A
teoria evolucionista, que é aceita em muitos círculos
científicos, tem três aspectos principais.
* A relação ancestral entre os organismos,
tanto vivos quanto fossilizados.
* O aparecimento de novas características em uma
linhagem.
* O mecanismo que faz com que algumas características
persistam enquanto outras perecem.
A maioria dos biólogos evolucionistas acredita
que toda a vida na Terra descende de um ancestral comum,
habitualmente chamado de LUCA (Last Universal Common Ancestor
— Último Antepassado Comum Universal). Esta
conclusão é baseada no fato de que os organismos
vivos apresentam características básicas
extremamente semelhantes (como o código genético).
Diferentes grupos de pessoas olham para estas características
e, incrivelmente, tiram diferentes conclusões!
Os que defendem a teoria do Projeto Inteligente dizem
que isso reflete um planejamento, uma mente superior que
designou para os seres vivos características que
seriam as melhores para a vida. Já os Criacionistas
defendem que o fato da vida apresentar aspectos semelhantes
em todos os seres vivos só evidencia que eles tiveram
tiveram um mesmo Criador, que teria um estilo de "criação"
particular.
O
estudo dos ancestrais das espécies é a filogenia.
A Filogenia tem revelado que órgãos com
estruturas internas diferentes podem possuir semelhanças
superficiais e realizar funções similares.
Estes exemplos de estruturas análogas, mostrando
que há múltiplos caminhos para resolver
a maioria dos problemas, tornam difícil acreditar
que as características universais da vida são
todas necessárias. Do mesmo modo, outros órgãos
com estruturas internas similares podem realizar funções
radicalmente diferentes. Os membros dos vertebrados são
o exemplo mais comum de estruturas homólogas, órgãos
em dois organismos que compartilham uma estrutura básica
que existia no último ancestral comum destes organismos.
A
teoria da evolução que atualmente domina
é chamada de síntese moderna, referindo-se
à síntese da teoria da evolução
de Darwin pela seleção natural com a teoria
genética de Gregor Mendel (estudou a herança
das características das ervilheiras desta forma
as leis básicas da hereditariedade que é
o caráter transmitido por herança). De acordo
com esta teoria, o evento fundamental da especiação
é o isolamento de duas populações,
que permite que seus recursos genéticos entrem
em divergência. Uma evidência adicional da
existência de um ancestral universal da vida é
que a abiogênese (surgimento espontâneo da
vida) nunca foi observada. Isto indica que a origem da
vida pela não-vida é algo impossível
de se comprovar. Ou veio de algum lugar ou acontece somente
sob condições diferentes das da Terra atual.
O
surgimento de novas características
Se
a vida tem que mudar, então novas características
têm que surgir em algum momento. A Genética
tem estudado como as características surgem e são
passadas para as gerações seguintes. No
tempo de Darwin, não havia um mecanismo que explicasse
a hereditariedade. Sabe-se agora que a maioria das variações
herdadas pode correlacionar-se com entidades discretas
e persistentes chamadas "genes", que são
fragmentos de uma molécula linear chamada DNA.
Provou-se em laboratório que modificações
no DNA, conhecidas como mutações, produzem
alterações nas características dos
seres vivos. Além disso, variações
no DNA, isoladamente, podem ter pouco efeito fenotípico,
mas criam novas características quando combinadas
em um organismo através do recombinamento genético.
O Recombinamento Genético é produzido tanto
pela fusão de células de sexos diferentes
(como na reprodução sexual dos organismos
eucariotas) quanto pela tranferência de material
para dentro de uma célula intacta (como a conjugação
e transformação bacteriana).
Pesquisadores
também estão investigando variações
hereditárias que não estão relacionadas
com as variações das sequências do
DNA mas que influenciam a replicação padrão
do DNA. Os processos que produzem essas variações
deixam o código genético intacto e são
frequentemente reversíveis. Estas variações
são frequentemente designadas como herança
epigenética e podem incluir fenômenos como
metilação do DNA, príons, e herança
estrutural. As investigações buscam saber
se estes mecanismos permitem a produção
de variação hereditária benéfica
específica em resposta aos sinais ambientais. Se
for demonstrado que é esse o caso, então
alguns exemplos da evolução estariam fora
da estrutura que Darwin estabeleceu, pois esta evitou
qualquer conexão entre os sinais ambientais e a
produção de variação hereditária.
Em geral, Darwin sabia pouco sobre a natureza ou a fonte
da variação hereditária.
Microevolução
e Macroevolução
Microevolução
refere-se às mudanças em pequena escala
nas frequências genéticas em uma população
ao longo de poucas gerações. Estas mudanças
podem ser devidas a varios processos: mutação,
fluxo gênico, deriva genética, assim como
a seleção natural. Macroevolução
refere-se às mudanças em larga escala nas
frequências de genes em uma população
ao longo de um grande período de tempo (e talvez
culmine na evolução de uma nova espécie).
A diferença entre as duas é difícil
de distinguir porque, com o tempo, sucessivas mutações
minúsculas semelhantes àquelas evidenciadas
na microevolução se acumulam em populações
isoladas e acabam por criar novas espécies, o que
é conhecido como macroevolução. Os
dois termos não são muito usados pelos cientistas,
que não vêem nenhuma necessidade de referir-se
ao mesmo processo por nomes diferentes por causa do grau
a que o processo ocorre. Os dois termos são largamente
usados pelos fundamentalistas religiosos, que dizem que
a microevolução pode e acontece mas a macroevolução
não pode, esquecendo que ambos são o mesmo
processo, com o último simplesmente levando mais
tempo.
O
estudo da macroevolução tenta responder
a perguntas como;
* Por que os maiores grupos de animais subitamente apareceram
nos registros fósseis (fenómeno conhecido
como a Explosão Cambriana)?
* Por que nenhum novo grupo principal de coisas vivas
apareceu no registro fóssil por muito tempo?
* Por que a evolução aparentemente ocorre
em esguichos, com muitas espécies passando longos
períodos de estase com pouca mudança evolucionária
(equilíbrio pontuado)?
* Quais processos levam à especiação?
Há
dois caminhos principais nos quais a macroevolução
pode ocorrer. O primeiro caminho faz-se através
da extrapolação do processo microevolucionário.
Minúsculas microevoluções, durante
tempo suficiente, adicionam-se e se acumulam em populações
isoladas e eventualmente podem resultar em novas espécies.
O segundo, é um caminho em que a macroevolução
ocorre através de mudanças repentinas. Esta
teoria, equilíbrio pontuado, proposta por Stephen
Jay Gould, é baseada no fato de que há genes
críticos (como o homeobox - hox) em todos os organismos
vivos, e pequenas mudanças neles poderiam causar
mudanças drásticas no organismo, resultando
em uma nova espécie rapidamente.
Mutações
únicas e pequenas são às vezes a
diferença principal entre uma espécie e
outra. Cientistas decobriram genes muito importantes como
o homeobox, que regula o crescimento dos animais em seus
estados embrionários. Tem-se conseguido criar novas
espécies de moscas pela irradiação
do gene homeobox, causando uma mutação radical
no desenvolvimento dos segmentos do corpo. Pode crescer
um tórax extra na mosca, ou produzir pernas a partir
dos bulbos ópticos, devido apenas à alteração
de um único par de bases. Propôs-se que as
centopéias e os milípedes originaram-se
de insetos precursores, mas seus genes homeobox mudaram
e acabaram crescendo dúzias de segmentos do corpo
ao invés de apenas um. Uma mudança bem pequena,
e uma espécie inteira é formada.
Mutações
no homeobox e em genes críticos, às vezes
chamadas macromutações, causam a adição
de segmentos no meio do corpo dos Arthropoda. Um grande
problema encontra-se nas escalas de definição
oferecidas pelas técnicas biológicas. O
registro fóssil não pode guardar eventos
que aconteceram em menos de um milhão de anos,
o que permite mostrar especiações lentas
que são resultado de mutações durante
um longo tempo, mas que grava súbitos "pulos"
nas espécies, que mais parecem o resultado de mutações
nos genes críticos reguladores em umas poucas gerações.
Macromutações são, provavelmente,
a melhor explicação da Explosão Cambriana
que ocorreu há 550 milhões de anos.
Alguns
propositores do criacionismo aceitam que a microevolução
ocorre no curto prazo, enquanto que a macroevolução,
especificamente levando à especiação,
é expressamente rejeitada. A Microevolução
pode ser facilmente demonstrada nos laboratórios
para a satisfação da maioria dos observadores.
Enquanto os eventos de especiação têm
sido demonstrados em laboratório e no campo, diferenças
realmente dramáticas entre espécies não
ocorrem usualmente em escalas de tempo diretamente observáveis
(e ocorrem demasiado rápido para o processo ser
mostrado nos registros fósseis). Alguns criacionistas
têm discutido que, uma vez que a macroevolução
não pode ser confirmada por uma experiência
controlada, ela não pode ser considerada como uma
parte da teoria científica. Mas os evolucionistas,
ao contrário da astronomia, geologia, arqueologia
e outras ciências históricas, podem checar
hipóteses através de experimentos naturais.
Eles confirmam hipóteses investigando se elas se
ajustam às evidências físicas e às
observações e através da validação
de previsões. Desta forma, a macroevolução
é testável.
Críticos
da idéia da evolução biológica
dizem que as origens conhecidas da variação
podem apenas esclarecer a variação entre
espécies, e não conseguem esclarecer a variação
entre largos grupos taxonômicos. Eles mantêm
como opinião que a macroevolução,
a mudança gradual de uma espécie para outra,
é impossível. Alguns cientistas fundamentalistas
cristãos oferecem o que acreditam serem as provas
dessa impossibilidade. Até agora todas essas provas
têm sido rejeitadas como defeituosas pela comunidade
científica. Muitos cientistas críticos destas
provas acusam os autores de fraudes deliberadas.
Críticos
da evolução biológica dizem que somente
Deus, algumas vezes chamado de "Designer Inteligente",
é responsável pela criação
de espécies diferentes. Muitos apontam a Bíblia
como evidência de que todas as coisas vivas foram
criadas de forma separada. Os cientistas consideram que
as grandes brechas entre os grupos taxonômicos podem
ser explicadas por fatores ecológicos/evolucionários,
como extinção, afunilamentos populacionais,
e o surgimento de nichos ecológicos desocupados.
A Macroevolução é simplesmente a
Microevolução durante um grande período
de tempo. De acordo com a síntese moderna, não
há necessidade de distinção entre
tipos diferentes de evolução já que
todos são causados pelos mesmos fatores.
Uma
crítica comum ao modelo da Seleção
Natural baseia-se na falta de uma transição
suave entre espécies no registro fóssil.
Mas a teoria do equilíbrio pontuado explica o motivo
de formas transitórias serem às vezes perdidas.
E não é a única explicação.
Uma outra explicação mais prosaica diz que
as formas transicionais são perdidas somente porque,
por alguma razão geográfica, elas não
se fossilizam. Considerando que a fossilização
dos organismos é atualmente um evento incrivelmente
raro e excepcional, essa é uma explicação
provável. Argumentos comuns contra a evolução
usualmente discutem "falta de elos". Na verdade,
os cientistas descobriram milhões de fósseis
que, todos juntos, preenchem uma bela e grande árvore
evolucionária. É claro que há "elos
perdidos". Seria ingênuo pensar que cada espécie
viva deixou para trás fósseis bons e limpos
e foram todos encontrados pelos cientistas.
Sobrevivência
diferencial de características
A
sobrevivência diferenciada de características
que surgem na população significa que algumas
características se tornarão mais frequentes
enquanto outras podem ser perdidas. Geralmente, pensa-se
que são dois os processos que contribuem para a
sobrevivência de uma característica:
* Seleção natural
* Deriva genética
Seleção
natural
O
Darwinismo, e as teorias que dele descendem, indica que
a evolução biológica resulta da seleção
natural. Visto que a seleção natural é
tão importante para o Darwinismo e as teorias modernas
da evolução, segue um sumário bem
curto de seus principais pontos:
* Os organismos têm filhos que herdam genes de seus
pais. Estes genes codificam características diferentes
em um indivíduo. Geneticamente, um filho tem 50%
do DNA de cada progenitor. Dependendo de como o genótipo
é herdado, os fenótipos podem manifestar-se
de formas diferentes. O genótipo é o código
básico do gene, e o fenótipo é o
que é expressado no indivíduo. Dois pais
de olhos castanhos podem ser heterozigóticos para
os alelos da cor dos olhos e podem acabar tendo um filho
com o fenótipo de olhos azuis. Em português
claro, as crianças são como a mãe
e o pai, embora os mecanismos em que isto ocorre podem
ser muito complicados.
* Os organismos têm um sucesso reprodutivo baseado
em suas características em um dado ambiente. Em
português claro, é mais provável que
animais (ou plantas) que são bons no que fazem
sobrevivam e tenham filhos.
* Consequentemente, ao longo do tempo, os tipos de organismos
que têm características mais bem adaptadas
ao seu ambiente tenderão a se tornar dominantes,
enquanto organismos menos adaptados a seus ambientes tornar-se-ão
extintos.
A
seleção natural também providencia
um mecanismo para que a espécie possa se sustentar
ao longo do tempo. Desde que, a longo prazo, os ambientes
sempre mudam, se sucessivas gerações não
desenvolvem adaptações que permitam que
elas sobrevivam e se reproduzam, as espécies simplesmente
morrem, já que seus nichos biológicos morrem.
Consequentemente, a vida pode persistir durante períodos
extensos de tempo, na forma de espécies evoluindo.
O papel central da seleção natural na teoria
evolucionária criou uma forte conexão entre
este campo e o estudo da ecologia.
Deriva
Genética
A
deriva genética descreve as mudanças nas
freqüências genéticas que não
podem ser atribuídas a pressões seletivas,
mas que são ao invés disso devidas a eventos
que não se relacionam com características
hereditárias. Isso é especialmente importante
em pequenas populações acasaladoras, que
simplesmente não podem ter prole o bastante para
transmitir a mesma distribuição genética
para a próxima geração. Tais flutuações
na freqüência dos genes entre gerações
sucessivas podem resultar em alguns genes desaparecendo
da população. Duas populações
separadas que começam com as mesmas freqüências
dos genes podem, conseqüentemente, "derivar"
pela flutuação aleatória em duas
populações divergentes com conjuntos diferentes
de genes (ex: os genes que estão presentes em uma
foram perdidos em outra). Eventos esporádicos raros
(explosões vulcânicas, impactos de meteoros,
etc.) podem contribuir para a deriva genética alterando
a freqüência dos genes fora de pressões
seletivas "normais".
A
seleção natural é frequentemente
citada como uma explicação para o aparente
projeto na natureza, de outro modo conhecida como adaptação.
Entretanto Stephen Jay Gould criticou muitos cientistas
pela invocação imprópria desta explicação,
sugerindo que muitas explicações adaptáveis
cheguem a pouco mais do que de "histórias
Nem-mais-nem-menos" sem nenhuma evidência científica
real. A deriva genética é uma explicação
alternativa para a ocorrência de muitas características.
Ela também pode ser usada para explicar aparentes
mal-adaptações. A idéia que a deriva
genética tem tido um efeito significativo é
chamada neutralismo.
A
evolução como fonte de controvérsia
cultural
Em
alguns países, como por exemplo nos EUA, a questão
da evolução biológica tem sido controversa
entre leigos e também entre os cientistas. De acordo
com a pesquisa de Gallup, cerca de metade dos americanos
não acreditam em qualquer tipo de evolução
biológica.
Desenvolvimento
das teorias evolutivas
À
medida que a ciência vai descobrindo mais informação
sobre as operações básicas da vida,
tais como a genética e a biologia molecular, as
teorias evolutivas vão mudando. A tendência
geral tem sido a de não derrubar teorias bem suportadas,
mas suplantá-las com outras teorias mais detalhadas
e, portanto, mais complexas.
Enquanto
que a transmutação era aceite por um bom
número dos cientistas antes de 1859, foi a publicação
de A Origem das Espécies, de Charles Darwin, que
propôs o primeiro mecanismo com peso para explicar
a persistência das mudanças evolucionárias:
o seu mecanismo da selecção natural. A cronologia
evolucionária explana os passos principais da evolução
na Terra, tal como foram expostos pelos proponentes desta
teoria.
Depois
do surgimento da biologia molecular, ficou claro que um
mecanismo principal para a variação dentro
de uma população é a mutagênese
do DNA. Uma componente essencial da teoria evolucionária
é que durante o ciclo celular, o DNA é copiado
de uma forma bastante, mas não inteiramente, fiel.
Quando ocorrem estes raros erros de cópia, diz-se
que eles introduzem mutações genéticas
com três consequências gerais relativas ao
ambiente corrente: boas, más ou neutras. Por definição,
os indivíduos com mutações "boas"
terão uma propensão mais forte a propagar-se,
ao passo que os indivíduos com mutações
"más" terão menores hipóteses
de se reproduzirem com sucesso. Os que tiveram uma mutação
"neutra", não terão nem vantagens
nem desvantagens. Estas definições assumem
que o ambiente permanece estável. Ao nível
de um único gene, as variações descritas
acima representam diferentes genes alelos. Depois de alterações
ambientais, os alelos podem manter a sua classificação
de bons, maus ou neutros, ou podem mudar para uma das
outras categorias. Os indivíduos que possuíam
alelos anteriormente classificados como neutros, podem
agora ter alelos "bons", se incluirem mutações
que favoreçam a adaptação. Uma vez
que alelos neutros podem acumular-se na população
sem consequências, durante o tempo em que o ambiente
é estável, gera-se assim um reservatório
considerável para a adaptabilidade.
Nas
últimas décadas do século XX surgiram
teorias sobre mecanismos alternativos de evolução,
onde a cooperação em lugar da competição
teria papel central. É o caso da evolução
de organismos independentes em mitocôndrias, proposta
por Lynn Margulis.
Programação
evolutiva
O
processo evolutivo tem sido recentemente utilizado no
campo da Informática através da Programação
Evolutiva que usa o mecanismo de transmissão e
mutação dos genes como um técnica
de optimização, e também por meio
de Programação Genética que permite
parametrizar um programa para encontrar uma solução
ideal para um algoritmo com base apenas no seu objectivo.
Pesquisadores
famosos no campo da evolução
* Charles Darwin
* Erasmus Darwin
* Gregor Mendel
* Alfred Russel Wallace
* Theodosius Dobzhansky
* Edward Osborne Wilson
* Richard Dawkins
* Stephen Jay Gould
* Richard Lewontin
* Ernst Mayr
* Thomas Huxley
* Jean-Baptiste Lamarck
