Várias centenas de milhões de anos atrás, não existiam animais vertebrados em terra. As únicas espécies de vertebrados do mundo eram os peixes, que viviam debaixo d'água. A competição por comida era intensa.

É aqui que um dos melhores exemplos de seleção natural entrou em jogo. Algumas espécies de peixes que viviam perto da costa desenvolveram uma mutação estranha:a capacidade de avançar na lama e na areia da costa com as suas barbatanas.



Isto deu-lhes acesso a fontes de alimento que nenhum outro peixe poderia alcançar. A vantagem deu-lhes maior sucesso reprodutivo, então a mutação foi repassada.
Conteúdo

1. O que é seleção natural?
2. Compreendendo a evolução
3. Fitness
4. Pressão populacional
5. O superorganismo versus o gene egoísta
6. Exemplos de seleção natural

O que é seleção natural?

A seleção natural é o motor que impulsiona a evolução. Os organismos individuais com a variação mais adequada para sobreviver nas suas circunstâncias particulares têm maior probabilidade de transmitir essa característica à próxima geração.

Mas as plantas e os animais interagem de formas muito complexas com outros organismos e com o seu ambiente. Esses fatores trabalham juntos para produzir a variedade surpreendentemente diversificada de formas de vida presentes na Terra.



Ao compreender a seleção natural, podemos aprender por que algumas plantas produzem cianeto, por que os coelhos produzem tantos descendentes, como os animais surgiram do oceano para viver na terra e como alguns mamíferos eventualmente regressaram. 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 ouvirá isso junto com o slogan evolutivo, muitas vezes mal compreendido, “sobrevivência do mais apto”.

Mas a sobrevivência do mais apto não é necessariamente a batalha sangrenta e feroz pela sobrevivência que tendemos a imaginar (embora às vezes seja).

Em vez disso, a selecção natural ocorre à medida que as espécies mudam para se adaptarem à vida:quão eficiente é uma árvore na dispersão de sementes; a capacidade de um peixe de encontrar um local seguro para desova antes de depositar seus ovos; a habilidade com que um pássaro extrai sementes do cálice profundo e perfumado de uma flor; a resistência de uma bactéria aos antibióticos.

Com uma pequena ajuda do próprio Darwin, aprenderemos como a seleção natural explica a surpreendente complexidade e diversidade da vida no planeta Terra.

Compreendendo a evolução

A evolução é o resultado da tendência de alguns organismos terem melhor sucesso reprodutivo do que outros – seleção natural.

Características herdadas

É importante lembrar que as diferenças entre os indivíduos, mesmo entre indivíduos de gerações diferentes, não constituem evolução. Essas são apenas variações de características.



Traços são características herdáveis ​​– podem ser transmitidas de uma geração para outra. 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 são geralmente altos, enquanto os jóqueis são geralmente baixos. Esta é uma variação genética da característica de altura. Pais altos tendem a ter filhos altos, então podemos ver que a característica é herdável.

Agora imagine que surgem algumas condições que tornam 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 basquetebol têm menos filhos, por isso há menos pessoas altas. Depois de algumas gerações, a altura média dos humanos diminui. Os humanos evoluíram para serem mais baixos.

Frequência do Alelo

A evolução tem tudo a ver com mudanças ao longo do tempo, mas qual é o mecanismo que causa essas mudanças? Todo 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.

Como uma característica é a expressão de um alelo, a tendência de uma determinada característica aparecer em uma população é chamada de frequência alélica. Em essência, a evolução é uma mudança nas frequências alélicas ao longo de várias gerações.

Alelos diferentes (e, portanto, características diferentes) são criados de três maneiras:

• Mutações são mudanças aleatórias que ocorrem nos genes. Eles são relativamente raros, mas ao longo de milhares de gerações podem resultar em mudanças muito profundas. As mutações podem introduzir características completamente novas e que nunca apareceram naquela espécie antes.
• Reprodução sexual mistura os genes de cada pai dividindo, quebrando e misturando cromossomos (as cadeias que contêm DNA) durante a criação de cada espermatozóide e óvulo. Quando o espermatozóide e o óvulo se combinam, alguns genes do progenitor masculino e alguns genes do progenitor feminino são misturados aleatoriamente, criando uma mistura única de alelos na sua descendência.
• As bactérias, que não se reproduzem sexualmente, podem absorver pedaços de DNA que encontram e incorporá-los em seu próprio código genético através de vários métodos de recombinação genética .

A própria reprodução sexual é um produto da seleção natural – os organismos que misturam genes desta forma ganham acesso a uma maior variedade de características, aumentando a probabilidade de encontrarem as características certas para a sobrevivência.

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 constituem uma população.

Se outras zebras selvagens vivessem na América do Sul (nenhuma vive, mas vamos fingir que vivem, por exemplo), representariam uma população diferente porque estão demasiado longe para acasalar com as zebras africanas. Os leões que vivem nas planícies de África também constituem uma população diferente, porque os leões e as zebras são biologicamente incapazes de acasalar entre si.

Fitness

A boa forma é a chave para a seleção natural. Não estamos falando de quantas repetições uma lontra marinha pode realizar na academia; aptidão biológica é a capacidade de um organismo sobreviver com sucesso o tempo suficiente para produzir descendentes.

Além disso, também reflete a capacidade de um organismo de se reproduzir bem. Não basta uma árvore criar um monte de sementes. Essas sementes precisam ter a capacidade de acabar em solo fértil com recursos suficientes para brotar e crescer.



A aptidão e a seleção natural foram explicadas detalhadamente pela primeira vez por Charles Darwin, que observou a vida selvagem em todo o mundo, fez anotações abundantes e depois procurou compreender o que tinha visto. A seleção natural é provavelmente melhor explicada em suas palavras, extraídas de sua obra marcante “Sobre a Origem das Espécies”.

• Os organismos apresentam variações de características. "As muitas pequenas diferenças que aparecem nos descendentes dos mesmos pais podem ser chamadas de diferenças individuais. Ninguém supõe que todos os indivíduos da mesma espécie sejam moldados no mesmo molde real."
• Nascem mais organismos do que os recursos do planeta poderiam sustentar. "Todo ser... deve sofrer destruição em algum período de sua vida, caso contrário, com base no princípio do aumento geométrico, seus números rapidamente se tornariam tão... grandes que nenhum país poderia apoiar o produto."
• Portanto, todos os organismos devem lutar para viver. “À medida que são produzidos mais indivíduos do que aqueles que podem sobreviver, deve haver em todos os casos uma luta pela existência, seja de um indivíduo com outro da mesma espécie, ou com os indivíduos de espécies distintas, ou com as condições físicas de vida.”
• Algumas características vantajosas ajudam na luta pela sobrevivência e reprodução. "Podemos duvidar... que indivíduos com alguma vantagem, por menor que seja, sobre outros, teriam a melhor chance de sobreviver e procriar?"
• Organismos que possuem essas características úteis têm maior probabilidade de se reproduzir com sucesso e passar as características para a próxima geração. "As menores diferenças podem equilibrar a balança na luta pela vida e, assim, ser preservada."
• As variações bem-sucedidas acumulam-se ao longo das gerações à medida que os organismos são expostos à pressão populacional. “A Seleção Natural atua exclusivamente pela preservação e acúmulo de variações benéficas às condições a que cada criatura está exposta. O resultado final é que cada criatura tende a melhorar cada vez mais em relação às suas condições.”

Pressão populacional

O processo de seleção natural pode ser imensamente acelerado por fortes pressões populacionais. A pressão populacional é uma circunstância que torna mais difícil a sobrevivência dos organismos. Há sempre algum tipo de pressão populacional, mas eventos como inundações, secas ou novos predadores podem aumentá-la.

Sob alta pressão, mais membros de uma população morrerão antes de se reproduzirem. Isto significa que apenas os indivíduos com características que lhes permitam lidar com a nova pressão sobreviverão e transmitirão os seus alelos à próxima geração. Isso pode resultar em mudanças drásticas nas frequências alélicas dentro de uma ou duas gerações.

Exemplo de pressão populacional

Imagine uma população de girafas com indivíduos que variam em altura de 3 a 6 metros de altura. Um dia, um incêndio florestal varre e destrói toda a vegetação abaixo de 4,5 metros. Somente as girafas com mais de 4,5 metros de altura podem alcançar as folhas mais altas para comer.

Girafas abaixo dessa altura não conseguem encontrar comida alguma. A maioria deles morre de fome antes de poder se reproduzir. Na próxima geração, nascerão muito poucas girafas baixas. A altura média da população aumenta vários metros.

Gargalo populacional

Existem outras maneiras de afetar rápida e drasticamente a frequência alélica. Uma maneira é um gargalo populacional.

Em uma população grande, os alelos estão distribuídos uniformemente pela população. Se algum evento, como uma doença ou uma seca, exterminar uma grande percentagem da população, os indivíduos restantes poderão ter uma frequência alélica muito diferente da população maior.

Por puro acaso, eles podem ter uma alta concentração de alelos que antes eram relativamente raros. À medida que esses indivíduos se reproduzem, as características antes raras tornam-se a média da população.

Efeito Fundador

O efeito fundador também pode provocar uma evolução rápida. Isto ocorre quando um pequeno número de indivíduos migra para um novo local, “fundando” uma nova população que não acasala mais com a população antiga.

Tal como acontece com um gargalo populacional, estes indivíduos podem ter frequências alélicas incomuns, levando as gerações subsequentes a terem características muito diferentes da população original de onde os fundadores migraram.

A diferença entre mudanças lentas e graduais ao longo de muitas gerações (gradualismo) e mudanças rápidas sob elevada pressão populacional intercaladas com longos períodos de estabilidade evolutiva (equilíbrio pontuado) é um debate contínuo na ciência evolucionista.

Estabilidade Evolutiva

Até agora, vimos a selecção natural como um agente de mudança. Quando olhamos ao redor do mundo, porém, vemos muitos animais que permaneceram relativamente inalterados durante 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 ambiente. Quando nada acontece para exercer forte pressão populacional sobre essa população, a seleção natural favorece a frequência alélica já presente.

Quando as mutações causam novas características, a seleção natural elimina essas características porque elas não são tão eficientes quanto as outras.

O superorganismo versus o gene egoísta

O biólogo evolucionista Richard Dawkins escreveu um livro chamado “The Selfish Gene” na década de 1970. O livro de Dawkins reformulou a evolução ao apontar que a seleção natural favorece a transmissão dos genes, e não do próprio organismo.

Depois que um organismo se reproduz com sucesso, a seleção natural não se importa com o que acontece depois. Isto 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 plena e rica.

Altruísmo e Parentesco

Desde a publicação de “O Gene Egoísta”, a maioria dos biólogos concorda que as ideias de Dawkins explicam muito sobre a seleção natural, mas não respondem a tudo. Um dos principais pontos de discórdia é o altruísmo.

Porque é que as pessoas (e muitas espécies animais) fazem coisas boas para os outros, mesmo quando isso não oferece nenhum benefício direto para si mesmas? A pesquisa mostrou que esse comportamento é instintivo e aparece sem treinamento cultural em bebês humanos [fonte:Barragan et al.]. Também aparece em algumas espécies de primatas. Por que a seleção natural favoreceria um instinto de ajudar os outros?

Uma teoria gira em torno do parentesco. Pessoas próximas 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, ambas competindo pelas mesmas fontes de alimento.

Uma família tem alelos para o altruísmo – eles ajudam uns aos outros a caçar e a partilhar comida. A outra família não — eles caçam separadamente, e cada humano só come o que consegue pegar. O grupo cooperativo tem maior probabilidade de alcançar sucesso reprodutivo, transmitindo os alelos do altruísmo.

Superorganismo

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.

Numa colónia de formigas, apenas a rainha e alguns machos transmitirão os seus genes à geração seguinte. Milhares de outras formigas passam a vida inteira como operárias ou drones, sem absolutamente nenhuma chance de transmitir seus genes diretamente. No entanto, eles trabalham para contribuir para o sucesso da colônia.

Em termos do “gene egoísta”, isso não faz muito sentido. Mas se olharmos para uma colónia de insectos como um organismo único composto por muitas partes pequenas (as formigas), isso acontece. Cada formiga trabalha para garantir o sucesso reprodutivo da colônia como um todo. Alguns cientistas acham que o conceito de superorganismo pode ser usado para explicar alguns aspectos da evolução humana [fonte:Keim].

Traços vestigiais e atávicos

Todos os organismos carregam características que já não lhes conferem qualquer benefício real em termos de seleção natural. Se a característica não prejudicar o organismo, então a seleção natural não a eliminará, de modo que essas características permanecem por gerações. O resultado:órgãos e comportamentos que não servem mais ao seu propósito original. Essas características são chamadas de vestigiais.

Existem muitos exemplos apenas no corpo humano. O cóccix é o remanescente da cauda de um ancestral, e a capacidade de mexer as orelhas é uma sobra de um primata anterior que era capaz de mover as orelhas para localizar sons.

As plantas também têm 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 ainda produzem flores, que originalmente eram necessárias para atrair insetos a visitarem a planta.

Às vezes, uma mutação faz com que um traço vestigial se expresse de forma mais completa. Isso é conhecido como atavismo. Às vezes, os humanos nascem com caudas pequenas. É bastante comum encontrar baleias com patas traseiras. Às vezes, as cobras têm o equivalente a unhas dos pés, embora não tenham dedos. Ou pés.

Exemplos de seleção natural

Geralmente pensamos na evolução como algo que não vemos acontecendo diante dos nossos olhos, em vez disso olhamos para os fósseis para encontrar evidências de que isso aconteceu no passado. Na verdade, a evolução sob intensa pressão populacional acontece tão rapidamente que já a vimos ocorrer durante a vida humana.

Presas de Elefante

Os elefantes africanos normalmente têm presas grandes. O marfim nas presas é altamente valorizado por algumas pessoas, por isso há décadas os caçadores caçam e matam elefantes para arrancar as suas presas e vendê-los (geralmente ilegalmente).



Alguns elefantes africanos têm uma característica rara:nunca desenvolvem presas. Em 1930, cerca de 1% de todos os elefantes não tinha 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 mesmo de terem a chance de se reproduzir.

Os alelos para “sem presas” foram transmitidos ao longo de apenas algumas gerações. O resultado:até metade das fêmeas de elefantes em algumas populações modernas não têm presas [fonte:BBC News, New York Times]. Infelizmente, este não é realmente um final feliz para os elefantes, uma vez que as suas presas são usadas para escavação e defesa.

Resistência a pragas

A lagarta, uma praga que come e danifica as plantações de algodão, mostrou que a seleção natural pode agir ainda mais rápido do que os cientistas conseguem modificar geneticamente alguma coisa. Algumas plantações de algodão foram geneticamente modificadas para produzir uma toxina que é prejudicial à maioria das lagartas.

Um pequeno número de lagartas tinha uma mutação que lhes dava imunidade à toxina. Eles comeram o algodão e sobreviveram, enquanto todas as lagartas não imunes morreram. A intensa pressão populacional produziu ampla imunidade à toxina em toda a espécie no espaço de apenas alguns anos [fonte:EurekAlert].

Trevo e Cianeto

Algumas espécies de trevo desenvolveram uma mutação que causou a formação do veneno cianeto nas células da planta. Isso deu ao trevo um sabor amargo, tornando-o menos provável de ser comido. No entanto, quando a temperatura cai abaixo de zero, algumas células se rompem, liberando o cianeto nos tecidos da planta e matando-a.

Em climas quentes, a seleção natural agiu a favor do trevo produtor de cianeto, mas onde os invernos são frios, o trevo sem cianeto foi favorecido. Cada tipo existe quase exclusivamente em cada área climática [fonte:Purves].

Seleção Natural em Humanos

E os humanos? Também estamos sujeitos à seleção natural? É certo que éramos – os humanos só se tornaram humanos porque uma variedade de características (cérebros maiores, andar ereto) conferiam vantagens aos primatas que os desenvolveram. Mas somos capazes de influenciar diretamente a distribuição dos nossos genes.

Podemos usar o controlo da natalidade, para que aqueles que são “mais aptos” em termos de selecção natural possam não transmitir os nossos genes. Usamos a medicina e a ciência para permitir que muitas pessoas vivam (e se reproduzam) que de outra forma provavelmente não sobreviveriam após a infância. Assim como os animais domesticados, que criamos para favorecer especificamente certas características, os humanos são influenciados por uma espécie de seleção não natural.

No entanto, ainda estamos evoluindo. Alguns humanos têm mais sucesso reprodutivo do que outros, e os factores que afectam essa equação acrescentaram uma camada de complexidade humana às já complicadas interacções 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 tornar os seres humanos “melhores”, apenas mais de nós.

Muito mais informações

Artigos relacionados ao HowStuffWorks

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Fontes

• BBC. "Os elefantes africanos 'livram-se das presas' para sobreviver." 25 de setembro de 1998. http://news.bbc.co.uk/1/hi/world/africa/180301.stm
• Notícias CBC. "Os bebês mostram sinais precoces de altruísmo." 2 de março de 2006. http://www.cbc.ca/health/story/2006/03/02/altruism060302.html
• DARWIN, Charles. Sobre a origem das espécies por meio da seleção natural ou a preservação das raças favorecidas na luta pela vida. 1859.
• Dawkins, Richard. O gene egoísta. Imprensa da Universidade de Oxford, EUA; 3 edição. 25 de maio de 2006.
• Keim, Brandon. "Uma Breve História do Superorganismo, Parte Um." Com fio, 11 de julho de 2007. http://blog.wired.com/wiredscience/2007/07/a-brief-history.html
• Purves, William K., Sadava, David, Orians, Gordon H. e Heller, H. Craig. Vida:A Ciência da Biologia. Sinauer Associates e WH Freeman. 5 de dezembro de 2003.
• Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida da Universidade do Arizona. “Primeiro caso documentado de resistência de pragas ao algodão biotecnológico.” http://www.eurekalert.org/pub_releases/2008-02/uoa-fdc020508.php
• Vencendo, Bob. "Recombinação em bactérias." http://www.emunix.emich.edu/~rwinning/genetics/bactrec.htm