Aves

Aves

As aves (l. avis) são animais facilmente reconhecíveis, pois são animais comuns e diurnos. A sua coloração e canto chamam a atenção humana e muitas fazem parte da nossa alimentação regular.

Em consequência da sua adaptação ao voo, as aves são muito mais parecidas entre si que os animais das restantes classes tetrápodes. A forma geral do corpo é fusiforme, oferecendo uma resistência mínima ao ar.

O seu revestimento corporal de penas é único e característico, isolando o corpo e permitindo não só o voo mas também a regulação de temperatura. O voo, por sua vez, permitiu ás aves ocuparem nichos ecológicos negados a outros animais, como as regiões árcticas.

A ciência que estuda as aves é a ornitologia (gr. ornis = ave). As aves parecem ter evoluído de répteis do tipo dinossáurio arborícola, que se alimentava de insectos. Pensa-se que deverá ter sido esta a causa para o surgimento de muitas das características consideradas típicas das aves, nomeadamente os olhos grandes, patas com boa aderência e longo focinho (mais tarde modificado para bico). Talvez tenha mesmo sido essa a origem da endotermia, pois permitia tirar partido de zonas frias em que os insectos (seu principal alimento) se tornavam lentos e inactivos.

O fóssil de ave mais antigo data de há cerca de 150 M.a. durante o período Jurássico. Este animal do tamanho de um corvo ficou conhecido por Archeopteryx lithographica e apresentava características combinadas de réptil e de ave (asas, penas, focinho com maxilares com dentes, etc.). Não é claro se voava ou planava pois não possuía o esterno em forma de quilha, necessário à inserção dos músculos das asas.

Durante o Cretácico as aves diversificaram-se e evoluíram, tornando o voo mais eficaz. Foi neste período que surgiram os antepassados das aves actuais. Outro mistério da evolução das aves é o motivo porque sobreviveram á grande extinção do final deste período, embora a endotermia talvez possa ser um factor a ter em conta.

Aves
Caracterização

As suas características principais são:
Corpo

Fundamental para uma boa adaptação ao voo, o corpo da ave é, de modo geral, relativamente pequeno, forte e compacto, com músculos poderosos.
Pele

A pele é mole e flexível está frouxamente ligada aos músculos subjacentes e não apresenta glândulas (excepto a glândula uropigial, acima da cauda, que secreta um óleo que impermeabiliza as penas e evita que o bico se torne quebradiço).

As penas formam um revestimento leve e flexível, resistente e com inúmeros espaços aéreos úteis como isolantes. As penas das asas e cauda formam, ainda, importantes superfícies de sustentação da ave no voo. Por esse motivo, devido ao intenso desgaste que sofrem, as aves são muito cuidadosas na sua manutenção.

As penas crescem a partir de folículos, tal como as escamas dos répteis ou os pêlos dos mamíferos, e são exclusivamente epidérmicas. São formadas exclusivamente por queratina. A origem filogenética das penas não é clara, existindo teorias alternativas. Uma delas considera que as penas terão evoluído como revestimento isolante e não relacionadas com o voo.

Com excepção das avestruzes, pinguins e algumas outras aves completamente cobertas de penas, estas só crescem em certas partes do corpo, entre os quais existem espaços vazios. Existem 4 tipos de penas nas aves actuais: rémiges (penas de voo das asas, com contorno assimétrico, mais largas na parte interna, a favor do vento), rectrizes (penas de voo da cauda, simétricas), tetrizes (penas de cobertura, que proporcionam um contorno aerodinâmico) e plumas (penas muito delicadas, que formam a penugem que reveste todo o corpo).

A cor das penas é obtida por duas formas: presença de pigmentos na pena ou por reflexão da luz nas barbas da pena. Os pigmentos são variados, nomeadamente melanina (castanho a preto) e carotenóides (amarelo, laranja e vermelho). A reflexão total da luz produz plumagem branca, enquanto a reflexão parcial origina as brilhantes plumagens azuis e a maioria dos verdes. Se à reflexão se adicionar melanina obtém-se o verde azeitona, se se adicionar carotenóides um verde-alface vivo.

Pena de Ave

As penas sofrem mudas regulares, num processo gradual e ordenado, de modo a que nunca se formam áreas nuas. A mudança de penas nunca se realiza em épocas críticas (de elevado investimento metabólico), como quando se reproduzem, migram ou durante condições adversas (escassez de alimentos ou secas, por exemplo).
Esqueleto

Totalmente ossificado, o esqueleto das aves é simultaneamente delicado e forte, pois muitos ossos estão fundidos (o que diminui a necessidade de grandes músculos e tendões para os unir) e muitos outros são ocos.

O facto de não conterem medula no seu interior torná-los-ia frágeis, pelo que são suportados internamente por uma rede de trabéculas ósseas. Muitos destes ossos ocos contêm sacos aéreos no seu interior, associados ao sistema respiratório.

O esqueleto das aves é modificado de modo a que se adapte ao voo, à locomoção bípede e à postura de grandes ovos de casca dura. O crânio tem um côndilo occipital e o pescoço é tipicamente longo e flexível, permitindo a alimentação e o tratamento das penas.

O esterno é grande e com quilha, onde se apoiam os poderosos músculos das asas, o que impede a sua expansão durante a respiração. A cintura pélvica é largamente aberta ventralmente, permitindo a passagem fácil dos ovos nas fêmeas. As vértebras caudais são pouco numerosas e comprimidas.
Patas

As patas anteriores transformadas em asas para voar, que embora tenham o padrão tetrápode típico, estão bastante modificadas: o número de dedos está reduzido e muitos ossos estão fundidos. Além disso, todas as articulações da asa, com excepção da do "ombro" não são flexíveis no plano vertical. Assim, quando a ave voa as asas formam uma superfície quase plana, com batimentos apenas ao nível da ligação ao corpo, o que poupa energia.

As patas posteriores têm geralmente 4 dedos (3 virados para a frente e um para trás, o sistema ideal para se empoleirar) com garras córneas e revestidas por escamas epidérmicas, adaptadas a andar ou nadar (neste caso com membranas interdigitais). No entanto, existem aves com apenas 2 dedos no total (avestruzes, por exemplo) ou com 2 dedos virados para a frente e dois para trás (pica-paus, por exemplo).

As patas posteriores são muito fortes e resistentes, permitindo ao animal lançar-se para o ar e amortecer a aterragem.
Sistemas viscerais

O sistema nervoso e órgãos dos sentidos são bem desenvolvidos. A visão é um sentido primário nas aves, tendo os olhos grandes uma elevada acuidade visual e uma rápida acomodação. A retina contém maior número de receptores por unidade de área que os restantes vertebrados (em algumas espécies 8 vezes mais). Os olhos estão rodeados por pálpebras e membrana nictitante.

Os ouvidos abrem atrás dos olhos, protegidos por penas especiais, e são igualmente eficientes. As narinas abrem no maxilar superior, mas a quimiorrecepção (olfacto e gustação) é muito pobre, devido ao estilo de vida destes animais.

Sistema digestivo com boca rodeada por um bico pontiagudo, leve e flexível e com revestimento córneo (queratina) que cresce continuamente, para substituir possíveis desgastes. Quando aberto, tanto o maxilar inferior como o superior se deslocam, obtendo-se uma ampla abertura. A forma do bico revela os hábitos alimentares da ave, pois a sua forma está a eles adaptada.

O papo que humedece e armazena os alimentos e a moela musculosa, onde, com a ajuda de pequenas pedras, o alimento é triturado são característicos da aves. O ânus abre na cloaca.

O seu pequeno peso e elevado metabolismo levam a que as aves necessitem permanentemente de grande quantidade de alimentos de alto teor calórico. Os níveis de açúcar no sangue de uma ave são cerca de duas vezes superiores aos de um mamífero.

O sistema respiratório tem pulmões compactos estão presos ás costelas e ligados a sacos aéreos de paredes finas, que se estendem entre os órgãos viscerais. Este facto resulta da fraca possibilidade de expansão da caixa torácica, muito rígida para melhor sustentar os músculos do voo.

Os sacos aéreos ajudam ao processo respiratório e dissipam o calor gerado pelo elevado metabolismo. A caixa vocal, ou siringe, localiza-se na base da traqueia, útil para a comunicação a longas distâncias.

O sistema circulatório apresenta um coração com 4 câmaras, glóbulos vermelhos biconvexos e nucleados.

O sistema excretor é composto por rins metanéfricos, associados a sistema porta-hemal. Não têm bexiga pois não produzem urina aquosa, o que reduz o peso total do animal.

São animais endotérmicos ou homeotérmicos, o que lhes permite permanecer activas durante todo o ano e à noite. O surgimento desta característica nas aves parece ter sido independentemente dos mamíferos, dadas as elevadas necessidades energéticas do voo. A temperatura interna das aves ronda os 40 - 42ºC.
Reprodução

A grande maioria das aves é monogâmica (pelo menos aparentemente), formando casais reprodutores. Os machos defendem um território e realizam complexos rituais de acasalamento, exibindo-se ou cantando para atrair as fêmeas.

Ninho de Ave
As aves, como este ganso do Canadá, fazem ninhos para colocar os seus ovos e para alojar as crias. Os ninhos podem ser no solo ou em árvores, desde os mais simples montes de terra e gravetos a elaboradas construções


As crias de ave, como esta de catatua rosada, nascem de olhos fechados e sem penas mas os cuidados paternais permitem um crescimento rápido

Todas as aves são ovíparas e produzem ovos amnióticos com muito vitelo e casca calcária. Os ovos são sempre depositados externamente (geralmente num ninho) para incubação. O ninho fornece segurança, calor e um local isolado e longe de predadores para cuidar das crias. Os materiais de construção de ninhos dependem da disponibilidade local, podendo ser usados galhos, penas, pêlos, teias de aranha e até pele de réptil ou artefactos humanos.

Nas fêmeas, apenas um dos ovários embrionários se torna funcional no adulto, num esforço para reduzir o peso da ave durante o voo. Um ovário maduro tem o aspecto de um cacho de uvas, podendo conter até 4000 óvulos, que podem potencialmente desenvolver-se em gemas. Cada um está ligado ao ovário através de uma fina membrana - folículo - coberta por uma rede de vasos sanguíneos. A gema é formada por deposição de camadas sucessivas de vitelo, permanecendo o blastodisco à sua superfície.

Após a ovulação, a gema é mantida íntegra pela membrana vitelina e é recolhido da cavidade abdominal pela extremidade em forma de funil do oviducto, designada funículo ou infundíbulo. nesta zona do oviducto ocorre a fecundação, se os espermatozóides a tiverem alcançado.

As restantes zonas do oviducto formam os componentes do ovo: no magnum a clara é acrescentada, estando a forma do ovo definida; no istmo, uma zona mais estreita do canal, formam-se as membranas da casca; no útero ou glândula da casca forma-se a casca, a etapa mais demorada da formação do ovo, e diferencia-se a calaza; na vagina o ovo recebe uma fina película anti-bacteriana e anti-partículas designada cutícula, impedindo-as de penetrar através da casca porosa. Também na vagina o ovo é virado, pois deverá ser posto com a extremidade arredondada primeiro.

Os ovos são geralmente pigmentados, devendo-se a sua cor à mistura em percentagens variáveis de apenas dois tipos de pigmento, um derivado da hemoglobina e outra da bílis. O pigmento é adicionado à casca durante a passagem deste pelo oviducto da fêmea. Os ovos esbranquiçados pertencem geralmente a espécies que os colocam em cavidades, como os pica-paus, permitindo-lhes identificar facilmente o ovo no escuro. Pelo contrário, ovos pigmentados são geralmente colocados em ninhos abertos, permitindo-lhes passar despercebidos aos predadores.

Ao pôr o ovo, a fêmea everte parcialmente a cloaca, como se virasse uma luva ao contrário, impedindo, assim, que o ovo entre em contacto com o ânus e seja contaminado por fezes. Os restantes sistemas são também bloqueados, impedindo descargas acidentais durante o esforço de postura do ovo.

O sistema reprodutor masculino mantêm no adulto os dois testículos embrionários, ligados a um par de epidídimos e canais deferentes, que conduzem à cloaca os espermatozóides e as secreções espermáticas.

A fecundação é sempre interna, com a cópula resultando apenas do encosto das aberturas das cloacas masculina e feminina - "beijo" cloacal. No entanto, existem aves (algumas espécies de patos e gansos, cisnes, avestruzes ou búfagos, por exemplo) que apresentam órgãos fálicos, embora sem vasos sanguíneos no seu interior. É comum que apresentem um sulco espiralado ao longo da sua superfície, por onde o esperma escorre para o interior da cloaca e oviducto da fêmea.

As crias, pouco desenvolvidas ao nascer, são alimentadas e vigiadas pelos pais, após a eclosão. Na maioria das espécies, os pintos nascem cegos, sem penas e sem capacidade reguladora de temperatura corporal. Algumas espécies (principalmente aves aquáticas), no entanto, têm pintos um pouco mais desenvolvidos, com penas e capazes de procurar alimento poucas horas após o nascimento.
Migrações

As aves realizam frequentemente migrações sazonais. A maioria das aves migradoras reproduz-se na Primavera e Verão em latitudes elevadas, aproveitando os dias longos e soalheiros, mas parte para latitudes mais baixas com a aproximação do Inverno.

Nem todas as aves migram pois este é um processo muito caro do ponto de vista metabólico, mas tal depende das condições ambientais permitirem ou não a permanência no local de reprodução. As aves tropicais são as mais frequentemente sedentárias.

A necessidade de migrar depende de uma série de factores, entre os quais os níveis hormonais da ave e alterações da duração do fotoperíodo. Quando a época da migração se aproxima as aves tornam-se inquietas e armazenam grandes quantidades de gordura, necessária para a longa viagem.

Algumas migrações são particularmente impressionantes, percorrendo milhares de quilómetros e atingindo locais muito específicos, como o caso da migração das andorinhas (da Europa ocidental à África do Sul).

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AMO MEUS ALUNOS

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Darwin psicólogo, o lado desconhecido do gênio

Charles Darwin é famoso pela prolífica obra sobre biologia. Além de publicar sua teoria da evolução, escreveu livros sobre recifes de coral, minhocas e plantas carnívoras. Mas o eminente naturalista fez importantes contribuições além das ciências da vida: também foi um psicólogo experimental.

Darwin conduziu um dos primeiros estudos sobre como as pessoas reconhecem a emoção nos rostos, de acordo com pesquisa de Peter Snyder, neurocientista da Brown University. Snyder se baseou em documentos biográficos inéditos, agora divulgados na edição de maio do Journal of the History of the Neurosciences.

Lendo cartas de Darwin na University of Cambridge, na Inglaterra, Snyder observou várias referências a uma pequena experiência sobre emoções que o cientista realizara em sua casa. Com a ajuda de bibliotecários, Snyder descobriu notas com caligrafia ilegível das mãos idosas de Darwin e com a letra de sua esposa, Emma. Embora o fascínio de Darwin com a expressão emocional seja bem documentado, ninguém tinha reunido os detalhes de sua experiência caseira. Agora, surge uma narrativa completa.

“Darwin aplicou um método experimental que, na época, era muito raro na Inglaterra vitoriana", disse Snyder. "Ele avançou nas fronteiras de todos os tipos de ciências biológicas, mas suas contribuições para a psicologia são pouco conhecidas."

Em 1872, Darwin publicou o texto "A expressão das emoções no homem e nos animais”, no qual argumentava que todos os seres humanos e até mesmo outros animais expressavam emoções por meio de comportamentos notavelmente similares. Para Darwin, a emoção tinha uma história evolutiva que poderia ser rastreada através de culturas e espécies. Hoje, muitos psicólogos concordam que certas emoções são universais para todos os seres humanos, independentemente da cultura: raiva, medo, surpresa, nojo, alegria e tristeza.

Ao escrever o livro, Darwin correspondeu-se com vários pesquisadores, incluindo o médico francês Guillaume-Benjamin-Amand Duchenne, para quem os rostos humanos poderiam expressar pelo menos 60 emoções distintas, dependendo do grupo específico de músculos faciais. Em contraste, Darwin acreditava que as musculaturas faciais trabalhavam juntas para criar um conjunto de apenas algumas emoções.

Duchenne estudou a emoção através da aplicação de uma corrente elétrica nos rostos. Ao estimular a combinação correta de músculos faciais, Duchenne imitou expressões emocionais genuínas. Ele produziu mais de 60 fotos de suas cobaias humanas, demonstrando o que acreditava ser emoções distintas.


Mas Darwin discordou. "Comecei a olhar para o álbum dos fotogramas que Darwin tinha recebido de Duchenne", disse Snyder. "E Darwin escreveu essas notas críticas nele, dizendo: ‘Eu não acredito nisso. Isso não é verdade’".

Segundo Darwin, apenas alguns slides de Duchenne representariam emoções humanas universais. Para testar essa ideia, ele realizou um estudo duplo-cego em sua casa no condado de Kent, Inglaterra. Darwin escolheu 11 de slides de Duchenne, colocou-os em uma ordem aleatória e apresentou-os um de cada vez para mais de 20 dos seus convidados, sem quaisquer sugestões ou questões de liderança. Então pediu aos amigos que adivinhassem qual emoção cada slide representava. “Esse tipo de controle experimental seria considerado rudimentar atualmente, mas foi avançado no tempo de Darwin”, ressalta Snyder.

De acordo com as notas nos manuscritos e nas tabelas de dados estudados por Snyder, os convidados de Darwin concordaram quase unanimemente sobre a felicidade, tristeza, medo e surpresa, mas discordaram sobre outras emoções. Para Darwin, apenas os slides fotográficos de emoções básicas eram relevantes.

Darwin utilizou os resultados de seu experimento do século 19 para melhorar a própria compreensão da emoção e da expressão. Mas seus métodos pioneiros continuam a ser relevantes para psicólogos atuais.

"Hoje usamos quase a mesma técnica, e até mesmo os estímulos, para avaliar o reconhecimento emocional de uma variedade de doenças psiquiátricas, como o autismo e a esquizofrenia", disse Snyder. "Os métodos de abordagem de Darwin não estão presos no tempo.”

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Quem não escova os dentes duas vezes por dia tem mais risco de doença cardíaca

por Katherine Harmon
iStockphoto/Diego Cervo



Nunca minta para o seu dentista. E seu cardiologista pode pedir que você escove os dentes com mais frequência.

Segundo um novo estudo com base populacional, escovar os dentes menos de duas vezes por dia pode levar a um aumento de 70% do risco de uma doença cardiovascular.

Os pesquisadores examinaram relato de hábitos de higiene oral e de doenças coronárias em 11.869 adultos com idade entre 35 e 50 anos, baseados no Scottish Health Survey. A equipe liderada por César de Oliveira, pesquisador de epidemiologia e saúde pública da University College London, acompanhou indivíduos após uma média de oito anos para ver se sofreriam ataques cardíacos ou doenças coronarianas.

E descobriram que quem não escovava os dentes pelo menos de duas vezes por dia tinha maior probabilidade de ser do sexo masculino, idoso, fumante e com outros problemas de saúde (como diabetes, hipertensão e obesidade).

Muitos estudos precedentes encontraram relação semelhante, embora outros dados mostrem aumento mais modesto no risco. Um estudo de 2000, no entanto, não conseguiu estabelecer uma relação convincente entre periodontite e doença coronariana crônica em um estudo com mais de 8 mil pessoas durante 20 anos. Porém, os autores do novo estudo observaram que a doença periodontal aumenta o risco de contrair um problema cardiovascular em 19% (esse número salta para 44% para as pessoas com doença periodontal antes dos 65 anos). “Esse nível de risco pode aumentar e tem um profundo impacto na saúde pública", observaram os autores.

Embora o estudo não seja uma prova de nexo de causalidade, os pesquisadores destacam a inflamação como um possível mecanismo por trás da relação entre a doença periodontal e a cardíaca.

A inflamação crônica e a resposta do organismo podem ser a um fator importante para a doença cardíaca e, como observaram os autores, a doença periodontal é uma das infecções crônicas mais comuns e está associada a uma resposta inflamatória sistêmica moderada.

Como parte do estudo, Oliveira e seus colegas testaram amostras de sangue de 4.830 indivíduos do estudo por dois principais marcadores inflamatórios (proteína C reativa e fibrinogênio). Encontraram forte associação entre maus hábitos de higiene oral e os níveis elevados desses marcadores, sugerindo a inflamação como uma possível ligação entre a saúde oral e a do coração. A possibilidade deve ser suficiente, segundo os autores, para os médicos ficarem alertas sobre uma possível fonte oral de um aumento de cargas inflamatórias. E isso poderia ser apenas mais um motivo para as pessoas a escovarem com mais frequência

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A vida secreta das trufas

Elas não apenas servem aos gourmets, mas desempenham papel essencial na saúde dos ecossistemas
por James M. Trappe e Andrew W. Claridge
É um dia frio de novembro perto de Bolonha, Itália. Caminhamos pelo bosque com o trufeiro Mirko Illice e seu cãozinho, Clinto, que corre para a frente e para trás, em meio aos carvalhos. Ele cheira a terra, para, depois corre de novo. De repente, começa a escavar furiosamente com as duas patas. “Ah, encontrou uma trufa branca italiana”, Mirko explica. “Ele usa as duas patas quando depara com uma delas.” Com jeito, Mirko afasta o cachorro agitado do local e enfi a a mão na terra. Extrai uma pelota marrom- amarelada, do tamanho de uma bola de golfe e a cheira. “Benissimo, Clinto”, Mirko exclama. Embora não seja o exemplar mais sofi sticado da espécie, o Tuber magnatum – que cresce apenas no norte da Itália, na Sérvia e na Croácia – descoberto por Clinto atingirá o belo preço aproximado de US$ 50 no mercado de sábado. No decorrer da história, as trufas se impuseram no cardápio e no folclore. O faraó Quéops as servia em sua mesa real. Beduínos, bosquímanos do Kalahari e aborígines australianos procuravam-nas por incontáveis gerações no deserto. Romanos as saboreavam, acreditando serem produzidas pelos trovões. Gastrônomos modernos valorizam as trufas pelo seu sabor e aroma de terra, sempre dispostos a pagar preços altos no mercado: recentemente, mais de US$ 3 mil por quilo da variedade branca italiana. No entanto, apesar do interesse duradouro pelos fungos, grande parte de sua biologia ainda permanece envolta em mistério. Mas, nas últimas duas décadas, análises genéticas e observações de campo esclareceram origens e funções desses organismos, revelando que desempenham papel essencial em vários ecossistemas. Essas descobertas sugerem estratégias para preservar algumas espécies ameaçadas, que ainda permanecem entre esses seres alienígenas do subterrâneo.

Um Fungo Entre Nós
As trufas, assim como os cogumelos, são os frutos dos fungos. Esses órgãos carnudos, estruturas reprodutivas temporárias que produzem esporos, por fim germinarão, dando origem a novos descendentes. A diferença entre trufas e cogumelos é que os frutos das primeiras, repletos de esporos, se formam abaixo do solo e não acima. Tecnicamente, as trufas verdadeiras são os fungos que pertencem ao filo Ascomycota, vendidas como alimento. Porém há fungos parecidos com as trufas ou as “trufas falsas” do filo Basidiomycota que funcionam como as verdadeiras. Por causa dessas semelhanças, referimo-nos a todos os cogumelos carnudos que frutificam debaixo da terra como trufas. Os esforços científi cos para revelar os segredos das trufas datam do século 19, quando potenciais trufeiros pediram ao botânico Albert Bernhard Frank que descobrisse como essas iguarias se propagavam. Os estudos de Frank revelaram que os fungos crescem sobre e dentro das minúsculas raízes nutridoras usadas pelas árvores para absorver água e nutrientes do solo. Com base nessas observações, propôs que os organismos mantêm uma relação simbiótica, na qual cada um fornece nutrientes ao outro. Ele ainda postulou que essa relação entre fungos subterrâneos e plantas é generalizada e modela o crescimento e a saúde de muitas comunidades botânicas. As teorias de Frank contradiziam o senso comum sobre trufas e outros cogumelos, ou seja, que introduziriam doenças e podridão nas plantas – e atraíram considerável oposição de seus colegas. Porém, embora quase um século se passasse antes que os acadêmicos tivessem evidências definitivas, Frank estava certo. Todas as trufas e cogumelos produzem uma rede de filamentos, ou hifas, que crescem entre as raízes das plantas, formando um órgão compartilhado de absorção conhecido como micorrizas. Assim juntos,o fungo fornece nutrientes preciosos e água às plantas, e suas minúsculas hifas conseguem alcançar bolsões de solo inacessíveis às raízes muito maiores das plantas.

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A estranha visão dos cegos

por Beatrice de Gelder
O vídeo que meus colegas e eu gravamos é incrível. Um homem cego caminha por um longo corredor repleto de caixas, cadeiras e artigos de escritório espalhados. Conhecido no mundo médico como TN, ele não sabe que os obstáculos estão lá, mas mesmo assim se desvia de todos, esgueirando-se cuidadosamente entre uma lixeira e a parede aqui, circundando um tripé de câmera ali; tudo isso sem se dar conta de que fez manobras especiais. TN pode não enxergar, mas ele tem a visão cega – a notável capacidade de responder ao que seus olhos detectam sem saber que pode ver alguma coisa. (O filme do experimento está em www.scientifiamerican.com/ may2010 / blindsight.)

A cegueira de TN é de um tipo extremamente raro, causada por dois acidentes vasculares cerebrais (AVCs) sofridos em 2003. Danificou-se uma área na parte traseira de seu cérebro chamada córtex visual primário, primeiro no hemisfério esquerdo e, cinco semanas depois, no direito. Seus olhos continuam perfeitamente saudáveis, mas, como seu córtex visual não recebe mais os sinais enviados, TN ficou completamente cego.

Esse estudo sobre TN circulando no corredor é provavelmente a demonstração mais dramática sobre a visão cega já feita. Outros pacientes que perderam a visão por causa de danos nessa região exibiram casos menos espetaculares, mas igualmente misteriosos, do fenômeno, respondendo a coisas que eles não podiam enxergar conscientemente, desde formas geométricas simples até a imagem complexa do rosto de uma pessoa expressando uma emoção. Cientistas também induziram efeitos similares em pessoas saudáveis, “desligando” temporariamente o córtex visual ou contornando-o de outras formas.

A pesquisa atual sobre a visão cega busca entender a gama de habilidades de percepção que possam ser retidas por quem sofre de cegueira cortical e determinar quais regiões do cérebro e caminhos neuronais são responsáveis. O conhecimento obtido diz algo sobre todos nós, porque, mesmo que nunca venhamos a sofrer um dano catastrófico como o de TN, as mesmas funções cerebrais inconscientes que se manifestam nele, como a surpreendente capacidade de ver sem saber, são, certamente, uma parte constante e invisível da nossa própria existência diária.

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UFRN inaugura Laboratório de Biomassa e Biocombustíveis

Será inaugurado no dia 22 de junho, às 10h, no Núcleo de Tecnologia Industrial da UFRN, o Laboratório de Biomassa e Biocombustíveis do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

No laboratório, inicialmente, serão desenvolvidos dois projetos, coordenados pelo professor João Fernandes de Souza (Departamento de Química) e que estão inseridos na ‘Rede Temática Centro de Desenvolvimento de Produtos e Processos para o Refino’. Um tem como proposta a implementação de infraestrutura laboratorial na UFRN e e é financiado com recursos da Petrobras. O outro, financiado pela Agência Nacional do Petróleo (ANP), é do tipo P&D (Pesquisa e Desenvolvimento), e trata a produção de bio-óleo a partir da pirólise termoquímica e termocatalítica do capim elefante.

O grupo responsável pelos projetos é formado por cinco professores da UFRN, sendo dois do Departamento de Engenharia Química, um da Engenharia Mecânica, um da Química e outro da Zootecnia, além de um engenheiro químico e um técnico.

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Crack

Princípio ativo:
O crack é uma mistura de cocaína em forma de pasta não refinada com bicarbonato de sódio. Esta droga se apresenta na forma de pequenas pedras e pode ser até cinco vezes mais potente do que a cocaína. O efeito do crack dura, em média, dez minutos.

Sua principal forma de consumo é a inalação da fumaça produzida pela queima da pedra. É necessário o auxílio de algum objeto como um cachimbo para consumir a droga, muitos desses feitos artesanalmente com o auxílio de latas, pequenas garrafas plásticas e canudos ou canetas. Os pulmões conseguem absorver quase 100% do crack inalado.

Efeitos:
Os primeiros efeitos do crack são uma euforia plena que desaparece repentinamente depois de um curto espaço de tempo, sendo seguida por uma grande e profunda depressão. Por causa da rapidez do efeito, o usuário consome novas doses para voltar a sentir uma nova euforia e sair do estado depressivo.

O crack também provoca hiperatividade, insônia, perda da sensação de cansaço, perda de apetite e conseqüente perda de peso e desnutrição. Com o tempo e uso constante da droga, aparecem um cansaço intenso, uma forte depressão e desinteresse sexual.

Os usuários de crack apresentam um comportamento violento, são facilmente irritáveis. Tremores, paranóia e desconfiança também são causados pela droga. Normalmente, os usuários têm os lábios, a língua e a garganta queimados por causa da forma de consumo da substância. Apresentam também problemas no sistema respiratório como congestão nasal, tosse, expectoração de muco preto e sérios danos nos pulmões.

O uso mais contínuo da droga pode causar ataque cardíaco e derrame cerebral graças a um considerável aumento da pressão arterial. Contrações no peito seguidas de convulsões e coma também são causadas pelo consumo excessivo da droga.

Histórico:
Ao contrário da maioria das drogas, o crack não tem sua origem ligada a fins medicinais: ele já nasceu como uma droga para alterar o estado mental do usuário.

O crack surgiu da cocaína, feito por traficantes no submundo das favelas e guetos das grandes cidades sendo, portanto, difícil precisar quando e onde realmente ele apareceu pela primeira vez. O nome "crack" vem do barulho que ele faz quando está sendo queimado para ser consumido.

Curiosidade:
Existe uma variação do crack que tem um poder alucinógeno ainda maior, trata-se de uma droga chamada Merla. A Merla apareceu pela primeira vez nas favelas do Grande ABC em São Paulo e é feita com sobras do refino da cocaína misturada com querosene e gasolina.

Fonte: www.terra.com.br

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Anfetaminas

Princípio ativo
São diversos os tipos de anfetaminas no mundo, não existindo uma única substância que as caracterize. A metanfetamina é uma das mais difundidas nos Estados Unidos. Ela é normalmente fumada com a ajuda de um cachimbo e é conhecida como "ice". Na Europa, principalmente na Holanda e Inglaterra, a anfetamina mais comum é a metilenodioximetanfetamina, que é usualmente ingerida com bebidas alcóolicas.

Efeitos
O efeito que caracteriza as anfetaminas é o aumento da capacidade física do usuário, ou seja, a pessoa sob efeito da droga é capaz de praticar atividades que normalmente não conseguiria. Isso ocorre porque as anfetaminas aumentam a resistência nervosa e muscular do usuário, aumentam também a capacidade respiratória e a tensão arterial, deixando a pessoa "ligada".

Apesar de parecer um benefício, esse aumento geral da capacidade é ilusório, já que acaba com o fim do efeito da droga, levando o usuário a extrapolar os reais limites do corpo, o que acaba sendo nocivo. Além disso, ao perceber que "perdeu" sua força, o usuário entra em depressão e busca novas doses da droga para voltar a ter um aumento da sua capacidade e autoconfiança.

Doses maiores da droga intensificam seus efeitos e deixam o usuário mais agressivo, irritado e com mania de perseguição (delírio persecutório). Se as doses forem ainda maiores, podem provocar delírios e paranóias, estado conhecido como psicose anfetamínica.

Fisicamente, as anfetaminas causam taquicardia, dilatação excessiva das pupilas e palidez, além de também causarem insônia e perda de apetite. O uso contínuo da droga pode levar à degeneração das células cerebrais, causando lesões irreversíveis ao cérebro.



Histórico
O primeiro tipo de anfetamina, a Benzedrina, foi sintetizada pela primeira vez no final do século passado na Europa. Seu uso medicinal foi gradativamente sendo ampliado e nas décadas de 30 e 40 já eram conhecidas 39 utilidades para as anfetaminas, que logo passaram a ser usadas sem intenções medicinais.

O seu uso não medicinal começou a se espalhar pelo mundo e hoje é uma das drogas que mais ganha usuários a cada ano. Nos EUA, as autoridades revelam que o número de óbitos relacionados com anfetaminas como o Rohypnol ou o GHB cresceu 63% entre 95 e 98. No Brasil, a ONU vem constantemente alertando sobre o crescimento do consumo de anfetaminas.

Curiosidade
Os delírios e alucinações causados pela droga podem levar o usuário ao suicídio por razões ilusórias, como uma suposta perseguição.

Fonte: www.diganaoasdrogas.com.br

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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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