade científica pois não esclarece a especialização das membranas invaginadas, nomeadamente as mitocôndrias e cloroplastos. Era de esperar que as mitocôndrias e os cloroplastos que resultaram da invaginação tivessem o DNA semelhante ao do núcleo e isso não acontece.

Fonte: http://ciencias2-condemonsaraz.blogspot.pt/2010/11/modelo-autogenico.html

- Modelo Endossimbiótico

Segundo a hipótese endossimbiótica, células procarióticas de vida livre foram endocitadas por procariontes de maiores dimensões, com quem estabeleceram uma relação de endossimbiose (benefício mútuo).

• As mitocôndrias atuais evoluíram a partir de procariontes de vida livre endocitados, com capacidade de realizar a respiração aeróbia.

• Os cloroplastos atuais evoluíram a partir de procariontes de vida livre endocitados, com capacidade de realizar a fotossíntese.

Argumentos a favor:
-As mitocôndrias e os cloroplastos possuem o seu próprio DNA (uma moléucla circular semelhante ao DNA procariótico).
-Tantos os cloroplastos como as mitocôndrias dividem-se por bipartição, de forma independente do resto da célula eucariótica.
-Ambos os organelos possuem ribossomas idênticos aos que existem nos seres procarióticos atuais.

Argumentos contra:
-Não explica a origem do núcleo e dos restantes organitos endomembranares. 

Fonte: https://www.flickr.com/photos/42698311@N04/4121341017/

Comparando os dois modelos:

Fonte: http://universo-de-vida.blogspot.pt/2010/01/modelo-autogenico-vs-modelo.html

Origem da multicelularidade

As membranas internas das células eucarióticas permitiram, até certo ponto, contornar o problema da falta de superfície em relação ao volume da célula. Contudo, a logística necessária para levar a cabo o metabolismo celular limita o tamanho da célula, que não pode aumentar indefinidamente. O desenvolvimento de uma maior complexidade estrutural e metabólica foi conseguida através do desenvolvimento de organismos multicelulares. A cooperação e a divisão de tarefas torna possível a exploração de recursos que uma só célula não pode utilizar.

O primeiro passo na evolução para os organismos multicelulares terá sido a associação de organismos unicelulares em colónias.

Nalguns tipos de associação colonial relativamente simples, as células, após a divisão, mantêm-se unidas por uma matriz e são morfológica e fisiologicamente equivalentes, podendo, cada uma delas, dar origem a uma nova colónia. Em associações coloniais mais complexas, e envolvendo maior número de células, verifica-se comunicação entre as células, coordenação das atividades celulares, especialização de células e divisão de tarefas.

A especialização e a cooperação permitem que as células se combinem, formando um organismo com mais capacidade do que cada uma das suas partes constituintes.

O aparecimento da multicelularidade permitiu uma série de tendências evolutivas que acabaram por  conferir vantagens aos respetivos organismos:

• A diferenciação celular, com a consequente especialização no desempenho de determinadas funções, conduziu a uma diminuição da taxa metabólica e a uma utilização mais eficaz da energia.
• O aparecimento de seres já de maiores dimensões conduziu a:
  - uma maior diversidade de formas, o que permitiu uma melhor adaptação aos diferentes ambientes;
  - um aumento de complexidade e interação  entre os sistemas de órgãos, o que permitiu uma maior autonomia do meio interno em relação ao meio externo, e um maior equilíbrio (homeostasia) face às flutuações do meio externo.

A origem dos eucariontes e a evolução da multicelularidade estiveram na origem de uma explosão da diversidade biológica.

Mecanismos de evolução

Existem duas grandes correntes para explicar a origem e diversidade das espécies, o Fixismo e Evolucionismo.

O Fixismo considera que as diferentes espécies de seres vivos são permanentes, perfeitas e imutáveis e que foram originadas independentemente de uma das outras.

O Evolucionismo defende que os seres vivos que existem, atualmente, na Terra são o resultado da modificação de seres vivos que existiram no passado. As espécies de seres vivos relacionam-se umas com as outras e alteram-se ao longo do tempo.

Teorias fixistas

Geração Espontânea
Os seres vivos eram criados a partir da matéria inanimada e que um princípio ativo a transformaria em viva. (Aristóteles - 384 a 322 a.C.)

Criacionismo
Os seres vivos foram criados por uma entidade divina , numa só vez, referido na Bíblia.

Catatrofismo
Os seres vivos eram destruídos por catástrofes naturais, havendo de seguida um novo povoamento. (Cuvier 1769 a 1832)


Teorias evolucionistas


- Lamarckismo
Até ao fim do século XVIII, a ideia de evolução havia sido sugerida por vários naturalistas, mas foi Lamarck o primeiro a desenvolver uma teoria de evolução coerente. Na sua teoria, Lamarck salientou a influência da adaptação ao ambiente sobre a evolução. A teoria da evolução de Lamarck ficou conhecida por Lamarckismo. Lamarck baseou a sua teoria em duas ideias fundamentais:

• Lei do uso e do desuso - os seres vivos ao tentarem adaptar-se às alterações do meio usavam ou não, determinado órgão, desenvolvendo-o ou atrofiando-o. Deste modo iam adquirindo características novas.
• Lei da herança das características adquiridas - as características adquiridas quer pelo uso, quer pelo não uso das estruturas eram transmitidas aos descendentes e deste modo as espécies iam-se modificando.

Fonte: http://gracieteoliveira.pbworks.com/w/page/48308702/Confronto%20entre%20lamarkismo%20e%20darwinismo

A teoria de Lamarck, apesar de chamar a atenção para o fenómeno de adaptação ao ambiente, é contestada, pois se é certo que o uso desenvolve estruturas - lei do uso - , já não é plausível dizer-se que a descendência herdará essas estruturas com esse grau de desenvolvimento - lei da herança das características adquiridas. Hoje, sabe-se que as alterações que se transmitem à descendência são apenas aquelas que decorrem de modificações ao nível do material genético dos gâmetas e não as que são provocadas pelo uso ou desuso de certos órgãos ou estruturas.


- Darwinismo
Charles Darwin e Alfred Russel Wallace desenvolveram, paralelamente, uma teoria evolucionista baseada no efeito da seleção natural sobre as diferentes características dos seres vivos, que permitem a sua adaptação ao ambiente.

Os dois aspetos principais da teoria de Darwin são os seguintes:

• As diversas formas de vida surgiram a partir de espécies ancestrais por modificações na descendência.
• O mecanismo de modificação é a seleção natural, atuando ao longo de grandes períodos de tempo.

A teoria de Darwin pode ser resumida no seguinte raciocínio:

• Todas as espécies apresentam, dentro de uma dada população, indivíduos com pequenas variações nas suas características.
• Uma vez que as espécies originam mais descendentes do que aqueles que podem sobreviver, os descendentes que possuem variações vantajosas, relativamente ao meio em que se encontram, têm maior taxa de sobrevivência. Nesta luta pela sobrevivência são eliminados os indivíduos que possuem variações desfavoráveis (sobrevivência diferencial).
• Através deste mecanismo de seleção natural, o ambiente condiciona a sobrevivência dos diferentes indivíduos da população. Os indivíduos portadores de variações favoráveis sobrevivem, transmitindo as suas características à descendência (reprodução diferencial).
• A seleção natural, atuando ao longo de muitas gerações, conduz à acumulação de características que, no seu conjunto, poderão vir a originar novas espécies.

Fonte:http://gracieteoliveira.pbworks.com/w/page/48308702/Confronto%20entre%20lamarkismo%20e%20darwinismo

A principal crítica ao darwinismo assenta no facto de nunca ter explicado a causa das variações nos indivíduos de uma população.

Argumentos a favor do evolucionismo

(...)

- Neodarwinismo

O neodarwinismo, baseando-se sobretudo em argumentos genéticos, esclarece que a origem da variabilidade existente entre os seres vivos é fruto de vários fenómenos intrínsecos à reprodução sexuada e de alterações de material genético. Através da recombinação genética, da fecundação e das mutações surgem novas combinações de genes que conduzem a uma maior diversidade fenotípica sobre a qual o ambiente atua de forma seletiva.

Processos que contribuem para a evolução das espécies:

Fonte: http://www.colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/biologiaunidade7darwin.html

Críticas ao Neodarwinismo

A grande crítica a esta corrente prende-se pelo facto de existirem lacunas no registo fóssil que divergem da ideia de Darwin e seguidores que a evolução se dá de forma lenta e gradual. O registo fóssil sugere que há momentos na história de Terra que ocorreu grande diversificação de seres vivos intercalados por momentos mais calmos. Os registos fósseis sugerem que a grande diversificação ocorre de seguida a uma extinção em massa.