Conceitos Básicos de Evolução

Padrões e Mecanismos

http://www.ib.usp.br/evosite/evo101/index.shtml

O que é Evolução?

• Descendência com modificações– desde frequências gênicas em uma população…– Até evolução em larga escala:

• descendência de duas espécies de um ancestral comum

• Não é só mudança ao longo do tempo– É diferente da erosão, por exemplo

• pois não envolve descendência por herança genética

A História da VidaObservando Padrões

• Idéias Centrais da Evolução1. A vida tem uma história: mudou com o tempo2. As espécies compartilham ancestrais comuns

• História representada em árvores– Como são construídas as árvores– Como isso afeta a classificação biológica

História representada em árvores

TubarõesPeixes

Osseos Anfíbios PrimatasRoedorese Coelhos Crocodilos

Dinossaurose aves

Pelos

Quatro membros

Esqueleto Ósseo

Vértebras

Ovo amniótico

Duas Fenestraspós-orbitais

Impacto da Filogenia sobre a Classificação

• Hoje damos nomes a Clados.

Classificação filogenética

• Duas vantagens– Conta a história evolutiva– Não tenta ranquear organismos

• Felidae X Orchidaceae– 30 vs 100 ma– 35 felinos e 20 000 orquídeas– Hibridização…

Inserindo a Variável tempoCronogramas

• Comprimentos de ramos– proporcionais ao

tempo

Como sabemos o que aconteceu e quando aconteceu?

1. Radiometria1. Meia vida de elementos radioativos

2. Estratigrafia1. sequência de eventos de onde datas relativas

podem ser estimadas

3. Relógios moleculares1. Usa divergência genética para estimar datas

Radiometria

• Universo está cheio de elementos radioativos• Eles decaem e formam átomos estáveis• Quando magma esfria…

– aprisiona elementos radioativos na rocha ígnea

• Em seguida, eles decaem, a taxas calculáveis• Comparação

– átomos instáveis vs atomos estáveis• tempo desde que a rocha foi formada!

Delimitando a idade dos fósseis

• Fósseis:– rocha sedimentar

• não ígnea

• Na sedimentar, C14

– só até 50 mil anos

• Máximo e mínimo– Potássio e Urânio

Datação de Cinza Vulcânica

Mecanismos do processo evolutivo

• Descendência com modificações• Mecanismos de mudança• A variabilidade genética• Seleção Natural

Mecanismos do processo evolutivo

• Descendência com modificações• Mecanismos de mudança• A variabilidade genética• Seleção Natural

Descendência com modificações

• Evolução ocorre quando…– “existe uma modificação na frequência gênica de

uma população ao longo do tempo…”– acarretando em mudanças a longo prazo

Descendência com modificações

• Exemplos– Dieta e mudança de proporção de cores

Populações geneticamente diferentes!Populações geneticamente iguais!

Mecanismos de Mudança

Variabilidade Genética

• Sem variabilidade,mecanismos evolutivos não podem atuar

• Três fontes primárias– Mutação: mudanças no DNA

• geralmente a acumulação de mudanças no DNA

– Fluxo gênico: movimento de genes de uma população para outra

– Sexo• Recombinação

Mutação

• Mudanças no DNA– que podem afetar qualquer aspecto do organismo

• Mutações são aleatórias– Neutras, benéficas, ou maléficas

• mas não “tentam” fornecer o que o organismo “precisa”

– Por isso são aleatórias

• Nem toda mutação importa para Evolução– Células somáticas vs. Células reprodutivas

Experimento de Lederberg

• Como mostrar que a mutação é aleatória e que não é uma resposta ao meio?

Mutação• Só mutações que podem ser passadas para a

prole importam– espermatozóides e óvulos: Células germinativas

• Consequências– Nenhuma mudança no fenótipo

• fragmento de DNA que não codifica• ou parte que não altera sequencia de aminácidos

– Pequenas mudanças• uma única mudança: orelhas de gatos…

– Grandes mudanças• resistência ao DDT• e mutações deletérias

Causas da Mutação

• DNA não copia direito– é um erro natural

• Materiais radioativos,etc etc etc

Fluxo Gênico

• Migração: movimento de genes de uma população para outra– Pólen, organismos

• Se levar gene aonde não existia…– importante fonte de variabilidade!

Fluxo gênico

• Quantidade de genes em fluxo varia– pouco: milho, polinizado pelo vento: 50 m– muito: Drosophilas voam até 15 km

• Efeitos importantes na evolução– dentro de uma população:

• aumento da variabilidade genética

– entre populações: • diminui chance de especiação

Sexo e Embaralhamento Genético

• Novas combinações de genes

• Novas combinações podem ser boas, ruins ou neutras

Sexo e embaralhamento genético

FecundaçãoPrimeira célula somática

CrescimentoCélulas somáticas

Recombinação

Meiose I

Meiose II

Desenvolvimento

• Ao longo do desenvolvimento– o genótipo é expresso na forma de fenótipo

• espondo, portanto, os genes à seleção natural!

• Estudo do desenvolvimento é importante– para explicar grandes mudanças evolutivas

• mutações em genes do desenvolvimento

Duplicação de módulos e adaptação

– Módulo: unidade que pode ser mudada e adaptada

– segmentos do corpo de artrópodes

Individualização

– modificação de um módulo em particular• geralmente quando há seleção

Mudanças no desenvolvimento

• Heterocronia– mudança na sequência de eventos embriológicos– p. ex: reduz desenvolvimento do corpo

• mas não do sistema reprodutivo

Mudanças no desenvolvimento

• Crescimento Alométrico– mudança na taxa de crescimento

• de uma dimensão ou de uma característica

– Morcegos• a taxa de crescimento dos ossos dos

dedos aumentou• ou do corpo todo diminuiu…