Galeria de imagens do Hummingbird Beija-flor ruivo ( Selasphorus rufus ) O longo bico e a língua de um colibri evoluíram para permitir que o pássaro penetrasse profundamente em uma flor em busca de néctar. Ver mais fotos de beija-flor . Tim Zurowski / Todas as fotos do Canadá / Getty Images Várias centenas de milhões de anos atrás, não havia animais vertebrados na terra. As únicas espécies de vertebrados no mundo eram peixes, todos os quais viveram debaixo d'água. A competição por comida era intensa. Algumas espécies de peixes que viviam perto da costa desenvolveram uma mutação estranha:a capacidade de se empurrar na lama e na areia da costa com suas nadadeiras. Isso lhes deu acesso a fontes de alimento que nenhum outro peixe poderia alcançar. A vantagem deu a eles maior sucesso reprodutivo, então a mutação foi passada adiante. Este é o que chamamos seleção natural .
A seleção natural é o motor que impulsiona evolução . Os organismos mais adequados para sobreviver em suas circunstâncias particulares têm uma chance maior de transmitir suas características para a próxima geração. Mas as plantas e os animais interagem de maneiras muito complexas com outros organismos e seu ambiente. Esses fatores trabalham juntos para produzir a gama incrivelmente diversa de formas de vida presentes na Terra.
Ao compreender a seleção natural, podemos aprender por que algumas plantas produzem cianeto, porque os coelhos produzem tantos descendentes, como os primeiros animais emergiram do oceano para viver na terra, e como alguns mamíferos eventualmente voltaram. Podemos até aprender sobre a vida microscópica, como bactérias e vírus, ou descobrir como os humanos se tornaram humanos.
Charles Darwin cunhou o termo "seleção natural". Você normalmente vai ouvi-lo junto com o bordão evolucionário frequentemente mal-entendido " sobrevivência do mais forte . "Mas a sobrevivência do mais apto não é necessariamente o sangrento, batalha de dentes e garras pela sobrevivência que tendemos a fazer parecer (embora às vezes seja). Em vez, é uma medida de quão eficiente uma árvore é na dispersão de sementes; a habilidade de um peixe de encontrar um local seguro para desova antes de botar seus ovos; a habilidade com a qual um pássaro recupera sementes das profundezas, xícara perfumada de uma flor; a resistência de uma bactéria aos antibióticos.
Com uma pequena ajuda do próprio Darwin, vamos aprender sobre a seleção natural e como ela criou a surpreendente complexidade e diversidade da vida no planeta Terra.
Conteúdo
Micrografia eletrônica de varredura (SEM) de Campylobacter fetus bactérias, ampliado 4, 976 vezes SMC Images / The Image Bank / Getty Images A evolução é o resultado da tendência de alguns organismos terem melhor sucesso reprodutivo do que outros - seleção natural.
É importante lembrar que as diferenças entre os indivíduos, até mesmo indivíduos de diferentes gerações, não constituem evolução. Essas são apenas variações de características . Traços são características que são herdável - podem ser transmitidos de geração em geração. Nem todas as características são físicas - a capacidade de tolerar o contato próximo com humanos é uma característica que evoluiu nos cães. Aqui está um exemplo que ajuda a explicar esses conceitos:
Os jogadores de basquete geralmente são altos, enquanto os jóqueis são geralmente curtos. Esta é uma variação da característica de altura. Pais altos tendem a ter filhos altos, portanto, podemos ver que a característica é herdável.
Agora imagine que surjam algumas condições que tornem mais provável que os jóqueis se reproduzam com sucesso do que os jogadores de basquete. Os jóqueis têm filhos com mais frequência, e essas crianças tendem a ser baixas. Os jogadores de basquete têm menos filhos, então há menos pessoas altas. Depois de algumas gerações, a altura média dos humanos diminui. Os humanos evoluíram para ser mais baixos.
Evolução tem tudo a ver com mudança, mas qual é o mecanismo que causa essas mudanças? Cada ser vivo tem tudo sobre sua construção codificado em uma estrutura química especial chamada DNA. Dentro do DNA estão sequências químicas que definem uma determinada característica ou conjunto de características. Essas sequências são conhecidas como genes. A parte de cada gene que resulta na expressão variável de características é chamada de alelo . Porque um traço é a expressão de um alelo, a tendência de um determinado traço de aparecer em uma população é conhecida como frequência de alelo . Em essência, evolução é uma mudança nas frequências dos alelos ao longo de várias gerações.
Alelos diferentes (e, portanto, características diferentes) são criados de três maneiras:
A reprodução sexual em si é um produto da seleção natural - organismos que combinam genes dessa forma ganham acesso a uma maior variedade de características, tornando-os mais propensos a encontrar as características certas para a sobrevivência. Para obter informações mais detalhadas sobre a evolução, vá para Como funciona a evolução.
O que é uma população?UMA população é um grupo definido de organismos. Em termos de ciência evolutiva, uma população geralmente se refere a um grupo de organismos que têm acesso reprodutivo uns aos outros. Por exemplo, as zebras que vivem nas planícies da África são uma população. Se outras zebras vivessem na América do Sul (nenhuma, mas vamos fingir que sim pelo exemplo), eles representariam uma população diferente porque estão muito longe para acasalar com as zebras africanas. Os leões que vivem nas planícies da África também são uma população diferente, porque leões e zebras são biologicamente incapazes de acasalar uns com os outros.
O próprio homem, Charles Darwin FPG / Taxi / Getty Images A boa forma é a chave para a seleção natural. Não estamos falando sobre quantas repetições uma lontra marinha pode fazer na academia - aptidão biológica é a capacidade de um organismo de sobreviver com sucesso o tempo suficiente para se reproduzir. Além disso, também reflete a capacidade de um organismo de se reproduzir bem. Não é suficiente para uma árvore criar um monte de sementes. Essas sementes precisam ter a capacidade de acabar em solo fértil com recursos suficientes para germinar e crescer.
A aptidão e a seleção natural foram explicadas em detalhes pela primeira vez por Charles Darwin , que observou a vida selvagem em todo o mundo, tomou notas abundantes, então procurou entender o que tinha visto. A seleção natural é provavelmente melhor explicada em suas palavras, tirado de seu trabalho marcante "Sobre a Origem das Espécies".
Organismos mostram variação de características . "As muitas pequenas diferenças que aparecem na prole dos mesmos pais podem ser chamadas de diferenças individuais. Ninguém supõe que todos os indivíduos da mesma espécie sejam moldados no mesmo molde real."
Mais organismos nascem do que jamais poderiam ser sustentados pelos recursos do planeta . "Todo ser ... deve sofrer destruição em algum período de sua vida, de outra forma, no princípio do aumento geométrico, seus números rapidamente se tornariam tão ... grandes que nenhum país poderia oferecer suporte ao produto. "
Portanto, todos os organismos devem lutar para viver . "À medida que mais indivíduos são produzidos do que podem sobreviver, deve haver em todos os casos uma luta pela existência, um indivíduo com outro da mesma espécie, ou com os indivíduos de espécies distintas, ou com as condições físicas de vida. "
Algumas características oferecem vantagens na luta . "Podemos duvidar ... que os indivíduos têm alguma vantagem, embora leve, sobre os outros, teria a melhor chance de sobreviver e procriar? "
Organismos que possuem essas características são mais propensos a se reproduzir com sucesso e passar as características para a próxima geração . "As menores diferenças podem virar a escala bem equilibrada na luta pela vida, e assim ser preservado. "
Variações bem-sucedidas se acumulam ao longo das gerações à medida que os organismos são expostos à pressão populacional. "A Seleção Natural atua exclusivamente pela preservação e acumulação de variações benéficas nas condições a que cada criatura está exposta. O resultado final é que cada criatura tende a se tornar cada vez mais aprimorada em relação às suas condições."
Vamos nos aprofundar no conceito de pressão populacional.
Girafas e acácias, Quênia, Reserva Natural Samburu Keren Su / Photodisc / Getty Images O processo de seleção natural pode ser imensamente acelerado por fortes pressões populacionais. Pressão populacional é uma circunstância que torna mais difícil a sobrevivência dos organismos. Sempre há algum tipo de pressão populacional, mas eventos como inundações, secas ou novos predadores podem aumentá-lo. Sob alta pressão, mais membros de uma população morrerão antes de se reproduzir. Isso significa que apenas os indivíduos com características que lhes permitem lidar com a nova pressão sobreviverão e passarão seus alelos para a próxima geração. Isso pode resultar em mudanças drásticas nas frequências dos alelos em uma ou duas gerações.
Aqui está um exemplo - imagine uma população de girafas com indivíduos que variam em altura de 3 a 6 metros de altura. Um dia, um incêndio na mata varre e destrói toda a vegetação abaixo de 15 pés. Apenas as girafas com mais de 4,5 metros podem alcançar as folhas mais altas para comer. As girafas abaixo dessa altura não conseguem encontrar comida. A maioria deles morre de fome antes que possam se reproduzir. Na próxima geração, muito poucas girafas pequenas nascem. A altura média da população aumentou vários metros.
Existem outras maneiras de afetar rápida e drasticamente a frequência dos alelos. Uma maneira é um gargalo populacional . Em uma grande população, os alelos são distribuídos uniformemente pela população. Se algum evento, como uma doença ou uma seca, aniquila uma grande porcentagem da população, os demais indivíduos podem ter uma frequência alélica muito diferente da população em geral. Por puro acaso, eles podem ter uma alta concentração de alelos que eram relativamente raros antes. À medida que esses indivíduos se reproduzem, os traços anteriormente raros tornam-se a média da população.
o efeito fundador também pode trazer uma evolução rápida. Isso ocorre quando um pequeno número de indivíduos migra para um novo local, "fundar" uma nova população que não se relacione mais com a antiga. Assim como acontece com um gargalo populacional, esses indivíduos podem ter frequências de alelos incomuns, levando as gerações subsequentes a ter características muito diferentes da população original da qual os fundadores migraram.
A diferença entre lento, mudanças graduais ao longo de muitas gerações ( gradualismo ) e mudanças rápidas sob alta pressão populacional intercaladas com longos períodos de estabilidade evolutiva ( equilíbrio pontual ) é um debate contínuo na ciência evolucionária.
Estabilidade EvolutivaAté aqui, vimos a seleção natural como um agente de mudança. Quando olhamos ao redor do mundo, Contudo, vemos muitos animais que permaneceram relativamente inalterados por dezenas de milhares de anos - em alguns casos, até milhões de anos. Os tubarões são um exemplo. Acontece que a seleção natural também é um agente de estabilidade .
Às vezes, um organismo atinge um estado de evolução em que suas características são muito adequadas ao seu ambiente. Quando nada acontece para exercer forte pressão populacional sobre essa população, a seleção natural favorece a frequência do alelo já presente. Quando as mutações causam novos traços, a seleção natural elimina essas características porque elas não são tão eficientes quanto as outras.
consulte Mais informação
Aranha gigante pesqueira casal de acasalamento Emanuele Biggi / Getty Images O biólogo evolucionário Richard Dawkins escreveu um livro chamado "The Selfish Gene" na década de 1970. O livro de Dawkins reformulou a evolução apontando que a seleção natural favorece a transmissão de genes, não o próprio organismo. Uma vez que um organismo tenha se reproduzido com sucesso, a seleção natural não se importa com o que acontece depois. Isso explica por que certas características estranhas continuam a existir - características que parecem causar danos ao organismo, mas beneficiam os genes. Em algumas espécies de aranhas, a fêmea come o macho após o acasalamento. No que diz respeito à seleção natural, uma aranha macho que morre 30 segundos após o acasalamento é tão bem-sucedida quanto uma que vive uma vida inteira, vida rica.
Desde a publicação de "The Selfish Gene, "a maioria dos biólogos concorda que as idéias de Dawkins explicam muito sobre a seleção natural, mas eles não respondem a tudo. Um dos principais pontos de discórdia é altruísmo . Por que as pessoas (e muitas espécies animais) fazem coisas boas para os outros, mesmo quando não oferece benefício direto para eles? A pesquisa mostrou que esse comportamento é instintivo e aparece sem treinamento cultural em bebês humanos [fonte:CBC]. Também aparece em algumas espécies de primatas. Por que a seleção natural favoreceria o instinto de ajudar os outros?
Uma teoria gira em torno parentesco . Pessoas que estão relacionadas a você compartilham muitos de seus genes. Ajudá-los pode ajudar a garantir que alguns de seus genes sejam transmitidos. Imagine duas famílias de humanos primitivos, ambos competindo pelas mesmas fontes de alimento. Uma família tem alelos para o altruísmo - eles ajudam uns aos outros a caçar e compartilhar comida. A outra família não - eles caçam separadamente, e cada humano só come o que pode pegar. O grupo cooperativo tem mais chances de alcançar o sucesso reprodutivo, passando adiante os alelos para o altruísmo.
Os biólogos também estão explorando um conceito conhecido como superorganismo . É basicamente um organismo feito de muitos organismos menores. O superorganismo modelo é a colônia de insetos. Em uma colônia de formigas, apenas a rainha e alguns machos passarão seus genes para a próxima geração. Milhares de outras formigas passam a vida inteira como operárias ou zangões, sem nenhuma chance de transmitir seus genes diretamente. No entanto, eles trabalham para contribuir para o sucesso da colônia. Em termos de "gene egoísta, "isso não faz muito sentido. Mas se você olhar para uma colônia de insetos como um único organismo composto de muitas partes pequenas (as formigas), ele faz. Cada formiga trabalha para garantir o sucesso reprodutivo da colônia como um todo. Alguns cientistas acreditam que o conceito de superorganismo pode ser usado para explicar alguns aspectos da evolução humana [fonte:Wired Science].
Traços Vestigiais e AtávicosTodos os organismos carregam características que não mais lhes conferem nenhum benefício real em termos de seleção natural. Se a característica não prejudica o organismo, então a seleção natural não irá eliminá-lo, então, essas características permanecem por gerações. O resultado:órgãos e comportamentos que não servem mais ao propósito original. Essas características são chamadas vestigial .
Existem muitos exemplos apenas no corpo humano. O cóccix é o resto da cauda de um ancestral, e a habilidade de mexer as orelhas é uma herança de um primata anterior, que era capaz de mover as orelhas para localizar sons. As plantas também possuem traços vestigiais. Muitas plantas que antes se reproduziam sexualmente (exigindo polinização por insetos) desenvolveram a capacidade de se reproduzir assexuadamente. Eles não precisam mais de insetos para polinizá-los, mas eles ainda produzem flores, que eram originalmente necessários para atrair insetos para visitar a planta.
As vezes, uma mutação faz com que um traço vestigial se expresse mais plenamente. Isso é conhecido como um atavismo . Os humanos às vezes nascem com caudas pequenas. É bastante comum encontrar baleias com patas traseiras. Às vezes, as cobras têm o equivalente a unhas dos pés, mesmo que eles não tenham dedos. Ou pés.
consulte Mais informação
Elefantes africanos ( Loxodonta africana ) atravessando o rio, Samburu Isiolo Wildlife Preserve, Quênia Winfried Wisniewski / The Image Bank / Getty Images Normalmente pensamos na evolução como algo que não vemos acontecendo bem diante de nossos olhos, em vez disso, olhar para os fósseis para encontrar evidências de que isso aconteceu no passado. Na verdade, a evolução sob intensa pressão populacional acontece tão rápido que a vimos ocorrer durante a vida de um ser humano.
Os elefantes africanos geralmente têm presas grandes. O marfim nas presas é muito valorizado por algumas pessoas, por isso, os caçadores têm caçado e matado elefantes para arrancar suas presas e vendê-los (geralmente ilegalmente) por décadas. Alguns elefantes africanos têm uma característica rara - eles nunca desenvolvem presas. Em 1930, cerca de 1 por cento de todos os elefantes não tinham presas. Os caçadores de marfim não se preocuparam em matá-los porque não havia marfim para recuperar. Enquanto isso, elefantes com presas foram mortos às centenas, muitos deles antes de terem a chance de se reproduzir.
Os alelos para "sem presas" foram transmitidos por apenas algumas gerações. O resultado:até 38% dos elefantes em algumas populações modernas não têm presas [fonte:BBC News]. Infelizmente, este não é realmente um final feliz para os elefantes, já que suas presas são usadas para cavar e se defender.
O bicho-papão, uma praga que come e danifica as plantações de algodão, mostrou que a seleção natural pode agir ainda mais rápido do que os cientistas podem criar algo geneticamente. Algumas plantações de algodão foram geneticamente modificadas para produzir uma toxina que é prejudicial para a maioria dos vermes. Um pequeno número de lagartas apresentou uma mutação que lhes deu imunidade à toxina. Eles comeram o algodão e viveram, enquanto todos os vermes não imunes morreram. A intensa pressão populacional produziu ampla imunidade à toxina em toda a espécie em apenas alguns anos [fonte:EurekAlert].
Algumas espécies de trevo desenvolveram uma mutação que causou a formação do veneno cianeto nas células da planta. Isso deu ao trevo um gosto amargo, tornando menos provável que seja comido. Contudo, quando a temperatura cai abaixo de zero, algumas células se rompem, liberando o cianeto nos tecidos da planta e matando a planta. Em climas quentes, a seleção natural agiu em favor do trevo produtor de cianeto, mas onde os invernos são frios, o trevo não cianeto foi o preferido. Cada tipo existe quase exclusivamente em cada área climática [fonte:Purves].
E quanto aos humanos? Estamos sujeitos à seleção natural também? É certo que éramos - humanos só se tornaram humanos por causa de uma variedade de características (cérebros maiores, andar ereto) conferiu vantagens aos primatas que os desenvolveram. Mas somos capazes de influenciar a distribuição de nossos genes diretamente. Podemos usar o controle de natalidade, de modo que aqueles que são "mais aptos" em termos de seleção natural podem nem mesmo transmitir nossos genes. Usamos a medicina e a ciência para permitir que muitas pessoas vivam (e se reproduzam) que, de outra forma, provavelmente não sobreviveriam à infância. Muito parecido com os animais domesticados, que criamos para favorecer especificamente certos traços, os humanos são influenciados por uma espécie de seleção não natural.
Contudo, ainda estamos evoluindo. Alguns humanos têm mais sucesso reprodutivo do que outros, e os fatores que afetam essa equação adicionaram uma camada de complexidade humana ao topo das já complicadas interações do mundo animal. Em outras palavras, não sabemos realmente no que vamos evoluir. A mudança é inevitável, mas lembre-se de que a seleção natural não se preocupa em fazer humanos "melhores", apenas mais de nós.
