Metabolismo energético

Metabolismo Energético
Um dos principais problemas dos seres vivos é a obtenção de energia para as suas actividades. De acordo com a teoria heterotrófica, os primeiros seres vivos seriam procariontes heterotróficos vivendo num meio aquático, donde retirariam nutrientes, formados na atmosfera e acumulados nos lagos e oceanos primitivos.

Devido á sua grande simplicidade, estes seres utilizariam processos igualmente rudimentares de retirar energia dessas moléculas de que se alimentavam. Esse mecanismo seria, quase com certeza, semelhante à fermentação realizada ainda por muitos organismos actuais.

Há mais de 2 mil milhões de anos, deverão ter surgido os primeiros organismos autotróficos, procariontes ainda mas capazes de produzir o seu próprio alimento através da fotossíntese. Este processo revolucionário, além de permitir a sobrevivência dos autotróficos, também serviu os heterotróficos, que passaram a alimentar-se deles.

A fotossíntese levou á acumulação de oxigénio na atmosfera terrestre, permitindo a algumas estirpes de procariontes tirar partido do poder oxidante dessa molécula para retirar muito mais energia dos nutrientes, através da respiração.

Os organismos retiram energia das mais diversas moléculas orgânicas (açucares, aminoácidos, ácidos gordos, etc.) mas a glicose é a mais frequente, tanto na fermentação como na respiração.

A fermentação é um conjunto de reacções químicas controladas enzimaticamente, em que uma molécula orgânica (geralmente a glicose) é degradada em compostos mais simples, libertando energia. Este processo tem grande importância económica, sendo utilizado no fabrico de bebidas alcoólicas e pão, entre outros alimentos.

Estudos realizados por Pasteur permitiram verificar que a fermentação alcoólica estava sempre associada ao crescimento de leveduras, mas que se estas fossem expostas a quantidades importantes de oxigénio produziriam (em vez de álcool e dióxido de carbono) água e dióxido de carbono. Destas observações, Pasteur concluiu que a fermentação é o mecanismo utilizado pelos seres vivos para produzir energia na ausência de oxigénio.

Já em 1897, o químico alemão Buchner demonstrou que a fermentação era apenas uma sequência de reacções químicas, podendo ocorrer fora de células vivas. Foi este estudo que revelou as enzimas (enzima = na levedura) e permitiu a compreensão do metabolismo celular em toda a sua globalidade.

Em 1930 os bioquímicos alemães Embden e Meyerhof descobriram a totalidade das etapas deste processo, pelo que essa sequência também é conhecida por cadeia de Embden-Meyerhof.

Dependendo do tipo de microrganismo presente, a fermentação pode ser:

fermentação alcoólica - produz como produtos finais etanol e dióxido de carbono, produtos utilizados pelo Homem na produção de vinho, cerveja e outras bebidas alcoólicas e do pão;

fermentação acética - produz como produto final o ácido acético, que causa o azedar do vinho ou dos sumos de fruta e sua consequente transformação em vinagre;

fermentação láctica - produz como produto final o ácido láctico, geralmente a partir da lactose do leite. O baixar do pH causado pela acumulação do ácido láctico causa a coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho usado no fabrico de iogurtes e queijos.

Pode-se considerar as reacções da fermentação divididas em duas partes principais: a glicólise e a redução do ácido pirúvico.

Fermentação
A glicólise é o conjunto de reacções iniciais da degradação da glicose, semelhantes em todos os tipos de fermentação e na respiração aeróbia. Tem início com a activação da glicose, que recebe dois grupos fosfato, fornecidos pelo ATP, que se transforma em ADP.

Por este processo de fosforilação a glicose transforma-se em frutose 1,6-difosfato (molécula com 6 carbonos e dois fosfatos) que será quebrada em duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato (molécula com 3 carbonos e um fosfato), pois é altamente instável.

A energia desta quebra permite a ligação de um outro grupo fosfato inorgânico a cada uma destas moléculas, que se tornam gliceraldeído 1,3-difosfato. Estes grupos fosfato, energéticos, são então transferidos para moléculas de ADP, transformando-as em ATP. O gliceraldeído transforma-se, por sua vez, em ácido pirúvico.

Sabe-se que a glicólise ocorre em praticamente todos os seres vivos, mesmo que complementada com outras reacções, o que parece confirmar que deverá ter sido o primeiro fenómeno eficiente de produção de energia em células.

Glicólise
A segunda parte da fermentação consiste na redução do ácido pirúvico resultante da glicólise. Cada molécula de ácido pirúvico é reduzida pelo hidrogénio que é libertado pelo NADh4 produzido na glicólise, originando, conforme o tipo de organismo fermentativo, ácido láctico, ácido acético ou álcool etílico e dióxido de carbono.

Redução do ácido pirúvico
Assim, o rendimento energético líquido deste processo fermentativo é de apenas 2 moléculas de ATP por cada molécula de glicose degradada (recordemos que para activar a glicose foram investidos 2 ATP e que no final se produzem 4 ATP). Este processo é, portanto, muito pouco eficiente, pois apenas 4% da energia contida na molécula de glicose é disponibilizada para o organismo.

A fermentação não utiliza oxigénio e decorre no citoplasma das células, sendo cada etapa catalisada com a ajuda de uma enzima diferente.

Rendimento energético da fermentação
A fermentação degrada a glicose em moléculas menores mas ainda ricas em energia. Um claro exemplo disso é o álcool etílico, um dos possíveis produtos da fermentação, que pode inclusivé ser usado como combustível.

A respiração aeróbia, pelo contrário, liberta a totalidade da energia contida na molécula de glicose, como se pode comprovar analisando os produtos finais deste processo (água e dióxido de carbono), que são exactamente os mesmos utilizados na sua síntese.

Deste modo, apesar da perda de energia sob a forma de calor, a célula ainda consegue sintetizar 38 moléculas de ATP, em vez de apenas 2. Esta enorme vantagem em rendimento energético permite um metabolismo muito mais acelerado em organismos aeróbios que o presente em seres fermentativos ou anaeróbios.

O conjunto das reacções da respiração celular aeróbia é extremamente complexo, tendo sido uma das maiores conquistas da bioquímica moderna a sua compreensão.

Por esse motivo, consideram-se geralmente as seguintes etapas:
Respiração
Glicólise - decorre no citoplasma e consiste na degradação da glicose em ácido pirúvico. É designada a fase anaeróbia da respiração pois é exactamente igual ao processo com o mesmo nome que decorre na fermentação;

Glicólise
Oxidação do ácido pirúvico - decorre ainda no citoplasma e produz acetilcoenzima A. Inicia-se aqui a diferença entre a fermentação e a respiração aeróbia, pois o ácido pirúvico vai ser descarboxilado (liberta uma molécula de dióxido de carbono) e transforma-se em ácido acético.

Este é desidrogenado (liberta hidrogénio que reduz NAD a NADh4) e combina-se com a coenzima A, formando acetilcoenzima A. O grupo acetil da acetilcoenzima A será transferido para o interior da mitocôndria, onde decorrem as etapas seguintes do processo.

Oxidação do ácido pirúvico
Ciclo de Krebs - decorre na matriz da mitocôndria e consiste numa série de reacções complexas de descarboxilações e desidrogenações. Recebe o nome do bioquímico inglês que esclareceu o seu mecanismo em 1938.

Inicia-se com a combinação do grupo acetil com o ácido oxalacético, originando ácido cítrico. Este isomeriza-se transformando-se em ácido isocítrico. A sua desidrogenação origina ácido oxalsuccínico e os átomos de hidrogénio reduzem o NADP a NADPh4.

Uma descarboxilação liberta dióxido de carbono e forma ácido cetoglutárico. Este é novamente descarboxilado e desidrogenizado, originando ácido succínico e GTP (guanosina trifosfato, equivalente ao ATP) e reduzindo NAD a NADh4.

A desidrogenação transforma o ácido succínico em fumárico, com redução do FAD a FADh4. Este ácido reage com a água e forma ácido málico, que desidrogenizado recupera o ácido oxalacético, reduzindo NAD a NADh4.

Note-se que, por cada molécula de glicose decorrem 2 ciclos de Krebs pois formam-se 2 moléculas de ácido pirúvico no fim da glicólise;

Ciclo de Krebs
Cadeia respiratória - decorre na membrana interna da mitocôndria e consiste na transferência de 12 átomos de hidrogénio, libertados durante a oxidação da glicose, para o oxigénio.

Esta transferência forma água e liberta energia. Em condições não celulares a libertação de energia seria explosiva mas este mecanismo gradual permite que esta seja utilizada. Cada conjunto completo de moléculas receptoras intermédias de hidrogénio (por vezes apenas o seu electrão, ficando o protão em solução) designa-se, então, cadeia respiratória. Além das moléculas de NAD e FAD, já referidas anteriormente, são fundamentais nesta cadeia os citocromos.

De cada vez que um electrão é transferido há libertação de energia mas apenas se forma ATP quando a energia é superior a 10000 calorias. Por vezes, a energia é suficiente para formar mais que uma molécula de ATP mas apenas uma é sintetizada.

O oxigénio, aceptador final de electrões, fica carregado negativamente e combina-se com os protões em solução, originando água.

Pode-se neste momento calcular o rendimento energético da respiração, sabendo que cada molécula de NADh4 (tal como a de NADPh4) que inicia a cadeia respiratória produz 3 moléculas de ATP e que cada molécula de FADh4 produz 2 moléculas de ATP:

Na verdade estas cerca de 38000 calorias libertadas durante a respiração celular não correspondem á totalidade da energia libertada pela combustão da glicose mas apenas à quantidade de energia que a célula consegue armazenar sob a forma de ATP (cerca de 55% do total).

A restante energia é perdida durante o processo sob a forma de calor, o que ainda o torna o mais eficiente conhecido (a maioria dos carros, por exemplo, tem uma eficiência de cerca de 25%).

No entanto, a libertação de energia não é a única função da respiração pois nas suas reacções intermédias, especialmente no ciclo de Krebs, degradam-se macromoléculas em compostos menores, posteriormente utilizados na síntese de novas biomoléculas.

Rendimento energético da respiração
Inicialmente pensava-se que o ciclo de Krebs apenas explicava a degradação dos glícidos durante a respiração. Actualmente sabe-se que o ciclo também permite explicar a degradação de lípidos e prótidos, compostos usados igualmente na obtenção de energia pela célula.

No caso dos lípidos, estes são previamente degradados até produzirem acetilcoenzima A, enquanto os aminoácidos se incorporam directamente no ciclo de Krebs, sob a forma de moléculas com 2, 3 4 ou 5 átomos de carbono.

Integração de outros nutrientes na respiração
A fotossíntese fornece alimento a todas as formas de vida pois os organismos heterotróficos se alimentam directa ou indirectamente das moléculas orgânicas produzidas pelos autotróficos.

Outro importante contributo da fotossíntese é a produção de oxigénio, utilizado na respiração pela maioria dos organismos actuais. Praticamente todo o oxigénio da atmosfera terrestre tem origem fotossintética e pensa-se que é totalmente renovado, pelo mesmo processo, a cada 2000 anos.

A descoberta deste fenómeno fundamental para a vida na Terra é, apesar de tudo, bastante recente, tendo sido mencionado pela primeira vez em 1772 pelo inglês Priestley. Este bioquímico apercebeu-se que a introdução de uma planta num ambiente irrespirável melhorava rapidamente a qualidade do ar.

Em 1779 o holandês Ingen-Housz notou que para que as plantas "recuperassem" o ar necessitavam de luz e que essa "recuperação" se devia a um enriquecimento do ar em oxigénio. Iniciou-se aqui a ideia que as plantas decompunham o dióxido de carbono, libertando oxigénio, embora não fosse claro o destino do carbono excedente.

O mesmo Ingen-Housz propôs em 1796 que as plantas o utilizavam para fabricar as suas próprias moléculas orgânicas, sendo o oxigénio um subproduto dessas reacções. A partir deste momento, o mecanismo ficou baptizado fotossíntese (síntese em presença de luz de compostos orgânicos).

As complexas reacções da fotossíntese ocorrem nos cloroplastos, organitos semi-autónomos presentes nos seres autotróficos, e podem ser resumidas da seguinte forma:
Fotossíntese
energia luminosa + clorofila ----> (clorofila)*

6 CO2 + 12 h4O + (clorofila)* ----> C6h62O6 + 6 O2 + 6 h4O

Esta forma de resumir a fotossíntese, embora correcta, não revela a complexidade das reacções intermédias e dá a ideia (errada) de que o dióxido de carbono reage com a água.

Por volta de 1930, o investigador Van Niel propôs a hipótese que o oxigénio libertado na fotossíntese proviesse da água e não do dióxido de carbono, como antes se pensava. Dez anos mais tarde experiências com isótopos pesados de oxigénio comprovaram esse facto.

Outro tipo de experiências revelou que algumas das reacções da fotossíntese são fotoquímicas (realizam-se em presença de luz), enquanto outras são termoquímicas (realizam-se sem intervenção directa da luz). Assim, é regra dividir o processo em fase luminosa, que ocorre a nível dos grana do cloroplasto, e fase escura, cujas reacções decorrem no estroma.

Resumo do processo
A luz é constituída por "partículas luminosas", altamente energéticas, designadas fotões. A cor da luz é determinada pela energia dos fotões que a compõem (zona azul do espectro mais energia e zona vermelha do espectro menos energia).

Quando o electrão de um átomo é atingido por um fotão, pode absorver essa energia e ser impelido para uma orbital mais elevada (mais afastada do núcleo do átomo), dizendo-se que o átomo/molécula está num estado excitado.

Fase luminosa
No caso das reacções da fotossíntese, as principais moléculas envolvidas são as clorofilas. Quando moléculas de clorofila são atingidas por luz de cor azul e vermelha (fotões com determinada energia, portanto), alguns dos seus electrões passam a orbitais mais elevadas e a molécula fica excitada.

No entanto, a clorofila excitada é muito instável e ao fim de certo tempo os electrões regressam ás suas órbitas de origem - estado fundamental -, libertando a energia que absorveram do fotão, sob a forma de luz. Este fenómeno é conhecido pela fluorescência da clorofila. As clorofilas reflectem a luz verde, sendo esse o motivo porque as plantas são verdes.

Na maioria das células vegetais existem dois tipos de clorofila, a e b, sendo a clorofila b mais oxidada.

Fotossistemas
As moléculas de clorofila, receptores de electrões, pigmentos acessórios e enzimas participantes na fotossíntese estão organizadas nas membranas do cloroplastos em unidades designadas fotossistemas.

Cada fotossistema contém entre 250 a 400 moléculas de pigmentos e consiste em dois componentes intimamente associados: um centro de reacção (formado por um complexo proteína-pigmento) e um complexo antena.

Todas as moléculas de pigmentos do fotossistema são capazes de absorver fotões, mas apenas um par de moléculas de clorofila em cada fotossistema utiliza essa energia nas reacções fotoquímicas. Este par, localizado ao centro do fotossistema forma o centro de reacção, enquanto as restantes moléculas se designam pigmentos antena. Estes podem ser, além de clorofilas, carotenóides e ficobilinas (ficocianina azul e ficoeritrina vermelho).

Dentro dos fotossistemas, as moléculas de pigmentos estão ligadas a proteínas específicas e situadas em locais que permitem uma eficiente captação da energia luminosa. A energia absorvida por cada molécula é transferida á seguinte, até alcançar o centro de reacção. Quando ambas as clorofilas do centro de reacção absorvem energia, um dos seus electrões é excitado e transferido para a primeira molécula receptora, iniciando-se o fluxo de electrões necessário ás reacções fotoquímicas.

Existem dois tipos de fotossistemas
fotossistema I - também designado PS I, contém no seu centro de reacção uma forma de clorofila a designada P700, pois absorve luz de comprimento de onda de 700 nm. Localiza-se preferencialmente nas membranas intergrana, em contacto directo com o estroma do cloroplasto;

fotossistema II - também designado PS II, contém no seu centro de reacção uma forma de clorofila a designada P680 (clorofila b) pois absorve luz de comprimento de onda de 680 nm. Localiza-se nos tilacóides e procede á fotólise da água.

De modo geral, os fotossistemas funcionam simultaneamente mas o fotossistema I pode funcionar independentemente.

No interior da célula, a energia libertada pelo regresso do electrão á sua orbital original não é "perdida" sob a forma de luz mas sim captada por um conjunto de moléculas, sendo depois utilizada na síntese de moléculas de ATP e NADPh4, utilizadas nas reacções da fase escura.

A síntese destas moléculas implica dois tipos de reacções:
Fotofosforilação cíclica
Nesta reacção apenas intervém a clorofila a P700 e o fotossistema I. Ao receber luz de certo comprimento de onda, as moléculas de clorofila a excitam-se e os seus electrões (em vez de passarem a orbitais mais elevadas) saem da molécula, deixando-a oxidada. Os electrões excitados são captados pela ferredoxina (uma proteína contendo ferro) e daí vão passando por uma série de outras moléculas (flavinas, citocromos e vitamina K) que formam uma cadeia transportadora de electrões.

A passagem pela cadeia transportadora permite aos electrões libertar gradualmente a energia absorvida do fotão, permitindo que seja utilizada na energia química do ATP (sintetizado a partir de ADP e fosfato inorgânico). Por fim, o electrão já perdeu toda a energia e regressa ao estado fundamental e á clorofila a, voltando esta ao estado reduzido (não excitado).

Este ciclo repete-se de cada vez que a clorofila é atingida por um fotão. Aparentemente este processo de produção de ATP é uma via alternativa, ocorrendo apenas quando a quantidade de NADP é reduzida. Acredita-se que tenha sido este o método exclusivo de produção de ATP dos procariontes primitivos e as bactérias fotossintéticas ainda hoje o fazem. Como neste caso não existe fotólise da água, não há produção de oxigénio nem de NADPH, apenas de ATP;

Fotofosforilação acíclica
Nesta reacção já intervêm os dois tipos de clorofila a e, logo, ambos os fotossistemas. A molécula de clorofila P680 é excitada ao ser atingida por um fotão. Os seus electrões libertam-se e são captados por um receptor de electrões, a plastoquinona.

Dessa molécula, os electrões passam por outra cadeia transportadora de electrões, perdendo energia, que é utilizada na síntese de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico.

A última molécula dessa cadeia é uma clorofila P700 oxidada. Ao receber o electrão ficará, portanto, reduzida. No entanto, ao receber o estímulo de novo fotão, volta a perder o seu electrão excitado, que é passado à ferredoxina e dela para o NADP, que fica reduzido (NADP2-).

Assim, os electrões que saem da clorofila b não regressam a ela (daí a designação de acíclica). São, no entanto, repostos pela água, que funciona como ponto de partida deste fluxo de electrões. Este facto verifica-se pois ocorre fotólise da água, em presença de luz e clorofila:

2 h4O ---------> O2 + 4 H+ + 4 e-

O oxigénio produzido pela fotólise da água é eliminado para a atmosfera e os electrões vão substituir os electrões perdidos pela clorofila P680 durante a fotofosforilação acíclica, permitindo que regresse á sua forma reduzida. Os protões H+ são captados pelo NADP2-, originando NADPh4.

Fotólise da água
Na fase escura da fotossíntese ocorrem uma série de reacções com absorção e redução de dióxido de carbono, inversas da glicólise, com formação de compostos orgânicos (açúcares, aminoácidos, ácidos gordos, glicerol, etc.).

No decorrer desta fase há gasto de NADPh4 e ATP, formadas na fase luminosa, as quais se transformam em NADP e ADP e voltam ás reacções da fase luminosa.

Foram as experiências de Calvin, Bassham e Benson, entre 1954 e 1960, que permitiram determinar as diferentes etapas desta fase da fotossíntese.

Fase escura
Por esse motivo, a série de reacções que permitem a síntese de glicose a partir de dióxido de carbono, ATP e NADPh4 é conhecida por ciclo de Calvin-Benson ou ciclo das pentoses.

O ciclo das pentoses pode ser resumido da seguinte forma: uma molécula de dióxido de carbono é fixada num açúcar fosforilado, a ribulose 1,5-difosfato, originando um composto instável com 6 carbonos, que se decompõe imediatamente originando duas moléculas de ácido fosfoglicérico. A partir daqui decorrem as reacções inversas da glicólise que originam glicose e regeneram a ribulose 1,5-difosfato para que o ciclo recomece.

Atendendo a que por cada volta do ciclo de Calvin uma molécula de dióxido de carbono (logo um átomo de carbono) é reduzida (fixada), são necessárias 6 voltas do ciclo para se formar uma molécula como a de glicose.

O produto primário do ciclo de Calvin é o gliceraldeído 3-fosfato, a molécula transportada do cloroplasto para o citoplasma da célula. Esta é exactamente a mesma molécula produzida pela quebra da frutose 1,6-difosfato na glicólise.

A enzima ribulose 1,5-difosfato carboxilase, vulgarmente designada Rubisco, a enzima catalisadora da reacção inicial do ciclo de Calvin (fixação do dióxido de carbono na ribulose) é muito abundante nos cloroplastos, correspondendo a mais de 15% do seu conteúdo proteico total. É, por este motivo, considerada por muitos bioquímicos a proteína mais abundante do mundo.

Assim, os fenómenos da fotossíntese podem ser resumidos, considerando apenas os produtos iniciais e finais, da seguinte forma:

O destino dos produtos finais da fotossíntese é variado, dependendo do organismo e das suas necessidades imediatas. Podem ser utilizados na respiração celular, fornecendo energia aos processos vitais ou podem ser convertidos em moléculas orgânicas de vários tipos.

Embora a glicose seja a molécula representada nas equações reduzidas da fotossíntese, a quantidade de glicose livre produzida nas células fotossintéticas é muito baixa. A maioria do carbono fixado é convertido preferencialmente em sacarose, o glícido de transporte, ou em amido, o glícido de reserva, das plantas.

O gliceraldeído 3-fosfato que é transportado para o citoplasma da célula é utilizado para formar glicose 1-fosfato, percursor imediato da sacarose. Pelo contrário, o gliceraldeído 3-fosfato que permanece nos cloroplastos, passa a amido, armazenado sob a forma de grânulos no estroma. Durante a noite, a glicose do amido é exportada para o citoplasma.

Destino dos produtos da fotossíntese
A taxa fotossintética é influenciada por diversos factores ambientais, nomeadamente: Factores que influenciam a fotossíntese

Intensidade luminosa - se as outras condições se mantiverem constantes, verificou-se experimentalmente que o aumento da intensidade luminosa provoca um correspondente aumento na taxa fotossintética. No entanto, tal apenas se verifica até certo ponto, o chamado ponto de saturação luminosa;

Intensidade luminosa
Concentração de dióxido de carbono - em condições uniformes de luminosidade e temperatura, o aumento da quantidade de dióxido de carbono disponível provoca, até um certo limite, o aumento da taxa fotossintética;

Concentração de CO2
Temperatura - o aumento da temperatura causa um acentuado aumento da taxa fotossintética em presença de alta intensidade luminosa mas rapidamente esse aumento começa a desnaturar as enzimas causando uma quebra na taxa de fotossíntese e, eventualmente, a morte do organismo.

Fonte: curlygirl.no.sapo.pt

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Evidências da Evolução dos Seres Vivos

Durante sua Viagem no HMS Beagle, Darwin coletou um grande numero de espécimes, muitas delas desconhecidas na Europa que posteriormente deram suporte a evolução por seleção natural.

A grande variedade das evidências da evolução fornece ampla e rica informação dos processos naturais pelos quais a variedade da vida na Terra se desenvolveu.

Fósseis são importantes para estimar quando as várias linhagens se desenvolveram. Como a fossilização é de rara ocorrência, normalmente requerendo as partes dura do corpo dos espécimes e da morte próxima a um local onde sedimentos estão sendo depositados, o registro fóssil somente fornece informações intermitentes sobre a evolução da vida. Evidências de organismo anteriores ao desenvolvimento de partes duras do corpo como conchas, ossos e dentes são especialmente raras, mas existem na forma de antigos microfósseis de alguns organismos de corpo mole.

Comparações da seqüência genética de organismos revelou que os organismos que são filogenicamente mais próximos tem um grau maior de similaridades em sua seqüência genética do que organismos que estão mais filogenicamente distantes. Evidências adicionais da descendência em comum vem de “detritos” genéticos como os pseudogenes, regiões do DNA que são ortólogas à um gene em um organismo aparentado, mas não são mais ativos e aparentam passar por um constante processo de degeneração. Já que processos metabólicos não deixam fósseis, pesquisas evolutivas sobre os básicos processos biológicos são também feitas na sua maior parte com a comparação de organismos existentes. Muitas linhagens divergem em um diferente estágio de desenvolvimento, então é teoricamente possível determinar quando certos processos metabólicos surgiram realizando uma comparação dos traços de um descendente de um ancestral em comum.

Evidências da Paleontologia
Quando um organismo morre, ele normalmente decompõem-se rapidamente ou é consumidos por necrófagos, não deixando nenhuma evidência permanente de sua existência. Entretanto, ocasionalmente, alguns organismos são preservados. Os restos ou traços dos organismos de uma era geológica passada, envoltos em rocha por processos naturais são chamados de fósseis. Eles são extremamente importantes para o entendimento da história evolucionária da vida na Terra, já que fornecem evidência direta da evolução e informações detalhadas sobre as linhagens dos organismos. Paleontologia é o estudo da vida passada baseado no registro fóssil e suas relações com os diferentes períodos de tempo geológicos.

Para que a fossilização ocorra, os traços e restos do organismo devem ser rapidamente enterrados para que descoramento e decomposição não ocorram. Estruturas esqueléticas e outras partes duras do organismo são as formas mais comuns de fossilização de restos de organismos (Paul, 1998), (Behrensmeyer, 1980) e (Martin, 1999). Existem também os “fósseis” de traços, mostrando moldes e impressões na rocha de alguns organismos antigos.

Quando um animal morre, o material orgânico deteriora-se gradualmente, como os ossos, por exemplo, que se tornam porosos. Se o animal é subseqüentemente enterrado em lama, sais minerais irão infiltrar-se nos ossos e gradualmente preencher os poros. Os ossos se solidificarão em rocha e serão preservados como fósseis. Esse processo é conhecido como petrificação. Se um animal morto é coberto por areia, e se a areia posteriormente transformar-se em lama devido a pesada chuva ou enchentes, o mesmo processos de infiltração mineral pode ocorrer. Além da petrificação, o corpo morto de um organismo pode ser bem preservado em gelo, em resina endurecida de árvores coníferas (âmbar), em alcatrão, em ambientes anaeróbios e em turfas ácidas. Fossilização pode ser as vezes só um traço, uma impressão de uma forma. Exemplos incluem folhas e pegadas, fósseis que são feitos em camadas que são posteriormente endurecidas por ação natural.

Registro fóssil

Fóssil de trilobita. Trilobitas eram animais com carapaças duras, parentes dos atuais caranguejos e camarões. Foram extintos a 250 milhões de anos atrás.

É possível descobrir como um grupo de organismos evoluiu arrumando seu registro fóssil em uma seqüência cronológica. Tal seqüência pode ser determinada porque fósseis são majoritariamente encontrados em rochas sedimentares. Rochas sedimentares são formadas por camadas de silte ou lama uma sobre o topo da outra; deste modo, a rocha resultante desse processo contém uma serie de camadas horizontais, ou estratos. Cada camada contem fósseis que são típicos para o específico período de tempo durante o qual eles se formaram. Os estratos mais baixos contém as rochas mais velhas e os fósseis mais antigos, enquanto os estratos superiores contem as rochas mais novas e os fósseis mais recentes.

Uma sucessão de animais e plantas também pode ser vistos no registro fóssil. Evidências fósseis apóiam a teoria de que organismos tentem a aumentar progressivamente em complexidade. Ao estudar o número e complexidade de diferentes fósseis em diferentes níveis estratigrafos, foi demonstrado que rochas antigas que contêm fósseis apresentam poucos tipos de organismos fossilizados, e todos eles têm uma estrutura simples, enquanto que as rochas mais recentes contêm uma grande variedade de fósseis, freqüentemente com um aumento na complexidade de suas estruturas.

No passado, as idades dos vários estratos e dos fósseis encontrados eram irregularmente estimadas por geologistas. Eles faziam, por exemplo, a estimação do tempo para a formação das rochas sedimentares, camada por camada. Hoje, realizando medições das proporções de elementos radioativos e estáveis na rocha, as idades dos fósseis podem ser datadas pelos cientistas com uma grande precisão. Essa técnica é conhecida como datação radiométrica.

Pelo do registro fóssil, muitas espécies que aparecem em um nível estratigrafo antigo, desaparecem em níveis posteriores. Isso é interpretado em termos evolucionários como a indicação do tempo em que uma espécie se originou e tornou-se extinta. Regiões geográficas e condições climáticas variaram consideravelmente através da história da Terra. Já que organismos se adaptam a ambientes em particular, a mudança constante das condições climáticas e geográficas, favoreceu espécies que se adaptaram a novos ambientes através do mecanismo de seleção natural.

De acordo com o registro fóssil, algumas espécies modernas de plantas e animais são encontrados quase que praticamente iguais as espécies que viveram em tempos geológicos antigos. Eles são espécies que fazem parte de antigas linhagens que permaneceram morfologicamente (e provavelmente também fisiologicamente) quase inalterados por um longo tempo. Conseqüentemente, eles são chamados de “fósseis vivos” por leigos. Exemplos de fósseis vivos incluem o nautilus, límulo, celacanto, a ginkgo e a metasequoia.

Evolução do Cavalo
Devido à descoberta de um registro fóssil praticamente completo encontrado nos depósitos sedimentares da América do Norte do período antigo do Eoceno até o presente, o cavalo apresenta um dos melhores exemplos de história evolucionária (filogenia).

Essa história evolucionária começa com um pequeno animal chamado Hyracotherium que viveu na América do Norte aproximadamente a 54 milhões de anos atrás, e espalhou-se pela Europa e Ásia. Restos de fósseis do Hyracotherium mostram que ele divergia do cavalo moderno em três importantes aspectos: era um animal pequeno (do tamanho de uma raposa), de estrutura leve e adaptada para correr; os membros eram pequenos e delgados, e patas alongadas fazendo com que os artelhos (dedos do pé) fossem quase verticais, com quatro artelhos nos membros anteriores e três artelhos nos membros traseiros; os incisivos eram pequenos, os molares tinham coroas com cúspides cobertas de esmalte.

O curso provável do desenvolvimento dos cavalos, do Hyracotherium ao Equus (o cavalo moderno) envolveu no mínimo 12 gêneros a centenas de espécies.

As maiores correntes vistas no desenvolvimento dos cavalos a mudanças das condições ambientam podem ser resumidas como se segue:

Aumento no tamanho (de 0,4 m para 1,5 m)
Alongamento dos membros e patas
Redução dos artelhos laterais
Aumento em tamanho e espessura do terceiro artelho
Aumento em largura dos incisivos
Substituição de pré-molares por molares
Aumento do tamanho dos dentes, altura da coroa dos molares.
Plantas fossilizadas em estratos diferentes mostram que o ambiente pantanoso e arborizado no qual o Hyracotherium viveu tornou-se gradualmente seco. Sobrevivência agora, dependia de uma posição elevada da cabeça para ganhar uma boa visão do ambiente ao redor, e de uma grande velocidade de rotação para escapar de predadores. Consequentemente o aumento de tamanho e a substituição das patas abertas pelas patas com cascos. O chão mais seco e duro tornaria as patas originais não muito adaptadas para o suporte do animal. As mudanças nos dentes podem ser explicadas assumindo que a dieta deles mudou de vegetação macia para grama. Um genus dominante de cada período geológico foi selecionado para mostrar o desenvolvimento progressivo do cavalo. Entretanto, é importante salientar que não há evidencias de que as formas ilustradas são diretas descendentes umas das outras, embora elas sejam relacionadas.

Limitações
O registro fóssil é uma fonte importante para cientistas na investigação da história evolucionária dos organismos. Entretanto, devido a limitações inerentes ao registro fóssil, não existe uma boa seqüência de formas intermediárias entre grupos relacionados de espécies. Essa falta de uma seqüencia contínua de fósseis(de espécies para espécies) no registro é uma grande limitação na investigação da descendência de grupos biológicos. Além disso existem lacunas entre certas linhagens evolutivas. Os fósseis que “tapariam” as lacunas são freqüentemente chamados de “elos perdidos”. Esses elos perdidos são esporadicamente encontrados em escavações paleontológicas gradativamente melhorando o registro fóssil.

Existe uma lacuna de aproximadamente 100 milhões de anos entre o período do Cambriano antigo e o período Ordoviciano posterior, O período do Cambriano antigo foi o período onde numerosos fósseis de esponjas, cnidarias, equinodermos, moluscos e artrópodes são encontrados. No período Ordoviciano posterior, o primeiro animal que realmente possuí as características de um vertebrado(um peixe) apareceu. Portanto não existe uma seqüencia impecável de fósseis intermediários entre invertebrados e vertebrados.

Alguma das razões para a imperfeição do registro fóssil são:

Em geral, a probabilidade de um organismo fossilizar-se depois de morto é bem baixa;
Algumas espécies ou grupos têm menos chance de tornarem-se fósseis porque apresentam corpos moles

Algumas espécies ou grupos têm menos chance de tornarem-se fósseis, porque eles vivem (e morrem) em condições que não favorecem a fossilização.
Muitos fósseis são destruídos por movimentos de terra e pela erosão
Alguns fósseis são completos, mas a maioria é fragmentada
Algumas mudanças evolucionárias ocorrem no limite do alcance ecológico de uma espécie, e como essas espécies provavelmente são pequenas, a probabilidade da fossilização é baixa (veja Equilíbrio pontuado)
Similarmente, quando condições ambientais mudam, a população de um espécie provavelmente se reduzirão em grande quantidades, logo qualquer adaptação as condições tem chances baixas de ser fossilizada
A maioria dos fósseis apresenta informações sobre a forma externa, mas muito pouco sobre como o organismo funcionava
Usando a biodiversidade atual com um guia, supõem-se que os fósseis descobertos representam só uma fração do real número de organismos que viveram no passado.

Argumentos da teoria evoluciontista que evidenciam a evolução das espécies.

Anatomia comparada
Ao analisar as diferentes espécies, podemos observar que estas apresentam estruturas semelhantes ou membros com a mesma função. A observação destes caracteres veio apoiar as ideias evolucionistas, pois este facto demonstra uma origem comum de diferentes espécies.

Estruturas homólogas
São estruturas que se podem encontrar em diferentes espécies e que apresentam:

Plano estrutural básico semelhante, ou seja, a forma destas estruturas é muito semelhante (por exemplo, um braço de um humano e a asa de uma ave)

Posição relativa a outras estruturas é semelhante, isto é, o local no organismo onde se encontram determinadas estruturas homólogas, em espécies diferentes, é mais ou menos o mesmo (temos o caso do local onde se localiza a cabeça, a qual se encontra quase sempre acima do resto do corpo)

Provêm do mesmo esboço embrionário, uma vez que o local, no embrião, onde se localizam as células que irão dar origem a estruturas homólogas, em espécies diferentes, é o mesmo;

Antepassado comum próximo, pois, como irá ser esclarecido estas estruturas provêm de espécies que divergiram devido a diferentes pressões selectivas;

Funções diferentes, isto é, estruturas que apresentam todas as características descritas em cima podem ter diferentes funções, embora geralmente essas funções sirvam o mesmo objectivo (por exemplo, as patas de um cavalo e as asas de uma ave: têm funções diferentes, respectivamente andar e voar; no entanto o seu objectivo é o mesmo e trata-se da locomoção)

Evolução divergente; isto é, devido às diferentes espécies terem sido sujeitas a pressões selectivas (conjunto de factores que condicionam a vida dos indivíduos e que os obrigam a evoluir em determinada direcção) diferentes, adaptaram os seus membros àquilo a que eles eram mais necessários no ambiente em que determinada espécie se encontrava.

A partir destas estruturas podem criar-se séries filogenéticas (através da análise de determinadas estruturas em espécies diferentes mas que sofreram a mesma evolução até determinada altura) que são progressivas quando determinada estrutura evolui desenvolvendo-se, ou regressivas, quando uma estrutura evolui, tornando-se mais simples (temos o caso do coração como uma série filogenética progressiva, pois nos mamíferos é mais complexo que nos peixes).

Estruturas análogas
Estas estruturas encontram-se em espécies cujo antepassado comum se encontra muito distante, pelo que o seu grau de parentesco é muito baixo.

Elas apresentam:

Padrão estrutural básico diferente, pelo que a forma das estruturas não é semelhante
Posição relativa a outras estruturas pode não ser semelhante
Provêm de um esboço embrionário diferente
Antepassado comum muito longínquo
Evolução convergente, uma vez que, devido a estarem sujeitas às mesmas pressões selectivas, as soluções que a Natureza arranjou para a adaptação das diferentes espécies, são muitas vezes as mesmas. Assim, espécies de origens muito diferentes podem apresentar estruturas que desempenham as mesmas funções. (Temos o exemplo das asas das aves e as asas dos insectos)

Estruturas vestigiais
Estas tratam-se de estruturas análogas às que se apresentam bastante desenvolvidas em algumas espécies, mas que, devido ao desuso e, portanto, à falta de necessidade noutras espécies, se atrofia e não se desenvolve. (Temos o exemplo do ceco, que é muito desenvolvido em animais que ingerem muita celulose - pois a função do ceco é a degradação desta - e pouco desenvolvido naqueles que a não ingerem; temos também o exemplo dos músculos das orelhas no humano, que se tornaram desnecessários à medida que a visão se foi aperfeiçoando)

Estas estruturas são um forte argumento do evolucionismo, pois mostram que os antepassados das espécies que apresentam estas estruturas necessitaram delas, e que depois estas se tornaram desnecessárias.

Argumentos Paleontológicos
A paleontologia, estudo dos fósseis, é um dos factores que mais apoiam o evolucionismo, pois mostra que o nosso planeta foi habitado por seres diferentes dos actuais. Infelizmente, o que gerealmente ocorre é que apenas os componentes esqueléticos dos indivíduos ficam gravados nas rochas. Para que todo o organismo seja preservado é necessário que, após a sua morte fique totalmente soterrado por sedimento, evitando a decomposição.

A análise dos estratos sedimentares permite reconstruir a história evolutiva de determinado local. A história evolutiva dos seres vivos pode ser dada por árvores filogenéticas, que se tratam de diagramas ramificados, que se iniciam num ancestral,comum, ocorrendo que cada ramo corresponde ao aparecimento de uma nova forma.

A prova da existência de seres vivos cada vez mais complexos é-nos dada através das formas intermédias ou sintéticas, que documentam a transição entre dois grandes grupos e se encontram nas formas fósseis de transição. Estes fósseis permitem afirmar que os grandes grupos de indivíduos (aves e répteis, p.e.) têm uma origem comum.

Argumentos da embriologia
Ao comparar os embriões das diferentes espécies, Haeckel pôde observar que, num estado muito prematuro, os embriões são extremamente semelhantes. À medida que os embriões se vão desenvolvendo, vão perdendo a sua semelhança com os embriões de outras espécies, sendo mais diferentes quanto menor for o seu grau de parentesco. Isto é, quanto maior for o grau de semelhança entre os embriões dos animais, maior o grau de parentesco ou filogenia.

Haeckel observou que todos os embriões possuiam fossetas braquiais que, enquanto nos peixes irão dar origem aos órgãos respiratórios, em outras espécies estas alteram-se de tal maneira que será difícil reconhecê-las no indivíviduo adulto. Haeckel notou também na existência de cauda em todos os vertebrados que, nos humanos, desaparece.

Todas estas observações levaram Haeckel a concluir que o embrião de determinada espécie passa por todos os estados adultos dos seus antepassados. Se considerarmos que a ontologia é a história do desenvovimento embrionário até ao estado adulto de um indivíduo, e a filogenia é a história evolutiva de determinada espécie, poderíamos afirmar que Haeckel considerou que a ontologia recapitula a filogenia. Esta é a chamada lei da recapitulação.

No entanto, esta lei foi, mais tarde, revista por Von Baer, o qual lhe acrescentou que o embrião passava por todos os estados embrionários dos seus antepassados, e não pelos estados adultos, como Haeckel afirmou. Esta lei passou a chamar-se lei biogenética.

A embriologia veio fornecer um modo de estabelecer o grau de parentesco entre determinadas espécies, pois quanto mais afastados filogeneticamente estiverem 2 indivíduos mais curtas são as fases ontogénicas comuns. Assim, os seres mais aparentados apresentam longas fases ontogénicas semelhantes.

Argumentos biogeográficos
Estes argumentos dizem respeito às populações existentes em diferentes locais geográficos. Embora ocorra frequentemente que as populações apresentam mais diferenças quanto mais afastadas geograficamente se encontram, apesar de muitas vezes as pressões selectivas serem semelhantes, ocorre também a existência de organismos semelhantes em regiões geográficas muito diferentes. Ocorre também que indivíduos que vivam em regiões muito próximas sejam muito diferentes.

As diferenças biogeográficas ocorreram devido à deriva dos continentes, a qual separou indivíduos da mesma espécie, que evoluiram dando origem a diferentes espécies, cada uma adaptada ao ambiente onde viveram.

Argumentos citológicos
O facto de todos os seres vivos serem constituídos por células, as quais possuem funções muito semelhantes veio apoiar largamente uma origem comum. Assim, apesar das diferenças que podem ser observadas a nível macroscópico, se analisarmos o mundo vivo a nível microscópico, podemos concluir que não há grandes diferenças entre os seres vivos.

Argumentos bioquímicos
Ao analisar os componentes químicas das várias espécies podemos notar que quanto mais semelhante for a sua constituição química, maior o grau de parentesco ou filogenia que pode ser estabelecido. Pode considerar-se como argumento bioquímico:
O fato de todos os seres vivos serem constituídos principalmente pelas biomoléculas: lípidos, prótidos e glícidos, ácidos nucleicos...
A existência de DNA e RNA e sua intervenção na síntese proteica
A universalidade do código genético, o qual é constituído, para quase todos os seres, por cinco bases, cujas combinações podem dar origem a diferentes proteínas
O facto de existirem 20 aminoácidos nos seres vivos

Análise de proteínas
As diferentes proteínas são agrupamentos de aminoácidos arranjados com uma determinada ordem, a qual está definida no DNA. Assim, uma proteína que tenha determinada ordem de aminoácidos será diferente de uma outra que possua uma outra ordem.

Frequentemente encontra-se em diferentes espécies proteínas iguais, mas com apenas alguns aminoácidos trocados, isto é, proteínas em que a sequência de aminoácidos é a mesma excepto para dois ou três casos. Isto ocorre devido a mutações que o DNA sofreu, as quais são lidas pelo RNA, sendo este quem vai transmitir a informação para que a proteína seja sintetizada. Deste modo, e uma vez que cada 3 bases do DNA vão dar origem a um aminoácido, uma alteração de uma dessas bases, ou de mais, poderá dar origem a um novo aminoácido. Isto leva a crer que as proteínas tiveram origem num ancestral, e que se foram alterando, depedendo da evolução sofrida pelos indivíduos.

A partir disto pode afirmar-se que quanto maior for a semelhança entre as proteínas de indivíduos de diferentes espécies, maior é também o grau de parentesco.

Dois dos casos mais estudados são o da insulina (hormona produzida no pâncreas que controla a quantidade de açúcar no sangue), que possui 51 aminoácidos, dos quais o 8, 9 e 10 podem variar entre alanina e treonina (8); serina e glicina (9); e valina e isoleucina (10), conforme a alteração sofrida pelo DNA. O outro caso comum é o citocromo c, presente na cadeia transportadora de electrões, a partir do qual se pode construir um esquema que relacione as diferentes espécies conforme a quantidade de aminoácidos diferentes. Em tal esquema, os espécies teriam um maior grau de filogenia quanto maior fosse o número de semelhanças entre os aminoácidos.

Comparação entre moléculas de DNA - hibridação
Como já foi referido, o DNA, ao longo dos tempos vai sofrendo alterações a nível das suas bases. Embora a maioria das mutações que ocorram no DNA sejam maléficas, existem algumas que são benéficas, e outras que não alteram as proteínas. Isto é, embora muitas vezes a ocorrência de uma mutação traga problemas adaptativos, por vezes a alteração das "ordens" do DNA fazem mais sentido do que aquelas originais. São estas alterações que são passadas aos descendentes e prosperam.

A dupla cadeia de DNA está ligada através de pontes de hidrogénio, que se estabelecem entre as bases dos nucleótidos, ocorrendo que estas ligações apenas acontecem entre bases complementares, isto é, timina-adenina; citosina-guanina. Deste modo, se ocorre uma mutação numa das cadeias, a ponte de hidrogénio entre o nucleótido mutado e o da outra cadeia não se vai estabelecer. É através da análise da quantidade de DNA que não emparelha, ou se liga, que se pode calcular a diferença existente entre dois DNA.

Mas como é possível fazer tal medição?
I - Cultivam-se células num meio com um componente que faça parte do DNA (como o fósforo, ou o azoto) radioactivo. Deste modo, as células vão incorporar este componente no seu DNA, marcando-o;

II - Depois de extraído das células, este DNA é cortado em segmentos mais curtos;

III - Os vários segmentos são aquecidos de forma a quebrar as pontes de hidrogénio e a separar as duas cadeias;

IV - Seguidamente o DNA marcado é misturado com porções de DNA de outra espécie não marcado

V - Arrefece-se de modo a permitir as ligações entre as bases das duas cadeias de DNA

VI - Retiram-se as cadeias de DNA que não emparelharam

VII - Aquece-se de novo as novas duplas cadeias de DNA, de modo a quebrar as ligações. Quanto maior for a energia necessária para separar as duas cadeias, menos bases que não emparelharam há, portanto mais próximas estão as espécies.

Testes serológicos
As células dos animais encontram-se revestidas por antigenes. Por outro lado, os animais possuem ainda anticorpos, os quais não se ligam aos antigenes das células do organismo a que pertencem, embora se liguem aos antigenes das células estranhas ao organismo, atacando-as e tornando-se inofensivas. Quanto maior for a diferença entre os antigenes de duas espécies, menos é o grau de parentesco, e com maior feracidade são atacados pelos anticorpos da outra espécie.

Fonte: www.geocities.com

Evidências da Evolução dos Seres Vivos













As evidências da existência de evolução se sustentam em interpretações do documentário fóssil, anatomia comparada e estudos bioquímicos.

Documentário Fóssil
O documentário fóssil demonstra claramente que no passado existiam formas de vida diferentes das atuais. Os animais primitivos deixaram restos e impressões em rochas das mais variadas partes do mundo, os fósseis. Os fósseis podem ser datados através da determinação dos materiais radioativos neles contidos. Não sendo possível assistir ao processo evolutivo, é de fundamental importância encontrar provas da evolução no registro fóssil. Os evolucionistas apresentam fósseis de alguns seres primitivos como evidência da evolução, tais como o archaeopteryx (como forma transitória entre répteis e aves) e animais que pertencem a uma suposta evolução do cavalo. Segundo a teoria da evolução, a presença de diferentes fósseis em camadas de rochas sucessivas permite ter uma idéia das formas de vida que se sucederam, tornando-se possível reconstituir o processo evolutivo de grupos de seres vivos.

Anatomia Comparada
Segundo os evolucionistas, as semelhanças anatômicas entre diferentes espécies de seres vivos aponta para ancestrais comuns entre as espécies semelhantes, sendo isto uma evidência da evolução.

Os estudos de anatomia comparada revelam, por exemplo, que os membros anteriores de todos os tetrápodes têm a mesma estrutura esquelética, embora representem adaptações a funções diferentes. Há também semelhanças nos vasos sangüíneos e coração, musculatura e as mesmas regiões cerebrais básicas em todos os tetrápodes, o que sugere ancestrais em comum.

Os estudos de anatomia comparada também apontam, como evidência de evolução, a presença de órgãos vestigiais ou rudimentares. Segundo os evolucionistas, estes órgãos, embora sem função atual, permanecem vestigialmente, indicando a existência anterior, em sua forma completa, nos ancestrais dos atuais seres vivos que possuem os citados órgãos. Um exemplo de órgão chamado vestigial é o apêndice humano.

Evidências Bioquímicas
A seqüência de aminoácidos de uma proteína é determinada pela estrutura do gene que a codifica. Diferentes organismos apresentam proteínas comuns, enquanto outros apresentam seqüências de aminoácidos diferentes. Essas diferenças refletem alterações na estrutura dos genes que codificam as proteínas. Proteínas semelhantes são resultantes de composição genética semelhante. Segundo a teoria da evolução, duas espécies terão maior semelhança entre suas proteínas quanto mais próximo for o grau de parentesco sob o ponto de vista evolutivo.

Fonte: ssilva777.tripod.com
Evidências da anatomia comparada
Estudos comparativos da anatomia de grupos de animais ou plantas revelam que certas estruturas são basicamente similares. Por exemplo, a estrutura básica de todas as flores consiste na sépala, pétala, estigma,estilete e ovário; enquanto que o tamanho, cor, e número das partes e estruturas específicas são diferentes para cada espécie individual.

Estruturas homologas e evolução divergente (adaptativa)

Diagrama mostrando a homologia de ossos das patas de varios animais.

Se grupos bem separados de organismos são originalmente descendentes de um ancestral em comum, é esperado que eles apresentem certas características em comum.

O grau de semelhança entre dois grupos de organismos deve indicar o quão próximos eles são no parentesco evolucionário:

Se assume que grupos com pouco em comum devem ter divergido-se de um ancestral em comum muito cedo na história geológica do que grupos que tem muito em comum

Na decisão do grau de parentesco de dois animais, um anatomista comparativo procura por estruturas que, embora sirvam propósitos diferentes no adulto funcional de cada espécie, são fundamentalmente similares, sugerindo um origem em comum. Tais estruturas são descritas como homologas

no caso de estruturas similares que diferem em funções nos adultos, é talvez necessário investigar suas origens e desenvolvimento embriológico, para procurar por mais similaridades de um ancestral em comum.

Quando um grupo de organismos compartilha uma estrutura homologa que é especializada para realizar uma variedade de funções e adaptar-se a diferentes condições ambientais e modos de vida, é chamado de irradiação adaptativa. A difusão gradual de organismos com irradiação adaptativa é conhecida como evolução divergente.

Membros pentadáctilos
A disposição dos ossos dos membros chamados de pentadáctilos é um exemplo de estruturas homologas. É encontrado em todas as classes de tetrápodes (de anfíbios a mamíferos). Pode até ser ligado as nadadeiras de certos fósseis de peixes dos quais os anfíbios teriam evoluído. O membro tem um único osso proximal (úmero), dois ossos distais (rádio e a ulna), uma série de carpos (ossos do pulso), seguido por uma série de metacarpos (ossos da palma) e falanges (dedos). Através dos tetrápodes, as estruturas fundamentais dos membros pentadáctilos são os mesmos, indicando que eles originaram-se de um ancestral em comum. Mas através do curso da evolução, estas estruturas fundamentais foram se modificando. Eles se tornaram estruturas superficialmente diferentes e aparentemente não relacionadas, que serviam a diferentes funções devido a adaptação a diferentes ambientes e modos de vida. Tal fenômeno é claramente evidenciado nos membros anteriores dos mamíferos. Por exemplo:

Nos macacos, os membros anteriores são muito mais alongados o que permite uma melhor adaptação para escalar e balançar entre árvores.

Nos porcos, o primeiro dedo foi perdido, o segundo e quinto dedo reduziram-se. Os dois dedos remanescentes são mais longos e robustos que o resto e têm um casco para dar suporte ao corpo.

No cavalo, os membros anteriores são adaptados para dar suporte e favorecer corridas devido a uma grande elongação do terceiro dedo que apresenta um casco.

A toupeira tem um par de membros adaptados para cavar e fazer tocas.

O tamanduá usa seu terceiro dedo alongado para destruir formigueiros e cupinzeiros.

Na baleia, os membros anteriores tornaram-se nadadeiras usadas na navegação e equilíbrio durante o nado.

No morcego, os membros anteriores se tornaram asas para o vôo devido a grande alongação dos quatro dedos, e um dedo em formato de gancho permaneceu livre para se segurar em árvores.

Partes da boca de insetos
Estruturas análogas e evolução convergente



retina invetida dos vertebrados (esquerda), retina não invertida dos cefalópodes (direita)

Sobre condições ambientais similares, estruturas fundamentalmente diferentes em diferentes grupos de organismos podem passar por modificações para servirem a funções similares. Esse fenômeno é chamado de evolução convergente.

Estruturas similares, processos fisiológicos ou modos de vida em organismos que aparentemente não apresentam ligações filogenéticas próximas, mas que apresentam adaptações para realizar as mesmas funções são descritas como análogas, por exemplo:

Asas de morcegos, pássaros e insetos
as pernas articuladas de insetos e vertebrados
nadadeiras do rabo de peixes, baleias e lagostas
os olhos dos vertebrados e moluscos cefalópodes (lulas e polvos).
As diferenças entre as retinas invertidas e não invertidas, e as células censoras abaixo do axônio podem ser vistos na figura (em inglês). Isso resulta na ausência de células censoras onde o nervo óptico liga-se ao olho, consequentemente criando um ponto cego. O olho do polvo tem uma retina não invertida logo, as células censoras ficam sobre o axônio. Portanto não há ponto cego nesse tipo de olho. Fora essa diferença, os dois olhos são incrivelmente similares, um exemplo de evolução convergente.

Órgãos vestigiais
Outro aspecto da anatomia comparada é a presença de órgãos vestigiais. Órgãos que são menores e mais simples em sua estrutura do que as partes correspondentes nas espécies ancestrais. Eles são normalmente degenerados ou subdesenvolvidos. A existência de órgãos vestigiais pode ser explicada em termos de mudanças no ambiente ou modos de vida da espécie. Supõe-se que esses órgãos eram funcionais em espécies ancestrais, mas tornaram-se não funcionais ou desnecessários. Exemplos são os membros traseiros de baleias, as asas traseiras vestigiais de moscas e mosquitos, as asas vestigiais de aves que não voam, como avestruzes, e folhas vestigiais de algumas xeromorfas (cactus) e de plantas parasitas (cuscuta).

Evidência da distribuição geográfica
Biólogos têm encontrado fatos enigmáticos sobre a presença de certas espécies em vários continentes e ilhas (biogeografia).

Distribuição continental
Todos os organismos são adaptados ao seu ambiente a um maior ou menor grau. Se os fatores abióticos e bióticos dentro de um habitat são capazes de sustentar uma espécie em particular em uma área geográfica, então se supõem que a mesma espécie seria encontrada em um habitat similar em uma área geográfica também similar, por exemplo, África e América do Sul. Mas não é isso que ocorre. Plantas e animais são descontinuamente distribuídos através do mundo:

África tem macacos com cauda mais curta (Velho Mundo), elefantes, leões e girafas.

América do Sul tem macacos de cauda longa, pumas, jaguares e lhamas.

Diferenças ainda maiores podem ser evidenciadas se a Austrália é tomada em consideração embora ocupe a mesma latitude da América do Sul e da África. Marsupiais como o canguru podem ser encontrados na Austrália, mas são totalmente ausentes na África e só são representados pelo gambá na América do Sul e o gambá da Virginia na América do Norte:

O equidna e o ornitorrinco, um dos únicos representantes dos primitivos mamíferos que colocavam ovos (monotremata), são encontrados somente na Austrália, e são ausentes no resto do mundo.

Entretanto, a Austrália tem poucos mamíferos placentários, exceto aqueles que foram introduzidos pelo homem
Explanação
Os grandes grupos de mamíferos modernos originaram-se no Hemisfério Norte e subsequentemente migraram para três direções principais:

Para a América do Sul através de pontes de terra (Estreito de Bering e Istmo do Panamá); um grande número de famílias sul americanas de marsupiais tornaram-se extintas como resultado direto da competição com suas contrapartes Norte Americanas.

Para a África através do Estreito de Gibraltar e para Austrália pelo Sudeste da Ásia que já foi no passado ligado por terra

A superficialidade do Estreito de Bergin teria feita a passagem de animais entre os continentes do norte um processo relativamente raso, e explica a similaridade atual entre as duas faunas. Mas uma vez que houve migrações para os continentes ao sul, as espécies presumivelmente ficaram isoladas uma das outras por vários tipo de barreiras.

A submersão do Istmo do Panamá: Isolou a fauna da América do Sul
O Mar Mediterrâneo e o Deserto Norte africano: isolam parcialmente a fauna africana
A submersão da conexão original entre a Austrália e o Sudeste da Ásia: isolou a fauna australiana
Evidência para migração e isolação
O registro fóssil dos camelos indica que a evolução deles começou na América do Norte, de onde eles migraram pelo Estreito de Bering para a Ásia e consequentemente África, e através do istmo do Panamá para a América do Sul. Uma vez isolados, eles evoluíram nas suas linhagens, apresentando o camelo moderno na Ásia e na África e os lamas na América do Sul.

Deriva continental
Os mesmos grupos de fósseis são encontrados em áreas que foram adjacentes umas as outras no passado mas que, através do processo de deriva continental, são agora locais geográficos amplamente diferentes. Por exemplo, fósseis do mesmo grupo de anfíbios antigos, artrópodes e pteridófitas são encontradas na América do Sul, África, Índia, Austrália e Antártica, os quais podem ser datados ara Era Paleozóica, e que nessa época essas regiões eram unidas em uma única massa de terra chamada Gondwana [4]. Algumas vezes os descendentes desses organismos podem ser identificados com similaridades irrefutáveis um com o outro, mesmo que eles habitem regiões e climas bem diferentes.

Distribuição de ilhas oceânicas
Muitos dos animais em pequenas ilhas isoladas só têm espécies nativas que só poderiam chegar nelas pelo mar ou ar; como pássaros, insetos e tartarugas. Os poucos mamíferos grandes presentes hoje nessas ilhas foram trazidos a elas por colonizadores em barcos. Plantas em ilhas vulcânicas remotas como o Havaí poderiam ter chegado por esporos ou sementes trazidas por pássaros.

Evidências da embriologia comparativa
A Embriologia comparativa mostra como embriões começam parecendo o mesmo. Durante seus respectivos desenvolvimentos, suas similaridades decrescem vagarosamente até que eles tomem as formas de suas classes particulares.

Por exemplo, vertebrados adultos são diversos, entretanto seus embriões são bem similares em estágios iniciais. Estruturas similares a estruturas encontradas em peixes ainda se formam em estágios inicias de desenvolvimento de embriões de répteis, pássaros e mamíferos. Em embriões de peixes, um coração de duas câmaras, algumas veias, e partes de artérias desenvolvem-se e persistem em peixes adultos. As mesmas estruturas formaram-se em estágios inicias do desenvolvimento de embriões humanos, mas não persistem nos adultos.

Evidências da filogenética comparada e bioquímica
Evolução de moléculas e proteínas amplamente distribuídas
Todos os organismos existentes fazem uso do DNA e ou RNA. O ATPé usado como a “moeda” metabólica por toda a vida existente. O código genético é o mesmo para quase todos os organismos, significando que um pedaço de RNA em uma bactéria codifica para uma mesma proteína em uma célula humana.


Uma árvore filogenética baseada em dados acerca rRNA, mostrando a separação entre Bacteria, Archaea, e Eukaryota.

Um exemplo clássico de evidência bioquímica para a evolução é a variação da proteína citocroma c em células vivas. A diferença da citocroma c em diferentes organismo é medida na diferença de aminoácidos, cada amino diferente sendo resultado de uma substituição de um par de bases, uma mutação. Se cada amino diferente é considerado como o resultado de uma substituição de um par de base, pode-se então calcular a quanto tempo atrás duas espécies divergiram realizando a multiplicação dos números de substituição de pares de base pelo tempo estimado que leva para uma substituição de pares de base comum do citocroma c ser passada adiante. Por exemplo, o tempo normal que um par de bases do citocroma c leva para mutar é n anos, o número de aminoácidos que fazem a proteína citocroma c nos macacos, difere por um do citocroma c dos humanos, isso leva a conclusão de que as duas espécies divergiram n anos atrás.

Comparações de seqüências de DNA permitem o agrupamento de organismos pelo critério de similaridades entre as seqüências, resultando em árvores filogenéticas tipicamente congruentes com a taxonomia tradicional, e são frequentemente usadas para fortalecer ou corrigir classificações taxonômicas. A comparação de seqüências é considerada uma medida robusta o suficiente para corrigir suposições errôneas sobre árvores filogenéticas em casos quando outras evidências são raras. Por exemplo, as seqüências de DNA humano neutro divergem aproximadamente 1,2% (baseado na substituição) daqueles de seus parentes mais próximos, os chimpanzés, 1,6% dos gorilas, e 6,6% dos babuínos [1]. A evidência das seqüências genéticas permite inferir a quantificação do parentesco entre humanos e outros primatas [2] [3]. A seqüência do gene 16S rRNA, um componente vital do ribossomo, foi usado para encontrar um parentesco filogenético geral entre toda a vida existente. A analise, originalmente feita por Carl Woese, que resultou no sistema de três domínios, argumentando por duas grandes separações no inicio da história evolutiva da vida. A primeira divisão para a Bacteria moderna e a divisão subseqüente para Archaea e Eukaryota modernos.

A evidência proteomica também apóia uma ancestralidade universal da vida. Proteínas vitais, como os ribossomos, DNA polimerase, e o RNA polimerase são encontrados desde as (quase todas) as bactérias primitivas até os complexos mamíferos. A região do núcleo da proteína é conservada através de todas as linhagens da vida, servindo funções similares. Organismos mais complexos evoluíram subunidades de proteínas adicionais, afetando largamente a regulação da interação de proteína a proteína no núcleo. Outras similaridades entre todas as linhagens da vida, como DNA, RNA, e a bicamada de lipídios, apóiam a teoria da descendência em comum. A quiralidade do DNA, RNA e aminoácidos é conservado em todas as linhagens da vida. Como não há nenhuma vantagem funcional para quiralidade tanto para a direita quanto para a esquerda nas moléculas, a hipótese mais simples é que a escolha foi feita aleatoriamente no inicio do desenvolvimento da vida e foi um traço que passou para toda a vida existente através da descendência em comum.

Evidência moleculares também oferecem mecanismos para grandes saltos evolucionários e para macroevolução. A transferência gênica horizontal, o processo pelo qual um organismo transfere material genético (DNA, por exemplo) para outra célula que não seja sua prole, permite a ocorrência de saltos evolucionários repentinos realizando incorporações benéficas de genes que evoluíram em outra espécie. A Teoria da Endossimbiose explica a origem da mitocôndria e do plastídeo (por exemplo, cloroplastos), que são organelas de células eucarióticas, como a incorporação de uma célula procariótica antiga dentro de uma célula eucariótica. Ao invés de uma lenta evolução das organelas, essa teoria oferece um mecanismo de um repentino salto evolucionário já que ocorre a incorporação de material genético e composição bioquímica de uma espécie separada. Evidências suportando esse mecanismo foram recentemente encontradas no protista Hatena arenicola já que como um predador ele engolfa uma célula de alga verde, que subsequentemente comporta-se como um endossibionte, alimentando a Hatena, que em troca perdeu seu aparatos de alimentação e comporta-se como um autótrofo.

Mais evidências para a reconstrução de linhagens ancestrais vem do DNA lixo como os pseudogenes, i.e., genes “mortos”, que acumulam mutações com regularidade [4].

Já que processos metabólicos não deixam fósseis, a pesquisa da evolução dos processos celulares básicos é feita comparando-se organismos existentes. Muitas linhagens divergem quando um novo processo metabólico surge, e é teoricamente possível determinar quando certos processos metabólicos surgem realizando a comparação de traços dos descendentes de um ancestral em comum ou na detecção da manifestação física desse processo. Como um exemplo, o aparecimento de oxigênio na atmosfera da Terra está ligado à evolução da fotossíntese.

Evidências da especiação

Diagrama mostrando os vários tipos de especiações

Um caso interessante de evolução ocorrendo é o caso da mosca da fruta , Rhagoletis pomonella, que parece estar passando pelo processo de especiação simpátrica [5]. Populações diferentes da mosca da fruta alimentam-se de diferentes frutas. Uma população distinta surgiu na América do Norte no século 19 algum tempo depois que as maçãs, uma espécie não nativa, que foi introduzida no continente. Essa população que se alimenta de maçãs, alimenta-se somente delas e não da fruta de espinheiros. A população “normal” de moscas da fruta não se alimenta normalmente com maçãs. Cientistas ainda estão pesquisando se a subespécie que se alimenta de maçãs vai ou não esimvoluir em uma nova espécie.

Algumas evidências, como o fato de que as moscas desenvolvem-se mais tarde na estação e levam mais tempo para desenvolver do que moscas da maçã ; e existem poucas evidências sugerindo que inter-reprodução(pesquisas tem documentado uma taxa de 4-6% de hibridação) esteja ocorrendo. A ocorrência da mosca da fruta é um exemplo de evolução em progresso.

Fonte: pt.wikipedia.org

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ECORELAÇÕES

Relações harmônicas intra-específicas
Colônias - colônias são associações harmônicas entre indivíduos de uma mesma espécie, anatomicamente ligados, que em geral perderam a capacidade de viver isoladamente. A separação de um indivíduo da colônia determina a sua morte.

Quando as colônias são constituídas por organismos que apresentam a mesma forma, não ocorre divisão de trabalho. Todos os indivíduos são iguais e executam todas as funções vitais. Essas colônias são denominadas homomorfas ou isomorfas. Como exemplo, podem ser citadas as colônias de corais (celenterados), de crustáceos do gênero Balanus (as cracas), de certos protozoários, bactérias, etc.

Quando as colônias são formadas por indivíduos com formas e funções distintas, ocorre urna divisão de trabalho. Essas colônias são denominadas heteromorfas. Um ótimo exemplo é o celenterado da espécie Phisalia caravela popularmente conhecida por "caravelas". Elas formam colônias com indivíduos especializados na proteção e defesa (os dactilozóides), na reprodução (os gonozóides), na natação (os nectozóides), na flutuação (os pneumozóides), e na alimentação (os gastrozóides).

Sociedades
As sociedades são associações entre indivíduos da mesma espécie, organizados de um modo cooperativo e não ligados anatomicamente. Os indivíduos componentes de uma sociedade se mantêm unidos graças aos estímulos recíprocos. Ex: alcatéia, cardume, manada de búfalos, homem, térmitas (cupins), formigas, abelhas.

Abelhas
A sociedade formada pelas abelhas melíferas (Apis mellifera) comporta três castas distintas: as operárias, a rainha e os machos ou zangões.

Uma colméia de abelhas melíferas pode conter de 30 mil a 40 mil operárias. São elas as grandes reponsáveis por todo o trabalho executado na colméia. As operárias transportam o mel e o pólen das celas de armazenamento para a rainha, zangões e larvas, alimentando-os. Produzem a cera para ampliar a colméia, limpam-na dos detritos e de companheiras mortas e doentes. Procuram, no exterior da colméia, o néctar e o pólen. Além disso, guardam e protegem a colméia. As operárias vivem, em média, seis semanas. São todas fêmeas estéreis.

A rainha apresenta a mesma constituição genética que as operárias. A diferenciação entre elas se faz pelo, tipo de alimento recebido na fase de larva. Enquanto as larvas das futuras operárias recebem apenas mel e pólen, as larvas que se desenvolverão em rainhas são também alimentadas com secreções glandulares de operárias adultas. Essas secreções recebem o nome de geléia real.

Cada colméia de abelhas melíferas só tem uma rainha adulta. Esta controla as operárias graças a secreção de uma substância denominada feromônio. Essa substância se espalha por toda a colméia, passando de boca em boca. 0 feromônio inibe o desenvolvimento do ovário das operárias, impossibilitando-as de se tornarem rainhas.

Quando a rainha adulta abandona a sua colméia para construir uma nova, ela é seguida por cerca de metade das operárias. Inicialmente, esse novo grupo permanece enxameado durante alguns dias, em torno da rainha, num local ainda não definitivo. A seguir, o enxame se fixa em um abrigo apropriado. Uma nova colméia surgirá graças à produção de cera pelas operárias.

Na colméia antiga, aparece uma nova rainha e as que estavam em desenvolvimento são destruídas. Essa nova rainha, ao sair para o "vôo nupcial", libera o feromônio, que estimula os zangões a segui-Ia. Durante o vôo nupcial, a rainha é fecundada. Dependendo da espécie de abelha, a rainha poderá ser fecundada por apenas um zangão ou por vários.

A rainha, uma fez fecundada, volta à colméia, onde, após algum tempo, reiniciará a postura de ovos. Esta se prolongará por 5 a 7 anos. Os ovos fecundados originarão rainhas e operárias e os não fecundados, os zangões. Enquanto as rainhas e operárias são diplóides; ou 2n pois resultam de óvulos fecundados, os zangões são haplóides ou n.

Os zangões são alimentados da mesma forma que as operárias. Delas diferem por serem haplóides ou n. Os zangões originam-se de óvulos não fecundados, portanto, partenogeneticamente. São importantes no vôo nupcial, pois fertilizam a rainha nessa ocasião. Essa é a única atividade realizada pelos zangões; terminado o vôo nupcial, voltam também à colméia. Como são incapazes; de se alimentar sozinhos, são mortos a picadas pelas operárias ou expulsos da colméia, morrendo conseqüentemente, de inanição.

Relações harmônicas inter-específicas

Mutualismo
É a associação entre indivíduos de espécies diferentes na qual ambosse beneficiam. Esse tipo de associação é tão íntima, que a sobrevivência dos seres que a formam torna-se impossível, quando são separados.

Alguns autores usam o termo simbiose para caracterizar o que definimos como mutualismo. Como a tendência atual é considerar simbiose uma associação entra indivíduos de espécies diferentes, não importando o tipo de relação entre eles, devemos usar o termo mutualismo para caracterizar a simbiose entre indivíduos de espécies diferentes, em que ambos se beneficiam.

Como exemplos de mutualismo vamos analisar, entre outros, os líquens, a bacteriorriza, a micorriza, e as associações entre cupins e protozoários e entre herbívoros com bactérias e protozoários.

Líquens - são constituídos pela associação mutualística entre algas e fungos. A alga realiza a fotossíntese e cede ao fungo parte da matéria orgânica sintetizada. 0 fungo, além de proteger a alga, cede-lhe umidade e sais minerais que absorve. Esse tipo de relação é benéfico para ambos. Permite a sobrevivência do líquen em lugares onde, isoladamente, a alga e o fungo não teriam chance. Os líquens podem ser encontrados em troncos de árvores, nas rochas nuas, nos desertos e no Ártico.
Bacteriorriza - é o nome que se dá à associação formada pelas bactérias do gênero Rhizobium com as células das raízes de leguminosas, onde se originam as nodosidades. 0 esquema que segue mostra uma leguminosa, evidenciando em suas raízes as nodosidades; provocadas pelas bactérias do gênero Rhizobium. Como veremos no ciclo do nitrogênio, as bactérias do gênero Rhizoblum fixam o nitrogênio atmosférico. Transformam esse nitrogênio em compostos nitrogenados, que cedem às plantas leguminosas. Estas usam o nitrogênio desses compostos na síntese de seus aminoácidos e proteínas. Em troca, as leguminosas cedem, às bactérias, substâncias orgânicas que sintetizam. Raiz de leguminosa, com nódulos portadores de bactérias do gênero Rhizobium.
Micorriza - é um tipo de associação mutualística que ocorre entre fungos e as raízes de certas orquídeas e da maioria das árvores florestais. 0 fungo, ao decompor as substâncias orgânicas, fornece às planta o nitrogênio e outros nutrientes minerais na forma assimilável. As plantas, em troca, cedem ao fungo compostos orgânicos por elas sintetizados.
Cupins ou térmitas e protozoários - os cupins ou térmitas utilizam em sua alimentação produtos ricos em celulose, como a madeira, o papel e certos tecidos. Contudo são incapazes de digerir a celulose, por não fabricarem a enzima celulase. Por isso, abrigam em seu intestino um protozoário flagelado denominado Tryconinpha. A celulose, uma vez digerida, serve de alimento para ambos. Os cupins fornecem ao protozoário abrigo e nutrição e, em troca, recebem os produtos da degradação da celulose.
Ruminantes e microrganismos - os animais ruminantes, do mesmo modo que os cupins, não fabricam a enzima celulase. Como os alimentos que ingerem são ricos em celulose, também abrigam em seu estômago grande número de protozoários e bactérias capazes de fabricar a enzima celulase. A celulose serve de alimento para os herbívoros, as bactérias e os protozoários. A partir daí estabelece-se uma relação mutualística, em que as bactérias e os protozoários fornecem aos herbívoros produtos da digestão da celulose. Os herbívoros, por sua vez, fornecem abrigo e nutrição a esses microrganismos.
Protocooperação - protocooperação ou simplesmente cooperação é a associação entre indivíduos de espécies diferentes em que ambos se beneficiam, mas cuja coexistência não é obrigatória. Como exemplos de protocooperação vamos destacar as associações entre o paguro-eremita e as anêmonas-do-mar, o pássaro anu e certos mamíferos, o pássaro-palito e os crocodilos e a polinização feita por animais.
O paguro-eremita e as anêmonas-do-mar - o paguro-eremita, também conhecido com bernardo-eremita, é um crustáceo marinho que apresenta abdômen mole e desprotegido. Vive normalmente no interior de uma concha vazia de molusco, como a do caramujo, por exemplo. Presas a essa concha, podem ser encontradas as anêmonas-do-mar ou actínias, celenterados popularmente conhecidos por flores-das-pedras. As anêmonas, graças aos seus tentáculos que elaboram substâncias urticantes, afugentam os possíveis predadores do paguro. Este, ao se locomover, transporta a concha com anêmonas, aumentando muito a área de sua alimentação. Trata-se de um caso de protocooperação, porque tanto o paguro como a anêmona podem viver isoladamente. Como conceituamos, a coexistência de ambos não é obrigatória.
O pássaro anu e certos mamíferos - os pássaros conhecidos por anus alimentam-se de carrapatos e outros parasitas encontrados no pelo de certos mamíferos, como o gado, o búfalo, o rinoceronte, etc. Os anus, ao retirarem os parasitas (carrapatos) da pele desses mamíferos, estão se alimentando e, ao mesmo tempo, livram os mamíferos desses indesejáveis parasitas. Como no exemplo anterior, a coexistência de ambos não é obrigatória, daí falarmos em protocooperação.
O pássaro-palito e o crocodilo - os crocodilos que vivem do rio Nilo, ao dormirem, podem deixar a boca aberta. 0 pássaro-palito aproveita essa oportunidade para se alimentar dos parasitas (sanguessugas) e restos de alimentos encontrados entre os dentes e na boca do crocodilo. Dessa forma, o pássaro-palito livra o crocodilo dos parasitas indesejáveis e, ao mesmo tempo, alimenta-se. Polinização por animais - pode-se também considerar protocooperação, pois ao se alimentar de vegetais, os pássaros ou insetos podem promover a disseminação de sementes ou pólen.
Comensalismo - é a associação entre indivíduos de espécies diferentes na qual um deles aproveita os restos alimentares do outro sem prejudicá-lo. 0 animal que aproveita os restos alimentares é denominado comensal. Exemplo de comensalismo muito citado é o que ocorre entre a rêmora e o tubarão. A rêmora ou peixe-piolho é um peixe ósseo que apresenta a nadadeira dorsal transformada em ventosa, com a qual se fixa ao corpo do tubarão. A rêmora além de ser transportada pelo tubarão, aproveita os restos de sua alimentação. 0 tubarão não é prejudicado, pois o peso da rêmora é insignificante. Os alimentos ingeridos pela rêmora correspondem aos desprezados pelo tubarão. Como exemplo também, as hienas se aproveitando de restos deixados pelo leão, ou Entamoeba coli se aproveitando de restos alimentares em nosso intestino e, até mesmo, a ave-palito comendo restos alimentares na boca do crocodilo.

Inquilinismo - é a associação entre indivíduos de espécies diferentes em que um deles procura abrigo ou suporte no corpo do outro, sem prejudicá-lo. 0 inquilinismo é uma forma de associação muito parecida com o comensalismo. Desta difere por não haver cessão de alimentos ao inquilino. Como exemplos de inquilinismo vamos destacar as associações do peixe-agulha com a holotúria e das orquídeas e bromélias com troncos de árvores.

O Peixe-agulha e a Holotúria - o peixe-agulha (Fierasfer) possui um corpo fino e alongado. Ele penetra no corpo da holotúria, conhecida popularmente como pepino-do-mar, para se abrigar. Do corpo da holotúria, o peixe-agulha só sai para procurar alimento, voltando logo em seguida. 0 peixe agulha apenas encontra abrigo no corpo da holotúria, não a prejudicando em qualquer sentido.

Orquídeas e bromélias que vivem sobre troncos - a associação entre as orquídeas e as bromélias com troncos de árvores recebe o nome de epifitismo. Por isso, orquídeas e bromélias são denominadas epífitas. Essas plantas conseguem, vivendo sobre os troncos de árvores, o suprimento ideal de luz par realizarem a fotossíntese. Uma observação muito importante, aqui, é não confundir as orquídeas e bromélias com plantas parasitas. As epífitas são plantas que apenas procuram abrigo, proteção e luz ideal ao crescer sobre outras plantas, mas sem prejudicá-las. As parasitas, como veremos, prejudicam a hospedeira.

Foresia - é a associação entre indivíduos de espécies diferentes em que um se utiliza do outro para transporte, sem prejudicá-lo. Como exemplo temos a rêmora ou peixe-piolho no tubarão ou, até mesmo, o transporte de sementes por pássaros e insetos.

Relações desarmônicas inter-específicas
Predatismo - é a interação desarmônica na qual um indivíduo (predador) ataca, mata e devora outro (presa) de espécie diferente. A morte da presa pode ocorrer antes ou durante a sua ingestão.

Os predadores, evidentemente, não são benéficos aos indivíduos que matam. Todavia, podem sê-lo à população de presas. Isso porque os predadores eliminam os indivíduos menos adaptados, podendo, influir no controle da população de presas.

Tanto os predadores como as presas mostram uma série de adaptações que permitem executar mais eficazmente as suas atividades. Assim, os dentes afiados dos tubarões, os caninos desenvolvidos dos animais carnívoros, as garras de águia, a postura e o primeiro par de patas do louva-a-deus, o veneno das cobras, as telas de aranha são exemplos de algumas adaptações apresentadas pelos predadores.

Por outro lado, as presas favorecidas pela seleção natural também evidenciam um grande número de adaptações que as auxiliam a evitar seus predadores.

A produção de substâncias de mau cheiro ou de mau gosto, as cores de animais que se confundem com o meio ambiente, os espinhos dos ouriços, as corridas dos cavalos, veados e zebras são exemplos de processos utilizados pelas presas para ludibriar seus predadores.

Entre as adaptações apresentadas por predadores e presas merecem destaque a camuflagem e o mimetismo.

Camuflagem:
Ocorre quando uma espécie possui a mesma cor (homocromia) ou a mesma forma (homotipia) do meio ambiente.
Exemplos:

aves e insetos de cor verde
inseto bicho-pau
urso polar (branco como neve)
leão no capim seco
mariposas iguais a folhas
Mimetismo:
Ocorre quando uma espécie possui o aspecto de outra. Exemplos:

cobra-coral falsa (não venenosa) imitando a cobra-coral verdadeira (venenosa);

borboleta vice-rei, que é pequena e comestível por pássaros, imitando a borboleta monarca que é maior e de sabor repugnante aos pássaros.
mariposas imitando vespas;
moscas inócuas imitando abelhas;
borboleta-coruja com asas abertas lembram a cabeça de coruja.
Parasitismo - é a associação desarmônica entre indivíduos de espécies diferentes na qual um vive à custa do outro, prejudicando-o . O indivíduo que prejudica é denominado parasita ou bionte. O prejudicado recebe o nome de hospedeiro ou biosado. Os parasitas podem ou não determinar a morte do hospedeiro. No entanto, os parasitas são responsáveis por muitos tipos de doenças ou parasitoses ainda hoje incuráveis. 0 parasitismo ocorre tanto no reino animal como no vegetal.

Classificação dos parasitas
Os parasitas podem ser classificados segundo vário critérios:

Quanto ao número de hospedeiros
Quanto ao número de hospedeiros, os parasitas podem ser classificados em monoxenos ou monogenéticos e heteroxenos ou digenéticos.
Monoxenos ou monogenéticos são os parasitas que realizam o seu cicio evolutivo em um único hospedeiro. Exemplos: Ascaris lumbricoides (lombriga) e o Enterobius vermicularis (oxiúrio).
Heteroxenos ou digenéticos são os parasitas que só completam o seu ciclo evolutivo passando pelo menos em dois hospedeiros. São exemplos o esquistossomo e o tripanossoma.

Quanto à localização nos hospedeiros
Quanto à localização nos hospedeiros, os parasitas podem ser ectoparasitas ou endoparasitas.

Ectoparasitas são os que se localizam nas partes externas dos hospedeiros. Exemplos: a sanguessuga, o piolho, a pulga, etc.

Endoparasitas são os que se localizam nas partes internas dos hospedeiros. Exemplos: as tênias (solitárias) , a lombriga, o esquistossomo, etc.

Holoparasitas e Hemiparasitas
Os parasitas vegetais podem ser de dois tipos: holoparasitas e hemiparasitas.

Holoparasitas são os vegetais que não realizam a fotossíntese ou a quimiossíntese. São os verdadeiros vegetais parasitas. Parasitam os vegetais superiores, roubando-lhes a seiva elaborada.
É o caso do cipó-chumbo, vegetal superior não clorofilado. 0 cipó-chumbo possui raízes sugadoras ou haustórios que penetram no tronco do hospedeiro, retirando deles a seiva elaborada.

Hemiparasitas são os vegetais que, embora realizando a fotossíntese, retiram do hospedeiro apenas a seiva bruta. Como exemplo temos a erva-de-passarinho, vegetal superior clorofilado, que rouba de seu hospedeiro a seiva bruta.

Os vegetais hemiparasitas apresentam, portanto, nutrição autótrofa e heterótrofa.

Antibiose ou Amensalismo - é a interação desarmônica onde uma espécie produz e libera substâncias que dificultam o crescimento ou a reprodução de outras podendo até mesmo matá-las.
Como exemplos temos:

certas algas planctônicas dinoflageladas (do tipo Pirrófitas), quando em superpopulação (ambiente favorável) liberam substâncias tóxicas na água causando o fenômeno da maré vermelha onde ocorre a morte de vários seres aquáticos intoxicados por tais substâncias;
raízes de algumas plantas que liberam substâncias tóxicas, que inibem o crescimento de outras plantas.
folhas que caem no solo (ex.: pinheiros) liberam substâncias que inibem a germinação de sementes.
fungos do gênero Penicillium produzem penicilina, antibiótico que mata bactérias.
Esclavagismo ou Escravismo - é a interação desarmônica na qual uma espécie captura e faz uso do trabalho, das atividades e até dos alimentos de outra espécie. Certas formigas amazonas e formigas foscas, são exemplos.
Um exemplo é a relação entre formigas e os pulgões (Afídeos).

Os pulgões são parasitas de certos vegetais. Alimentam-se da seiva elaborada que retiram dos vasos liberianos de plantas como a roseira, a orquídea, etc.

A seiva elabora é rica em açúcares e pobre em aminoácidos. Por absorverem muito açúcar, os pulgões eliminam o seu excesso pelo ânus.

Esse açúcar eliminado é aproveitado pelas formigas, que chegam a acariciar com suas antenas o abdômen dos pulgões, fazendo-os eliminar mais açúcar.

As formigas transportam os pulgões para os seus formigueiros e os colocam sobre raízes delicadas, para que delas retirem a seiva elaborada.

Muitas vezes as formigas cuidam da prole dos pulgões para que no futuro, escravizando-os, obtenham açúcar.

Alguns autores consideram esse tipo de interação como uma forma de protocooperação, particularmente denominada sinfilia.

Competição - a competição compreende a interação ecológica em que indivíduos da mesma espécie ou indivíduos de espécies diferentes disputam alguma coisa, como por exemplo, alimento, território, luminosidade etc. Logo, a competição pode ser intra-específica (quando estabelecida dentro da própria espécie) ou inter específica (entre espécies diferentes). Em ambos os casos, esse tipo de interação favorece um processo seletivo que culmina, geralmente, com a preservação das formas de vida mais bem adaptadas ao meio ambiente e com a extinção dos indivíduos com baixo poder adaptativo. Assim, a competição constitui um fator regulador da densidade populacional, contribuindo para evitar a superpopuIação das espécies.

Competir significa concorrer pela obtenção de um mesmo recurso do ambiente (luz, abrigo, alimento, água, território, etc). As relações de competição entre indivíduos de espécies diferentes verificam-se, essencialmente, quando têm preferências alimentares idênticas.

Fonte: www.clubescola.com.br

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ECO RELAÇOES

Nas comunidades bióticas encontram-se várias formas de interações entre os seres vivos que as formam. Essas interações se diferenciam pelos tipos de dependência que os organismos vivos mantêm entre si. Algumas dessas interações; se caracterizam pelo benefício mútuo de ambos os seres vivos, ou de apenas um deles, sem o prejuízo do outro. Essas relações são denominadas harmônicas ou positivas.

Outras formas de interações; caracterizadas pelo prejuízo de um de seus participantes em benefício do outro. Esses tipos de relações recebem o nome de desarmônicas ou negativas.

Tanto as relações harmônicas como as desarmônicas podem ocorrer entre indivíduos da mesma espécie e indivíduos de espécies diferentes. Quando as interações ocorrem entre organismos da mesma espécie, são denominadas relações intra-específicas ou homotípicas. Quando as relações acontecem entre organismos de espécies diferentes, recebem o nome de interespecíficas ou heterotípicas.

Relações desarmônicas inter-específicas
Predatismo
É a interação desarmônica na qual um indivíduo (predador) ataca, mata e devora outro (presa) de espécie diferente. A morte da presa pode ocorrer antes ou durante a sua ingestão.

Os predadores, evidentemente, não são benéficos aos indivíduos que matam. Todavia, podem sê-lo à população de presas. Isso porque os predadores eliminam os indivíduos menos adaptados, podendo, influir no controle da população de presas.

Tanto os predadores como as presas mostram uma série de adaptações que permitem executar mais eficazmente as suas atividades. Assim, os dentes afiados dos tubarões, os caninos desenvolvidos dos animais carnívoros, as garras de águia, a postura e o primeiro par de patas do louva-a-deus, o veneno das cobras, as telas de aranha são exemplos de algumas adaptações apresentadas pelos predadores.

Por outro lado, as presas favorecidas pela seleção natural também evidenciam um grande número de adaptações que as auxiliam a evitar seus predadores.

A produção de substâncias de mau cheiro ou de mau gosto, as cores de animais que se confundem com o meio ambiente, os espinhos dos ouriços, as corridas dos cavalos, veados e zebras são exemplos de processos utilizados pelas presas para ludibriar seus predadores.

Entre as adaptações apresentadas por predadores e presas merecem destaque a camuflagem e o mimetismo.

Camuflagem
Ocorre quando uma espécie possui a mesma cor (homocromia) ou a mesma forma (homotipia) do meio ambiente.

Exemplos:

aves e insetos de cor verde
inseto bicho-pau
urso polar (branco como neve)
leão no capim seco
mariposas iguais a folhas
Mimetismo
Ocorre quando uma espécie possui o aspecto de outra.

Exemplos:

cobra-coral falsa (não venenosa) imitando a cobra-coral verdadeira (venenosa);
borboleta vice-rei, que é pequena e comestível por pássaros, imitando a borboleta monarca que é maior e de sabor repugnante aos pássaros.
mariposas imitando vespas;
moscas inócuas imitando abelhas;
borboleta-coruja com asas abertas lembram a cabeça de coruja.
Observe um gráfico mostrando o número de predadores (lince) e de presas (lebres) em função do tempo.

Parasitismo
É a associação desarmônica entre indivíduos de espécies diferentes na qual um vive à custa do outro, prejudicando-o . O indivíduo que prejudica é denominado parasita ou bionte. O prejudicado recebe o nome de hospedeiro ou biosado. Os parasitas podem ou não determinar a morte do hospedeiro. No entanto, os parasitas são responsáveis por muitos tipos de doenças ou parasitoses ainda hoje incuráveis. 0 parasitismo ocorre tanto no reino animal como no vegetal.

Classificação dos parasitas
Os parasitas podem ser classificados segundo vário critérios:

Quanto ao número de hospedeiros

Quanto ao número de hospedeiros, os parasitas podem ser classificados em monoxenos ou monogenéticos e heteroxenos ou digenéticos.

Monoxenos ou monogenéticos são os parasitas que realizam o seu cicio evolutivo em um único hospedeiro.
Exemplos: Ascaris lumbricoides (lombriga) e o Enterobius vermicularis (oxiúrio).

Heteroxenos ou digenéticos são os parasitas que só completam o seu ciclo evolutivo passando pelo menos em dois hospedeiros. São exemplos o esquistossomo e o tripanossoma.

Quanto à localização nos hospedeiros
Quanto à localização nos hospedeiros, os parasitas podem ser ectoparasitas ou endoparasitas.

Ectoparasitas são os que se localizam nas partes externas dos hospedeiros.
Exemplos: a sanguessuga, o piolho, a pulga, etc.

Endoparasitas são os que se localizam nas partes internas-meio-ambiente dos hospedeiros.
Exemplos: as tênias (solitárias) , a lombriga, o esquistossomo, etc.

Holoparasitas e Hemiparasitas
Os parasitas vegetais podem ser de dois tipos: holoparasitas e hemiparasitas.

Holoparasitas são os vegetais que não realizam a fotossíntese ou a quimiossíntese. São os verdadeiros vegetais parasitas. Parasitam os vegetais superiores, roubando-lhes a seiva elaborada.

É o caso do cipó-chumbo, vegetal superior não clorofilado. 0 cipó-chumbo possui raízes sugadoras ou haustórios que penetram no tronco do hospedeiro, retirando deles a seiva elaborada.

Hemiparasitas são os vegetais que, embora realizando a fotossíntese, retiram do hospedeiro apenas a seiva bruta. Como exemplo temos a erva-de-passarinho, vegetal superior clorofilado, que rouba de seu hospedeiro a seiva bruta.

Os vegetais hemiparasitas apresentam, portanto, nutrição autótrofa e heterótrofa.

Antibiose ou Amensalismo
é a interação desarmônica onde uma espécie produz e libera substâncias que dificultam o crescimento ou a reprodução de outras podendo até mesmo matá-las.

Como exemplos temos
Certas algas planctônicas dinoflageladas (do tipo Pirrófitas), quando em superpopulação (ambiente favorável) liberam substâncias tóxicas na água causando o fenômeno da maré vermelha onde ocorre a morte de vários seres aquáticos intoxicados por tais substâncias;
raízes de algumas plantas que liberam substâncias tóxicas, que inibem o crescimento de outras plantas.
folhas que caem no solo (ex.: pinheiros) liberam substâncias que inibem a germinação de sementes.
fungos do gênero Penicillium produzem penicilina, antibiótico que mata bactérias.
Esclavagismo ou Escravismo
É a interação desarmônica na qual uma espécie captura e faz uso do trabalho, das atividades e até dos alimentos de outra espécie. Certas formigas amazonas e formigas foscas, são exemplos.

Um exemplo é a relação entre formigas e os pulgões (Afídeos).

Os pulgões são parasitas de certos vegetais. Alimentam-se da seiva elaborada que retiram dos vasos liberianos de plantas como a roseira, a orquídea, etc.

A seiva elabora é rica em açúcares e pobre em aminoácidos. Por absorverem muito açúcar, os pulgões eliminam o seu excesso pelo ânus.

Esse açúcar eliminado é aproveitado pelas formigas, que chegam a acariciar com suas antenas o abdômen dos pulgões, fazendo-os eliminar mais açúcar.

As formigas transportamos pulgões para os seus formigueiros e os colocam sobre raízes delicadas, para que delas retirem a seiva elaborada.

Muitas vezes as formigas cuidam da prole dos pulgões para que no futuro, escravizando-os, obtenham açúcar.

Alguns autores consideram esse tipo de interação como uma forma de protocooperação, particularmente denominada sinfilia.

Competição
A competição compreende a interação ecológica em que indivíduos da mesma espécie ou indivíduos de espécies diferentes disputam alguma coisa, como por exemplo, alimento, território, luminosidade etc. Logo, a competição pode ser intra-específica (quando estabelecida dentro da própria espécie) ou inter específica (entre espécies diferentes). Em ambos os casos, esse tipo de interação favorece um processo seletivo que culmina, geralmente, com a preservação das formas de vida mais bem adaptadas ao meio ambiente e com a extinção dos indivíduos com baixo poder adaptativo. Assim, a competição constitui um fator regulador da densidade populacional, contribuindo para evitar a superpopuIação das espécies.

Competir significa concorrer pela obtenção de um mesmo recurso do ambiente (luz, abrigo, alimento, água, território, etc). As relações de competição entre indivíduos de espécies diferentes verificam-se, essencialmente, quando têm preferências alimentares idênticas.

Fonte: www.herbario.com.br

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