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Seleção Natural

 

 

Definitivamente, Evolução não ocorre ao acaso. Ao contrário do que afirmam muitos críticos, a evolução biológica não ocorre ao acaso.

Não é difícil encontrar textos de críticos com longos argumentos sobre como a aleatoriedade da evolução não poderia proporcionar a variabilidade da vida, ou mesmo a evolução das espécies. Tal atitude é conhecida como falácia do espantalho, onde uma argumentação é feita com base em fatos ou características deliberadamente distorcidas, ridicularizando ou escarnecendo o tema debatido, tornando os argumentos contrários mais atraentes. Uma vez que a evolução biológica não é aleatória, qualquer argumentação baseada nessa premissa é falsa, seja ela fruto de ignorância ou má fé.

Mas afinal, o que torna a evolução biológica não aleatória? Sem mesmo cunhar o termo “Evolução”, Darwin nos explica, com a publicação de “Sobre a origem das Espécies”, que as espécies sofrem mudanças ao longo das gerações, e que um processo chamado de “Seleção Natural” atua escolhendo os indivíduos que transmitirão suas características aos descendentes. Em outras palavras, a Seleção Natural determina quem viverá o tempo suficiente para se reproduzir, através do instinto básico de perpetuação da espécie.

Se há uma seleção, não pode haver aleatoriedade. Não existe seleção ao acaso.

Tomemos um exemplo: toda semana, inúmeras pessoas escolhem seis números que imaginam (e esperam) que sejam escolhidos dentre 50 em um determinado jogo. Caso acertem, recebem uma soma em dinheiro. Em um local apropriado, há uma urna contendo 50 bolas que representam os 50 números do jogo. Dessa urna retiram-se seis bolas, completamente ao acaso. Nenhum fator específico força a saída de um número da urna em detrimento de outro. Ou seja, os números não são selecionados, são sorteados, são tirados da urna aleatoriamente, um a um.

Jamais diríamos que seis números foram selecionados, mas sim, que foram sorteados.

Compare agora com o próximo exemplo: um determinado produtor planta feijão e retira de sua produção as sementes que utilizará na lavoura no próximo ano.

Para isso, escolhe sempre para o próximo plantio as maiores sementes. As sementes menores são enviadas à Cooperativa. Não se pode dizer que as sementes que ele utilizará na próxima safra foram escolhidas ao acaso. O produtor utilizou um critério que selecionou determinadas sementes em detrimento de outras, ou seja, selecionou uma característica. Se tal escolha lhe garantirá maior produção na próxima safra ou não, depende quase exclusivamente da característica em questão ser hereditária ou não.

O importante é ficar claro a diferença entre sorteio e seleção. No sorteio nenhuma característica em si é levada em consideração nas escolhas, tudo é ao acaso, aleatório. Em uma seleção, por outro lado, pelo menos uma característica é utilizada para separar ou escolher alguns membros dentro de um grupo.

O argumento seguinte, quando o espantalho da “seleção ao acaso” é desmascarado, pode ser o de que assim como no exemplo citado, a seleção precisa de um Selecionador. Definitivamente isso está correto. É necessário um selecionador. No entanto, tal selecionador não precisa de inteligência, não precisa saber o que está fazendo.

Voltemos ao exemplo anterior: o agricultor sabia o que queria: queria selecionar os maiores grãos para plantar na próxima safra. Este processo seletivo realizado pelo ser humano é conhecido como “Seleção Artificial” e ilustra bem o processo análogo que ocorre na natureza. Notamos claramente que o agente selecionador tem intencionalidade, pois tem um objetivo em mente; racionalidade, pois é capaz de planejar a seleção e idealizar um objetivo concretizado.

Será então que todo processo de seleção envolve intencionalidade e racionalidade?

Richard Dawkins, em “O relojoeiro cego” cita um exemplo simples de como a ordem pode surgir do caos. Ao vermos a deposição de pedregulhos numa praia, percebemos uma ordem. As pedras menores localizam-se na região superior, aumentando gradativamente de tamanho conforme avançam para o mar, muitas vezes de um modo tão meticuloso e organizado que nossa mente poderia nos trais e nos levar a acreditar que devem ter sido intencional e racionalmente organizadas daquela maneira. Um breve retorno à realidade nos mostra a verdade. Nas marés altas, a força das ondas empurra os pedregulhos para fora, praia acima. Entretanto, sabe-se que os obstáculos diminuem gradativamente a força das ondas. Assim, enquanto em regiões mais próximas da maré, a força das ondas é suficiente para empurrar pedregulhos maiores, quanto mais para fora, menor será a força da onda e menores serão os pedregulhos que ela pode carregar. Como a força das ondas decresce gradativamente, vemos como resultado a gradativa ordem de tamanhos nos pedregulhos. Os pedregulhos não foram espalhados lá por sorteio, ao acaso. Foram selecionados. No entanto, não há intencionalidade nem racionalidade nesta seleção. O agente selecionador (a força das ondas) não precisa de inteligência.

Nenhum organismo vivo é alheio ao que lhe cerca. Todos interagem com o ambiente onde vivem, como outras integrantes de sua família, grupo, população ou espécie, com outros seres vivos, sejam eles predadores, presas, hospedeiros, parasitas simbiontes, alimento, decompositores, enfim, sua vida afeta tudo ao seu redor e por tudo é afetada. Da mesma forma que os pedregulhos são afetados pelas ondas (entre outros fatores), os fatores que afetam um determinado ser vivo podem agir sozinhos ou em conjunto, como agentes selecionadores, ou o que o jargão biológico chamaria de “pressões seletivas”.

O papel da Seleção Natural na Evolução

Quanto estamos falando de seleção natural, precisamos ter em mente alguns requisitos: variação entre indivíduos, reprodução e hereditariedade. Já vimos que variação é um componente da natureza. Entretanto, variação pode ser decorrente de fatores ambientais, alterando o fenótipo. Por isso, para ser “observada” pela seleção natural, uma característica variável precisa ser herdável, para ser transmitida ao longo das gerações por meio de indivíduos capazes de se reproduzir.

Isso não é tudo. Para que a seleção natural opere, além da variação da característica, é necessário que haja associação com sucesso reprodutivo (“fitness”). Por sucesso reprodutivo entende-se o grau no qual um indivíduo contribui com prole para geração seguinte. Em todas as populações indivíduos diferem no sucesso reprodutivo. Uma característica que permita um incremento no fitness de seu portador tem maior probabilidade de ter sua freqüência aumentada na população ao longo das gerações. Esta é a base da idéia da “luta pela sobrevivência”.

Muitos exemplos de seleção natural podem ser observados na natureza. O clássico experimento de Kettlewell com as mariposas Biston betularia fornece um exemplo bastante didático. Alguns exemplos práticos podem ser mais evidentes, como no caso da resistência a pesticidas em insetos, ou a resistência a antibióticos em bactérias. Não é incomum ouvirmos que determinado inseto “adquiriu” resistência a um pesticida. Com estas palavras, induzimos a um pensamento errôneo, o de que o pesticida causa alguma alteração no inseto que o torna resistente. No entanto, o que realmente acontece é que naturalmente existem insetos resistentes. Em alguns casos eles produzem uma proteína que impede a ação do pesticida. Às vezes apresenta uma forma alterada da proteína alvo do veneno, de modo que este passa a não atuar. De qualquer forma, em uma população de insetos pode haver alguns poucos indivíduos portadores de uma variação hereditária. O conjunto de fatores ambientais (pressão seletiva) não favorece qualquer uma destas variações, ou em alguns casos pode favorecer a forma normal. Quando a pressão seletiva do meio é alterada pela presença de um pesticida no meio, apenas os indivíduos resistentes conseguem sobreviver e passam esta resistência a sua prole, aumentando muito a freqüência da característica na população. É importante compreender que nem sempre uma característica sobre a qual a seleção natural pode operar tem efeito tão drástico.

A “alteração na freqüência de genes em uma população ao longo das gerações”, portanto, atualmente é a melhor definição de evolução biológica. Esta alteração depende de um balanço entre a fonte de variação (mutação) e a seleção natural sobre determinada característica.

Uma outra forma de se alterar a freqüência de um gene em uma população é através de migrações a partir de outras populações. Desta forma, a migração atua na homogeneização ou unificação da freqüência gênica entre populações.

O papel do acaso na evolução

Um dos papéis do acaso na evolução é relacionado com o surgimento da variação ou polimorfismos. Entretanto, pode haver casos em que o resultado da alteração da freqüência de um gene numa população é puramente aleatório. Isto pode ser observado quando se analisa genes ou seqüências neutras do genoma.

Estas seqüências podem variar ao acaso e sua freqüência pode ser alterada ao acaso. Por outro lado, alguns eventos estocásticos, como a erupção súbita de um vulcão, chuva de meteoros, etc. dificilmente irão selecionar determinado genótipo, exterminando qualquer um em seu caminho.

Conclusão

O acaso desempenha um papel importante na evolução. Entretanto, uma gama de características satisfaz as exigências da seleção natural, ou seja, variação genética hereditária com fitness diferenciado. Assim, jamais se deve confundir evolução por seleção natural com acaso. Seleção ao acaso é sorteio! A seleção natural molda as populações de modo que aquele com maior sucesso reprodutivo passe seus genes a uma quantidade maior de descendentes.

No entanto, essa observação pode fazer-nos ter uma impressão errônea a respeito da evolução: embora os sobreviventes estejam melhor adaptados, a adaptação não é perfeita e não leva a níveis cada vez mais avançados de progresso. Evolução não é progresso. Se assim fosse, como bem lembra o biólogo John Maynard Smith, o melhor fenótipo viveria para sempre, não seria pego pelo predador, poria mais ovos e assim por diante. No entanto, diversas restrições impedem que isso aconteça. A seleção natural opera sobre algo pré-existente, e é a única explicação conhecida para as adaptações existentes na natureza.

Rubens Pazza

Referências Bibliográficas

Dawkins, R. (1991). O relojoeiro cego. A teoria da evolução contra o desígnio divino. Editora Companhia das Letras. 488p.
Ridley, M. (2004). Evolution. 3rd edition, Blackwell Publishing, 751p.

Fonte: biociencia.org

Seleção Natural

A seleção natural é mais famosa teoria de Darwin; ele afirma que a mudança evolutiva vem através da produção de variação em cada geração e diferenciais de sobrevivência de indivíduos com diferentes combinações desses personagens variáveis.

Os indivíduos com características que aumentam a sua probabilidade de sobrevivência terá mais oportunidades para reproduzir e seus descendentes também serão beneficiados com o caráter hereditário, vantajosa. Assim, ao longo do tempo essas variantes irão espalhar essa população.

Cinco teorias de Darwin foram:

Evolução: espécies vêm e vão ao longo do tempo, enquanto eles existem eles mudam.
A origem comum:
os organismos descendem de um, ou vários antepassados ??comuns e diversificaram a partir deste original estoque
Espécies multiplicar:
a diversificação da vida envolve as populações de uma espécie divergentes até se tornarem duas espécies separadas; isso provavelmente ocorreu bilhões de vezes na Terra!
O gradualismo:
a mudança evolutiva ocorre através de pequenas mudanças incrementais dentro de populações; novas espécies não são criados de repente.
A seleção natural:
a mudança evolutiva ocorre através de variação entre os indivíduos; algumas variantes dar ao indivíduo uma probabilidade de sobrevivência extra.

A principal diferença conceitual entre a seleção natural (o que se produz sem intervenção do homem), e a seleção artificial que nós estabelecemos em nossos programas, é que a seleção natural não é propriamente uma seleção. Nós podemos selecionar para a reprodução os seres que mais nos interessam, por exemplo as vacas mais leiteiras ou os agentes de softwares que melhor resolvem um problema. Ao contrário na natureza não existe em princípio uma inteligência exterior que determine a direção da evolução.

Se efetivamente, não existe algo ou alguém que controla a evolução da vida em nosso planeta, então nós mesmos seríamos o exemplo de um princípio básico e universal: que a vida, a inteligência, a consciência e quem sabe que outros tipos de complexidade no futuro, são sucessos inerentes, inevitáveis e espontâneos do nosso universo. A isto também chama-se Darwinismo Universal, e supõe que toda vida, em qualquer lugar, havia evolucionado por meios Darwinianos.

Existem programas em que os agentes de software podem evoluir sem que seja necessária uma seleção dirigida por uma entidade externa. Tanto nestes programa como em outros, existe uma série de componentes de software de algum tipo, capazes de reproduzir e sofrer mutações. Em um AG, os agentes devem resolver um problema particular, porém em alguns os agentes não fazem mais nada que reproduzir. O espaço de memória limitado produz uma seleção natural. Já que só as melhores entidades podem deixar descendentes lá. A existência de pequenas mutações aleatórias basta para gerar agentes com características muito complexas, capazes de invadir ou cooperar com os outros agentes. Depois de estudar uma destas simulações, parece lógico supor que nosso planeta tenha sido algo parecido.

Assim a questão mais apaixonante das dificilmente explicadas pelo darwinismo é a da aparição de sentimentos de prazer e dor nos seres vivos. Nós podemos associar a cada agente uma variável com um número chamada prazer ou dor, porém não é necessário que a entidade tenha realmente essas sensações para que se comporte como se tivesse. Talvez possamos construir algum dia robôs que se comportem como seres humanos, porém, podemos fazer com que sintam? E ainda que pudéssemos, por que fazê-lo? Por que a natureza tem feito conosco? Uma coisa é a vida artificial como imitação dos processos próprios da vida, e outra muito distinta e a que ainda não se chegou é a recriação de sua essência, (ou a demonstração de que esta não existe). As teorias sobre a vida e a evolução são dificilmente demonstráveis e o debate intenso. Poderia parecer que estas questões só atraem aos biólogos e filósofos, porém não é assim. Recordamos que se trata de criar inteligência em nossos ordenadores imitando a forma em que tem feito a natureza. Entretanto, não podemos fazê-lo ainda. Devemos captar ao máximo a essência de todo o processo para evitar que nosso ordenador demore milhões de anos para chegar a solução esperada.

Fonte: www.lem.ep.usp.br

Seleção Natural

Centenas de milhões de anos atrás, não existiam animais vertebrados em terra. Os únicos vertebrados existentes no mundo eram os peixes. A competição por alimento era intensa.

Alguns peixes que viviam perto da costa desenvolveram uma estranha mutação: a capacidade de se propelir na lama e na areia da costa com suas nadadeiras. Isso lhes dava acesso a fontes de alimentos inacessíveis a qualquer outro peixe. Essa vantagem lhes conferiu maior sucesso reprodutivo, de modo que a mutação foi transmitida. É a esse processo que denominamos seleção natural.

A seleção natural é o propulsor da evolução. Os organismos mais adaptados à sobrevivência sob determinadas circunstâncias têm maior chance de transmitir seus traços à geração subseqüente. Mas plantas e animais interagem de maneiras muito complexas com outros organismos e seus ambientes. Esses fatores trabalham juntos para produzir a gama maravilhosamente diversificada de formas de vida presentes na Terra.

Ao compreender a seleção natural, podemos compreender por que algumas plantas produzem cianeto, por que os coelhos produzem tantos filhotes, por que certos animais emergiram do oceano para viver em terra e também por que alguns mamíferos tomaram o caminho inverso posteriormente. Podemos até aprender sobre a vida microscópica, tais como bactérias e vírus.

Charles Darwin cunhou o termo seleção natural, bem como um outro termo evolutivo muito mal compreendido: a sobrevivência dos mais aptos. A sobrevivência dos mais aptos não necessariamente quer dizer a sangrenta batalha que se deduz por meio de seu significado (ainda que ocasionalmente seja esse o seu sentido).

Na verdade, a expressão avalia a eficiência de uma árvore na difusão de suas sementes, a capacidade de um peixe para encontrar um local de procriação seguro antes de deitar ovas, a habilidade de um pássaro para remover sementes do interior perfumado de uma flor ou a resistência de uma bactéria a antibióticos.

Compreendendo a evolução

A evolução é o resultado da tendência que alguns organismos têm de obter melhor resultado reprodutivo do que outros - seleção natural.

É importante lembrar que as diferenças entre indivíduos, mesmo entre indivíduos de gerações diferentes, não constituem evolução. Elas são apenas variações de traços, ou características hereditárias, que podem ser transmitidos de uma geração à próxima. Nem todos os traços são físicos - por exemplo, a capacidade de tolerar contato próximo com seres humanos é um traço que evoluiu nos cachorros.

Eis um exemplo que ajuda a explicar esses conceitos: os jogadores de basquete geralmente são altos, enquanto os jóqueis geralmente são baixinhos. Essa é uma variação no traço altura. Pais altos tendem a ter filhos altos, por isso percebemos que o traço é hereditário.

Agora, imagine que surjam determinadas condições que permitam aos jóqueis se reproduzir com mais sucesso do que os jogadores de basquete. Os jóqueis passariam a ter filhos com mais freqüência e a estatura dessas crianças tenderia a ser menor. Os jogadores de basquete teriam menos filhos, de modo que o número de pessoas altas se reduziria. Depois de algumas gerações, a altura média dos seres humanos se reduziria. Os humanos teriam evoluído em direção à estatura mais baixa.

Evolução sempre envolve mudança, mas qual é o mecanismo que causa essas mudanças? Toda criatura viva tem tudo que se relaciona à sua estrutura codificado em uma composto orgânico conhecido como ADN. Dentro do ADN existem seqüências químicas que determinam certos traços e conjuntos de traços. Essas seqüências são conhecidas como genes. A parte de um gene que resulta na expressão variável de traços é conhecida como alelo. Como um traço é uma expressão de um alelo, a tendência de que aquele determinado traço surja em uma população é conhecida como freqüência de alelo. Em resumo, a evolução é uma mudança nas freqüências de alelos ao longo de diversas gerações. Diferentes alelos, e assim diferentes traços, são criados de três maneiras.

Mutações

São mudanças aleatórias que acontecem nos genes. São relativamente raras, mas ao longo de milhares de gerações podem resultar em profundas mudanças. As mutações podem introduzir traços completamente novos e que jamais haviam aparecido naquela espécie.

Reprodução sexual

Combina os genes de cada pai, dividindo, rompendo e combinando cromossomos (as seqüências que contêm ADN) durante a criação de cada espermatozóide e óvulo. Quando espermatozóide e óvulo se combinam, alguns genes do pai e alguns genes da mãe são misturados de forma aleatória, criando uma mistura única de alelos nos descendentes.

Bactérias, que não se reproduzem sexualmente, podem absorver porções de ADN que encontrem e incorporá-las ao seu código genético por meio de diversos métodos de recombinação genética

A reprodução sexual em si é produto da seleção natural - os organismos que combinam genes dessa maneira ganham acesso a uma variedade maior de traços, o que torna mais provável que encontrem os traços certos para sobreviver (para informações mais detalhadas sobre evolução, leia Como funciona a evolução).

O que é uma população?

Uma população é um grupo definido de organismos. Em termos de ciência evolutiva, isso se refere àqueles que têm acesso reprodutivo uns aos outros. Por exemplo, as zebras que vivem nas planícies africanas constituem uma população. Se outras zebras vivessem na América do Sul, elas representariam uma população diferente porque estariam distantes demais para se acasalar com as zebras africanas. Os leões que vivem nas planícies da África também constituem uma população diferente porque leões e zebras são biologicamente incapazes de se acasalarem uns com os outros.

Os mais aptos

A aptidão é essencial para a seleção natural e, com isso, não estamos falando da boa forma física de um animal. Por exemplo - a aptidão biológica é a capacidade de um organismo de sobreviver por tempo suficiente para se reproduzir. Além disso, reflete também a capacidade de um organismo para se reproduzir bem. Não basta que uma árvore crie um conjunto de sementes. As sementes também precisam de terra fértil, com recursos suficientes para permitir que brotem e cresçam.

A aptidão e a seleção natural foram explicadas detalhadamente pela primeira vez nos trabalhos de Charles Darwin, que observou a vida natural em todo o mundo, fez anotações e tentou compreender aquilo que havia visto. A seleção natural pode ser explicada melhor nas palavras do próprio cientista, extraídas de seu histórico livro “A Origem das Espécies”.

Organismos que demonstram variações de traços - “as muitas pequenas diferenças que aparecem nos descendentes de um mesmo conjunto de pais podem ser definidas como diferenças individuais. Ninguém supõe que todos os indivíduos da mesma espécie sejam produzidos do mesmo exato molde”.

Nascem mais organismos do que os recursos do planeta poderiam sustentar - “cada ser precisa sofrer destruição em determinado período de sua vida; de outra forma, de acordo com o princípio da progressão geométrica, os números rapidamente se tornariam tão grandes que país algum poderia sustentá-los”.

Todos os organismos precisam lutar pela sobrevivência - “à medida que mais indivíduos são produzidos do que os recursos permitiriam sobreviver, é necessário que exista uma luta pela existência, quer entre indivíduos de uma mesma espécie ou entre indivíduos de espécies distintas, ou com as mesmas condições físicas de vida”.

Alguns traços oferecem vantagens nessa luta - “seria possível duvidar que indivíduos que desfrutem de qualquer vantagem, ainda que ligeira, sobre outros teriam chance melhor de sobreviver e procriar?”

Organismos que apresentam esses traços têm mais probabilidade de sucesso na reprodução e de transmitir os traços à geração subseqüente - “as menores diferenças podem fazer inclinar a sensível balança da luta pela vida e, dessa maneira, serem preservadas”.

Variações bem sucedidas se acumulam ao longo das gerações, à medida que os organismos são sujeitos à pressão populacional - “a seleção natural age exclusivamente pela preservação e pelo acúmulo de variações que são benéficas sob as condições às quais cada criatura é exposta. O resultado final é que cada criatura tende a se tornar mais e mais melhorada em relação às suas condições”.

Pressão populacional

O processo de seleção natural pode ser imensamente acelerado por fortes pressões populacionais. Pressão populacional é uma circunstância que torna mais difícil que organismos sobrevivam. Sempre existe alguma espécie de pressão populacional, mas eventos como inundações, secas ou novos predadores podem ampliá-la. Sob alta pressão, mais membros de uma determinada população morrerão antes que consigam reproduzir. Isso significa que apenas os indivíduos cujos traços lhes permitam enfrentar as novas pressões sobreviverão e transmitirão seus alelos à geração vindoura. Isso pode resultar em mudanças drásticas nas freqüências de alelos, no curso de apenas uma ou duas gerações.

Imagine uma população de girafas cujos indivíduos variam em altura de 3 a 6 metros. Um dia, um incêndio varre a mata na região em que elas vivem e destrói toda a vegetação em altura inferior a 4,5 metros. Só as girafas com mais de 4,5 metros poderiam atingir as folhas mais altas para comer. As girafas com altura inferior ao limite não conseguiriam encontrar qualquer alimento. A maioria delas morreria de fome antes de conseguir se reproduzir. Na geração seguinte, poucas girafas baixas nasceriam. A altura média da população aumentaria consideravelmente.

Existem outras maneiras de alterar rápida e drasticamente a freqüência de alelos. Uma delas é o gargalo populacional. Em uma população grande, os alelos são distribuídos regularmente pela população. Caso algum evento, como uma doença ou uma seca, extermine grande porcentagem da população, os indivíduos restantes podem ter uma freqüência de alelos muito diferente da que prevalecia na população como um todo. Por puro acaso, eles poderiam abrigar uma alta concentração de alelos antes raros. À medida que esses indivíduos se reproduzissem, os traços raros se tornariam a média de uma população.

O efeito fundador também pode promover rápida evolução. Isso acontece quando um pequeno número de indivíduos migra para um novo local, “fundando” uma nova população que deixa de se acasalar com a população antiga. Da mesma forma que no caso dos gargalos populacionais, esses indivíduos podem abrigar freqüências de alelos incomuns, o que levaria as gerações subseqüentes a apresentar traços bastante diferentes da população original da qual os fundadores haviam migrado.

A diferença entre mudanças lentas e graduais ao longo de muitas gerações (gradualismo) e as mudanças rápidas sob alta pressão populacional, entremeadas de longos períodos de estabilidade evolutiva (equilíbrio pontuado) é tema de debates na ciência evolutiva. Na próxima seção, tentaremos compreender como evoluíram alguns traços que não parecem beneficiar o organismo que os porta.

Estabilidade evolutiva

Até agora, estudamos a seleção natural como agente de mudança. Quando observamos o mundo, porém, percebemos diversos animais que permanecem inalterados há dezenas de milhares de anos - em alguns casos, até mesmo milhões de anos. Os tubarões são um exemplo. Ou seja, a seleção natural também é um agente de estabilidade.

Ocasionalmente, um organismo atinge um estado de evolução no qual seus traços estão muito bem adaptados ao ambiente em que vive. Quando nada acontece para exercer forte pressão sobre a população, a seleção natural favorece a freqüência de alelos que já está presente. Quando mutações causam novos traços, a seleção natural os elimina porque eles não são tão eficientes quanto os demais.

O superorganismo contra o gene egoísta

O biólogo evolutivo Richard Dawkins escreveu um livro chamado “O Gene Egoísta”, nos anos 70. Dawkins reordenou a evolução ao apontar que a seleção natural favorece a transmissão de genes e não do organismo em si. Assim que um organismo se reproduz com sucesso, a seleção natural deixa de se incomodar com o que acontece a seguir. Isso explica porque determinados traços estranhos continuam a existir - traços que parecem prejudicar os organismos, mas beneficiam os genes. Em algumas espécies de aranhas, a fêmea come o macho depois do acasalamento. No que tange à seleção natural, uma aranha macho que morre 30 segundos depois do acasalamento é tão bem sucedida quanto uma que vive.

Desde a publicação de “O Gene Egoísta”, a maioria dos biólogos concorda em que as idéias de Dawkins explicam muito, mas não respondem tudo sobre a seleção natural. Um dos principais obstáculos para a aceitação da hipótese é o altruísmo. Por que as pessoas (e muitas espécies animais) fariam algo bom pelos seus semelhantes, mesmo que quando isso não lhes oferece qualquer benefício direto? Pesquisas demonstram que esse comportamento é instintivo e aparece sem treinamento em bebês humanos [fonte: CBC (em inglês)]. Também pode ser observado em algumas espécies de primatas. Então, por que a seleção natural favoreceria esse instinto de se ajudar aos outros?

Uma teoria que tenta explicar isso é a do parentesco. Pessoas aparentadas compartilham de muitos genes e ajuda mútua garantiria que alguns desses genes fossem transmitidos. Imagine duas famílias de seres humanos primitivos, ambas competindo pelas mesmas fontes de alimento. Uma delas conta com os alelos do altruísmo - seus membros se ajudam mutuamente na caça e compartilham do alimento obtido. A outra não os porta - seus integrantes caçam separadamente e cada um deles come apenas o que apanha. O grupo cooperativo tem maior probabilidade de conquistar sucesso reprodutivo, transmitindo os alelos do altruísmo.

Os biólogos também estão explorando um conceito conhecido como superorganismo. Trata-se basicamente de um organismo composto de muitos organismos menores. O superorganismo modelo é uma colônia de insetos. Em um formigueiro, apenas a rainha e alguns dos machos transmitirão genes à geração seguinte.

Milhares de outras formigas dedicam suas vidas ao trabalho e à defesa do formigueiro sem que tenham qualquer chance de transmitir diretamente os seus genes, no entanto seu trabalho contribuiu para o sucesso da colônia. Em termos do “gene egoísta”, isso não faria muito sentido, mas se considerarmos a colônia de insetos como um único organismo composto de diversas partes menores (os insetos), tudo ganha sentido. Cada formiga trabalha para garantir o sucesso reprodutivo do formigueiro como um todo. Alguns cientistas acreditam que o conceito dos superorganismos pode ser usado para explicar certos aspectos da evolução humana.

Traços vestigiais e atávicos

Todos os organismos portam traços que já não lhes conferem benefícios reais em termos de seleção natural. Caso o traço não prejudique o organismo, então a seleção natural não o elimina e eles podem persistir por gerações. O resultado são órgãos e comportamentos que já não servem aos seus propósitos originais.

Esses traços são definidos como vestigiais.

O corpo humano oferece diversos exemplos deles. O cóccix é um resto da cauda de nossos ancestrais e a capacidade de abanar as orelhas é resquício de um primata que podia mover as orelhas a fim de determinar o ponto de origem de certos sons. As plantas também apresentam traços vestigiais. Muitas delas, que começaram se reproduzindo sexualmente (exigindo polinização por insetos), desenvolveram a capacidade de reprodução assexuada. Não precisam mais de insetos para polinizá-las, mas ainda assim produzem flores, cujo propósito original era atrair insetos.

Ocasionalmente, ocorre o reaparecimento de uma certa característica no organismo depois de várias gerações de ausência, o que se conhece como atavismo.

Alguns seres humanos nascem com pequenas caudas (o que não é característica própria dos seres humanos). Há casos de baleias com patas traseiras. Já houve casos de cobras que apresentam o equivalente a unhas dos dedos dos pés, embora não tenham dedos ou pés.

Alguns casos notáveis de seleção natural

Normalmente, pensamos em evolução como algo que não vemos acontecer diante de nossos olhos, por isso estudamos fósseis a fim de descobrir indícios de que ela está acontecendo. A evolução sob pressão populacional extrema pode acontecer rápido a ponto de podermos testemunhá-la no período de uma vida humana.

Os elefantes africanos normalmente têm grandes presas. O marfim das presas é considerado muito valioso por algumas pessoas, de modo que, há décadas, caçadores perseguem e abatem elefantes para extrair suas presas e vendê-las (geralmente de maneira ilegal). Alguns elefantes africanos têm um traço raro - eles jamais desenvolvem presas. Em 1930, cerca de 1% dos elefantes não tinham presas. Os caçadores de marfim geralmente não abatiam esses animais porque não podiam obter marfim deles. Enquanto isso, os elefantes dotados de presas eram mortos às centenas, muitos deles antes que tivessem a chance de se reproduzir.

Os alelos que determinavam “ausência de presas” foram transmitidos ao longo de algumas gerações. O resultado é que, atualmente, cerca de 38% dos elefantes em populações modernas não têm presas [fonte: BBC News (em inglês)].

A lagarta-rosada é uma praga que devora e danifica plantas de algodão. Ela provou que a seleção natural pode agir ainda mais rápido do que as criações de engenharia genética feitas por cientistas. Algumas plantas de algodão foram modificadas geneticamente para produzir uma toxina que causa danos às lagartas-rosadas. No entanto, os animais passaram por uma mutação que os tornou imunes à toxina. Elas comiam o algodão e sobreviviam, enquanto os animais desprovidos de imunidade morriam. A intensa pressão populacional gerou ampla imunidade à toxina em toda a espécie, no prazo de apenas alguns anos [fonte: EurekAlert (em inglês)].

Algumas espécies de trevo desenvolveram uma mutação que faz com que o veneno cianeto se forme nas células da planta. Isso deu ao trevo um gosto amargo, o que o torna menos provável de ser comido. Mas, quando a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento, algumas células se rompem, liberando o veneno das células e matando a planta. Nos climas quentes, a seleção natural beneficia os trevos produtores de cianeto, mas nas regiões de invernos frios o trevo não venenoso foi favorecido. Cada espécie existe quase exclusivamente em uma zona climática [fonte: Purves].

E quanto aos seres humanos? Estamos sujeitos à seleção natural, como as outras espécies? É certo que sim porque os seres humanos só se tornaram humanos devido a uma série de traços (como cérebros maiores, por exemplo) que conferiram vantagens aos primatas que os desenvolveram. Mas somos capazes de influenciar diretamente a distribuição de nossos genes. Podemos usar controle da natalidade, de modo que os mais “aptos” em termos de seleção natural talvez não transmitam seus genes. Usamos medicina e ciência para permitir que pessoas que não conseguiriam sobreviver além da infância não só vivam como se reproduzam. Como os animais domesticados que criam para favorecer determinados traços, os seres humanos são influenciados por uma espécie de seleção antinatural. Mas ainda estamos evoluindo.

Alguns seres humanos têm mais sucesso reprodutivo do que outros e os fatores que afetam essa equação acrescentaram uma camada de complexidade humana às interações já complicadas do mundo animal. Em outras palavras, não sabemos realmente de que maneira evoluiremos.

Ed Grabianowski

Fonte: ciencia.hsw.uol.com.br

Seleção Natural

O princípio da evolução postula que as espécies que habitaram e habitam o nosso planeta não foram criadas independentemente, mas descendem umas das outras, ou seja, estão ligadas por laços evolutivos. Esta transformação, denominada evolução das espécies, foi apresentada e explicada satisfatoriamente por Charles Darwin, no seu tratado A origem das espécies, em 1859.

A base da evolução biológica é a existência da variedade, ou seja, as diferenças individuais entre os organismos de uma mesma espécie. Na maioria das vezes, os indivíduos produzem uma grande quantidade de descendentes, dos quais apenas uma parte sobrevive até a fase adulta. Assim, por exemplo, a cada ano, o salmão põe milhares de ovos, uma ave produz vários filhotes.

No entanto, as populações das espécies em um ecossistema em equilíbrio não crescem indiscriminadamente. Isto significa que os indivíduos são selecionados na natureza, de acordo com suas características. Freqüentemente menos de 10 % da prole sobrevive. Os indivíduos que apresentarem características vantajosas para a sua sobrevivência, como por exemplo, maior capacidade de conseguir alimento, maior eficiência reprodutiva, maior agilidade na fuga de predadores, têm maior chance de sobreviver até a idade reprodutiva, na qual irá passar estas características individuais vantajosas à prole. Isto ocorre porque todas as características estão impressas nos genes do indivíduo. Este é o princípio da seleção natural de Darwin.

Darwin mostrou que a seleção natural tende a modificar as características dos indivíduos ao longo das gerações, podendo gerar o aparecimento de novas espécies. A partir desta teoria pode-se estudar sob o aspecto evolutivo todo o parentesco entre os seres vivos da Terra, o que culminou em uma árvore genealógica da vida. Nela, os organismos unicelulares semelhantes às bactérias foram os primeiros seres vivos, surgidos há 3 bilhões de anos nos mares primitivos.

Toda a informação genética dos seres vivos está registrada no DNA, a proteína que constitui os genes e cromossomos. Durante o processo de reprodução, a replicação destes genes sofre alterações denominadas mutações genéticas. Quando as mutações começaram a ocorrem nos primeiros seres vivos do planeta, iniciou-se o processo de evolução, através do aparecimento das citadas variações individuais na mesma espécie. A evolução é então impulsionada pelo fenômeno da seleção natural, através das centenas de milênios do tempo geológico.

A pressão gerada pelo ambiente sobre os seres vivos representa uma das principais causas da evolução. Ambientes naturais geralmente apresentam fatores negativos e limitantes, além de realidades difíceis como a predação e a competição. Ambientes hostis e instáveis impulsionam o processo evolutivo, uma vez que selecionam fortemente apenas a sobrevivência dos mais aptos.

Fonte: portaldoprofessor.mec.gov.br

Seleção Natural

A seleção natural é o conceito central na biologia evolutiva. A mais simples, porém ingênua, visão de seleção é a relacionada com o surgimento de uma nova mutação, que confere sobrevivência aos seus portadores, torna-se mais e mais comum e eventualmente substitui a característica preexistente. A evolução adaptativa não é o fruto apenas da mutação mas de sua interação com a seleção. Assim, a seleção não perpetua mutantes danosas, perpetua os neutros em proporção à sua freqüência e multiplica os úteis. O processo de mutação fornece a matéria-prima genética com que a seleção natural pode operar.

A seleção natural é um processo muito simples, mecânico. Porém, é muito fácil incorrer em erros conceituais, pois é um processo que não trabalha de acordo com a lógica humana.

Vou repetir, pois isso é extremamente importante: a seleção natural NÃO AGE de acordo com a lógica humana.

Nós, humanos, nos acostumamos a entender todos os processos e encontrar suas causas, seus efeitos, seus objetivos. Porém a seleção natural não tem objetivos.

Explicando: a seleção natural é um processo passivo, que acontece ao acaso. Não pode ter um objetivo, pois ao dizermos isso estaríamos dizendo que este processo tem vontade própria, age de acordo com uma consciência. A chuva, ao cair, não tem um objetivo. Da mesma forma, o sol não brilha para nos aquecer, ou para nos dar luz. Os seres humanos tem o péssimo hábito de achar que a natureza trabalha para eles. Mas isso já é uma outra história, o importante é que você se lembre que a seleção natural ocorre ao acaso, sem objetivos.

Mas você irá retrucar: "mas a seleção natural não serve para tornar as espécies mais adaptadas?"

E eu te respondo: quase certo. Ela acaba deixando na Terra apenas as espécies mais adaptadas, mas isso é apenas uma conseqüência. Em nenhum momento houve um desejo de manter essa ou aquela espécie.

Tudo é apenas um processo biológico, e se determinadas espécies acabam se perpetuando enquanto outras desaparecem, isso é uma mera conseqüência desse processo. A seleção natural só ocorre devido à variabilidade, que irá produzir organismos ligeiramente diferentes, A partir daí, apenas os mais aptos (melhores adaptados) dentre todos sobrevivem.

Os indivíduos de uma determinada espécie não são iguais entre si. Eles trazem em decorrência da variabilidade pequenas diferenças que os fazem únicos. Estas diferenças podem ser em relação à aspectos físicos (cor da pelagem, tamanho, peso, padrão de coloração etc) ou à aspectos comportamentais (modo como caminha, comportamento de observação etc). Assim, alguns são ligeiramente mais claros ou mais escuros, outros são ligeiramente maiores, ou caminham com um pouco mais de agilidade, e assim por diante. Isso é crucial para a seleção natural.

Sabemos também que nem todos os indivíduos que nascem sobreviverão. Ou seja, na verdade os seres vivos produzem mais descendentes do que o ambiente pode suportar. É certo que nem todos chegarão à idade adulta, quando poderão se reproduzir. Por exemplo, o guepardo, um felino africano, tem uma média de três a cinco filhotes por ninhada. Porém, de cada três guepardos que nascem, apenas um irá atingir a idade adulta (e reprodutiva). Os outros acabam morrendo por falta de alimento (se não conseguirem caçar tão bem como os outros) ou por outros fatores.

Em todos os animais ocorre o mesmo: as ninhadas são sempre mais numerosas do que o número de animais que atinge a idade adulta.

Seleção Natural

Aqui temos a ilustração sobre o caso das mariposas; na foto da esquerda, as mariposas em seu ambiente natural. Os líquens esbranquiçados camuflam muito bem as mariposas mais claras, enquanto as mais escuras ficas às vistas dos predadores. Na foto da direita a poluição matou os líquens, deixando apenas os troncos das árvores, mais escuros; agora quem está melhor camuflado são as mariposas escuras, enquanto que as brancas são facilmente encontradas.

Vamos analisar o caso de uma destas espécies. Observando os diversos exemplares resultantes da variabilidade, notamos que a coloração pode variar desde cores bem claras até um cinza escuro predominante. Porém, há aproximadamente um século atrás, os exemplares de cor clara eram predominantes, e encontrar uma mariposa escura desta determinada espécie era muito raro. Com o passar do tempo, notou-se que era cada vez mais comum encontrar-se mariposas escuras, e atualmente a situação é tal que muito raramente encontra-se uma mariposa clara. Qual seria a explicação para esse fato?

Devemos levar em conta os efeitos da poluição industrial, pois era justamente nestas áreas que a população de mariposas escuras se sobressaía. Bem, a coloração clara constitui-se em uma ótima camuflagem para as mariposas em seu ambiente natural. Pousada sobre os líquens esbranquiçados que recobrem o tronco das árvores torna-se quase impossível identificar uma mariposa branca. A mariposa escura, porém, se sobressai, ficando a mercê dos predadores.

Com a ocupação industrial, os líquens foram desaparecendo, morrendo devido ao aumento da poluição.

Os troncos, antes esbranquiçados, agora apresentavam sua coloração natural, escura, e a situação se inverteu: agora quem ficava melhor camuflada eram as mariposas escuras, enquanto que as de coloração esbranquiçada estavam cada vez mais à vista dos predadores. Então, as maiores chances de sobrevivência passaram a ser das mariposas escuras. Como na nossa simulação, o ambiente se modificou, alterando a pressão seletiva. Antes da mudança a pressão era no sentido de se eliminar os indivíduos escuros; depois da mudança de ambiente, a pressão passou a selecionar estes indivíduos, eliminando os mais claros.

Ora, de um grupo de animais de uma mesma espécie, quais deles chegarão à idade adulta e quais deles irão morrer antes dessa época? Os mais aptos com certeza irão sobreviver. Mas quem são os mais aptos? São aqueles que conseguem ocupar melhor o ambiente, extraindo da melhor maneira possível os recursos de que necessitam.

Darwinismo

O inglês Charles Darwin (1809-1882), influenciado por suas observações feitas na viagem de 5 anos ao redor do mundo, propôs uma nova teoria que explicava um mecanismo para a origem de novas espécies, a partir de espécies anteriores e como a seleção natural levaria à sobrevivência de indivíduos mais bem adaptados:

"Desde que eu voltei ( da viagem no Beagle) estou engajado num trabalho muito presunçoso e não conheço pessoa alguma que não o achasse igualmente muito doido. Fiquei tão impressionado com a distribuição dos organismos das Galápagos etc, e com as características dos fósseis de mamíferos americanos etc, que decidi colecionar às cegas todos os fatos que se relacionassem com o que são as espécies... Finalmente vislumbrei alguma luz e estou quase convencido ( ao contrário da opinião que tinha ao começar) de que as espécies não são ( é como confessar um assassinato) imutáveis. Que os céus me livrem das besteiras de Lamarck, como ‘tendência para a progressão’, ‘desejo vagaroso de adaptação dos animais’, etc! Mas sou levado a conclusões que não são muito diferentes das que ele sustenta; penso que descobri (outra vez presunção!) a maneira simples pela qual, as espécies se adaptam refinadamente aos vários fins". (Carta de 1844 a Joseph Dalton Hooker (1817-1911), presidente da Royal Society)

De 1836 a 1842, Darwin classificou e organizou os dados que havia coletado.

Em outubro de 1838, Darwin leu o ensaio de Thomas Malthus sobre populações: Princípios das populações.

Neste ensaio, Darwin encontrou as idéias de que o crescimento das populações humanas ocorre em progressão geométrica, enquanto a produção de alimentos tende a crescer em progressão aritmética, que o ajudou a compreender melhor as idéias sobre seleção natural:

"Assim, cada espécie tende a produzir muito mais descendentes do que é capaz de encontrar alimentos ou outras necessidades vitais adequadas. Muitos de cada geração devem portanto perecer. É evidente, então, que há uma luta incessante pela sobrevivência, uma luta contra outros indivíduos da mesma espécie ou de outra". (Retirado da publicação de Darwin de 1858)

Em 1842, Darwin começou a escrever um manuscrito com suas idéias. Mas em 1858, o naturalista Alfred Russel Wallace mandou-lhe, da Malásia, um ensaio que apresentava uma teoria sobre a origem das espécies muito semelhante à dele.

Os trabalhos foram examinados por Hooker e por Sir Charles Lyell (1796-1875) da Linnean Society, e apresentados como "comunicação conjunta" no Journal and Proceedings of the Linnean Society of London de 1858 com o título "On the tendency of species to form varieties, and on the perpetuation of varieties and species by natural selection", by Charles Darwin e Alfred Russel Wallace:

"Dois naturalistas infatigáveis, Sr. Charles Darwin e Sr. Alfred Russel Wallace, tendo de maneira independente, e sem conhecimento um do outro, concebido a mesma e muito engenhosa teoria para explicar o aparecimento e perpetuaçao de variedades e formas específicas no nosso planeta, ambos podem proclamar honestamente o mérito de serem pensadores originais nesta importante linha de pesquisa... e tendo ambos colocado seus trabalhos sem reservas nas nossas mãos, pensamos que serviríamos à Ciência se uma seleção deles fosse apresentada a Linnean Society". (Carta de apresentação assinada por Lyell e Hooker, em 1858)

Porém, a grande repercussão dessas idéias deve-se a Darwin devido ao seu famoso livro de 1859, On the origin of species by means of natural selection, cuja 1ª edição de 1 mil e 250 exemplares esgotou-se no mesmo dia. Suas idéias tiveram uma influência profunda sobre o mundo intelectual do século XIX, provocando controvérsias acaloradas. Para Darwin, havia uma competição biológica entre as populações da variedade superior e a da espécie-pai, levando à eliminação da última. No seu ponto de vista, o que ocorria era uma mudança contínua e vagarosa, o que Darwin chamava de "descendência com modificação" em lugar de "evolução". No entanto, Darwin nunca explicou satisfatoriamente a causa que produzia variações a partir da espécie-pai, o que o forçou a explicações lamarckianas, como se pode observar nas posteriores edições de A origem das espécies.

Algumas diferenças entre Darwin e Wallace

As teorias da evolução de Darwin e de Wallace não eram exatamente iguais: Uma das divergências era sobre o nível em que ocorria a seleção natural: se no nível do indivíduo, como pensava Darwin ou no nível de grupo , como afirmava Wallace. Também divergiam de como se dava a seleção sexual; por exemplo, para Darwin a beleza do pavão macho era devida ao fato de as fêmeas escolherem os machos mais bonitos; já Wallace afirmava que a diferença vinha do fato de que, sendo menos bonitas, as fêmeas podiam se esconder melhor e se proteger dos predadores para chocarem os ovos e cuidarem dos filhotes.

Fonte: www.biomania.com.br

Seleção Natural

Algumas idéias são muito poderosas para explicar o que observamos na natureza.

Um exemplo disto é o conceito de seleção natural para explicar o processo de evolução dos seres vivos. A idéia de que os seres vivos mudam com o tempo estava relativamente difundida na comunidade científica à época em que o inglês Charles Darwin (1809- 1882) publicou o livro "A origem das espécies".

Entretanto, este livro foi fundamental para uma ampla aceitação da comunidade científica acerca da idéia da evolução biológica. Isso aconteceu porque Darwin explicou de uma forma muito convincente como ocorre o processo da evolução dos seres vivos. Ele propôs, entre outros, o conceito de seleção natural para explicar como os seres vivos evoluem. A seleção natural não é único mecanismo que propicia a evolução, mas é um aspecto muito importante do processo.

A obra de Darwin, publicada em 1858, convenceu a comunidade científica e as pessoas em geral sobre a idéia de evolução. A forma como Darwin explicou processo de evolução biológica foi diferente da forma como outros explicavam. Um exemplo diferente de explicar as transformações dos seres vivos é a forma como o francês conhecido como Lamarck (1744-1829) explicava tal processo. Lamarck e outros pensadores, muito anteriores a ele e à Darwin, explicavam o processo de evolução através de outros mecanismos. A teoria de Darwin foi muito poderosa justamente porque foi convincente e fez com que a evolução passasse a ser encarada como uma verdade científica, amplamente aceita nos meios acadêmicos e na sociedade como um todo. Ainda hoje muitos pesquisadores investigam sobre os processos de evolução. A pesquisa neste campo foi muito enriquecida principalmente com informações do campo da genética.

Darwin não se preocupou como o processo da hereditariedade, ou seja, sobre o mecanismo como as informações são transmitidas de uma geração para outra.

Este tema foi investigado pelo austríaco Gregor Mendel (1822-1884), que não teve seus trabalhos reconhecidos à época que ainda era vivo. Porém, Mendel foi considerado o pai da genética algumas décadas depois da publicação de seu trabalho, porque tal trabalho deu origem ao campo da genética, que está em pleno desenvolvimento na atualidade.

Apesar de Darwin não ter se preocupado pela forma exata como as características são transmitidas de uma geração para outra ele explorou os fatores que levam um organismo ou uma espécie a se perpetuar no ambiente. Ele criou conceitos que ajudam a entender porque algumas espécies permanecem no ambiente enquanto outras são extintas.

Seu trabalho foi fruto de um acúmulo de informações dele, e de outros pesquisadores, que ele conseguiu organizar para explicar e evolução de uma forma muito interessante e convincente. Outro pesquisador inglês Alfred Wallace (1823-1913), estava criando uma teoria semelhante na mesma época que Darwin. Mas foi Darwin quem ficou mais famoso e que é amplamente conhecido por suas idéias, que revolucionaram diversos campos do conhecimento e não apenas a biologia.

Neste módulo vamos conhecer um pouco mais sobre o conceito de seleção natural de Darwin e outras explicações para a evolução, como a explicação de Lamarck. Vamos entender em que sentido as idéias destes cientistas diferem para explicar o processo da evolução. Vamos explorar o conceito de seleção natural que foi apresentado por Darwin e também conhecer um pouco mais sobre a vida deste importante cientista.

Fonte: crv.educacao.mg.gov.br

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