Post on 19-Dec-2014
description
Prof. Dr. Harold Gordon Fowler
popecologia@hotmail.com
Ecologia de Populações:
Seleção Natural
Não me interessa a origem da Vida! Mas, sim a origem de espécies
A diversidade genética e a
diversidade da vida
Resumo de tópicos:
Fatores que criam e erodem a variabilidade genética
Importância do tamanho populacional para a diversidade genética
Sucesso de uma população ou espécie no tempo é proporcional a variação genética = diversidade genética
A diversidade genética bruta é uma função das forças que criam variação nova e as forças que erodem a variação
A diversidade genética tem ligação forte com o tamanho populacional
Importância prática da diversidade genética a conservação
O Calendário do Universo
de Carl Sagan
24 dias = 1 bilhão de anos
1 segundo = 475 anos
“Big Bang” 1 de janeiro
Via láctea 1 de maio
Solar System 9 de setembro
Vida na Terra 25 de setembro
Primatas hominídeas 31 de dezembro as 22:30
Via láctea
Teorias da Evolução
Origem Mitos /Cosmologias – Grego – Prometeu
– Genesis
Deus e Adão
Exemplos ocidentais
Prometeu e Atena
Outras Teorias
O Criacionismo explica a diversidade biológica com
referencia ao ato divino da criação descrito em
Genesis.
O Catastrofismo é uma versão modificada do
Criacionismo, que explica o registro fóssil por
desastres globais que extinguiram as espécies no
registro fóssil que foram substituídas por novas
espécies criadas.
O Desenho inteligente afirma que a física moderna e a
cosmologia tem evidências de estruturas inteligentes
do universo e essa inteligência aparenta atuar pensando
em nós e que o universo inteiro demonstra evidencia de
desenho.
Evolução é essencial para
toda biologia
“Nada da biologia tem sentido
exceto a luz da evolução”
(Dobzhansky,
1973)
Charles Lyell (1797-
1875)
Princípios da Geologia (1830)
Elementos da Geologia (1838)
A Evidencia Geológica da Antiguidade do Homem (1863)
Gradualismo: A formação das estruturas geológicas da Terra ocorre por um processo lento e gradual, idêntico ao que pode ser observado atualmente, como a erosão.
Isso implica que a Terra precisa ser muito mais antiga que os Cristãos contemporâneos acreditam.
Georges Cuvier (1769-
1832)
Discurso sobre os choques revolucionários sobre a superfície do globo, e sobre as mudanças que produzirem o reino animal (1825)
Os registros fosseis indicam que formas anteriores dos animais foram extintas: dinossauros, mamutes, e outros.
Essas extinções resultaram de catástrofes extraordinárias na historia geralmente uniforme do globo.
Jean-Baptiste Lamarck
(1744-1829)
Zoological Philosophy (1809)
Natural History of Invertebrate Animals (1815) A evolução “Lamarckiana”: As espécies se evoluem pela adaptação à seus ambientes.
“Primeira Lei”: O uso ou não de estruturas físicas pelos animais causa aquelas estruturas se desenvolver ou se atrofiar.
“Segunda Lei”: Essas mudanças estruturais são herdadas.
Adaptação: Os animais individuais mudam suas formas pelo uso ou não, em resposta as condições ambientais. Suas proles herdam essas mudanças.
Bishop James Usher
(1581-1656)
Anais do Velho e Novo Testamento (1650)
O estudo cuidadoso da cronologia da Bíblia, baseada na genealogia, nós permite calcular a a quantidade de tempo desde a criação de Adão, e assim descobrir a data da criação:
26 de outubro de 4004 BCE, 9:00 AM.
1800 1850 1900 1950 2000
Malthus
Darwin
Wallace
Fonte da
inspiração
Os Biólogos Evolutivos
Mendel
Wright
Haldane
Fisher
Dobzhansky
Mayr
Ecologia é essencial para
entender a evolução
“Nada da biologia tem sentido exceto a luz da evolução” (Dobzhansky,
1973)
“ Nada na evolução tem sentido execta a luz da ecologia ” (Townsend, Harper e Begon, 2000) “A Ecologia proporciona o
palco no qual a peça evolutiva é apresentada”
Ecologia = o estudo das interações entre os organismos e o ambiente (as condições físicas, químicas e biológicas)
Evolução = mudanças na composição
genética de uma população de geração a geração
= mudança da freqüência alélica em
populações com o tempo (alelos são versões diferentes do mesmo gene)
Por que a Genética e a Evolução numa disciplina da Ecologia?
Conceitos unificantes => Todo organismo vivo usa as mesmas regras do jogo
Charles Darwin (1809-
1882)
The Voyage of the Beagle (1845)
On the Origin of Species By Means of Natural Selection, or, the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life (1859)
The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex (1871)
The Expression of the Emotions in Man and Animals (1872)
Teoria Evolutiva, segundo Darwin
A teoria de evolução afirma que as espécies existentes de plantas e animais evoluíram durante milhões de anos de um organismo simples.
– Darwin, On the origin of species, 1859
– Influenciada pelo principio de uniformitarianismo
Ecologia Darwiniana
Ecologia Evolutivo (animais, plantas, micro-organismos)
Ecologia do Comportamento
(animais) Sociobiologia
(animais sociais)
“A nenhum outro Homem foi dado criar uma revolução do pensamento humano tão grande, tão penetrante, tão de repente, e tão duradouro. Darwin ensinou o Homem ver todo sob uma luz nova, não somente os mistérios da natureza, grandes e pequenas, mas também os mistérios da existência e os objetos inumeráveis de pesquisa, mas também as coisas comuns cotidianas."
The Times de Londres
1909
O que é a teoria da evolução?
As espécies de animais e plantas não foram criadas na sua forma atual.
Mas, as formas atuais são os resultados de modificações graduais da formas anteriores, representando adaptações aos ambientes mutantes.
Não somente as espécies mudam gradualmente, mas espécies novas originam de espécies que já existiriam.
Por isso, as espécies muito diferentes podem ter um ancestral comum no passado distante.
A variedade de espécies existentes originou de umas poucas formas simples.
A Unidade e Diversidade da Vida
Criação especial as espécies não mudam cada espécie criada em separado a vida na Terra é nova
Descendência com modificação as espécies mudam no tempo cada espécie se deriva de ancestrais comuns a vida e a Terra são velhas
Tempo
A Evolução Cria Organismos Perfeitos?
Não, somente cria organismos melhores por que a evolução é restrita pela historia e estremecida por os eventos aleatórios.
Essencialmente, cada organismo da Terra é uma parte significante da soma de acidentes.
A teoria Darwiniana: Evolução por via da
seleção natural
(Variação cega e retenção seletiva)
1. As estruturas herdadas dos seres vivos são sujeitas a variação aleatória.
2. Algumas variações serão mais úteis do que outras para sobreviver num ambiente particular, e aumentarão a probabilidade da sobrevivência e reprodução.
3. Qualquer ambiente terá recursos limitados para suster populações vivas, mas os organismos tendem reproduzir acima do limiar dos recursos do ambiente.
4. Existe uma luta para existência que “seleciona” as variações para sobrevivência e reprodução.
Observações em apoio do ponto de vista de
Darwin:
1. Os padrões geológicas revelam que a Terra é muito mais antiga que pensado, suficiente antiga para um processo gradual, como a seleção natural, exercer efeitos grandes.
2. O registro fóssil indica que numerosas variações existirem e foram extintas e que muitas espécies atuais têm formas ancestrais.
3. A seleção artificial das espécies domesticadas revela o mesmo processo básico.
4. As espécies diferentes de animais e plantas originam de variações pequenas de poucas estruturas básicas.
5. A diferenciação refletia as diferencias das pressões ambientais entre as formas isoladas das outras.
Teorias da Evolução -
Corolários
O principio da seleção natural de Darwin
– “A seleção natural é o processo gradual pelo qual a
natureza seleciona as formas mais aptos de sobreviver e
reproduzir num ambiente.”
– Para a ação da seleção natural sobre uma população
precisa existir variação na população e competição para
recursos estratégicos.
– O conceito da seleção natural argumenta que os
organismos mais aptos dentro o nicho ambiental
reproduzirão com mais freqüência do que os organismos
menos aptos.
Teorias da Evolução -
Corolários
Deriva genética aleatória é a perda de alelos do poço
gênico de uma população por azar.
Mutação introduz a variação genética a população
reprodutiva.
Fluxo gênico ocorre no exocruzamento resultando na
transmissão de matéria genética entre populações. O
fluxo gênico diminua as diferenças e inibe a
especiação.
Teorias da Evolução -
Corolários
O princípio de herança de Mendel, 1856
– A genética explica a origem da variedade sobre
qual a seleção natural opera.
– Ao experimentar com várias gerações de
plantas, Mendel chegou a conclusão de que a
herança é determinado por partículas discretas
cujos efeitos podem desaparecer numa geração
e depois voltar.
As raízes biológicas da
Variação
Darwin identificou que dentro de cada espécie, existem variações entre os indivíduos.
Muitas dessas variações são funções da constituição genética da espécie – Herdadas pelos seus descendentes
As raízes biológicas da
variação
Mas – – A herança acontece somente se o organismo
tem descendentes! A maioria dos organismos não sobrevivem suficiente para reproduzir.
Os problemas de quem sobrevive e quem reproduz não são aleatórios…
As raízes biológicas da
variação
Um processo de seleção, se repetida geração após geração, produziria uma mudança grande numa espécie.
Por isso, a vantagem de sobrevivência para um atributo baseado na genética resultará, após gerações, numa mudança da espécie inteira.
As raízes biológicas da
variação
Mas todas as variações dentro de uma espécie não são benéficas. – Algumas variações não resultam numa
vantagem reprodutiva.
A evolução não deve ser pensado como o favorecimento do “melhor” ou “mais avançado” …
As raízes biológicas da
variação
Mas – – A evolução somente favorece o organismo
que melhor se adapta ao ambiente em que vive.
– Se o ambiente muda, o padrão de vantagem seletiva também muda.
Seleção = mudança das freqüências alelícas entre gerações devido a sobrevivência e sucesso reprodutivo diferencial dos genótipos
A Evolução Darwiniana é a evolução pela seleção natural
A Seleção Natural resulta na radiação adaptiva e a especiação
A Seleção
Natural
As evidencias da seleção natural estão em todo lugar: Na natureza …
… e também em nossos animais domesticados
A Seleção Natural
A Seleção Natural ocorre quando a forma de vida melhor adaptada ao ambiente sobrevivem por mais tempo e deixam mais proles
A Seleção Natural se apóia em três fatos indiscutíveis: • Os organismos produzem mais proles do que podem sobreviver. •
Os indivíduos variam em características.
– • Muitas características são herdadas pelas roles dos pais.
Sobrevivência pessoal e
genética
“Sobrevivência do mais apto”
– Errôneo
– A sobrevivência pessoal somente tem importância se a sobrevivência resulta no sucesso reprodutivo
– Repasse de genes a próxima geração
Sobrevivência pessoal e genética
Um organismo que vive mais do que outros, mas que não deixa nenhuma prole, é um morto genético vivo.
Por isso, o que realmente importa na evolução não é a sobrevivência pessoal, mas a sobrevivência dos genes. – É por via dos genes que as gerações futuras (e
assim a evolução da espécie) mudarão.
A Seleção Natural
Os organismos que têm características mais aptas aos ambientes em que moram sobrevivem mais, como também seu prole, porque essas características são herdadas.
– Girafas mais altas, felinos mais rápidos, caçadores mais inteligentes, obtêm mais alimentos e sobrevivem melhor
– Pragas ficam resistentes aos pesticidas
Aptidão Darwiniano
O aptidão Darwiniano é a contribuição que um indivíduo tem a poço gênico da próxima geração relativa as contribuições de outros indivíduos.
O aptidão Darwiniano é a contribuição alélica que um indivíduo deixa a próxima geração
O aptidão Darwiniano é uma quantidade igual a produção reprodutivo médio associado com um certo genótipo
Quanto maior a probabilidade que um indivíduo tem de sobreviver e reproduzir (contribuição de alelos a próxima geração), maior o aptidão Darwiniano do indivíduo
O aptidão Darwiniano é geralmente chamado somente como aptidão
Os cientistas geralmente avaliam o aptidão Darwiniano de loco por loco
Aptidão Relativo
Numa forma mais quantitativa da seleção natural, os geneticistas de populações definam o aptidão relativo como a contribuição de um genótipo a próxima geração comparada as contribuições dos genótipos alternativos no mesmo loco… O aptidão relativo dos variantes com maior sucesso reprodutivo é dado o valor de 1,0 para comparação com outros genótipos.
Tipicamente o genótipo com o maior aptidão Darwiniano é atribuído um aptidão relativo de 1,0
Todos os outros genótipos, com valores menores do que o maior aptidão Darwiniano conseqüentemente tem valores de aptidão relativo menor do que 1,0
Se um genótipo produz um médio de 4 filhos por geração e outro genótipo produz um médio de 1 filho por geração, qual é o aptidão relativo do segundo genótipo? E do primeiro?
A seleção pode ser…
“natural” ou antropogenica…
Evolução Biológica
É um via única – uma vez extinta, a espécie não existe mais.
Antibióticos
Antibióticos – Guerra natural
Recurso comum
espécie 1 espécie 2
Recurso comum
espécie 1 espécie 2
antibiótico
Antibióticos – Guerra natural
Antibióticos
Recurso comum
espécie 1 espécie 2
antibiótico
Antibióticos – Guerra natural
Antibióticos
Recurso comum
espécie 1
Antibióticos – Guerra natural
Antibióticos
Resistência aos antibióticos
As bactérias evoluíram genes de resistência aos antibióticos nos plasmids
Resistência codificado pelos plasmideos é facilmente transferida entre espécies devido a
mobilidade dos plasmideos
Ocorrência geralmente baixa a menos sob a seleção pelo uso excessivo de antibióticos
Uso excessivo de Antibióticos cria ‘Super-germes’
50 milhões de toneladas de antibióticos são usados por ano criando ‘Super-germes’ resistentes a maioria dos antibióticos
Exemplo: Tuberculose
2.5 milhões de mortes
Mycobacterium tuberculosis
aumento de resistência
A Seleção Natural Por isso, logicamente…
Alguns indivíduos serão mais aptos no seu ambiente e reproduzirão com mais sucesso.
Esses indivíduos transmitirão mais genes as gerações futuras.
As gerações futuras terão mais genes dos indivíduos mais aptos.
Assim, as característica evoluíram no tempo para assemelhar as características dos ancestrais mais aptos.
Os genótipos que melhor se adaptam as pressões seletivas deixam mais proles
Premissa 3 resulta nos conceitos de adaptação e aptidão
Os genótipos que melhor se adaptam as pressões seletivas deixam mais proles
Premissa 3 resulta nos conceitos de adaptação e aptidão
Adaptação = uma característica
determinada geneticamente que melhora a capacidade de um organismo de sobreviver e reproduzir num ambiente particular.
Premissa 3 resulta nos conceitos de
adaptação e aptidão
Adaptação = uma característica determinada geneticamente que melhora a capacidade de um organismo de sobreviver e reproduzir num ambiente particular.
Adaptar = o processo evolutivo pelo qual um organismo fica mais apto para seus ambientes
Aptidão =
a contribuição relativa dos
descendentes de um indivíduo a gerações futuras
O aptidão é específico a um ambiente particular. (biótico e abiótico).
Ao mudar o ambiente, os valores de
aptidão dos genótipos também mudam Observa a conexão entre ecologia e
evolução.
Algumas propriedades importantes do aptidão:
Algumas propriedades importantes do aptidão: Aptidão é uma propriedade de um
genótipo, não de um indivíduo ou de uma população.
Os indivíduos com o mesmo genótipo compartilham o mesmo aptidão no mesmo ambiente.
O aptidão é medido com uma ou mais gerações.
Novos genótipos e alelos entram a população por via da mutação, imigração (transferência horizontal de genes) e outros. Um genótipo novo que é mais apto do que o genótipo atual eventualmente dominará. Se o genótipo atual não pode ser trocado por um genótipo invasor, representa a estratégia evolutiva estável (Maynard Smith e Price, 1973).
Aptidão
Os conceitos de aptidão e adaptação são relevantes SOMENTE num contexto ecológico específico. Não existe aptidão no sentido absoluto.
Aptidão
Qual dos 4 mecanismos evolutivos gera a adaptação? 1. mutação 2. fluxo gênico 3. deriva genética 4. seleção
Somente a seleção natural, os outros
mecanismos geram mudanças, mas essas mudanças não tem ligação a melhoria da sobrevivência no ambiente
Aptidão
Uma medida do sucesso biológico
O número de genes ou genomas colocados na próxima geração
A contribuição proporcional de um indivíduo a gerações futuras
O indivíduo mais apto
Aquele que deixa o maior número de proles
Aquele que transfere mais genes a próxima geração
Aptidão
Exemplo
Modelo: organismo anual, com um gene, reprodução assexual, reproduz somente uma vez durante a vida.
5 genótipos: A, B, C, D, e E
G, S, F = proporção da energia dedicada a crescimento, sobrevivência (escape dos predadores), e fecundidade
Numero de Genótipos Indivíduos Sobrevivência Sementes
Totais
10 A 2 grande 2 sementes 4 10 B 9 grande 1 sementes 9 10 C 2 pequeno 4 sementes 8 10 D 4 médio 5 sementes 20 10 E 5 médio 4 sementes 20
Total 61
G:F:S em A=6:1:1, B=1:1:6, C=1:6:1, D=1:1:1, E=1:1:2
Exemplo
Genótipo freqüência antes após uma geração
A 10/50=0.2 4/61=0.06 B 0.2 9/61=0.15 C 0.2 8/61=0.13 D 0.2 20/61=0.33 E 0.2 20/61=0.33 Aptidão = número de genes ou genomas colocado
na próxima geração Aptidão de D e E = 20/10 = 2 Aptidão de C = 8/10 = 0.8 Aptidão de B = 9/10 = 0.9 Aptidão de A = 4/10 = 0.4
Exemplo
Matéria, Energia, Espaço, Tempo Informação
Aumento de entendimento Pouco conhecido
MEET Compressão/Densidade/ Eficiência sempre diminuem. Os recursos de MEET necessários for qualquer processo padrão ou computação seguem a regra: “Mais, Melhor, com Menos.”
O Universo MEETI
Física do Universo “MEETI” Puxador Físico: Compressão de MEET (Eficiência e Densidade) Propriedades Emergentes: Inteligência da Informação (Modelos Globais) Interdependência da Informação (Ética) Imunidade da Informação (Resilencia) Informação Incompleta (Procura) Uma especulação interessante da Teoria da
Informação:
↑ Entropia = ↑ Negentropia
Perda do potencial energético e ganho do potencial de informação. Um meta-potencial escondido se conserva.
Paisagem de Aptidão
Espaço Genotípico –
Micro-evolução
1. A micro-evolução é a ocorrência de mudanças de escala pequena nas freqüências alélicas de uma população, durante poucas gerações, ou mudanças sob o nível da espécie
2.Genética de populações
3.Genética ecológica
Macro-evolução
1. A macro-evolução refere a evolução que ocorre ao nível de espécie ou a um nível superior a espécie.
2.Paleontologia 3.Biologia do desenvolvimento 4.Genômica comparativa
A quantidade de divergência (mudança) genética forma um
continuo:
Micro-evolução Macro-evolução mudanças pequenas mudanças grandes
Micro-evolução = adaptação
Macro-evolução = especiação
Qual é o mecanismo da seleção natural?
1. Os genótipos dentro de uma população variam e essa variabilidade e herdada.
2. Os componentes bióticos e abióticos do
ambiente de um organismo atuam como pressões seletivas.
3. Os genótipos que são melhores adaptados a
essas pressões seletivas deixam mais proles.
O que introduz variabilidade nos genótipos?
Genótipo e Fenótipo
Genótipo – todo o matéria genética de um indivíduo (os genes) Fenótipo – os atributos físicos do indivíduo
O que introduz variabilidade nos genótipos?
Mutações
Introduzem novas variações genéticas
O que introduz variabilidade nos genótipos nas bactérias?
Mutações Plasmideos Transformação Transducção Conjugação … podem introduzir variabilidade
genética em populações de bactérias
Transferência horizontal de genes
Mutação = uma mudança herdada da seqüência dos nucleotídeos do ácido nucléico genético, resultante de uma alteração dos produtos codificados pelo gene
Mutação Genética
mutação ocorre pela alteração do DNA – “errores” na reprodução durante a
divisão celular
– Disfunção pela radiação de alta energia (raios X, raios gama) ou partículas (raios cósmicos), – ou por químicos tóxicos
Mutação causa mudanças para o pior ou para o melhor – pode terminar na especiação (ou
extinção)
Cortes Temporais
População
N 1
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
Tempo
Todas as posições tem ancestrais comuns
Todas as posições têm um ancestral comum de uma seqüência
O que introduz variabilidade nos genótipos nos fungos?
Mutações
Anastomose
… podem introduzir variabilidade genética em populações de fungos
As populações com poços gênicos diversos têm muita variação dos alelos.
Como essa variabilidade é repassada (herdada)?
Os genótipos repassam a variabilidade
por via da reprodução
Nos organismos que reproduzem sexualmente (Muitas espécies de algas, zoopláncton, fungos, insetos, vertebrados, e protozoários), a recombinação ocorre com a reprodução (a matéria genética e misturada a cada geração). Isso significa que alelos novos que aparecem por meio das mutações são colocadas imediatamente numa diversidade de ambientes genéticos
Os genótipos repassam a variabilidade por via da
reprodução Porém, a recombinação não é ligada a
reprodução nos organismos assexuais (bactéria, archaea, muitas espécies de algas, fungos ....). A recombinação ocorre nos organismos assexuais, mas não precisa ser ligada a reprodução.
Os genótipos repassam a variabilidade por via da
reprodução
A recombinação tem implicações grandes sobre como a seleção natural atua sobre a variância das populações.
A sexual recombinação sexual é rara nas bactérias (Cohen, 1996) e a transferência horizontal de genes é mais comum (Pennisi 2004)
Quais são as pressões
seletivas do ambiente de um
organismo?
Exemplos de fatores bióticos:
predadores
competidores
mutualistas
Exemplos de fatores abióticos:
Disponibilidade de recursos
Condições físicas
Condições químicas
Fatores da erosão da variação genética
A seleção natural direcional estabilizante
Perda aleatória de alelos, aumenta em populações menores
– Efeito do fundador--> gargalho genético (uma ou poucas gerações)
– Deriva genética, em várias gerações, leva a perda ou fixação aleatória de alelos porque alguns indivíduos não cruzam, alguns alelos não compõem gametas de sucesso
Endogamia = cruzamento entre indivíduos com parentesco genético
Determinismo Ambiental
Os genótipos dominantes novos podem emergir em ambientes diferentes.
A diversidade ambiental leva a diversidade biológica
Processos da evolução biológicca
Mutação
Seleção Natural
Migração
Deriva Genética
Deriva Genética = mudanças estocásticas das freqüências alelícas em populações pequenas
Wilson e Bossert, 1971
Deriva Genética
Amostra 10% de sapos de uma floresta – 1000 sapos verdes – 1000 sapos azuis
Probabilidade de obter ~100 sapos verdes e ~100 sapos azuis Amostra 10% dos sapos de uma floresta – 10 sapos verdes – 10 sapos azuis
Menor probabilidade obter números iguais de sapos verdes e azuis.
Efeitos da deriva genética sobre a variação populacional
A variabilidade genética depende do tamanho populacional
A deriva genética eroda a variabilidade em populações pequenas
A endogamia (sucesso reprodutivo reduzidos em populações muito próximas) é pior em populações pequenas
Populações grandes favorecem a manutenção e dispersão da variabilidade genética
Deriva Genética Mudanças de DNA ou genes que resultam por acaso em vez de pela mutação Efeito cumulativo de amostrar uma população Significância maior em casos de um tamanho populacional pequeno, ou seja, uma variabilidade genética pequena que permite menos indivíduos serem resistentes a mudanças ambientais. – Qualquer característica (alelo), deletéria, benéfica
ou neutra tem mais probabilidade de ser perdida numa l população pequena (poço gênico) do que numa população maior
Endogamia em animais cativos
Problemas reprodutivos aliviadas por translocação
(de Westemeier et al. 1998. Tracing the
long-term decline and recovery of an
isolated population. Science 282: 1695-
1698)
Tamanho populacional e o risco de extinção
Fluxo Gênico = introdução ou perda de alelos novos numa população pela imigração ou emigração.
Wilson e Bossert, 1971
Causas da evolução
•Influencias ambientais
•Migrações
• Deriva genética
• Seleção sexual
Migração
As populações podem ficar isoladas, e suas características genéticas ficam dominantes se sobrevivem no ambiente novo
Importante em tempo geológico, = 103 a
106 anos. As popuações podem ficar isoladas devido a
topologia mutante da terra e do mar, incluindo os continentes migrantes.
Fluxo Gênico -> os indivíduos férteis entram e saem de uma população -> reduz as diferencias genéticas entre as populações
Migrações:
Freqüências dos grupos sanguíneos dos -> Brancos americanos -> Pretos americanos (12% da população, 1990) Populações entre quais ocorre o fluxo gênico. -> 3.6% dos genes na população preta entram cada geração -> A população dos pretos americanos é geneticamente 70 – 80 % Africana 20 – 30 % misturada com brancos
Migrações
Depressão exogâmica em Capra ibex ibex -> população nas montanhas Tatra foi extinta -> estoque novo importado doa Alpes -> e posteriormente da Turquia -> O ibex da Turquia tinha uma estação reprodutiva mais cedo -> pairou em fevereiro, o mês mais frio nas montanhas Tantra http://www.funet.fi/pub/sci/bio/life/mammalia/artiodactyla/bovidae/capra/ibex-1.jpg
Migrações
Desafios ambientais: -> mudança em recursos -> mudanças nos produtos metabólicos -> mudança de populações de predadores, parasitas ou presas
Influencias ambientais
Variabilidade fenotípica: -> mortalidade diferencial -> fecundidade diferencial -> sucesso reprodutivo diferencial
Influencias ambientais
Fisher: “Quanto maior a variabilidade genética sobre qual a seleção para aptidão pode atuar, maior a melhoria esperada de aptidão.” -> em geral, a seleção diminua a variabilidade -> mas também pode tirar vantagem da variabilidade na qual pode escolher
Influencias ambientais
… mas também pode tirar vantagem da variabilidade na qual pode escolher => plasticidade de comportamento
Influencias ambientais
Competição e relações predador e presa => A melhoria do aptidão de uma espécie implica um aptidão menor em outra espécie
Influencias ambientais
Darwin: “Se algumas dessas muitas espécies ficam modificadas ou melhoradas, outras terão de ser melhoradas a um grau correspondente ou serão exterminadas” Corrida de armas evolutiva
=> Hipótese da Rainha Vermelha
Influencias ambientais
Variação ambiental
Os elementos chaves do ambiente de um organismo incluem: – temperatura
– água
– Luz solar
– solo
Muitos organismos empregam ativamente mecanismos para manter o equilíbrio fisiológico, e outros conformam ao ambiente.
Agora, você vê, precisa correr tanto para ficar no mesmo lugar" A Rainha Vermelha a Alice
A Hipótese da Rainha
Vermelha
Proposta em 1973 por Leigh Van Valen
-> relações de predador e presa sobre uma base evolutiva
Evolução Convergente
As espécies de uma bioma se distinguem entre áreas mais têm adaptações similares.
Isso e conhecido pelo nome evolução convergente (desenvolvimento das mesmas soluções evolutivas aos problemas ecológicos)
Evolução Convergente
Por exemplo, a vegetação dos desertos do mundo se caracteriza por sistemas radicais extensos, capacidade de armazenar água por muito tempo, cobertura de ceras grossas para inibir a perda de água, e folhas muitas pequenas
Convergência Espécies diferentes mas com estruturas similares
Picidae
Hawaii
Galapagos
New Zealand
África América do Sul
Mesma função no ecossistema Pica-paus do Pacifico
Variação dentro de uma espécie
Perene Achillea lanulosa, transplante e transplante recíproca
Seleção Natural pela poluição
– melanismo industrial
Seleção Natural pela predação
O que é a variação genética?
Amplitude (variância) dos fenótipos
Arranjos diferentes dos cromossomas (citogenética)
Diferencias da seqüência de DNA entre os indivíduos
Eletroforese--> electromorfos = alozimas
Índices da variabilidade dentro de populações
– Heterocigosidade = proporção dos indivíduos que são indivíduos que são heterozigóticos, como média de todos os locos genéticos
– Polimorfismo = proporção dos locos dentro da população que é polimórfica (com dois ou mais alelos, e mais freqüentemente é <95% dos alelos totais)
eletroforese de gel de amido
Exemplos de polimorfismo dos heterozigotos
No gel de amido na slide anterior, 8 dos 20 indivíduos nesse loco (ou seja, um enzima ou proteína produzido por um gene em um loco) são heterozigotos. Por isso, a heterozigoticidade = 8/20 =40%. Mas, essa estima é pobre. Por que? 30 % dos locos mo homem e nas moscas de fruta Drosophila são variáveis (mais de um alelo). Por isso o polimorfismo = 30%.
Perguntas
A população demonstra sucesso biológico?
Os genótipos têm o mesmo sucesso?
O que acontece se a herbivoria aumenta?
Especiação
O processo pelo qual uma nova espécie é formada
A especiação é um processo evolutivo que produziu a riqueza de espécies na Terra. Mais de 2.5 milhões de espécies estão descritas e provavelmente existem milhões de espécies ainda não descritas.
A especiação por alopatria é considerada como a forma dominante de especiação, mas a especiação por simpatria também ocorre.
O que é uma espécie?
Não é tão fácil.
Macro-evolução e Especiação
A evolução cria (e destrua) espécies novas, mas …
These are members of different species - eastern (left) and western (right) meadowlark.
Dois Padrões de Especiação
Evolução não Ramificante
Evolução Ramificante
Como se originaram as espécies?
O isolamento geográfico é o mecanismo extrínseco primário .
A chave da especiação é o isolamento reprodutivo de
populações.
Existem mecanismos de isolamento reprodutivo extrínsecos e
intrínsecos.
A Especiação por Alopatria
Duas espécies de esquilo de chão provavelmente evoluíram de uma população ancestral comum que era separada pela formação do Grand Canyon.
Ammospermophilus harrisii Ammospermophilus leucurus
A Especiação por Alopatria
• 1. Uma população
• 2. A população fica dividida por uma barreira isolando sub-populações
A Especiação por Alopatria
• 3. As duas populações evolvem independentemente, causando uma divergência em seus atributos.
• 4. As populações reunidas ao retirar a barreira, mas já são tão distintas que não cruzam entre elas.
A Especiação por Alopatria
Muitos eventos geológicos e climáticos podem servir como barreiras que separam populações provocando a especiação
Ilhas formada no mar por vulcanismo Mudanças do padrão da corrente oceânico O clima esquenta forçando a vegetação a altitudes maiores O clima fica mais seco que divida lagos em lagos menores O nível de mar aumenta, criando ilhas A capa glacial aumenta Montanhas são criadas
O Isolamento Reprodutivo ocorre com ou sem o Isolamento Geográfico
A especiação por alopatria ocorre quando o isolamento geográfico cria uma barreira reprodutiva (um mecanismo extrínseco).
A especiação por simpatria ocorre quando uma barreira reprodutiva é criada por causas distintas do isolamento geográfico (mecanismos intrínsecos).
Especiação por alopatria Especiação por simpatria
Os Mecanismos Reprodutivos Intrínsecos Sempre São Necessários para a Especiação
Os mecanismos intrínsecos envolvem mudanças nos indivíduos que inibem o cruzamento.
Na especiação por alopatria, os mecanismos intrínsecos atuam uma vez as populações ficam fisicamente separadas.
Na especiação por simpatria, os mecanismos intrínsecos são os únicos atuantes.
Ammospermophilus harrisii Ammospermophilus leucurus
Vários Mecanismos de Isolamento Reprodutivo Intrínseco Puxam a Especiação
(different habits within an overlapping range)
Isolamento Temporal Se os indivíduos entram em contato, não podem cruzar se a reprodução tem uma janela temporal distinta.
Isolamento Ecológico Se os indivíduos vivem no mesmo habitat, eles não podem cruzar se não entram em contato.
Radiação adaptativa
A radiação adaptativa é a especiação rápida de uma ou poucas espécies associada a exploração de recursos ecológicos disponíveis.
Os rituais de cortejo são críticos para o cruzamento dentro de uma espécie, mas ineficazes de atrair outra espécie.
Vários Mecanismos de Isolamento Reprodutivo Intrínseco Puxam a Especiação
Isolamento por comportamento Ainda se os indivíduos reproduzem ao mesmo tempo, não se atraem.
Os rituais de cortejo são críticos para o cruzamento dentro de uma espécie, mas ineficazes de atrair outra espécie.
Mecanismos de Isolamento por Comportamento
Vários Mecanismos de Isolamento Reprodutivo Intrínseco Puxam a Especiação
Isolamento Gamético Ainda se são compatíveis fisicamente, um embrião não formará se o ovo e a esperma não juntam apropriadamente.
Isolamento mecânico Ainda se se atraiam, não podem copular se não são compatíveis fisicamente
Vários Mecanismos de Isolamento Reprodutivo Intrínseco Puxam a Especiação
A não fertilidade híbrida Ainda se acontece a fertilização, as proles podem não Sobreviver, ou se sobrevivem, podem não reproduzir
A não fertilidade híbrida foi a razão do clonagem da Mula
O papel da troca genética (recombinação de alelos) na evolução.
O paradigma da especiação geográfica foi desenvolvido de pesquisas com populações com reprodução sexual
Premissas desse paradigma:
As combinações alelícas são misturadas a cada geração.
A reprodução de sucesso somente ocorre entre indivíduos muito aparentados.
Especiação geográfica = especiação alopatrica
Esse paradigma não funciona com as bactérias e os organismos assexuais:
1. As combinações alelícas NÃO são aleatorizadas a cada geração. Somente uma pequena quantidade de matéria genética é trocada (via conjugação, transformação, transdução, e transferência de plasmideos).
Cohan sugere que essa troca ocorre a uma freqüência baixa (10-8 à 10-7 trocas por segmento de genes por genoma por geração). Porém, Pennisi sugere que a taxa de troca e muito maior, especialmente em ambientes de stress.
2. A troca genética de sucesso ocorre entre
indivíduos que NÃO são parentes próximos (“troca genética promiscua").
Esse paradigma não funciona com as bactérias e os organismos assexuais:
O processo da seleção periódica em bactéria elimina a diversidade do poço genético da população. (Figura 3 de Cohan, 1996)
Ainda com níveis baixas de recombinação, existe uma troca genética suficiente, para permitir novas combinações alelicas.
(Figura 4 de Cohan, 1996)
Cohan (1996) concluiu que:
1. A recombinação NÃO preserve a diversidade genética de bactéria.
2. A troca genética NÃO ameaça a integridade de adaptações populacionais.
3. A troca genética pode transferir adaptações entre espécies de bactéria.
Implicações:
1. As mutações adaptivas em bactéria têm o potencial de erodir a diversidade da população.
Diferente a organismos que reproduzem
sexualmente, a mutação adaptiva é transferida a vários ambientes genéticas e não implica que a genoma intera do indivíduo da mutação original é transferida interamente.
Implicações:
2. A taxas de recombinação de > 10-5 trocas por segmento de genes por genoma por geração, as populações ecologicamente distintas podem não ser distinguíveis (variância entre as populações é igual a variância dentro das populações ) devido a variância suficiente de seqüências neutras.
Implicações:
3. As seqüências adaptivas de genes ocorrem em qualquer lugar
A especiação Ocorre a Taxas Que Variam Muito
Uma taxa devagar de especiação é evidenciada por Limulus polyphemus (13 espécies existentes) e uma espécie fóssil de 300 milhões de anos
Uma taxa rápida de especiação é evidenciada nas Geospizinae das ilhas Galapagos, que diversificaram para formar 13 espécies nos últimos 100.000 anos.
Taxas de Especiação
As generalistas, como Limulus polyphemus , tendem ficar como espécies estáveis.
As especialistas, como as Geospizinae das ilhas Galapagos, tendem ser espécies não estáveis. A especiação também é rápida quando, como no caso das Geospizinae, nichos novos ficam disponíveis.
Dinâmica da Especiação – Gradualismo ou Equilíbrio Pontuado?
O equilíbrio pontuado apresenta uma interpretação melhor da dinâmica de especiação.
a
Equilíbrio pontuado
A Evolução Cria Organismos Perfeitos?
Não, somente cria organismos melhores por que a evolução é restrita pela historia e estremecida pelos eventos aleatórios.
Essencialmente, cada organismo da Terra é uma parte significante da soma de acidentes.
As Espécies Aparecem e Desaparecem
As melhores estimativas do registro fóssil indicam que mais de 99% das espécies que existiram agora são extintas.
Uma “longevidade” típica de uma espécie e de aproximadamente 1 milhão de anos.
As Extinções em Massa Ocorrem
Gary Larson
A Extinção em Massa do Cretáceo - Terciário
Estamos Causando a Extinção em Massa?
O que é uma espécie?
Somente existe uma (atualmente) espécie humana.
E todos esses são membros de uma espécie.
O que é uma espécie?
O que é uma espécie?
Nossa definição será: Uma espécie é um grupo de indivíduos capazes de cruzar entre eles e produzir proles ferteis.
Isso é o conceito de uma espécie biológica. Como qualquer tentativa de definir o que é uma espécie, também tem muitos problemas.
O que uma espécie? Uma espécie consiste de
populações de indivíduos – capazes de cruzamento – compartindo informação
genética – Com características
Genoma – código guardado nos filamentos do DNA que é copiado na divisão celular e juntado na reprodução
Acido De-oxy-ribo-nucleico: qualquer de vários ácidos nucleicos que formam a base molecular da herdaria,especialmente localizadas no nucleo celular, e formam um hélice dobre
Espécie: um grupo de indivíduos que aparentemente são iguais para um observador experto
O teste da espécie é que os indivíduos membros cruzam
entre eles, diretamente ou por meio de intermediários, para produzir proles viáveis.
O processo de determinação da espécie é a identificação
biológica. – A identificação correta pode ser traçada ao
espécime tipo usado para descrever a espécie. – O espécime tipo é depositado num museu pelo autor
da descrição da espécie.
A definição de espécie funciona para bactéria? Vírus?
A Determinação do que é e o que não é uma espécie distinta pode ter
conseqüências econômicas
Strix occidentalis Strix varia
Um Problema do Conceito de Espécie Biológica
Para organismos que reproduzem assexualmente, como bactéria, o que constitua uma espécie?
www.pbs.org/wgbh/evolution
Uma espécies De anel
www.virtuallaboratory.net
Gênero: um grupo de espécies com parentesco elevado
Os nomes científicos são da forma: Gênero espécie, – Por exemplo Homo sapiens (nós), Acanthaster planci (estrela
do mar), Atta sexdens (a saúva limão) . – Nomes de Gêneros e espécies provem do Latim ou Grego
O nome de uma espécie deve incluir o ano e o autor da
descrição original: Crassostrea gigas (Thunberg, 1793) (ostra japonesa). – Cuidado com itálico e (parêntese): têm sentido. – Os nomes científicos são constantes; os nomes comuns variam
com cultura, local e linguagem.
O que acontece com os fosseis?
O paleontólogo precisa ter cuidado de … – Registrar informações sobre os sedimentos
onde foram encontrados os fosseis
– O método comparativo precisa ser usado para responder…
Como o novo fóssil compare com esqueletos modernos além de outros fosseis existentes?
Por que um nome científico?
A parte menos científica da biologia.
Por que?
O que é uma espécie?
• Insetos nas sementes de macucu (Aldina latiflora) antes e depois da
dispersão
• Influência de variáveis ambientais sobre a migração e extensão da área de
forrageamento de uma colônia de Eciton burchelli (Ecitonini) na Amazônia
central
• Padrão de distribuição dos machos do capitão da mata no dossel e sub-
dossel
INDEXAÇÃO TAXONÔMICA DAS ESPÉCIES
• Insetos nas sementes do macucu Aldina latiflora (Leguminosae) antes e
depois da dispersão
• Influência de variáveis ambientais sobre a migração e extensão da área de
forrageamento de uma colônia da formiga-de-correição Eciton burchelli
(Formicidae: Ecitonini) na Amazônia central
• Padrão de distribuição dos machos do capitão da mata Lipaugus vociferans
(Aves: Cotingidae) no dossel e sub-dossel
• Ocorrência e impacto de “erva passarinho” (Psittacanthus sp.:
Loranthaceae) sobre Cecropia spp. na várzea da Amazônia Central
• Efeito da inundação sobre a estrutura da população adulta do açaizeiro
Euterpe precatoria Mart. (Arecaceae) em uma floresta de terra firme da
Amazônia central
INDEXAÇÃO TAXONÔMICA DAS ESPÉCIES
• Ocorrência e efeito da erva-de-passarinho Psittacanthus sp.
(Loranthaceae) sobre espécies de Cecropia (Moraceae) na várzea da
Amazônia Central
• Efeito da inundação sobre a estrutura da população adulta do açaizeiro
Euterpe precatoria (Arecaceae) em uma floresta de terra firme da
Amazônia central
Quantas espécies existem?
Não temos a mínima idéia.
Quase 2 milhões de espécies foram descritas.
Estimativas do número de espécies existentes variam de 4 milhões à 100 milhões (com 10 a 15 milhões sendo a estimativa superior para a maioria dos cientistas).
Classificando a Diversidade da Vida
Por que fazer?
Uma razão intrínseca é que os sistemas modernos de classificação nós informa quem tem parentesco com quem e como todos nos evoluímos.
Uma razão prática é que se queremos preservar um ambiente compatível com a vida humana, precisamos saber o que existe.
Por que fazer?
Classificando a Diversidade da Vida
O Sistema Hierárquico de Líneo de Classificação
O Sistema Hierárquico de Líneo de Classificação
Ordem Carnivora
Reino Animalia
Filo Cordata
Classe Mamalia
Espécie Felis domestica
Genro Felis
Familia Felidae
Árvores filogenéticas A diversificação da vida é resultado de numerosos eventos de especiação durante a existência da vida na Terra.
A historia evolutiva da divergência e demonstrada por meio de diagramas conhecidos como árvores filogenéticas.
Similar as genealogias familiares, esses demonstram relações entre os organismos.
Caderneta de Darwin – Primeira árvore filogenética
Ernst Haeckel
A árvore da vida
Século 19
Como Classificamos os Organismos? Idealmente, uma classificação se baseia nas relações evolutivas entre os organismos.
A cladística é o método de classificação a base da procura de filogenias (de determinar a relação evolutiva).
A relação evolutiva entre os organismos é sua filogenia.
A cladística procede ao comparar os atributos compartilhados ancestrais e derivados entre conjuntos de organismos.
Cladistica
A filogenia (cladograma) dos
vertebrados.
Quanto maior o número de atributos derivados compartilhados por um par de espécies, maior seu grau de parentesco.
Quanto maior o grau de parentesco, mais próximo fica o ancestral comum mais recente.
Cada nódulo indica um ancestral comum
Atributos derivados
Fig. 1.12 (TE Art)
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Equus Hippidium and other genera
Nannipus
Pliohippus
Callipus
Parahippus
Styohipparion
Hipparion Neohipparion
Megahippus
Archaeohippus
Hypohippus
Anchitherium Hypohippus
Miohippus
Mesohippus
Paleotherium
Propalaeotherium
Pachynolophus
Epihippus
Orohippus
Hyracotherium
Merychippus
O que é a filogenética?
A filogenética é o estudo das relações evolutivas dentro de e entre as espécies.
jacarés
aves
lagartos
roedores roedores
primatas
marsupiais
O que é a filogenética?
jacarés
aves
lagartos
cobras
roedores
primatas
marsupiais
Isso é um exemplo de uma árvore filogenética.
Árvores filogenéticas •As árvores são construídas após analise dos padrões de similaridade entre os organismos atuais.
•.
Figure 5.4
Árvores filogenéticas
Figure 5.4
Árvores filogenéticas
Figure 5.4
A grande árvore da vida
Estamos aqui!
É crítico (e freqüentemente difícil) distinguir a Homologia da Analogia
As estruturas homologas, como a asa do morcego e o braço da gorila, são similares porque são derivadas por modificação de uma estrutura ancestral compartilhada. Homology is the key to establishing phylogenies.
Homologia: Atributos comuns em espécies diferentes resultantes de uma descendência ancestral comum.
gorila morcego
Ossos do braço Ossos da asa
Homologia versus Analogia
Analogia é a similaridade devido a evolução convergente..
A analogia confundida por homologia confunda a filogenia.
cavalo litopterno
Pé de um dedo Pé de um dedo
Analogia: Atributos de função similar e estrutura superficial similar que não têm uma descendência ancestral comum.
Conceitos Filogenéticos:
Interpretação de Filogenias
Seqüência A
Seqüência B
Seqüência C
Seqüência D
Seqüência E
Tempo
Qual seqüência tem mais relação a B?
A, porque B divergiu de A mais recentemente do que de qualquer outra seqüência.
A posição física na árvore não tem sentido! Somente importa a estrutura da árvore.
Raízes e a Interpretação de
Árvores
bactéria arquebactéria
ipê
Mosca de fruta
arara
homem bactéria
arquebactéria
ipê
Mosca de fruta
arara
homem
bactéria
arquebactéria
ipê
Mosca de fruta
arara
homem
– ossos
– núcleo celular
+ núcleo celular
+ossos
Tipos de Árvores
Raiz
50 milhões de anos
tubarões
cavalos do mar
sapos
corujas
jacarés
tatus morcegos
Árvores evolutivas medem o tempo.
Raiz
tubarões cavalos do mar
sapos corujas
jacarés tatus
morcegos 5% mudança
Filogramas medem a mudança.
Conceitos Filogenéticos:
Homologia e Homoplasia
Pelo? Asas?
Morcego
Macaco
Gavião
morcego macaco gavião
+ pelo
Sem pelo Sem asas
+ asas
+ asas
Homologia: identidade devido
ao ancestral comum (sinal evolutivo)
Homoplasia: Identidade a pesar de
ancestral separado (ruído evolutivo)
Árvores são hipóteses sobre a
historia evolutiva
Já vimos um entendimento e a formulação dessas hipóteses.
Agora, vamos ver como testar as hipóteses.
Testando Árvores Examine essas quatro seqüências:
Como explicar o atributo indicado?
P. A C A T A C G Q. G T A T A C G R. G C A C A T G S. G C A C A C A
1. Homologia: mudou somente uma vez. 2. Homoplasia: mudou duas ou mais vezes.
P Q
R S
Homologia mais provável, mas ainda existe a possibilidade da homoplasia.
Examine quatro outras seqüências:
W. A C A T G T C A G A C G X. G T A T G T C A G A C G Y. G C A C A C T G A A T G Z. G C A C A C T G A A C A
P Q
R S
A homologia e a homoplasia são possíveis. Qualquer mudança acontece a sua probabilidade relativa?
A homologia é muito mais provável; a homoplasia não muito provável.
Testando Árvores
Princípio básico:
Ramos compridos Sinal evolutivo forte
A
B
C
D
Ramos curtos Sinal evolutivo fraco
A
B
C
D
Ramos de comprimento zero Nenhum sinal evolutivo
A
B
C
D
Testando Árvores
Resultados de Análise Cladística As Vezes Difere de Esquemas Clássicas de Classificação
Qual par tem mais parentesco? Lagarto / crocodilo ou ave / crocodilo?
A análise cladística indica que o par ave / crocodilo tem mais parentesco do que lagarto / crocodilo..
Ocotillo do Deserto de Chihuahua
Allauidia de Madagascar
Outro Conjunto de Analogias Criadas pela Evolução Convergente
Extinção
Extinção é o sumiço de uma espécie da face da Terra.
O tempo médio de existência de uma espécie na Terra é ~1–10 milhões de anos. As espécies atuais na Terra = o número formado pela especiação menos o número retirado pela extinção.
Extinção em massa
1. A extinção em massa ou um evento de nível de extinções (ENE) é uma queda acentuada do número de espécies num período relativamente curto de tempo.
Extinção e diversificação
1. 99% das espécies estão extintas
Extinção e diversificação
1. 99% das espécies estão extintas 2. Aumento da diversidade após grandes extinções
Extinção e diversificação
1. 99% das espécies estão extintas 2. Aumento da diversidade após grandes extinções 3. Regularidades:
• Diversidade similar nos últimos 300 milhões de anos • Comunidades ecológicas similares as atuais • Distribuições de abundância similares
Extinção e diversificação
1. 99% das espécies estão extintas 2. Aumento da diversidade após grandes extinções 3. Regularidades:
• Diversidade similar nos últimos 300 milhões de anos • Comunidades ecológicas similares as atuais • Distribuições de abundância similares
• Contingências
Genes ruins ou má sorte?
1. Ciclos de 23 milhões de anos 2. Asteróides 3. Explica alguns eventos (extinção KT)
4. No entanto: • Não há correlação entre extinção e tamanho da cratera
Fatores endógenos
1. Diversidade constante • Apesar da extinção e diversificação contínua
2. Stasis pontuada por diversificação e extinção rápida:
Fatores endógenos modulando efeitos exógenos
1. Efeitos cascatas em teias tróficas
O que é mais importante?
1. Estudo de série temporais
Periodicidade
1. Análises recentes sugerem que há um certo grau de periodicidade nas extinções, mas não explica as grandes extinções
Processos aleatórios?
1. Diversificação é um processos de ramificação
Processos aleatórios?
1. Diversificação é um processos de ramificação 2. Taxa de ramificação constante (D) 3. Taxa de extinção constante (E)
4. Se D> E o clado sobrevive 5. Se D<E extinção do clado
Processos aleatórios?
1. Qualitativamente similar 2. Se D > E diversificação constante 3. Se D < E extinção constante
No registro fóssil
1. D é um pouco > E
Como gerar extinções abruptas?
1. Efeito dependente do número de clados 1. Para um número baixo de clados, D > E 2. Para um número alto de clados, D < E
Predição
1. Séries temporais aleatórias
Extinção Algumas espécies são mais vulneráveis a extinção do que outras:
• Espécies em populações pequenas
• Espécies adaptadas a um recurso ou maneira de vida especializado
A qual nível opera a seleção natural?
O indivíduo ou o grupo?
Sociobiologia: A teoria que as estruturas sociais e interações das espécies, incluindo o Homem, podem ser explicadas do ponto de vista evolutiva
As estruturas sociais não somente influenciadas pela biologia evolutiva, mas também determinadas?
Somos livres?
“os leões raramente brigam até a morte porque se fazem isso colocaria em risco a sobrevivência da espécie”
“o salmão migra milhares de quilômetros do oceano para reproduzir no seu córrego natal e se matando no processo por cansaço para
assegurar a sobrevivência da espécie”
Wynne-Edwards propus que os organismos têm adaptações para assegurar que sua população ou espécie controla a taxa do consumo.
De forma igual, os indivíduos restringem sua taxa de natalidade para inibir a sobre-população.
O indivíduo “egoísta” coleta a oferta de um mundo de auto-restrição: Custo público versus benefício privado
Não benefícios materiais, mas a repasse de mais copias de sua estratégia egoísta
Essas são frases corretas??
C
S
C
C
C
C
C
C
C
C
S
S
S
S
S
S S
S
S
C
X
X
C S
C
C
C C C
C S
C
C
C C C
Seleção de Grupo – sobrevivência ou reprodução diferencial de grupos
Mas por que isso não funciona?
1) Os grupos precisam nascer mais rapidamente do que os indivíduos, o que acontece raramente
2) Os grupos precisam estar isolados 3) Os grupos “cooperativos” sempre são mais
vulneráveis à invasão de indivíduos egoístas.
Seleção de Grupo – sobrevivência ou reprodução diferencial de grupos
A cooperação ou comportamentos que servem o
“bem do grupo” podem evoluir (realidade nós
mostra o oposto), mas a maioria desses
comportamentos são inerentemente egoísta
Punir os defletores ....
Seleção de Grupo – sobrevivência ou reprodução diferencial de grupos
O indivíduo “egoísta” coleta a oferta de um mundo de auto-
restrição: Custo público versus benefício privado
Implicações para a biologia da conservação
Tamanhos populacionais menores têm a tendência a ficar em risco e assim podem ser extintas
Regra de“50/500” na biologia de conservação:
– Pelo menos 50 indivíduos necessários na população para evitar problemas da endogamia
– Pelo menos 500 indivíduos necessários para eitar problemas da deriva genética
– As espécies em risco de extinção geralmente demonstram uma baixa variabilidade genética
Baixo nível de migração (ou translocação intencional--> exogamia) pode mitigar os problemas genéticos
A variabilidade genética baixa também inibe a resposta evolutiva a mudanças ambientais aumentando os riscos da extinção
Conclusões:
Problemas ecológicos, como o sucesso reprodutivo, sobrevivência, tamanho populacional e persistência populacional podem ser examinados por maneiras evolutivas e genéticas
O sucesso ecológico está relacionado a variabilidade genética
– A variabilidade genética tende a ser perdida em populações pequenas
– Viabilidade e reduzida em populações pequenas
Resumo: Evolução
Darwiniana pela Seleção
Natural
A variação individual
Essa variação é herdada
Uma taxa reprodutiva diferencial
A interação entre as características do indivíduo com o ambiente
Intervalo