Em formação

Como novas espécies passam a existir?


O único motivo para a criação de novas espécies que encontrei na internet é o isolamento geográfico. Existem mais razões?


Um artigo de Müller et al. propõe um marcador molecular denominado CBC, cujas diferenças podem ser usadas para chamar duas espécies diferentes, mesmo quando intimamente relacionadas: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1950759/

Neste estudo, procuramos um classificador molecular que possa indicar que dois organismos pertencem a espécies diferentes. Estamos interessados ​​em uma hipótese de indicador que seja fácil de trabalhar e, além disso, produza uma certa probabilidade de que dois organismos pertencem a espécies distintas. As alterações de base compensatória (CBCs) na região do espaçador 2 transcrito interno (ITS2) do cistron do rRNA nuclear foram sugeridas como tal classificador.

Algum evento de mutação que cria CBCs suficientemente diferentes em uma prole viável capaz de reprodução adicional, ou seja, sobrevive à seleção natural, portanto, levaria à especiação, por esta medida.


Cientistas biológicos - o que eles fazem

Cientistas biológicos estudam organismos vivos e sua relação com o meio ambiente. Eles realizam pesquisas para obter uma melhor compreensão dos processos vitais fundamentais e aplicam essa compreensão ao desenvolvimento de novos produtos ou processos. A pesquisa pode ser dividida em duas categorias: básica e aplicada. A pesquisa básica é conduzida sem qualquer objetivo pretendido, o objetivo é simplesmente expandir o conhecimento humano. A pesquisa aplicada é voltada para a solução de um problema específico. A maioria dos cientistas biológicos se especializa em uma área da biologia, como zoologia (o estudo de animais) ou microbiologia (o estudo de organismos microscópicos).

A pesquisa básica em ciências biológicas aumenta nosso conhecimento sobre os organismos vivos para que possamos desenvolver soluções para os problemas de saúde humana e melhorar o ambiente natural. Esses cientistas biológicos trabalham principalmente em laboratórios governamentais, universitários ou da indústria privada, frequentemente explorando novas áreas de pesquisa. Muitos expandem a pesquisa especializada que começaram na pós-graduação.

Muitos cientistas biológicos envolvidos em pesquisa básica devem apresentar propostas de financiamento para obter financiamento para seus projetos. Faculdades e universidades, fundações privadas e agências do Governo Federal, como o National Institutes of Health e a National Science Foundation, contribuem para o apoio de cientistas cujas propostas de pesquisa são consideradas financeiramente viáveis ​​e com potencial para desenvolver novas idéias ou processos.

Cientistas biológicos que trabalham em pesquisa aplicada ou desenvolvimento de produtos aplicam o conhecimento obtido por meio da pesquisa básica para desenvolver novos medicamentos, tratamentos e testes de diagnóstico médico para aumentar a produtividade das safras e desenvolver novos biocombustíveis. Eles geralmente têm menos liberdade do que os pesquisadores básicos para escolher a ênfase de sua pesquisa e passam mais tempo trabalhando em tratamentos comercializáveis ​​para atender às metas de negócios de seus empregadores. Cientistas biológicos que fazem pesquisa aplicada e desenvolvimento de produtos geralmente trabalham em equipes, interagindo com engenheiros, cientistas de outras disciplinas, gerentes de negócios e técnicos. Aqueles que trabalham na indústria privada podem ser solicitados a descrever seus planos ou resultados de pesquisa para não-cientistas que estão em posição de vetar ou aprovar suas idéias. Esses cientistas devem considerar os efeitos de seu trabalho sobre os negócios. Alguns cientistas biológicos também trabalham com clientes ou fornecedores e gerenciam orçamentos.

Os cientistas geralmente conduzem pesquisas em laboratórios usando uma ampla variedade de outros equipamentos. Alguns realizam experimentos envolvendo animais ou plantas. Isso é particularmente verdadeiro para botânicos, fisiologistas e zoólogos. Algumas pesquisas biológicas também ocorrem fora do laboratório. Por exemplo, um botânico pode fazer pesquisas de campo em florestas tropicais para ver quais plantas crescem lá, ou um ecologista pode estudar como uma área de floresta se recupera após um incêndio. Alguns biólogos marinhos também trabalham ao ar livre, geralmente em navios de pesquisa a partir dos quais estudam peixes, plâncton ou outros organismos marinhos.

Avanços rápidos no conhecimento da genética e das moléculas orgânicas estimularam o crescimento no campo da biotecnologia, transformando as indústrias nas quais os cientistas biológicos trabalham. Cientistas biológicos agora podem manipular o material genético de animais e plantas, tentando tornar os organismos mais produtivos ou resistentes a doenças. Aqueles que trabalham em vários projetos genômicos (cromossomos com seus genes associados) isolam genes e determinam sua função. Este trabalho continua a levar à descoberta de genes associados a doenças específicas e riscos hereditários à saúde, como a anemia falciforme. Os avanços na biotecnologia criaram oportunidades de pesquisa em quase todas as áreas da biologia, com aplicações comerciais em áreas como medicina, agricultura e remediação ambiental.

A maioria dos cientistas biológicos se especializou no estudo de um certo tipo de organismo ou em uma atividade específica, embora os avanços recentes tenham confundido algumas classificações tradicionais.

Os biólogos aquáticos estudam microrganismos, plantas e animais que vivem na água. Biólogos marinhos estudam organismos de água salgada e limnologistas estudam organismos de água doce. Muito do trabalho da biologia marinha está centrado na biologia molecular, o estudo dos processos bioquímicos que ocorrem dentro das células vivas. Os biólogos marinhos às vezes são chamados de oceanógrafos, um campo mais amplo que também inclui o estudo das características físicas dos oceanos e do fundo do oceano.

Os bioquímicos estudam a composição química dos seres vivos. Eles analisam as combinações e reações químicas complexas envolvidas no metabolismo, reprodução e crescimento. Os bioquímicos fazem a maior parte de seu trabalho em biotecnologia, que envolve a compreensão da complexa química da vida.

Os biofísicos estudam como a física, como a energia elétrica e mecânica, se relaciona com células e organismos vivos. Eles realizam pesquisas em campos como neurociência ou bioinformática (o uso de computadores para processar informações biológicas, geralmente em nível molecular).

Microbiologistas investigam o crescimento e as características de organismos microscópicos, como bactérias, algas ou fungos. A maioria dos microbiologistas se especializou em virologia ambiental, alimentar, agrícola ou microbiologia industrial (o estudo dos vírus), imunologia (o estudo dos mecanismos que combatem as infecções) ou bioinformática. Muitos microbiologistas usam a biotecnologia para avançar no conhecimento da reprodução celular e das doenças humanas.

Os fisiologistas estudam as funções vitais de plantas e animais, tanto em todo o organismo quanto em nível celular ou molecular, em condições normais e anormais. Os fisiologistas geralmente se especializam em funções como crescimento, reprodução, fotossíntese, respiração ou movimento, ou na fisiologia de uma determinada área ou sistema do organismo.

Os botânicos estudam as plantas e seus ambientes. Alguns estudam todos os aspectos da vida vegetal, incluindo algas, fungos, líquenes, musgos, samambaias, coníferas e plantas com flores, outros se especializam em áreas como identificação e classificação de plantas, a estrutura e função das partes das plantas, a bioquímica dos processos vegetais, as causas e curas de doenças das plantas, a interação das plantas com outros organismos e o meio ambiente e o registro geológico das plantas.

Zoólogos e biólogos da vida selvagem estudam os animais e a vida selvagem - sua origem, comportamento, doenças e processos vitais. Alguns fazem experiências com animais vivos em ambientes controlados ou naturais, enquanto outros dissecam animais mortos para estudar sua estrutura. Zoólogos e biólogos de vida selvagem também podem coletar e analisar dados biológicos para determinar os efeitos ambientais dos usos atuais e potenciais das áreas de terra e água. Os zoólogos são geralmente identificados pelo grupo de animais que estudam - os onitologistas estudam as aves, por exemplo, os mamíferos estudam os mamíferos, os herpetologistas estudam os répteis e os ictiologistas estudam os peixes.

Os ecologistas investigam as relações entre os organismos e entre os organismos e seus ambientes. Eles examinam os efeitos do tamanho da população, poluentes, precipitação, temperatura e altitude. Usando o conhecimento de várias disciplinas científicas, os ecologistas podem coletar, estudar e relatar dados sobre a qualidade do ar, alimentos, solo e água.

Ambiente de trabalho
A maioria dos biólogos passa seu tempo em laboratórios conduzindo pesquisas e em escritórios escrevendo os resultados e acompanhando as últimas descobertas das pesquisas. Alguns cientistas biológicos, especialmente botânicos, ecologistas e zoólogos, fazem estudos de campo que envolvem atividades físicas extenuantes e condições de vida primitivas por longos períodos de tempo. Cientistas biológicos da área podem trabalhar em climas quentes ou frios, em todos os tipos de clima. Os cientistas biológicos geralmente não são expostos a condições inseguras ou prejudiciais à saúde. Aqueles que trabalham com organismos perigosos ou substâncias tóxicas em laboratório devem seguir procedimentos de segurança rígidos para evitar contaminação.

Muitos cientistas biológicos, especialmente aqueles empregados em ambientes acadêmicos, dependem de doações para apoiar suas pesquisas. Eles podem estar sob pressão para cumprir prazos e obedecer a especificações rígidas de redação de subsídios ao preparar propostas para buscar financiamento novo ou estendido.

Cientistas biológicos normalmente trabalham em horários regulares. Embora a semana de trabalho de 40 horas seja comum, alguns cientistas biológicos trabalham mais horas. Alguns pesquisadores podem ser obrigados a trabalhar em horários estranhos em laboratórios ou outros locais (especialmente em campo), dependendo da natureza de suas pesquisas.

Educação e treinamento necessários
Um Ph.D. geralmente é necessário para pesquisa independente, especialmente na academia, bem como para promoção a cargos administrativos. Um diploma de bacharel ou mestrado é suficiente para alguns empregos em pesquisa aplicada, desenvolvimento de produtos, gerenciamento ou inspeção; também pode ser suficiente para trabalhar como técnico de pesquisa ou professor. Muitos com um diploma de bacharel em biologia entram em faculdades de medicina, odontologia, veterinária ou outras profissões da saúde, ou encontram empregos como professores de ciências no ensino médio.

Além dos cursos obrigatórios de química e biologia, os alunos de graduação em ciências biológicas geralmente estudam disciplinas afins, como matemática, física, engenharia e ciência da computação. Os cursos de informática são benéficos para modelar e simular processos biológicos, operar alguns equipamentos de laboratório e realizar pesquisas no campo emergente da bioinformática. Os interessados ​​em estudar o meio ambiente também devem fazer cursos de estudos ambientais e se familiarizar com a legislação e regulamentos aplicáveis.

A maioria das faculdades e universidades oferece diplomas de bacharelado em ciências biológicas e muitas oferecem graus avançados. Os programas de graduação avançada freqüentemente enfatizam um subcampo, como microbiologia ou botânica, mas nem todas as universidades oferecem currículos em todos os subcampos. As universidades maiores freqüentemente têm departamentos separados, especializados em diferentes áreas das ciências biológicas. Por exemplo, um programa de botânica pode cobrir agronomia, horticultura ou patologia vegetal. Os programas de graduação avançada geralmente incluem sala de aula e trabalho de campo, pesquisa de laboratório e uma tese ou dissertação. Um mestrado geralmente leva 2 anos, e um doutorado, 5-6 anos de estudo em tempo integral.

Cientistas biológicos com Ph.D. frequentemente assumem posições temporárias de pós-doutorado que proporcionam experiência em pesquisa especializada. Posições de pós-doutorado podem oferecer a oportunidade de publicar resultados de pesquisas. Um registro sólido de pesquisas publicadas é essencial para a obtenção de um cargo permanente no desempenho de pesquisa básica, especialmente para aqueles que buscam um cargo permanente de docente de faculdade ou universidade.

Outras habilidades necessárias (outras qualificações)
Os cientistas biológicos devem ser capazes de trabalhar independentemente ou como parte de uma equipe e ser capazes de se comunicar de forma clara e concisa, tanto oralmente quanto por escrito. Os que trabalham no setor privado, especialmente aqueles que aspiram a cargos de gestão ou administrativos, devem possuir fortes habilidades de negócios e comunicação e estar familiarizados com questões regulatórias e técnicas de marketing e gestão. Aqueles que fazem pesquisas de campo em áreas remotas devem ter resistência física. Os cientistas biológicos também devem ter paciência e autodisciplina para conduzir projetos de pesquisa longos e detalhados.


Como novas espécies passam a existir? - Biologia

Cada indivíduo vivo hoje, tanto o mais alto quanto o mais baixo, é derivado em uma linha ininterrupta das formas primeira e inferior.
- August Frederick Lopold Weismann, biólogo / geneticista alemão (1834-1914)

Nesta lição, desejamos perguntar:

  • O que é evolução biológica?
  • Como as teorias de microevolução e macroevolução estão relacionadas?
  • O que é uma espécie e quais são as diferentes maneiras de defini-la?
  • Quais são as limitações de cada definição?
  • Como o isolamento reprodutivo é importante para a especiação e que formas pode assumir?
  • Por que a seleção natural deve reforçar o isolamento reprodutivo?
  • As espécies podem ser formadas de outras maneiras além do isolamento geográfico?

Evolução e suas muitas formas

A palavra "evolução" não se aplica exclusivamente à evolução biológica. O universo e nosso sistema solar se desenvolveram a partir da explosão de matéria que deu início ao nosso universo conhecido. Os elementos químicos evoluíram de uma matéria mais simples. A vida evoluiu de não-vida e organismos complexos de formas mais simples. Idiomas, religiões e sistemas políticos evoluem. Portanto, a evolução é um tema apropriado para um curso sobre mudança global.

Os aspectos centrais da evolução são a "mudança" e o papel da história, no sentido de que os eventos passados ​​têm influência sobre as mudanças que ocorrem posteriormente. Na evolução biológica, isso pode significar que organismos complexos surgem de ancestrais mais simples - embora esteja ciente de que esta é uma simplificação excessiva, não aceitável para uma discussão mais avançada da evolução.

Uma discussão completa da evolução requer uma explicação detalhada da genética, porque a ciência nos deu uma boa compreensão da base genética da evolução. Também requer uma investigação das diferenças que caracterizam as espécies, os gêneros, na verdade toda a árvore da vida, porque esses são os fenômenos que a teoria da evolução procura explicar.

Começaremos com padrões observados de semelhanças e diferenças entre as espécies, porque isso é o que Darwin sabia. A base genética para a evolução só começou a ser integrada à teoria da evolução nas décadas de 1930 e 1940. Adicionaremos genética à nossa compreensão da evolução por meio de uma atividade de discussão.

Definições de evolução biológica

  • Definição 1:
    Mudanças na composição genética de uma população com o passar de cada geração
  • Definição 2:
    A mudança gradual dos seres vivos de uma forma para outra ao longo do tempo, a origem das espécies e linhagens pela descendência das formas vivas das formas ancestrais e a geração da diversidade

Uma explicação completa da evolução requer que vinculemos esses dois níveis. Uma mudança pequena e gradual pode produzir espécies distintas? Como isso ocorre e como decidimos quando as espécies são espécies? Esperançosamente, você verá as conexões ao final dessas três palestras.

Hoje vamos discutir como as espécies são formadas. Mas, para fazer isso, precisamos definir do que estamos falando.

O que é uma espécie?

  • Conceito de espécie morfológica: Os carvalhos parecem carvalhos, os tigres parecem tigres. Morfologia refere-se à forma e estrutura de um organismo ou qualquer uma de suas partes. O conceito morfológico de espécie apóia a visão amplamente aceita de que "membros de uma espécie são indivíduos que se parecem entre si". Essa escola de pensamento foi a base para a classificação original de Linneaus, que ainda é amplamente aceita e aplicável hoje.

Complexos de mimetismo forneceram mais evidências contra o conceito, já que organismos da mesma espécie podem parecer muito diferentes, dependendo de onde são criados ou de seu estágio de ciclo de vida (alguns insetos produzem uma ninhada de primavera que se parece com uma planta hospedeira e uma ninhada de verão que parece como outro).

  • Conceito de espécie biológica: Este conceito afirma que "uma espécie é um grupo de indivíduos real ou potencialmente intercruzados que estão reprodutivamente isolados de outros grupos".

Este conceito também enfatizou que uma espécie é uma unidade evolutiva. Os membros compartilham genes com outros membros de sua espécie, e não com membros de outras espécies.

Embora essa definição seja claramente atrativa, ela tem problemas. Você pode testá-lo em espécimes de museu ou dados fósseis? Isso pode explicar a existência de espécies em uma linha de descendência, como a conhecida linhagem de cavalos fósseis? Obviamente não.

Na verdade, não se pode aplicar essa definição facilmente, ou em absoluto, com muitos organismos vivos. E se as espécies não viverem no mesmo lugar? E quanto aos híbridos que sabemos que ocorrem em zoológicos? Esses problemas são tão sérios que alguns biólogos argumentaram recentemente em um retorno ao conceito morfológico de espécie.

Então, qual é a melhor maneira de definir uma espécie?

A maioria dos cientistas acha que o conceito de espécie biológica deve ser mantido, mas com algumas ressalvas. Só pode ser usado com espécies vivas e nem sempre pode ser aplicado a espécies que não vivem no mesmo lugar. O verdadeiro teste se aplica a espécies que têm potencial para cruzar.

Mais importante ainda, o conceito biológico de espécie nos ajuda a perguntar como as espécies são formadas, porque concentra nossa atenção na questão de como ocorre o isolamento reprodutivo. Vamos primeiro examinar os tipos de isolamento reprodutivo, porque existem muitos.

Tipos de isolamento reprodutivo

Isto sugere uma dicotomia simples e útil, entre mecanismos de isolamento reprodutivo pré-acasalamento ou pré-zigótico (isto é, formação pré-zigoto) e mecanismos de isolamento pós-acasalamento ou pós-zigótico. Lembre-se de que um zigoto é a célula formada pela união de dois gametas e é a base de um indivíduo em desenvolvimento.

Mecanismos de isolamento pré-zigótico

  1. Isolamento ecológico: as espécies ocupam diferentes habitats. O leão e o tigre se sobrepuseram na Índia até 150 anos atrás, mas o leão vivia em pastagens abertas e o tigre na floresta. Consequentemente, as duas espécies não hibridizaram na natureza (embora às vezes o façam em zoológicos).
  2. Isolamento temporal: as espécies se reproduzem em momentos diferentes. Na América do Norte, cinco espécies de rãs do gênero Rana diferem na época de sua atividade de reprodução máxima.
  3. Isolamento comportamental: as espécies se envolvem em rituais de corte e acasalamento distintos (veja a Figura 1).
  4. Isolamento mecânico: o cruzamento é evitado pelo bloqueio estrutural ou molecular da formação do zigoto.Os mecanismos incluem a incapacidade do espermatozóide de se ligar ao óvulo em animais, ou o órgão reprodutor feminino de uma planta, impedindo o polinizador errado de pousar.
  1. Inviabilidade híbrida. O desenvolvimento do zigoto procede de forma anormal e o híbrido é abortado. (Por exemplo, o ovo híbrido formado a partir do acasalamento de uma ovelha e uma cabra morrerá no início do desenvolvimento.)
  2. Esterilidade híbrida. O híbrido é saudável, mas estéril. (A mula, a prole híbrida de um burro e uma égua, é estéril e incapaz de produzir gametas viáveis ​​porque os cromossomos herdados de seus pais não se emparelham e se cruzam corretamente durante meiose (divisão celular em que dois conjuntos de cromossomos da célula-mãe são reduzidos a um único conjunto nos produtos, denominados gametas - Veja a figura).
  3. O híbrido é saudável e fértil, mas menos apto, ou a infertilidade aparece em gerações posteriores (como testemunhado em cruzamentos de moscas de fruta em laboratório, onde a prole de híbridos de segunda geração são fracos e geralmente não podem produzir descendentes viáveis).

** Mecanismos pós-zigóticos são aqueles nos quais os zigotos híbridos falham, se desenvolvem anormalmente ou não podem se auto-reproduzir e estabelecer populações viáveis ​​na natureza. **

Assim, as espécies permanecem distintas devido ao isolamento reprodutivo. Mas como as espécies se formam em primeiro lugar?

Uma ilustração abreviada da meiose, pela qual as células reprodutivas se duplicam para formar gametas.

Formação de Espécies

Essa questão é crítica, porque é o que produz muitas espécies a partir de poucas e resulta em árvores evolucionárias de parentesco. A maneira mais comum de as espécies se dividirem, especialmente em espécies animais (falaremos mais sobre a origem de novas espécies de plantas mais tarde), é quando a população fica geograficamente isolada em duas populações. Isso é conhecido como especiação alopátrica (geográfica) (Veja a figura).

Um modelo de especiação alopátrica. Uma única população (a) é fragmentada por uma barreira (b) o isolamento geográfico leva à divergência genética (c) quando a barreira é removida, as duas populações voltam a entrar em contato uma com a outra e há seleção para aumento do isolamento reprodutivo (d ) se o isolamento reprodutivo for eficaz, a especiação está completa (e).
  1. É provável que diferentes regiões geográficas tenham diferentes pressões seletivas. Temperatura, chuva, predadores e competidores provavelmente diferem entre duas áreas distantes 100 ou 1.000 quilômetros. Assim, com o tempo, as duas populações se diferenciarão.
  2. Mesmo que os ambientes não sejam muito diferentes, as populações podem se diferenciar porque diferentes mutações e combinações genéticas ocorrem por acaso em cada uma. Assim, a seleção terá diferentes matérias-primas para atuar em cada população.

A diferenciação também depende da força das pressões seletivas. Uma seleção forte pode causar mudanças rápidas.

Com o tempo e a seleção, as duas populações se tornam duas espécies. Eles podem, em algum momento posterior, voltar a entrar em contato. Então podemos perguntar: essas duas são "boas espécies biológicas"?

O verdadeiro teste do conceito biológico de espécie é quando duas populações, no limiar de se tornarem duas espécies, voltam a entrar em contato. Eles podem simplesmente se fundir. Eles podem ser tão diferentes que nem mesmo se reconhecem como espécie.

Freqüentemente, porém, as espécies podem entrar em contato quando ainda não estão totalmente isoladas reprodutivamente. Nesse caso, a seleção natural deve reforçar as barreiras reprodutivas. Porque? Porque os indivíduos que desperdiçam seu esforço reprodutivo - seus gametas - em indivíduos com os quais produzirão descendentes inferiores têm menos probabilidade de passar seus genes para a próxima geração.

A seleção natural deve reforçar o isolamento reprodutivo. Provavelmente, as espécies que são isoladas apenas por barreiras pós-zigóticas irão, subsequentemente, evoluir para barreiras pré-zigóticas. Por que isso deveria ocorrer?

Rever: especiação alopátrica (geográfica) é a diferenciação de populações fisicamente isoladas a ponto de não ocorrer a reunião das duas populações se o contato for restabelecido.

Especiação como um processo gradual

Se a especiação é um processo gradual, as espécies podem ainda não estar totalmente separadas. Deve existir um continuum de espécies que estão em processo de divisão em duas, para espécies que estão totalmente formadas. Certamente, esperamos apenas que o último se comporte como "boa espécie".

Ainda não explicamos totalmente o processo de especiação. Em nossa próxima lição, examinaremos a teoria da seleção natural, que ajuda a explicar como as populações localizadas se adaptam às condições locais. Adaptando-se às condições locais e acumulando diferenças genéticas, raças geográficas isoladas iniciam o caminho para se tornarem espécies separadas e criarem outro par de ramos na árvore da vida.

Mas agora quero apontar que existem modelos alternativos de formação de espécies e, finalmente, quero concluir vinculando o conceito de formação de espécies à estrutura hierárquica da vida.

Modelos Alternativos de Formação de Espécies - Hibridização e Poliploidia

Mesmo que os híbridos sejam incapazes de se submeter à reprodução sexual porque seus cromossomos não se classificam adequadamente na meiose, eles podem se reproduzir vegetativamente. O número total de cromossomos também pode dobrar pela combinação dos conjuntos de cromossomos de uma única espécie.

Das 260.000 espécies de plantas conhecidas, até a metade pode ter se originado dessa maneira. Muitas plantas comercialmente importantes são exemplos de poliploidia (por exemplo, pão de trigo, algodão, tabaco, cana-de-açúcar, banana, batata). A poliploidia é um exemplo de especiação simpátrica definido como espécies que surgem dentro da mesma área geográfica sobreposta.

Conclusão: Formação de Espécies e Hierarquia de Vida

Existem duas maneiras de construir uma árvore filogenética (Veja a figura) Podemos usar um registro fóssil "perfeito" para traçar a sequência do início ao fim, ou podemos usar semelhanças e diferenças entre os seres vivos para reconstruir a história, trabalhando do ponto final em direção ao início.

Neste curso, não consideraremos esses dois métodos em detalhes. Apresento-os para deixar claro que, em última análise, queremos entender como a evolução produz não apenas duas espécies de uma, mas toda a árvore da vida. Isso requer que façamos a transição da microevolução para a macroevolução. Para Darwin, e também para os biólogos evolucionistas modernos, a resposta simplesmente é o tempo. Com tempo suficiente e divisões sucessivas, os processos que produzem duas espécies a partir de uma resultarão em toda a diversidade da vida.

Na realidade, deduzir o recorde histórico de ramificação é muito difícil. Os dados estão incompletos, os cientistas debatem o ritmo da mudança e, às vezes, as espécies separadas por muitas etapas ramificadas parecem mais semelhantes umas às outras do que aquelas separadas por um ou alguns ramos. A biologia molecular oferece novas oportunidades empolgantes para abordar essas questões, observando as semelhanças e diferenças nas sequências de DNA.

A partir daqui, vamos nos afastar da visão macroevolucionária e olhar mais de perto como pequenas mudanças ocorrem e se acumulam, pelos processos de seleção natural e mudança genética.

Resumo

A definição de espécie é discutível. A maioria dos cientistas adere ao conceito de espécie morfológica (os membros de uma espécie são parecidos e podem ser distinguidos de outras espécies por sua aparência) ou ao conceito de espécie biológica (uma espécie é um grupo de indivíduos real ou potencialmente intercruzados que estão reprodutivamente isolados de outros grupos). Ambas as definições têm seus pontos fracos.

Os mecanismos de isolamento reprodutivo são pré-zigóticos ou pós-zigóticos. Esses mecanismos garantem que as espécies permaneçam distintas na natureza.

A formação de espécies pode ocorrer tanto por especiação alopátrica (geográfica) quanto por especiação simpátrica.

Podemos construir árvores filogenéticas que mostram a relação evolutiva entre os seres vivos, embora a construção de tais árvores ainda seja uma ciência imperfeita.


Evolução: Assistindo à ocorrência de especiação | Observações

Vimos que as menores diferenças podem levar a variações dramáticas quando observamos a grande variedade de cães. Mas, apesar de suas diferenças, todas as raças de cães ainda são as mesmas espécies que as outras e seus ancestrais. Como as espécies se dividem? O que causa a especiação? E que evidência temos de que a especiação já ocorreu?

Os críticos da evolução costumam cair na máxima de que ninguém jamais viu uma espécie dividida em duas. Embora isso seja claramente um espantalho, porque a maior parte da especiação leva muito mais tempo do que nosso tempo de vida para ocorrer, também não é verdade. Nós tenho vimos as espécies se dividirem e continuamos a ver as espécies divergindo todos os dias.

Por exemplo, havia as duas novas espécies de barbas-cabra americanas (ou salsifes, gênero Tragopogon) que surgiu no século passado. No início de 1900, três espécies dessas flores silvestres - o salsify ocidental (T. dubius), o prado salsify (T. pratensis), e a planta ostra (T. porrifolius) - foram introduzidos nos Estados Unidos da Europa. À medida que suas populações se expandiam, as espécies interagiam, muitas vezes produzindo híbridos estéreis. Mas na década de 1950, os cientistas perceberam que havia duas novas variações de cultivo de barbas de cabra. Embora parecessem híbridos, não eram estéreis. Eles eram perfeitamente capazes de se reproduzir com sua própria espécie, mas não com qualquer uma das três espécies originais - a definição clássica de uma nova espécie.

Como isso aconteceu? Acontece que as plantas parentais cometeram erros ao criar seus gametas (análogos aos nossos espermatozoides e óvulos). Em vez de fazer gametas com apenas uma cópia de cada cromossomo, eles criaram gametas com duas ou mais, um estado denominado poliploidia. Dois gametas poliplóides de espécies diferentes, cada um com o dobro da informação genética que deveriam ter, fundiram-se e criaram um tetraplóide: uma criatura com 4 conjuntos de cromossomos. Por causa da diferença no número de cromossomos, o tetrapoide não conseguiu acasalar com nenhuma de suas espécies-mãe, mas não foi impedido de se reproduzir com outros acidentes.

Este processo, conhecido como Especiação Híbrida, foi documentado várias vezes em diferentes plantas. Mas as plantas não são as únicas especiando por meio de hibridização: Heliconius as borboletas também se dividiram de maneira semelhante.

Não é preciso uma massa de mutações se acumulando ao longo de gerações para criar uma espécie diferente - basta algum evento que isole reprodutivamente um grupo de indivíduos de outro. Isso pode acontecer muito rapidamente, em casos como o da poliploidia. Uma única mutação pode ser suficiente. Ou pode acontecer em um ritmo muito mais lento. Esta é a especiação pela qual a evolução é conhecida - as mudanças graduais ao longo do tempo que separam as espécies.

Mas só porque não podemos ver todos os eventos de especiação do início ao fim, não significa que não podemos Vejo divisão de espécies. Se a teoria da evolução for verdadeira, esperaríamos encontrar espécies em vários estágios de separação em todo o globo. Haveria alguns que apenas começaram a se dividir, mostrando isolamento reprodutivo, e aqueles que ainda podem se parecer com uma espécie, mas não cruzam há milhares de anos. Na verdade, é exatamente isso que encontramos.

A mosca da macieira, Rhagoletis pomonella é um excelente exemplo de uma espécie que está começando a divergir. Essas moscas são nativas dos Estados Unidos e, até a descoberta das Américas pelos europeus, alimentavam-se exclusivamente de espinheiros. Mas com a chegada de novas pessoas, uma nova fonte potencial de alimento chegou ao seu habitat: as maçãs. No início, as moscas ignoraram as guloseimas saborosas. Mas, com o tempo, algumas moscas perceberam que também podiam comer as maçãs e começaram a trocar de árvore. Embora isso por si só não explique por que as moscas se especiariam, uma peculiaridade curiosa de sua biologia explica: as moscas da larva da maçã acasalam na árvore em que nascem. Quando algumas moscas pularam nas árvores, elas se isolaram do resto de sua espécie, embora estivessem a apenas alguns metros de distância. Quando os geneticistas examinaram mais de perto no final do século 20, eles descobriram que os dois tipos - aqueles que se alimentam de maçãs e aqueles que se alimentam de espinheiros - têm frequências de alelos diferentes. Na verdade, bem debaixo de nossos narizes, Rhagoletis pomonella começou a longa jornada de especiação.

Como seria de se esperar, outros animais estão muito mais adiantados no processo - embora nem sempre percebamos isso até examinarmos seus genes.

Orcas (Orcinus orca), mais conhecidas como baleias assassinas, todas são bastante semelhantes. Eles são grandes golfinhos com manchas pretas e brancas que caçam em matilhas e executam truques legais no Sea World. Mas, por várias décadas, os mamíferos marinhos pensaram que havia mais nessa história. Estudos comportamentais revelaram que diferentes grupos de orcas têm diferentes características comportamentais. Eles se alimentam de animais diferentes, agem de maneira diferente e até falam de maneira diferente. Mas sem uma maneira de seguir as baleias debaixo d'água para ver com quem elas se acasalam, os cientistas não podiam ter certeza se as diferentes culturas de baleias eram simplesmente peculiaridades passadas de geração em geração ou uma dica de muito mais.

Agora, os geneticistas fizeram o que os pesquisadores comportamentais não conseguiram. Eles observaram como as baleias se reproduzem. Quando eles examinaram todo o genoma mitocondrial de 139 baleias diferentes em todo o mundo, eles encontraram diferenças dramáticas. Esses dados sugerem que existem de fato pelo menos três espécies diferentes de baleia assassina. A análise filogenética indicou que as diferentes espécies de orcas foram separadas por 150.000 a 700.000 anos.

Por que as orcas se separaram? A verdade é que não sabemos. Talvez tenha sido um efeito colateral de modificações para caçar diferentes fontes de presas, ou talvez houvesse algum tipo de barreira física entre as populações que desde então desapareceu. Tudo o que sabemos é que enquanto estávamos ocupados pintando as paredes das cavernas, algo fez com que grupos de orcas se dividissem, criando várias espécies.

Existem muitas razões diferentes pelas quais as espécies divergem. A mais fácil e mais óbvia é algum tipo de barreira física - um fenômeno chamado Especiação Alopátrica. Se você observar as espécies de peixes no Golfo do México e na costa da Califórnia, verá que há muitas semelhanças entre eles. Na verdade, algumas das espécies parecem quase idênticas. Os cientistas examinaram seus genes, e as espécies em ambos os lados dessa fina ponte de terra estão mais intimamente relacionadas umas às outras do que a outras espécies, mesmo aquelas em sua área. O que aconteceu é que, há muito tempo, os continentes da América do Norte e do Sul foram separados e os oceanos foram conectados. Quando as duas massas de terra se fundiram, populações de espécies foram isoladas em ambos os lados. Com o tempo, esses peixes divergiram o suficiente para serem espécies diferentes.

As espécies também podem se dividir sem limites claros. Quando as espécies divergem como as moscas da larva da maçã - sem uma barreira física completa - é chamado de Especiação Simpátrica. A especiação simpátrica pode ocorrer por todos os tipos de razões. Tudo o que é preciso é algo que faça um grupo fazer menos sexo com outro.

Para uma espécie de papa-moscas Monarca (Monarcha castaneiventris), era tudo uma questão de aparência. Esses pequenos insetívoros vivem nas Ilhas Salomão, a leste de Papua-Nova Guiné. Em algum momento, um pequeno grupo deles desenvolveu uma única mutação de aminoácido no gene de uma proteína chamada melanina, que dita o padrão de cor do pássaro. Alguns papa-moscas são todos pretos, enquanto outros têm barrigas castanhas. Embora os dois grupos sejam perfeitamente capazes de produzir descendentes viáveis, eles não se misturam na natureza. Os pesquisadores descobriram que os pássaros já veem o outro grupo como uma espécie diferente. Os machos, que são ferozmente territoriais, não reagem quando um macho de cor diferente entra em seu gramado. Como as moscas da maçã, os papa-moscas não estão mais se cruzando e, portanto, deram o primeiro passo para se tornarem duas espécies diferentes.

Essas podem parecer pequenas mudanças, mas lembre-se, como aprendemos com os cães, pequenas mudanças podem se somar. Como não estão se cruzando, esses grupos diferentes acumularão ainda mais diferenças com o tempo. À medida que o fazem, eles começarão a se parecer cada vez menos. Os animais resultantes serão como as espécies que vemos claramente hoje. Talvez alguns se adaptem a um estilo de vida totalmente diferente de suas espécies irmãs - as orcas, por exemplo, podem divergir dramaticamente, pois pequenas mudanças permitem que se adaptem melhor a seus tipos únicos de presas. Outros podem permanecer bastante semelhantes, até mesmo difíceis de distinguir, como várias espécies de esquilos são hoje.

A questão é que todos os tipos de criaturas, desde os menores insetos até os maiores mamíferos, estão passando por especiação agora. Vimos as espécies se dividirem e continuamos a vê-las divergir. A especiação está ocorrendo ao nosso redor. A evolução não aconteceu apenas no passado, está acontecendo agora e continuará muito depois de pararmos de procurá-la.


3. Emergência como um processo biológico

(a) Reservatórios não humanos

Mais de dois terços das espécies de vírus humanos são zoonóticos, ou seja, eles são capazes de infectar hospedeiros vertebrados diferentes Homo sapiens (desconsiderando vetores invertebrados) [25,26]. De longe, os taxa de hospedeiros não humanos mais importantes são outros mamíferos, com roedores e ungulados mais comumente identificados como hospedeiros alternativos, seguidos por primatas, carnívoros e morcegos. Uma minoria dos vírus zoonóticos (menos de 20%) também infecta aves, muito poucos foram relatados em vertebrados além de mamíferos ou aves.

Os vírus restantes, até onde sabemos, infectam apenas humanos naturalmente (às vezes são chamados de & # x02018especialista & # x02019 patógenos humanos [27]). Alguns deles (por exemplo, hepatite B) podem ter co-evoluído com humanos ao longo de períodos de tempo muito longos [28], outros (por exemplo, HIV-1) têm origens muito mais recentes [29]. Acredita-se que alguns de ambos os tipos tenham se originado em outras espécies de mamíferos ou aves [30], incluindo: HIV-1 (derivado de um vírus da imunodeficiência símia encontrado em chimpanzés) HIV-2 (mangabeys fuliginos) vírus da síndrome respiratória aguda grave (ferradura SARS morcegos) hepatite B, vírus linfotrópico T humano (HTLV) -1 e -2, dengue e febre amarela (todos os primatas), coronavírus humano OC43, sarampo, caxumba e varíola (todos os animais) e influenza A (aves selvagens). No entanto, não sabemos as origens da maioria dos vírus humanos especializados, uma lacuna no conhecimento que levou a chamadas para uma iniciativa de & # x02018origins & # x02019 [30].

(b) Pirâmide de patógenos

Uma estrutura conceitual útil para pensar sobre o surgimento de novos vírus é a pirâmide de patógenos [30,31] (figura 3). A pirâmide possui quatro níveis.

A pirâmide de patógenos (adaptado de [30]). Cada nível representa um grau diferente de interação entre patógenos e humanos, desde a exposição até a propagação da epidemia. Alguns patógenos são capazes de progredir de um nível para o próximo (setas), outros são impedidos de fazê-lo por barreiras biológicas ou ecológicas (barras) & # x02014 ver o texto principal.

O nível 1 representa a exposição de humanos a um novo patógeno aqui, um vírus. A fonte de vírus de interesse é provavelmente outros mamíferos ou aves (ver acima) e & # x02018 exposição & # x02019 implica em qualquer via pela qual uma infecção viral particular possa ser adquirida, seja por contato com sangue, saliva ou fezes, contaminação de comida e água ou através de um vetor artrópode. A taxa de tal exposição é determinada por uma combinação da distribuição e ecologia do hospedeiro não humano e das atividades humanas. É provável que a exposição a vírus não humanos ocorra comumente: um processo conhecido como & # x02018chatter & # x02019 [32].

O nível 2 representa o subconjunto de vírus que são capazes de infectar humanos & # x02014, ou seja, superando a & # x02018 barreira de espécies & # x02019. É provável que isso reflita a biologia molecular do vírus (por exemplo, é capaz de entrar e se replicar em células humanas? & # X02014ver & # x000a73e) e a fisiologia do ser humano exposto (especialmente imunocompetência).

O nível 3 representa o subconjunto de vírus que podem não apenas infectar humanos, mas também podem ser transmitidos de um humano para outro (por qualquer via, incluindo vetores artrópodes). Novamente, isso refletirá principalmente a interação do hospedeiro & # x02013 patógeno, especialmente se é possível para o vírus acessar tecidos dos quais ele pode sair do hospedeiro, como o trato respiratório superior, intestino inferior, trato urogenital, pele ou (para alguma transmissão rotas) sangue.

O nível 4 representa o subconjunto de vírus que são suficientemente transmissíveis entre humanos para causar grandes surtos e / ou se tornarem endêmicos em populações humanas sem a necessidade de um reservatório não humano. Isso equivale à condição epidemiológica R0 & # x0003e 1 [33], ou seja, um único caso primário gera, em média, mais de um caso secundário. Isso é uma função tanto da transmissibilidade do vírus (quão infeccioso é um hospedeiro infectado, e por quanto tempo) e propriedades da população humana (como a demografia e o comportamento humanos afetam as oportunidades de transmissão).

A partir de revisões anteriores da literatura [25,26,34], é possível colocar números aproximados de espécies de vírus em cada nível da pirâmide. Sabemos que existem mais de 200 vírus pelo menos no nível 2 (ver & # x000a72uma) Não temos uma boa estimativa da diversidade total de espécies de vírus de mamíferos e aves, no entanto, podemos obter uma indicação indireta da magnitude da barreira entre o nível 1 e o nível 2. Foi relatado em outro lugar (R. Critchlow 2010, pessoal comunicação) de espécies de vírus conhecidas por infectar animais domésticos (gado e animais de companhia) & # x02014 ao qual os humanos são presumivelmente expostos por rotina & # x02014 aproximadamente um terço também são capazes de infectar humanos. A barreira das espécies existe: mas é claramente muito permeável. Com base em dados de [25], cerca de 50 por cento dos vírus que podem infectar humanos também podem ser transmitidos por humanos (nível 3), e cerca de 50 por cento deles são suficientemente transmissíveis para R0 pode exceder um (nível 4). O fato de uma minoria significativa de vírus (de mamíferos ou aves) ser capaz de se espalhar amplamente nas populações humanas (ou de se tornar rapidamente [35]) é consistente com a experiência: há vários exemplos apenas nos últimos cem anos (HIV-1, SARS, além de variantes da influenza A) e muitos mais nos últimos milênios (por exemplo, sarampo, caxumba, rubéola, varíola). É digno de nota que a & # x02018forma & # x02019 da pirâmide de patógenos para vírus é muito diferente daquela para outros tipos de patógenos (bactérias, fungos, protozoários ou helmintos), dos quais frações muito menores são capazes de extensa propagação em populações humanas ( dados de [25]). A explicação mais direta para isso é a evolução muito mais rápida dos vírus (especialmente vírus de RNA), permitindo que se adaptem a um novo hospedeiro (humano) muito mais rapidamente do que outros tipos de patógenos.

(c) Motores de emergência

Várias revisões [10,26,36] listaram os chamados & # x02018drivers & # x02019 do surgimento de novos vírus ou outros patógenos. Estes constituem um conjunto diverso de fatores ambientais e biológicos, muitos dos quais & # x02014, como & # x02018urbanização & # x02019 ou & # x02018 uso de terras & # x02019 & # x02014, parecem intuitivamente razoáveis, mas são muito amplos para se relacionar com as causas mecanísticas de emergência. Além disso, a identificação de motoristas geralmente é um exercício subjetivo: há muito poucos testes formais da ideia de que um driver específico está associado ao surgimento de um patógeno específico ou conjunto de patógenos. Em muitos casos, este seria um exercício desafiador: muitos impulsionadores têm apenas efeitos indiretos sobre a emergência (por exemplo, mudança climática, que muitas vezes está ligada à mudança na distribuição de vetores de doenças) e muitas vezes um evento de emergência tem múltiplas causas (bons exemplos seriam a emergência do vírus Nipah ou coronavírus SARS).

Outras idéias sobre os impulsionadores da emergência são ainda mais difíceis de testar formalmente. Uma delas é que estamos atualmente passando por uma & # x02018 tempestade perfeita & # x02019 na qual muitos fatores potenciais de eventos de emergência (como crescimento populacional, urbanização, viagens e comércio globais, intensificação da produção de gado) estão agindo em conjunto (L. King 2005, comunicação pessoal). As tendências ascendentes em muitos impulsionadores podem ser quantificadas, mas não está totalmente claro se a frequência dos eventos de emergência está aumentando: um estudo recente sugeriu que aumentou durante a primeira década da pandemia de HIV / AIDS, mas diminuiu depois [9].

Uma maneira ligeiramente diferente de pensar sobre os impulsionadores da emergência é traçar uma analogia entre patógenos emergentes e ervas daninhas (A. Dobson 2002, comunicação pessoal). A ideia aqui é que haja uma diversidade suficiente de patógenos disponíveis & # x02014 cada um com sua própria biologia e epidemiologia & # x02014 que algum mudanças no ambiente humano (mas especialmente na maneira como os humanos interagem com outros animais, domésticos ou selvagens) provavelmente favorecem um ou outro patógeno, que responde invadindo o habitat recém-acessível. Essa ideia implicaria que os patógenos emergentes possuem características de história de vida diferentes dos patógenos endêmicos estabelecidos de longo prazo. Conforme observado anteriormente, a diferença mais notável identificada até agora é que a maioria dos patógenos emergentes são vírus, e não bactérias, fungos, protozoários ou helmintos.

(d) Saltos de espécies

Para os vírus, uma das etapas principais no processo de emergência é o salto entre uma espécie de hospedeiro e os humanos [37]. (Para outros tipos de patógenos, pode haver outras fontes de exposição humana, notadamente fontes ambientais ou a pele normalmente comensal ou flora intestinal). Vários fatores foram examinados em termos de sua relação com a capacidade de um patógeno de saltar para uma nova espécie de hospedeiro, incluindo parentesco taxonômico dos hospedeiros, sobreposição geográfica e gama de hospedeiros.

Dois estudos recentes fornecem boas ilustrações dos papéis do relacionamento com o hospedeiro e da proximidade geográfica. Streicker et al. [38] encontraram associações entre o grau de transmissão cruzada de espécies de lyssavírus de morcego e a sobreposição geográfica entre as populações de morcegos nos EUA e o parentesco filogenético das espécies de morcegos envolvidas. Davies & # x00026 Pedersen [39] descobriram que as espécies de primatas tendiam a compartilhar mais espécies de parasitas se fossem mais estreitamente relacionados e tivessem distribuições simpátricas.

Uma ampla gama de hospedeiros também está associada à probabilidade de um patógeno emergir ou reemergir em populações humanas [26]. Um estudo de caso ilustrativo é a encefalopatia espongiforme bovina (BSE). Após o surgimento da BSE na década de 1980, bem antes de ser descoberto que infectava humanos (como vCJD), rapidamente se tornou aparente que ela poderia infectar uma ampla gama de hospedeiros, incluindo carnívoros. Isso era um contraste marcante com uma doença de príon muito mais conhecida, a scrapie, que era naturalmente restrita a ovelhas e cabras. Em retrospectiva, essa observação pode ter levado a preocupações de saúde pública sobre a BSE serem levantadas mais cedo do que antes.

A variedade de hospedeiros é uma característica altamente variável entre os vírus: alguns, como a raiva, podem infectar uma grande variedade de mamíferos, outros, como a caxumba, se especializam em uma única espécie (humanos). Além disso, para patógenos em geral, a gama de hospedeiros parece ser filogeneticamente lábil, com até mesmo espécies intimamente relacionadas com gamas de hospedeiros muito diferentes [27]. Claramente, a base biológica da gama de hospedeiros é relevante para compreender a emergência do patógeno.

(e) Uso do receptor celular e gama de hospedeiros

Um provável determinante biológico da capacidade de um vírus de saltar entre espécies é se eles usam ou não um receptor celular que é altamente conservado em diferentes hospedeiros (mamíferos). Portanto, previmos que os vírus que usam receptores conservados teriam maior probabilidade de ter uma ampla gama de hospedeiros.

Para testar essa ideia, primeiro realizamos uma revisão abrangente da literatura revisada por pares e identificamos 88 espécies de vírus humanos para os quais pelo menos um receptor de célula foi identificado. Embora isso seja apenas 40 por cento das espécies de interesse, 21 (de 23) famílias foram representadas, portanto, este conjunto contém uma boa seção transversal de diversidade taxonômica relevante. Destas 88 espécies, 22 usam receptores não proteicos (por exemplo, sulfato de heparina) e, do restante, duas das proteínas não foram inseridas no banco de dados UniProt [40] (tornando impossível determinar se a proteína foi & # x02018conservada & # x02019 ou não & # x02014 veja abaixo para detalhes), deixando 64 espécies de 16 famílias.

Com base em um estudo publicado anteriormente de intervalos de hospedeiros de vírus [26], atribuímos a esses vírus um intervalo de hospedeiros & # x02018narrow & # x02019 (se os únicos hospedeiros não humanos que eles infectaram fossem outros primatas) ou um & # x02018broad & # x02019 intervalo de hospedeiros (se eles forem conhecidos por infectar também outros tipos de mamíferos ou pássaros). Usando o banco de dados UniProt, determinamos se a proteína do receptor da célula foi & # x02018conservada & # x02019 quantificando a homologia da sequência de aminoácidos entre humanos e camundongos. (Para o subconjunto de proteínas em que os dados de sequências de aminoácidos também estavam disponíveis para vacas, porcos ou cães, encontramos padrões muito semelhantes.)

O resultado é mostrado na figura 4. A característica mais marcante do gráfico é que não há exemplos de vírus humanos com amplas gamas de hospedeiros que não usem receptores celulares altamente conservados (ou seja, mais de 90% de homologia de sequência de aminoácidos). As análises estatísticas requerem correção para correlação filogenética: os vírus da mesma família são mais propensos a usar o mesmo receptor celular e mais propensos a ter uma gama de hospedeiros estreita ou ampla. Isso pode ser grosseiramente (mas conservadoramente) permitido pelo teste de uma associação entre a gama de hospedeiros e a homologia do receptor no nível da família, não da espécie. Isso dá um resultado estatisticamente significativo (, p = 0.015).

Número de espécies de vírus com ampla (barras azuis) ou estreitas (barras vermelhas) gama de hospedeiros em função da homologia percentual do receptor celular usado (ver texto principal).

Concluímos que o uso de um receptor conservado é uma condição necessária, mas não suficiente para um vírus ter uma ampla gama de hospedeiros abrangendo diferentes ordens de mamíferos. Conclui-se que um conhecimento útil sobre um novo vírus de mamífero, ajudando a prever se ele representa ou não um risco para os humanos, seria identificar o receptor celular que ele usa. No entanto, isso pode nem sempre ser praticável: no momento, não conhecemos o receptor celular usado por mais da metade dos vírus que infectam humanos, e essa fração é consideravelmente menor para aqueles que infectam outros mamíferos.


Como novas espécies passam a existir? - Biologia

Iniciando "A Síntese Moderna": Theodosius Dobzhansky

Ronald Fisher e seus colegas estabeleceram o conceito de seleção natural de Darwin em uma nova base da genética. Eles deixaram um projeto igualmente importante aberto para biólogos posteriores: explicar na linguagem dos genes o que são as espécies e como se originam. A resposta só começou a surgir na década de 1930, em grande parte graças ao trabalho de um geneticista nascido na União Soviética chamado Theodosius Dobzhansky (à direita).

Dobzhansky, que emigrou para os Estados Unidos em 1928, trabalhou no "Fly Room" de Thomas Hunt Morgan, onde mutações estavam sendo estudadas de perto pela primeira vez. Ele também prestou muita atenção ao trabalho de geneticistas populacionais, como Sewall Wright, que estavam mostrando como o tamanho de uma população afeta a taxa de propagação de uma mutação. Dobzhansky estava interessado em descobrir a genética que determinava as diferenças entre as populações de uma espécie.

Populações geneticamente variáveis
Na época, a maioria dos biólogos presumia que todos os membros de qualquer espécie tinham genes praticamente idênticos. Mas essas foram suposições criadas em laboratório. Dobzhansky começou a analisar os genes de moscas-das-frutas selvagens, viajando do Canadá ao México para capturar membros da espécie Drosophila pseudoobscura. Ele descobriu que diferentes populações de D. pseudoobscura não tinha conjuntos idênticos de genes. Cada população de moscas da fruta que ele estudou carregava marcadores distintos em seus cromossomos que a distinguiam de outras populações.


Dobzhansky ajudou a descobrir que diferentes populações de mosca-das-frutas têm diferentes frequências de duas versões diferentes do mesmo cromossomo A pode ser mais frequente em uma população, enquanto o cromossomo A 'é mais frequente em uma população vizinha.

Se não houvesse um conjunto padrão de genes que distinguisse uma espécie, o que manteria as espécies distintas umas das outras? A resposta, Dobzhansky percebeu corretamente, era sexo. Uma espécie é simplesmente um grupo de animais ou plantas que se reproduzem principalmente entre si. É improvável que dois animais pertencentes a espécies diferentes acasalem e, mesmo que o façam, raramente produzirão híbridos viáveis. Dobzhansky fez experimentos com moscas-das-frutas que demonstraram que essa incompatibilidade é causada por genes específicos carregados por uma espécie que se chocam com os genes de outra espécie.

Fazendo uma nova espécie
Em 1937, Dobzhansky publicou esses resultados em um livro marcante, Genética e a Origem das Espécies. Nele, ele esboçou uma explicação de como as espécies realmente passaram a existir. As mutações surgem naturalmente o tempo todo. Algumas mutações são prejudiciais em certas circunstâncias, mas um número surpreendente não tem efeito de uma forma ou de outra. Essas mudanças neutras aparecem em diferentes populações e perduram, criando uma variabilidade muito maior do que qualquer um havia imaginado.

Essa variabilidade serve de matéria-prima para a fabricação de novas espécies. Se os membros de uma população de moscas procriassem mais entre si do que com outros membros da espécie, seu perfil genético seria diferente. Novas mutações surgiriam na população isolada, e a seleção natural poderia ajudá-las a se espalhar até que todas as moscas as carregassem. Mas, como essas moscas isoladas se reproduziam apenas em sua própria população, as mutações não podiam se espalhar para o resto da espécie. A população isolada de moscas se tornaria cada vez mais distinta geneticamente. Alguns de seus novos genes se revelariam incompatíveis com os genes de moscas de fora de sua própria população.

Se esse isolamento durasse tempo suficiente, argumentou Dobzhansky, as moscas poderiam perder a capacidade de cruzar completamente. Eles podem simplesmente se tornar incapazes de acasalar com as outras moscas com sucesso, ou sua prole híbrida pode se tornar estéril. Se as moscas saíssem de seu isolamento, elas poderiam viver ao lado dos outros insetos, mas ainda assim continuar acasalando apenas entre si. Uma nova espécie nasceria.

A Síntese Moderna
A habilidade de Dobzhansky de combinar genética e história natural atraiu muitos outros biólogos para se juntar a ele no esforço de encontrar uma explicação unificada de como a evolução acontece. Seu trabalho combinado, conhecido como "A Síntese Moderna", reuniu genética, paleontologia, sistemática e muitas outras ciências em uma explicação poderosa da evolução, mostrando como as mutações e a seleção natural poderiam produzir mudanças evolutivas em grande escala. A Síntese Moderna certamente não encerrou o estudo da evolução, mas tornou-se a base para pesquisas futuras.


Como os humanos evoluíram para serem chocantemente violentos e super cooperativos

Os humanos são, por natureza, bons ou maus? A questão dividiu opiniões desde que as pessoas começaram a filosofar. Alguns, como os seguidores de Jean-Jacques Rousseau, dizem que somos uma espécie naturalmente pacífica, corrompida pela sociedade. Outros estão do lado de Thomas Hobbes e nos veem como uma espécie naturalmente violenta civilizada pela sociedade. Ambas as perspectivas fazem sentido. Dizer que somos & # 8220 naturalmente pacíficos & # 8221 e & # 8220 naturalmente violentos & # 8221 parece contraditório, entretanto. Este é o paradoxo no cerne do meu novo livro.

O paradoxo é resolvido se reconhecermos que a natureza humana é uma quimera. A quimera, na mitologia clássica, era uma criatura com corpo de cabra e cabeça de leão. Não foi uma coisa nem outra: foram as duas coisas. Eu argumento que, com respeito à agressão, um ser humano é tanto uma cabra quanto um leão. Temos baixa propensão para agressão impulsiva e alta propensão para agressão premeditada. Essa solução torna tanto rousseauianos quanto hobbesianos parcialmente certos, mas levanta uma questão mais profunda: por que surgiu uma combinação tão incomum de virtude e violência?

A história de como nossa espécie veio a possuir essa mistura única não foi contada antes e oferece uma perspectiva rica e nova sobre a evolução de nossas tendências comportamentais e morais. Ele também aborda a questão fascinante, mas surpreendentemente negligenciada de como e por que nossa espécie, Homo sapiens, passou a existir.

Desde a década de 1960, os esforços para compreender a biologia da agressão convergiram para uma ideia importante. A agressão - ou seja, comportamento destinado a causar danos físicos ou mentais - se enquadra em dois tipos principais, tão distintos em sua natureza

Assine para acesso digital ilimitado

Inscreva-se agora para acesso ilimitado

App + Web

  • Acesso ilimitado à web
  • Aplicativo New Scientist
  • Vídeos de mais de 200 palestras científicas, além de palavras cruzadas semanais, disponíveis exclusivamente para assinantes
  • Acesso exclusivo a eventos exclusivos para assinantes, incluindo nosso evento de Mudança Climática de 1º de julho
  • Um ano de cobertura ambiental incomparável, exclusivamente com a New Scientist e UNEP

Imprimir + App + Web

  • Acesso ilimitado à web
  • Edição impressa semanal
  • Aplicativo New Scientist
  • Vídeos de mais de 200 palestras científicas, além de palavras cruzadas semanais, disponíveis exclusivamente para assinantes
  • Acesso exclusivo a eventos exclusivos para assinantes, incluindo nosso evento de Mudança Climática de 1º de julho
  • Um ano de cobertura ambiental incomparável, exclusivamente com a New Scientist e UNEP

Assinantes existentes, por favor, faça login com seu endereço de e-mail para vincular o acesso à sua conta.


1.2.2 Níveis de organização dos seres vivos

Os seres vivos são altamente organizados e estruturados, seguindo uma hierarquia que pode ser examinada em uma escala de pequeno a grande porte. o átomo é a menor e mais fundamental unidade da matéria. Consiste em um núcleo rodeado por elétrons. Os átomos formam moléculas. UMA molécula é uma estrutura química que consiste em pelo menos dois átomos mantidos juntos por uma ou mais ligações químicas. Muitas moléculas que são biologicamente importantes são macro moléculas, moléculas grandes que são normalmente formadas a partir de unidades repetidas. Um exemplo de uma macromolécula é o ácido desoxirribonucléico (DNA) (Mesa 1.1), que contém as instruções para a estrutura e funcionamento de todos os organismos vivos.

Tabela 1.1 Os níveis biológicos de organização dos seres vivos de pequeno a grande porte. De uma única organela a toda a biosfera, os organismos vivos são partes de uma hierarquia altamente estruturada. (Crédito & # 8220macromoléculas & # 8221: & # 8220Geoff Hutchison & # 8221 / Flickr crédito “organelas”: & # 8220Przemyslawtarka95 & # 8243 / Wikimedia Commons Crédito “células”: & # 8220Steve Begin & # 8221 / Flick24 Credit “tecidos”: & # 8220C # 8243 / Wikimedia Commons crédito “órgãos”: desenho anatômico por Leonardo da Vinci crédito “organismos”: & # 8220dmitry.kaglik & # 8221 / Flickr crédito “ecossistemas”: & # 8220USFWS & # 8211 Região do Pacífico & # 8221 / Flickr crédito “biosfera ”: GSFC / NASA Goddard.)

Macromoléculas & # 8211 Ex: DNA dupla hélice
Organelas & # 8211 Ex: cloroplastos em células vegetais
Células & # 8211 Ex: glóbulos vermelhos humanos
Tecidos & # 8211 Ex: folículos pilosos na pele de mamíferos
Órgãos e sistemas de órgãos & # 8211 Ex: & # 8220 Os órgãos principais e sistemas vascular e urino-genital de uma mulher & # 8221
Organismos, populações e comunidades & # 8211 Ex: pinheiros em uma comunidade florestal
Ecossistemas & # 8211 Ex: ecossistema de recife de coral
Biosfera & # 8211 A soma de todos os ecossistemas da Terra

Algumas células contêm pequenas estruturas que existem dentro das células rodeadas por membranas, que são chamadas organelas. Todas as coisas vivas são feitas de células que célula em si é a menor unidade fundamental de estrutura e função nos organismos vivos. Alguns organismos consistem em uma única célula e outros são multicelulares.

Em organismos maiores, as células se combinam para fazer lenços de papel, que são grupos de células semelhantes que desempenham funções semelhantes ou relacionadas. Órgãos são coleções de tecidos agrupados desempenhando uma função comum. Um sistema de órgãos é um nível superior de organização que consiste em órgãos funcionalmente relacionados. Os mamíferos possuem muitos sistemas orgânicos, incluindo o sistema circulatório e o sistema digestivo. Organismos são entidades vivas individuais. Por exemplo, cada árvore em uma floresta é um organismo. Alguns organismos são compostos de uma única célula.

Todos os indivíduos de uma espécie que vivem dentro de uma área específica são chamados coletivamente de população. Por exemplo, uma floresta pode incluir muitos pinheiros. Todos estes pinheiros representam a população de pinheiros desta floresta. Diferentes populações podem viver na mesma área específica. Por exemplo, a floresta com pinheiros inclui populações de plantas com flores e também insetos e populações microbianas. UMA comunidade é a soma das populações que habitam uma determinada área. Por exemplo, todas as árvores, flores, insetos e outras populações em uma floresta formam a comunidade da floresta. A própria floresta é um ecossistema. Um ecossistema consiste em todas as coisas vivas em uma determinada área junto com as partes abióticas não vivas desse ambiente, como o nitrogênio do solo ou a água da chuva. No nível mais alto da organização (Tabela 1.1), a biosfera é a coleção de todos os ecossistemas e representa as zonas de vida na Terra. Inclui terra, água e atmosfera.

Qual das seguintes afirmações é falsa?

  • Os tecidos existem dentro de órgãos que existem dentro de sistemas orgânicos.
  • Comunidades existem dentro de populações que existem dentro de ecossistemas.
  • Organelas existem dentro das células que existem dentro dos tecidos.
  • Comunidades existem dentro de ecossistemas que existem na biosfera.

Espécies, tipos e evolução

Os criacionistas se opõem à ideia de que as espécies podem evoluir indefinidamente e acusam os biólogos evolucionistas de não definirem seus termos de maneira adequada. Neste artigo, quero traçar brevemente a história da ideia de espécie e mostrar que é de fato uma virtude da biologia tentar fazer seus termos seguirem as evidências, em vez de defini-los todos de frente. A ideia de que as espécies eram universalmente consideradas fixas antes de Darwin está simplesmente errada - muitos pensadores criacionistas do período clássico até o século 19 pensaram que as espécies poderiam mudar. A questão da evolução era, de fato, impossível de sugerir até que se fizesse a alegação de que as espécies foram fixadas, e assim que foi sugerida, a evolução também o foi. Há uma longa imprecisão sobre "espécies" vivas que remonta à era clássica e que decorre de boas observações. Além do mais, nada nas tradições bíblicas ou teológicas exige que as espécies sejam fixas, apenas que existam tipos, o que nem os evolucionistas nem os criacionistas tradicionais jamais negaram.

Como o número de "conceitos" de espécies na literatura é alto, também tentei colocá-los em contexto e listá-los para fácil referência (veja esta página) Dessa forma, quando um "conceito" é referido em um texto, ele pode ser comparado a outras concepções candidatas. De qualquer forma, está claro para mim que existem muitas concepções de espécie e que os biólogos usam aquela que melhor se adapta aos organismos que estudam. Eu penso nisso como uma "delicatessen conceitual" - quando os cientistas precisam de um conceito de espécie para se adequar aos organismos em estudo, eles normalmente montam um "sanduíche de clube" personalizado a partir de ideias anteriores. Esta não é uma prática ruim - se a ciência é sobre aprender e usar palavras para expressar essa aprendizagem, então devemos esperar que eles façam isso, e de fato eles deve.

Para entender o conceito de espécie, devemos entender como a noção se desenvolveu na história da pesquisa biológica. Um ponto que deve ser sempre levado em consideração: as pessoas não se tornaram subitamente espertas com a publicação de On the Origin of Species, nem eram maus observadores antes dessa data. E tenha em mente um ponto relacionado: o compromisso religioso teve pouco a ver com os tipos de conclusões que historiadores naturais e biólogos chegaram antes de Darwin, e parece que em ciência, ainda não.

A evolução do conceito de espécie

Então Deus disse: Deixe a terra produzir vegetação: plantas com sementes e árvores na terra que dêem frutos com sementes, segundo as suas várias espécies. E assim foi. A terra produziu vegetação: plantas que dão sementes de acordo com suas espécies e árvores que dão frutos com sementes de acordo com suas espécies. E Deus viu que era bom. …

E Deus disse: Deixe a água fervilhar de criaturas vivas, e deixe os pássaros voarem sobre a terra através da expansão do céu. Assim, Deus criou as grandes criaturas do mar e todas as coisas vivas e que se movem das quais a água abunda, de acordo com suas espécies, e cada pássaro alado de acordo com sua espécie. E Deus viu que era bom. …

E Deus disse: Deixe a terra produzir criaturas vivas de acordo com suas espécies: gado, criaturas que se movem ao longo do solo e animais selvagens, cada um de acordo com sua espécie. E assim foi. Deus fez os animais selvagens de acordo com suas espécies, o gado de acordo com suas espécies e todas as criaturas que se movem ao longo do solo de acordo com suas espécies. E Deus viu que era bom.

Gênesis 1, versículos 11–2, 20–1, 24–5, Nova Versão Internacional

Desde que as pessoas cultivam plantas e criam gado, elas sabem que um organismo dá à luz outro muito parecido. Ou seja, eles sabem que as coisas vivas vêm em espécies. Isso não se limita à Bíblia, é claro. Aristóteles sabia disso. O mesmo fez Teofrasto, seu aluno, às vezes chamado de pai da botânica. Não é, como dizem, cirurgia de foguete.

Assim, dada a escala de tempo relativamente curta da observação humana, seguia-se que as pessoas tenderiam a pensar que as espécies, os tipos vivos, eram estáveis, e realmente eram. Mas eles não achavam que as espécies eram incapaz mudar por muito tempo, não até John Ray, um brilhante botânico inglês do século 17 que compilou a primeira flora completa (de Cambridgeshire, e depois da Inglaterra), escreveu em uma obra influente:

Este foi o primeiro gravado biológico definição de "espécie", embora o termo lógico já tenha sido usado em contextos biológicos por muito tempo antes disso. Mas sua visão não era tradicional. Seguindo a sugestão de Aristóteles de que novas espécies foram formadas por hibridização em poços de água na África, Santo Agostinho, entre outros (incluindo um dos tradutores da Bíblia King James), felizmente aceitou que novas espécies poderiam ser formadas a partir de antigas. O próprio Linnaeus, que às vezes é considerado o criador do fixismo das espécies, observou a hibridização entre duas espécies de plantas em seu próprio jardim e, mais tarde, revisou sua visão de que as espécies eram como o "Ser Infinito" as havia criado inicialmente. Certamente, não havia tradição nos círculos teológicos cristãos que especifique teve ser imutável antes disso.

Durante a Idade Média, pouca história natural - ou biologia, como a chamaríamos agora - estava sendo feita. Mas houve uma exceção: o Sacro Imperador Romano Frederico II de Hohenstaufen (1194-1250) era um falcoeiro perspicaz e escreveu, literalmente, o livro sobre ele, descobrindo que Aristóteles às vezes era um pouco crédulo demais e, pior ainda, não conseguiu discuta falcões, falcões e pássaros de caça. Frederick tinha os recursos e o tempo para fazer um estudo adequado e descobriu que as espécies de pássaros não eram nada simples. Ele escolheu o cruzamento como padrão. Alberto, o Grande, que tinha acesso aos falcoeiros e aos escritos de Frederico, seguiu essa ideia. Mas ambos ainda levaram a sério o suficiente a velha ideia de geração espontânea de espécies de outras espécies para investigá-la. Frederico enviou emissários à Suécia em busca de evidências a favor ou contra a idéia de que a galinha dos ovos de ouro surgiu de minhocas (que é como ela recebeu o nome). Ele não encontrou evidências e concluiu que a ideia era baseada na ignorância. Albert fez experimentos de reprodução e conseguiu mostrar que os gansos botavam ovos da maneira usual.

Portanto, devemos antes de tudo abandonar a ideia de que as pessoas antes de Darwin pensavam que as espécies eram fixas, necessariamente. Alguns fizeram, muitos não. Além disso, quase tão logo a ideia do fixismo de espécie pegou, ela foi desafiada. Linnaeus popularizou a ideia em seu Systema Naturae, cuja primeira edição foi em 1735. Em 1745, o físico Pierre Maupertuis argumentou em seu Físico Vênus que as espécies evoluíram, que o fizeram por meio de uma versão crua da seleção natural e que herdou as características foram transmitidas em uma proporção de 3: 1 pela mãe e pelo pai. Embora isso não tenha influenciado muitas pessoas na época, indica que o fixismo não era universal entre os cientistas, mesmo quando ainda era uma ideia nova.

Por que tendemos a pensar que os pré-darwinistas eram todos fixistas? Em parte, isso se deve ao fato de Darwin ter sido usado como um ponto de inflexão na biologia moderna, o que é claro que ele foi, e alguns, o principal evolucionista Ernst Mayr entre eles, tentaram torná-lo a fonte final de tudo o que é correto na moderna biologia. Além disso, pensamos que a crença religiosa antes de Darwin deve ter forçado as pessoas a serem fixistas. Mas muitos cristãos bastante ortodoxos defendiam a transmutação de espécies, e em alguns casos em que isso foi negado, como pelo grande anatomista Barão Cuvier, não foi por razões religiosas, mas por falta de evidência (embora Cuvier tenha conseguido apresentar a evidência de que florae e fauna não foram constantes ao longo do tempo, mesmo na Europa).

Também não é verdade que a crença na criação como tal forçou uma posição fixista da espécie. Além do deísmo, que via Deus como um criador que efetivamente deixou o mundo para governar pelas leis que ele criou, muitos cristãos sustentavam que a obra da criação ainda estava em andamento. E os cristãos que eram historiadores naturais, fossem botânicos ou zoólogos, muitas vezes descreviam as espécies muito bem.

Existe outro mito - que antes de Darwin os naturalistas pensavam que as espécies eram definidas por sua morfologia ou sua "essência". Mas a morfologia era usada pelos taxonomistas simplesmente como uma forma de identificar as espécies, não como sua causa, e até Lineu sabia que seu "Sistema Natural", como veio a ser chamado, era uma convenção útil, não um sistema natural. . Taxonomistas discutiram sobre Como as para definir espécies, mas em quase todos os casos, tratava-se de quantos e quais tipos de caracteres eram confiáveis. No início do século 19, não havia "problema das espécies", mas apenas uma "questão das espécies", que um geólogo menor de nome Charles Lyell chamou de "aquele mistério dos mistérios" - por que havia espécies? Não era uma pergunta que ele, um cristão ortodoxo, pensasse que pudesse ser respondida com as Escrituras. Nem seu eventual discípulo Darwin pensava assim.

A visão de Darwin sobre as espécies também foi mal compreendida, em parte porque ele realmente não considerava a definição de uma espécie como a questão principal. Como muitos taxonomistas profissionais (Darwin escreveu a primeira e ainda uma das melhores descrições de cracas), ele descobriu que a disputa constante sobre se essa variedade ou aquela era uma espécie separada ou a mesma era um incômodo para fazer o trabalho. Ele citou com irônico divertimento um taxonomista, Phillips, que declarou "finalmente descobri a única definição verdadeira - 'qualquer forma que já teve um nome específico'!" E houve, em 1842, um conjunto de padrões dos quais derivam todas as regras taxonômicas modernas - Darwin era um membro do comitê - que instituiu formalmente a regra de Lineu de que as espécies deveriam ter um binômio (um gênero e nome de espécie), e que apenas os profissionais podiam nomear espécies (para impedir que os entusiastas da observação de pássaros nomeassem cada plumagem diferente como uma espécie). Na Origem, ele escreveu:

Com base neste e em outros comentários, ele parecia estar dizendo que uma espécie não era uma coisa real, mas que era apenas o que nós chamado algo por conveniência. Mas em suas obras, em geral, ele trata as espécies como coisas reais, em sua maioria (mas nem sempre) isoladas pela infertilidade, com diferentes adaptações ecológicas. Seu ponto era, e continua sendo um ponto crítico hoje, que a diferença entre uma espécie e um variedade dentro de uma espécie era vago. Isso, é claro, se deve ao fato de que espécies, como dunas de areia, rios e nuvens, não têm fronteiras rígidas e nítidas entre si por causa da evolução.

Mais ou menos na época em que a evolução foi universalmente aceita pelos naturalistas (agora chamados de biólogos), mas antes que o novo darwinismo da síntese da genética e da evolução fosse estabelecido, um certo EB Poulton escreveu um artigo em 1903 intitulado "O que é uma espécie?" no qual ele abordou o que agora se tornou o "problema" da espécie. Isso definiu a agenda para o próximo século. De ser a identificação útil de tipos que podem variar, no final da Idade Média e depois, até ser um problema de quem poderia nomear as espécies e como elas deveriam ser diferenciadas, agora as espécies eram as "unidades" da evolução e da biologia em geral. E uma verdadeira explosão de tentativas de definir as espécies se seguiu. No final do século 20, havia cerca de 22 conceitos distintos identificados por RL Mayden e, dependendo de como se divide, alguns poucos outros foram adicionados. Pelas minhas contas, existem cerca de 26 conceitos (ver barra lateral, páginas 42-3).

Bem, não exatamente conceitos. Há apenas um conceito, que rotulamos pela palavra "espécie". Existem 26 ou mais concepções, ou definições, que definimos de outras maneiras. Este ponto filosófico ligeiramente exigente é importante. Estamos discutindo sobre a melhor maneira de definir um conceito. Isso depende de dados científicos, teoria e outros fatores (alguns deles políticos, dentro da comunidade científica). Podemos negar que o conceito até tem uma definição útil, ou podemos pensar que fomos enganados pelo uso de uma única palavra e buscamos uma série de conceitos diferentes que servem aos propósitos da ciência e do conhecimento. Menciono isso porque uma das afirmações freqüentemente repetidas pelos anti-evolucionistas é que, se não podemos definir nossos termos, não podemos mostrar que as espécies evoluem. Esse boato remonta a Louis Agassiz, o famoso geólogo e paleontólogo, que sozinho apresentou a biologia aos Estados Unidos. Agassiz escreveu:

Os criacionistas freqüentemente afirmam que não estão interessados ​​no nível da espécie, no entanto. Inicialmente, o criacionismo exigia fixidez das espécies. Na década de 1920, quando George McCready Price equiparou "espécies" aos "tipos" bíblicos, ele foi forçado, a permitir que a Arca carregasse "todos os tipos", a elevar a barra ainda mais. Mesmo isso não era original. No final do século 18, Buffon, o predecessor de Cuvier, sugeriu que havia uma "primeira linhagem" a partir da qual todos os membros de uma espécie haviam evoluído, de modo que todos os gatos evoluíram de um animal original, modificado pela geografia e pelo clima, por exemplo. Portanto, os próprios criacionistas têm um "problema de imprecisão" não menos do que a biologia evolucionária. A vida é vaga. Certamente o "tipo" criacionista, ou "baramin", como eles destroem o hebraico para "tipo criado", é extremamente elástico. Dada essa elasticidade, a motivação para a inferência que se fez naturalmente durante os séculos XVII e XVIII que espécies não evoluir é minado. Se os tipos não são exatos na reprodução, por que pensar que o relato de Gênesis é suficiente para proibir a evolução? A resposta é, obviamente, que o literalismo bíblico não é a principal motivação aqui para a oposição à evolução.

Concepções de isolamento reprodutivo
Tudo começa em 1935, quando um jovem geneticista de mosca da fruta chamado Theodosius Dobzhansky publicou um artigo "Uma crítica ao conceito de espécie na biologia" em um jornal de filosofia. Não que não houvesse desenvolvimentos depois de Darwin. Várias pessoas sugeriram que as espécies eram "linhagens genéticas puras" ou "tipos selvagens" que não variavam muito. A genética mendeliana causou muito debate sobre as espécies. Dobzhansky afirmou que uma espécie era:

Muito do foco nas espécies depois disso centrou-se nos Mecanismos de Isolamento Reprodutivo, ou RIMs para abreviar. A visão de Mayr era que as espécies são formadas quando parte da espécie está geograficamente isolada da área de distribuição principal e evolui à sua própria maneira, de modo que, quando volta a entrar em contato, os RIMs evoluíram, por assim dizer, por acidente, e os dois não mais cruzar com sucesso.Seleção contra híbridos, que são, por assim dizer, nem peixes nem aves em adaptações ecológicas, então fortalece o isolamento (um processo denominado "seleção reforçada"). A versão de Mayr sobre a origem das espécies, publicada em 1942 e reiterada pelos 60 anos seguintes (Mayr sobreviveu até 100, sobrevivendo a muitos de seus adversários e, portanto, recebendo a última palavra), é chamada de alopátrico teoria da especiação. Alopatria significa que duas populações, ou espécies, ou grupos, de organismos vivem em áreas diferentes (todos- = outro, pátria = pátria). O tipo alternativo de especiação, que é na verdade a visão de Darwin, é chamado simpátrico (sym- = juntos) especiação, e é altamente controverso entre os especialistas, com alguns pensando que ela ocorre, particularmente entre moscas da fruta e peixes do lago, onde foi estudada, e outros pensando que não, e o debate continua. Exige que os RIMs evoluam no lugar, por assim dizer, e os opositores pensam que é improvável que isso ocorra. Se a especiação simpátrica ocorre, então só pode haver uma razão - seleção natural. Trabalhos teóricos recentes mostram que isso é possível se as condições forem adequadas. O que ainda não sabemos com certeza é a frequência com que as condições estão direito.

Existe outra classe incontestável de processos de especiação - geralmente envolvendo hibridização, aquela velha ideia de Aristóteles. Particularmente em plantas, mas também em animais, fungos, bactérias e assim por diante, às vezes complementos genéticos inteiros podem dobrar, triplicar ou mais, resultando em uma condição conhecida como poliploidia. Quando isso acontece, às vezes os cromossomos e genes não se alinham devido a estruturas genéticas diferentes dos pais, mas uma duplicação extra do genoma, seguida por uma divisão celular, pode dar à célula um conjunto pareado de cromossomos, permitindo-lhe efetivamente encontrou uma nova espécie em uma ou algumas gerações. Quando duas espécies se cruzam, isso permite que o organismo resultante tenha um conjunto correspondente de cromossomos. Estima-se que quase todas as samambaias, por exemplo, têm um caso de poliploidia em sua ancestralidade, e até 7% das espécies reais de samambaias são formadas dessa forma. Também foi visto em plantas com flores, corais, gafanhotos, outros insetos e répteis. Existe até a hipótese de que todo o ramo mamífero da árvore evolutiva foi iniciado com esse tipo de evento. Então, em certo sentido, Lineu e Aristóteles estavam certos ... mais ou menos. Até Mendel pensou que essa poderia ser a razão pela qual novas espécies evoluem, o que informou sua pesquisa em formas híbridas, embora ele tenha estudado a hibridização dentro, não entre as espécies.

Concepções evolucionárias
Portanto, as concepções RISC têm muita margem de manobra para interpretação. Mas eles não são os únicos conceitos no conselho. Um tipo de concepção atende pelo nome conceitos de espécie evolucionária, que também é um nome impróprio (porque todas as espécies evoluíram). Sob esse ponto de vista, não importa muito se duas espécies possíveis em consideração estão isoladas reprodutivamente. Mesmo que haja fluxo gênico entre eles regularmente, o que conta é se eles permanecem ou não evolutivamente distintos. A definição de Dobzhansky dá uma dica disso, mas a formulação original se deve a um paleontólogo, George Gaylord Simpson. Simpson definiu dessa forma em 1961, embora haja uma definição anterior e mais técnica de dez anos antes:

O que conta aqui é que não importa o que aconteça em termos de troca de genes, as populações permanecem distintas e têm suas próprias formas, adaptações e destino. O termo "linhagem" usado aqui é particularmente importante, pois focalizou o pensamento dos biólogos mais em termos evolutivos e deu origem a outra classe de conceitos - conceitos filogenéticos de espécie.

As concepções evolutivas foram expandidas desde Simpson para incluir organismos assexuados (que, estritamente falando, não formam populações, uma vez que esse termo envolve interReprodução). O ponto importante é que existe uma única linhagem ao longo do tempo. Em contraste, as concepções RISC envolvem um único "horizonte" de tempo, o que significa que uma espécie é algo que em um determinado momento e lugar não está se cruzando com outras populações, e eles também, necessariamente, excluem organismos assexuados.

Concepções filogenéticas
Há um grupo de concepções de espécie que levam o nome compartilhado de conceitos de espécie filogenética. Uma filogenia é, claro, uma história evolutiva, e a proposta inicial para uma concepção filogenética veio de Willi Hennig, um entomologista da Alemanha Oriental que, no entanto, conseguiu influenciar muitos biólogos durante o auge da Guerra Fria. A metodologia e filosofia de classificação de Hennig é conhecida hoje como "cladística".

Hennig não se propôs a criar um novo conceito de espécie. Ele praticamente assumiu algo como um amálgama das definições de Mayr e Simpson. A diferença é que ele se concentrou no elemento da linhagem e o combinou com uma descrição clara e formal de como fazer grupos de maneira lógica. Em seu livro Phylogenetic Systematics, traduzido para o inglês em 1966, ele incluiu um diagrama sobre a especiação (redesenhado acima como Figura 1) e quando nomear uma nova espécie.

Existem várias linhagens neste diagrama. Ignorando a terminologia técnica (Hennig era ótimo para cunhar nomes clássicos), você pode ver que cada organismo individual é parte de um genealógico linhagem. Estes, quando agrupados, formam um espécies linhagem. Claramente, o que torna uma linhagem de espécie é o fato de que a rede global emaranhada de linhagens genealógicas ainda não foi dividida (como no diagrama à direita marcado "relações filogenéticas"). Quando isso acontecer, diz Hennig, a espécie antiga é extinta e duas novas surgem (como nos círculos separados no topo).

Esta disposição causou muita ansiedade. Parecia estar dizendo que uma espécie tem extinguir-se quando novas surgirem, mas é claro que uma nova espécie pode evoluir sem modificar muito a antiga, se é que muda. A convenção de Hennig, como é conhecida, era mais um ponto sobre nomear espécies do que uma definição de sua natureza biológica. Quando uma nova espécie surge, o nome antigo se refere a apenas uma parte de seus descendentes e, para Hennig, isso significava que não era mais um grupo "natural" sendo nomeado. É como chamar o rock de "blues" porque é um descendente do blues. O que Hennig disse significaria que o que ainda é "blues" deve ter um novo nome para que os musicólogos possam falar sem ambigüidade (por isso pode ser chamado de "blues tradicional").

As concepções de espécies filogenéticas vêm em três grandes sabores. Uma é a concepção "pura" de Hennig, descrita acima. Mas a metodologia de Hennig também se baseou na divisão de organismos por características compartilhadas, o que é uma questão diagnóstica. Portanto, outra concepção filogenética, que chamo de concepção autapomórfica (em homenagem a um dos termos técnicos de Hennig que significa "formas derivadas"), define uma espécie como o nó final de uma árvore filogenética, que se baseia na comparação de muitos recursos. Se a análise não produzir nenhum grupo menor, os organismos desse grupo constituem uma espécie. Isso tem um efeito colateral de aumentar o número de espécies em relação à concepção RISC mais antiga - em até cinco vezes - e por esta razão não é aceito por muitos taxonomistas. Por outro lado, se uma espécie realmente é apenas a rede emaranhada ainda não dividida de relações genealógicas, é com isso que temos que lidar. A concepção autapomórfica tende a deixar de lado questões históricas sobre se a árvore filogenética é ou não uma boa representação histórica. A "espécie" aqui é diagnóstica.

A outra concepção eu chamo de concepção filogenética de táxon. Nesta visão, uma espécie é apenas outro tipo de táxon em uma árvore filogenética - aquele que passa a ser monofilético e indiviso. Monofilia neste caso, simplesmente significa que nenhum descendente da espécie original é excluído, de modo que se uma única espécie fez dividir em dois, teria sido uma espécie antes, mas agora são duas espécies, o que é bastante óbvio. No entanto, essa visão permite que o nome antigo seja "mantido" por um dos descendentes.

As concepções filogenéticas são, de certa forma, parasitas nas concepções biológicas como o RISC. Para saber que dois organismos estão na mesma espécie, é necessário eliminar características subespecíficas como, por exemplo, diferentes plumagens ou moléculas ou genes do sistema imunológico. Caso contrário, pode-se dividir os organismos em indivíduos com novas mutações ou pequenas variações. Existem aqueles que fazem isso também, que pretendem eliminar "espécies" do vocabulário de trabalho dos biólogos e substituí-lo por "grupo evolucionário" ou "táxon menos inclusivo", podemos nos referir a eles coletivamente como "eliminativistas de espécies".

Concepções ecológicas
Na década de 1920, um botânico sueco chamado Göte Turesson propôs que havia diferentes tipos de "espécies", uma das quais era uma resposta à ecologia local. Embora não fosse mendeliano, como Turesson parecia pensar que o ambiente mudava os genes diretamente, seu ecosspécies conceito foi revivido de tempos em tempos. Vários autores, incluindo Mayr, sugeriram que o que faz uma espécie é a ocupação de um "nicho" ecológico, e em 1976 o botânico americano Leigh Van Valen sugeriu que uma espécie era uma linhagem "que ocupava uma zona adaptativa" diferentemente de outras espécies. A "proposta" de Van Valen (ele não a chamou de definição) combinou a conta RICS de Mayr e a conta evolucionária de Simpson, pois a ideia da "zona adaptativa" também é de Simpson.

O caso de exemplo de Van Valen foi o complexo de carvalho branco americano, Quercus, que se cruzará razoavelmente livremente e, ainda assim, permanecerá estável fenotipicamente. Isso se deve, disse ele, à adaptação a necessidades ecológicas particulares. Casos semelhantes foram encontrados em outros lugares, por exemplo, eucaliptos australianos cruzam com parentes mais distantes, mas são frequentemente inférteis com parentes mais próximos.

A ideia subjacente a esta concepção é a famosa "paisagem adaptativa". Uma espécie, não importa qual seja o fluxo gênico entre as populações de outras espécies, ocupa um "pico" nessa paisagem (ver, por exemplo, a visão defendida por Richard Dawkins em seu Monte de escalada improvável [Nova York: WW Norton, 1996]) onde a metáfora de uma paisagem adaptativa assume isso implicitamente. Ecoespécies são formadas quando a paisagem adaptativa "se quebra", para usar um termo do filósofo Kim Sterelny. Trabalhos recentes sobre especiação sugerem que este é um fator na maioria dos casos, embora tenha um papel diferente na especiação alopátrica do que na especiação simpátrica ou poliploide.

Uma coleção de conceitos
Como acontece com qualquer taxonomia, existem algumas coisas que não se encaixam perfeitamente neste esquema. Muitas das concepções atuais misturam e combinam aspectos dessas concepções, de modo que uma descrição particular pode ser caracterizada como, digamos, um relato isolacionista, evolucionário, genético. Mas também existem concepções de espécie que fazem propostas positivas, por exemplo, para espécies assexuadas. Houve um tempo em que havia dúvidas de que tais coisas existissem, ou fossem raras, mas além das espécies bacterianas (que às vezes não têm "sexos", mas podem trocar genes em várias condições), há um número cada vez mais conhecido de "partenogenéticos" espécies (em animais - nas plantas são chamadas de "apomíticas") que não precisam fertilizar seus óvulos ou sementes. Os organismos descendentes de organismos sexuais às vezes são assexuados, como os famosos lagartos rabo-de-chicote do sul dos EUA e do norte do México (gênero Cnemidophora) Em muitos casos, eles são formados por hibridização entre espécies intimamente relacionadas, em animais e plantas. Os vírus também formam "espécies" chamadas "quasispécies", geralmente sem cruzar seu material genético.

Outra concepção de espécie é às vezes chamada de "convencionalismo", ou menos precisamente, mas mais comumente de "nominalismo de espécie". Essa visão é muito popular entre aqueles cujas idéias sobre a evolução derivam do trabalho do geneticista JBS Haldane no início do século XX. É basicamente a afirmação de que as espécies são apenas nomes, escolhidos por conveniência, para que os especialistas possam conversar uns com os outros. No entanto, se as espécies são apenas ficções convenientes, como os especialistas sabem que seus termos se referem às mesmas coisas?

E, finalmente, consideremos os problemas de identificação de espécies em fósseis. Nem todas as informações sobre um organismo são registradas em um fóssil. Temos dados sobre partes duras e, mais raramente, impressões de pele ou penas, mas não temos informações sobre sua genética, comportamento, cores, faixas ou preferências de acasalamento. E esses são frequentemente os marcadores de ser uma espécie RISC, ou são usados ​​para diagnosticar espécies filogenéticas. As "Paleospécies", como às vezes são chamadas, podem ser menos arbitrárias do que as espécies convencionalistas, mas não necessariamente são mapeadas em espécies "biológicas".

Considere o debate na evolução humana sobre se Homo sapiens deixou a África inteira, por assim dizer, ou seja uma paleoespécie anterior, Homo erectus, cruzado com H sapiens após. Um trabalho recente de Alan Templeton sugere que houve três grandes migrações para fora da África, cada uma delas deixando uma marca genética na população moderna. Então, são H erectus e H sapiens uma espécie ou duas? Podemos ser capazes de resolver isso por meio do tipo de trabalho que Templeton está fazendo, mas também não podemos.

Conhecendo espécies
Já as concepções "biológica", evolucionária e filogenética têm um problema operacional para os biólogos - exceto em circunstâncias muito raras, é quase impossível dar os critérios das definições para identificar e demarcar as espécies. Houve casos em que duas formas foram identificadas como a mesma espécie porque foram observadas em acasalamento, mas simplesmente não há recursos ou tempo para fazer experimentos de acasalamento seletivo para contar em todos os casos. Na verdade, muitas espécies "biológicas" e evolutivas, como tigres e leões, que foram isoladas por milhões de anos, posso cruzam em condições artificiais e sua progênie é fértil, então os testes de acasalamento podem não ajudar de qualquer maneira. No século 18, Buffon estabeleceu que algumas espécies poderiam cruzar ocasionalmente (razão pela qual ele pensou que havia um primeiro estoque para grupos de animais). Portanto, as definições, ou concepções, como prefiro, não ajudam muito. E até onde vão as concepções evolucionárias, simplesmente não temos acesso direto às evidências de que precisamos no caso de espécies extintas e até mesmo existentes. Pode ser verdade que as espécies têm destinos distintos, mas muitas vezes não sabemos.

É importante separar as questões de quais espécies estão das questões de como as espécies são conhecido ou identificado, porque embora a biologia evolutiva e a genética indiquem alguns dos processos pelos quais as espécies evoluem, os testes que usamos para descobrir se dois organismos são da mesma espécie ou não podem, na verdade, ser bastante incidentais às causas de seus ser espécies. Muitos testes são usados, principalmente testes genéticos e moleculares nos dias de hoje. Uma proposta recente chamada Código de barras de DNA usa um determinado gene nas organelas celulares conhecidas como mitocôndrias rapidamente para identificar espécies para conservação e outros fins, mas ninguém pensa que o gene, COX1, causas especiação. Na verdade, nos casos em que os "genes de especiação" foram estudados, eles são genes nucleares, não genes mitocondriais (e, de qualquer forma, é improvável que os mesmos genes causem especiação em todos os grupos). Quando os criacionistas atacam a biologia evolutiva por não serem capazes de definir o prazo "espécie", eles confundem a identificação e o diagnóstico de espécies e o significado do termo "espécie". Ocasionalmente, alguns cientistas fazem a mesma coisa.

Suponha que tomemos um exemplo não biológico - "montanha". Se não podemos dar uma definição universal desse termo, isso não significa que não haja montanhas, ou mesmo que não possamos dizer se estamos olhando para uma. E a teoria geológica das placas tectônicas explica por que existem montanhas, mesmo quando o termo não é definível. As definições são para a filosofia, mas a ciência pode prescindir delas, se necessário. As espécies são os fenômenos da biologia que a teoria explica, não os conceitos a priori que precisam ser esclarecidos com exatidão. Pode ser que, como alguns propõem, devamos substituir o termo por uma série de outros termos, como "grupo evolucionário", "unidade taxonômica menos inclusiva" e assim por diante. Algumas "espécies" serão grupos evolutivos e táxons menos inclusivos. Alguns podem não. O júri ainda não decidiu quanto ao valor dessas idéias.

O biólogo evolucionista Massimo Pigliucci e o filósofo Jonathan Kaplan propuseram que o termo "espécie" é de fato o que os filósofos chamam de "predicado de semelhança familiar". Isso ocorre quando ser uma instância de um tipo geral referido por uma palavra (o exemplo filosófico clássico é "jogo") tem muitos critérios e, desde que a maioria deles seja atendida por uma instância particular, é uma parte do tipo . Se a evolução continuar como deveríamos esperar da teoria moderna, então essa pletora e confusão de conceitos de espécie é facilmente explicada - a evolução é um processo gradual em escalas genéticas e comportamentais (mas pode ser abrupto em escalas geológicas e ecológicas), e assim o faremos veja espécies em todos os tipos de estágios de especiação, extinção, compatibilidade entre cruzamentos e assim por diante. Em um relato criacionista, é claro, nenhuma explicação desse tipo está disponível. Se os "tipos" são fixos, devemos ver apenas a expressão da variedade criada (e é claro que essa variedade não poderia ter passado pela Arca, mas vamos assumir que o criacionismo é separado do literalismo do Dilúvio), e isso deve ser definido e limitado. Em vez disso, vemos espécies em grupos de variedade variada e mal definida. É muito peso para uma palavra simples - "tipo" - suportar. A ciência não precisa disso - desde que as maneiras como as palavras são usadas por cada especialidade sirvam para descrever o que é observado.


A evolução rápida muda as espécies em tempo real

Como estudante de pós-graduação no final dos anos 1970, David Reznick partiu em uma modesta busca para testar uma parte fundamental da teoria da evolução. Reznick queria examinar o conceito de luta pela existência de Charles Darwin - especificamente, como as interações predador-presa moldam a evolução de novas espécies. Entusiasmado e ambicioso, ele pretendia fazer isso na selva. “Eu queria ver a evolução acontecer”, diz Reznick, agora um biólogo evolucionário da Universidade da Califórnia, em Riverside.

Então, em 1978, ele voou para Trinidad em busca de guppies. Armado com um mapa topográfico traçado em um pedaço de papel de caderno, ele se dirigiu para a acidentada Cordilheira do Norte da ilha caribenha.Trabalhando sob um dossel de árvores tropicais em meio a pássaros, borboletas multicoloridas e jibóias, ele coletou 1.600 guppies, uma espécie de peixes coloridos tão prolíficos que as fêmeas podem produzir dezenas de bebês a cada três ou quatro semanas. Reznick estava curioso para ver se os predadores poderiam afetar a adaptação genética em guppies em um curto período de tempo.

Não foi considerado um experimento promissor. Um século antes, Darwin havia assumido que a evolução leva de dezenas a centenas de milhares de gerações para produzir novas espécies - um caminho árduo tão lento que é essencialmente invisível. Essa teoria ainda prevalecia quando Reznick começou a pós-graduação em 1974. Os cientistas haviam estudado a evolução em experimentos de laboratório controlados, mas observá-la acontecer em um ambiente natural em uma vida humana era considerado improvável, na melhor das hipóteses, mais provavelmente impossível.

“Eu estava sustentando minha carreira com a ideia de que você poderia mudar o ambiente e ver as coisas evoluirem significativamente a tempo de conseguir a estabilidade”, diz Reznick. “As pessoas acharam minha tese fofa, mas duvidaram que eu viveria o suficiente para ver os resultados.”

Destemido, em 1981 Reznick voltou aos rápidos riachos de Trinidad para testar sua teoria. Ele transplantou guppies de um local onde eles tinham que afastar os ciclídeos, um peixe agressivo de boca larga, para um novo local sem predadores ou outros guppies. Reznick também introduziu ciclídeos em guppies sem predadores.

Ele descobriu que em quatro anos - meros seis a oito gerações - os guppies machos mudaram significativamente seus padrões reprodutivos. Os transplantados de um local de alta predação para um riacho sem predadores eram maiores, amadureciam mais tarde e se reproduziam mais lentamente. Onde Reznick introduziu predadores, os guppies se adaptaram amadurecendo mais cedo. A sobrevivência se tornou uma corrida para produzir mais bebês.

“O risco de morte altera a maneira como os organismos alocam recursos para a sobrevivência”, diz Reznick.

Os resultados de seu estudo financiado pelo governo federal geraram o que ele chama de um de seus momentos de maior orgulho na ciência: uma história do National Enquirer com a manchete: “Tio Sam desperdiça $ 97.000 para saber quão velhos são os guppies quando morrem”. Na verdade, Reznick ri: “Aprendi muito mais do que isso”. Seu trabalho com os guppies mudou seu pensamento sobre a rapidez com que as espécies podem evoluir. E ajudou a lançar uma mudança de paradigma no pensamento dos cientistas sobre a evolução.

Nas décadas desde a primeira viagem de Reznick a Trinidad, outros estudos demonstraram um rápido impulso em direção à adaptação que os cientistas passaram a chamar de "evolução rápida". Os pesquisadores que antes presumiam que a evolução exigia milênios estão documentando a adaptação de espécies em poucas décadas, ou até mesmo em períodos de tempo mais curtos. Os mosquitos que colonizaram o metrô de Londres em 1863 agora são tão diferentes que não podem mais se acasalar com seus parentes na superfície. O salmão Chinook, do Alasca à Califórnia, precisou de apenas uma geração humana para se tornar menor e ter vida mais curta após um aumento na pesca comercial na década de 1920. A adaptação está acontecendo bem debaixo de nossos narizes, em nossas vidas.

Mais recentemente, o biólogo evolucionista Yoel Stuart descobriu que os lagartos anoles verdes nas ilhas de Indian River Lagoon na Flórida precisaram de apenas 20 gerações para se adaptar a uma invasão de anoles marrons. Levados a poleiros mais altos pelos invasores, os anoles verdes tornaram-se melhores em se agarrar aos galhos, desenvolvendo toalhetes maiores com mais escamas - em apenas 15 anos. É mais uma evidência de "mudança evolutiva em escalas de tempo observáveis", diz Stuart, agora na Universidade do Texas em Austin.

Muitas das adaptações extraordinárias que acontecem ao nosso redor podem ser por nossa causa. À medida que a atividade humana perturba os padrões climáticos e modifica os habitats, a rápida evolução parece ser uma estratégia cada vez mais comum para a sobrevivência.

O efeito do aquecimento das temperaturas em corujas tawny é um dos primeiros exemplos documentados de adaptação às mudanças climáticas em uma população selvagem. O ornitólogo finlandês Patrik Karell e outros descobriram em um estudo de 2011 que a coloração das corujas mudou em resposta ao aquecimento do inverno na Finlândia.

As corujas tawny vêm em duas cores, cinza claro e marrom avermelhado. Até recentemente, a seleção natural favorecia a sombra clara, o que dava às corujas uma chance melhor de sobrevivência em uma paisagem nevada. À medida que os invernos se tornavam mais amenos, Karell notou um aumento constante na proporção de corujas marrom-avermelhadas.

“Mesmo as alterações sutis moldam a forma como os organismos evoluem”, diz Reznick.

As espécies estão evoluindo a velocidades que Darwin não poderia ter imaginado. Mas nem todas as espécies podem se adaptar rápido o suficiente para evitar danos. Quando uma espécie não nativa chega a um ecossistema, as espécies nativas geralmente estão mal equipadas para se defender contra o invasor estrangeiro. Os freixos na América do Norte, por exemplo, careciam de "acomodações evolutivas" para proteção contra a broca do freixo esmeralda quando chegava da Ásia, diz Reznick. Como resultado, dezenas de milhões de freixos em todo o continente estão ameaçados pelo besouro verde, que se acredita ter viajado de carona para os EUA em caixotes de madeira ou paletes.

Os biólogos evolucionistas de hoje têm o poder analítico para rastrear a adaptação das espécies como nunca antes. Os avanços na biologia molecular permitem que eles identifiquem os próprios genes que ajudam os indivíduos a se afastarem de seus ancestrais à medida que se adaptam a novas condições. Por exemplo, uma equipe de cientistas da Harvard Medical School e Princeton identificou o BMP4 como o gene-chave que esculpe os bicos dos tentilhões de Galápagos que deu a Darwin seus primeiros indícios da teoria da evolução.

“Não somos mais forçados a inferir a evolução de suas pegadas históricas no registro fóssil ou de coleções empoeiradas de mariposas”, diz Reznick.

Reznick e sua equipe continuam a transplantar guppies nos rios tropicais de Trinidad. Junto com outras novas ferramentas da biologia evolutiva, como a análise de DNA, eles estão usando uma técnica que Reznick desenvolveu para marcar guppies individuais para que possam recapturá-los mais facilmente mais tarde. Este método de marcação permite que sua equipe reconstrua o pedigree de guppies individuais e meça seu sucesso reprodutivo. A pesquisa está respondendo a perguntas sobre como as interações predador-presa moldam as espécies em evolução, mas também gerou novas questões: se as forças ambientais podem mudar os guppies, os próprios guppies também poderiam mudar seus ecossistemas? Intrigado, Reznick voltou sua atenção para como os processos ecológicos e evolutivos interagem.

Agora, ele não está apenas monitorando guppies, mas também observando seus predadores para ver como a interação muda o ecossistema. Sua equipe quer saber como os guppies se adaptam aos predadores e também como os predadores evoluem em resposta aos guppies - as relações ecológicas de causa e efeito.

“O que quase ninguém pensa é que os animais e plantas deixados para trás podem ter evoluído e são diferentes do que eram antes da eliminação dos predadores”, diz Reznick. Isso levanta questões fundamentais sobre restauração ecológica, espécies invasoras, seleção natural e o que mais muda quando o mais apto realmente sobrevive.

Documentar a rápida evolução das espécies em ambientes naturais transforma o "mistério dos mistérios" de Darwin em uma aventura científica em tempo real. E embora Reznick tenha conseguido observar a evolução acontecer, ele está começando a pensar que seus cálculos anteriores subestimaram a rapidez com que as espécies se adaptam na natureza. “O que é empolgante”, diz Reznick, “é que agora é viável incorporar a evolução em nosso pensamento sobre como o mundo está mudando”.

Esta história apareceu originalmente impressa como & quotRapid Evolution Changes Species in Real Time. & Quot.


Assista o vídeo: Mutacje genetyczne - dlaczego, gdzie powstają i co powodują. dr. Paweł Szyld (Janeiro 2022).