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Biologia modulo iii
 

Biologia modulo iii

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    Biologia modulo iii Biologia modulo iii Document Transcript

    • 1 PROFª EDIVÂNIA LICENCIADA EM BIOLOGIA PÓS GRADUADA-ESPECIALISTA EM CIÊNCIAS DA EDUCAÇÃO
    • 2 1. Sistemática e Taxonomia e noções gerais dos reinos dos seres vivos Taxonomia é a ciência da identificação, que visa a identificar espécies e não espécimes. A espécie é um grupo de indivíduos (espécimes) que mostram, em maior ou menor grau, a variabilidade intrapopulacional sempre presente. A sistemática tem por objetivo classificar, identificar e dar nomes aos seres vivos. A classificação é feita levando-se em consideração a embriologia, anatomia, fisiologia, estudos dos fósseis e outros critérios, sendo por isto um sistema natural A classificação usada atualmente é baseado no sistema de classificação de Linné ( Lineu) descrito em 1735. A taxonomia de Lineu classifica as coisas vivas em uma hierarquia, começando com os Reinos. Reinos são divididos em Filos. Filos são divididos em classes, então em ordens, famílias, gêneros e espécies e, dentro de cada um em sub-divisões. Grupos de organismos em qualquer uma destas classificações são chamados taxa (singular, taxon), ou phyla, ou grupos taxonômicos. Categorias Hierárquicas REINO - FILO - CLASSE - ORDEM - FAMÍLIA - GÊNERO - ESPÉCIE HOMEM CÃO MOSCA REINO Animalia Animalia Animalia FILO Chordata Chordata Arthropoda CLASSE Mammalia Mammalia Insecta ORDEM Primata Carnívora Díptera FAMÍLIA Hominidae Canidae Muscidae GÊNERO Homo Canis Musca ESPÉCIE Homo sapiens Canis familiaris Musca domestica Reinos: Monera - unicelulares procariontes - Bactérias e Cianobactérias Protista - unicelulares eucariontes heterótrofos - Protozoários Fungi - organismos eucariontes heterótrofos unicelulares ou não - Fungos Plantae - organismos eucariontes multicelulares fotossintetizantes . Algas , briófitas, pteridófitas, gimnosperma e angiospermas. Animalia - organismos eucariontes, multicelulares e heterótrofos. ESPÉCIE - organismos com uma certa semelhança morfológica e genômica, com capacidade de reprodução e formação de descendentes viáveis e férteis. Regras básicas de Nomenclatura Há certas regras que devem ser obedecidas ao se tratar com categorias taxonômicas. Estas respeitam um código internacional, cujas bases foram lançadas na 10ª edição do Systema Naturae, de Lineu (1758) e atualizadas com o decorrer do tempo. Como a nomenclatura para os fósseis é a mesma, deve-se utilizar as mesmas regras de nomenclatura, presentes no Código Internacional de Nomenclatura Zoológica. As regras mais importantes são: O nome dos animais deve ser escrito em latim ou idioma latinizado. Todo animal deve ter, pelo menos, dois nomes, o primeiro referente ao gênero e o segundo à
    • 3 espécie. É o sistema binominal criado por Lineu. Schlumbergerina alveoliniformis. O nome do gênero deve ser escrito com inicial maiúscula e o nome da espécie deve ser escrito com inicial minúscula. Amphisorus hemprichii. Quando a espécie tem nome de pessoa, é indiferente utilizar inicial maiúscula ou minúscula. O nome dos animais deve ser em destaque (itálico ou negrito). Lagena laevis ou Lagena laevis. Deve-se usar sempre o primeiro nome com o qual o animal foi descrito; quaisquer designações posteriores equivalem a sinonímia, ou seja, devem ser revistas e voltar ao gênero original. Em trabalhos científicos, depois do nome da espécie, coloca-se o nome do autor que o descreveu seguido de vírgula e data; se houve modificação na descrição original de uma espécie, autor e ano aparecem entre parênteses. Massilina pernambucensis Tinoco, 1958. As abreviaturas sp (espécie) ou spp (espécies) são utilizadas quando o material só foi determinado até o nível genérico. Pyrgo sp. Quando a identificação da espécie é impossível, usa-se a abreviatura aff (affinis = afim com) entre o nome do gênero e da espécie. A abreviatura de cf (confers = comparar com) é utilizada em casos de dúvida maior do que o do caso anterior. Quinqueloculina cf. Q. implexa. Quando a posição taxonômica de um organismo não pode ser determinada, ele é chamado de Incertae sedis, ou seja, que tem posição incerta na classificação. A vida, que existe há mais de três bilhões de anos na Terra, é o maior objeto de estudo da Biologia. Esse estudo fascinante e desafiador volta-se para a compreensão das características e evolução dos seres vivos, suas estruturas e funções, suas relações com os mais diferentes ambientes e sua reprodução. É, portanto, a ciência que estuda os seres vivos em todos os aspectos de abrangência, quer sejam anatômicos, funcionais, genéticos, comportamentais, evolutivos, geográficos ou taxionômicos, bem como as leis, os princípios e fenômenos que regem a existência desses seres. Em agroecologia O princípio fundamental da agroecologia é considerar a propriedade agrícola como um todo. É muito importante entender que deve haver interação entre todos os seres vivos. As plantas devem relacionar-se com os microorganismos que produzem nutrientes, com as minhocas que soltam o solo para que as raízes se desenvolvam, com os insetos que servem de alimento para os inimigos naturais. Nas propriedades em que se trabalha a agroecologia é muito normal ver todo o tipo de organismo como insetos, aranhas, lesmas, nematóides, bactérias, fungos e algas. Sabe-se que todos os seres possuem papel importante no equilíbrio deste ecossistema. Por isso, deve usar espécies ou variedades adaptadas às condições locais de solo e clima, minimizando exigências externas para um bom desenvolvimento da cultura. Exercícios 1. Complete as frases preenchendo cada espaço com um dos termos a seguir: Classe – espécie – família – filo – gênero – ordem - reino a) Ordens com características semelhantes são reunidas em um(a)__________________________ b) Um(a) __________________reúne espécies semelhantes. c) A categoria mais abrangente da classificação é a (o)___________________________________ d) A categoria taxonômica imediatamente acima dos gêneros á o(a)_________________________ e) Um conjunto de classes constitui um(a)_____________________
    • 4 f) Um grupo de organismos semelhantes, capazes de produzir descendência fértil é um(a)_________ h) A reunião d famílias semelhantes constitui a categoria taxonômica denominada______________ 2. Cite características dos reinos abaixo: a) Monera b) Plantae c) Fungi d) Animalia e) Protista 3. Que regras de nomenclatura taxonômica são utilizadas para dar nome a uma espécie? 4. Qual a importância da Sistemática para a agroecologia? Testes 1. UFPEL Carl von Linné (1707-1778), denominado Lineu, em Português, através de sua obra "Systema Naturae", propôs uma forma de denominar os seres vivos por intermédio do que chamou de "unidade básica de classificação" ou ESPÉCIE. Como exemplo, a ave conhecida popularmente como quero-quero é classificada, segundo o modelo de Lineu, como 'Vanellus chilensis'. De acordo com esses conceitos, analise as afirmativas a seguir. I. O nome específico de um organismo é sempre composto de duas palavras: a primeira designa o gênero e a segunda, a espécie. II. O nome específico do quero-quero é 'chilensis' e o nome genérico é 'Vanellus'. III. O nome específico do quero-quero é binominal, e 'Vanellus' é seu epíteto específico. IV. O nome específico do quero-quero é binominal, e Chilensis, assim escrito, é seu epíteto específico. V. A espécie 'Vanellus chilensis' inclui o gênero seguido de seu epíteto específico: 'chilensis'. Estão corretas apenas as afirmativas a) II e III. b) IV e V. c) II e IV. d) I e III. e) II e V.
    • 5 2. O nome científico de duas plantas são Salix nigra e Quercus nigra. As duas plantas pertencem: a) a mesma espécie; b) ao mesmo gênero; c) ao mesmo reino; d) à mesma raça; e) à mesma subespécie. 3. (Udesc) O cão domestico (Canis familiaris), o lobo (Canis lupus) e o coiote (Canis latrans) pertencem a uma mesma categoria taxonômica. Esses animais fazem parte de um(a) mesmo(a): a) gênero b) espécie c) subespécie d) raça e) variedade 4. ( UFCE) Com relação à taxonomia, assinale a afirmativa incorreta. a) Os sistemas modernos de classificação fundamentam-se na filogênese. b) Os nomes científicos devem ser latinos ou latinizados. c) O nome genérico pode ser escrito isoladamente. d) A nomenclatura das subespécies é trinomial. e) Os grupos taxonômicos principais são, em ordem decrescente: reino, filo ou ramo, classe, família, ordem, gênero e espécie. 5. (UFMA) A Comissão Internacional de Nomenclatura Zoológica estabelece regras que são seguidas pelos cientistas de todo o mundo. Identifique abaixo o nome científico escrito corretamente: a) charadrius Collaris - Maçarico-de-coleira b) Eudocimus Ruber - Guará c) Arenaria interpres - Maçarico vira-pedras d) Falco Peregrinus - Gavião-peregrino e) Himantopus Himantopus - Maçarico-pernilongo 6. (UFC-CE - adaptado) A célula é a unidade básica dos seres vivos, existindo seres unicelulares ou pluricelulares. Utilizando-se a classificação de Whittaker (1969), - com ajustes propostos por Margulis e Schwarts (1980) -, que considera as algas multicelulares como protoctistas, associe de seus representantes, relacionando as duas colunas. REINO 1. Reino Monera 2. Reino Protoctista 3. Reino Fungi 4. Reino Plantae
    • 6 5. Reino Animalia REPRESENTANTES ( a ) Seus representantes são todos unicelulares. ( b ) Seus representantes são todos pluricelulares. ( c ) Seus representantes podem ser unicelulares ou pluricelulares. A seqüência correta das associações é: a) 1a, 2c, 3c, 4b, 5b. b) 1a, 2a, 3a, 4b, 5b. c) 1c, 2b, 3a, 4c, 5c. d) 1a, 2a, 3b, 4c, 5c. e) 1c, 2c, 3c, 4b, 5b. 7. (Unirio-RJ) Se reunirmos as famílias Canidae (cães), Ursidae (ursos), Hienidae (hienas) e Felidae (leões), veremos que todos são carnívoros, portanto, pertencem à (ao) mesma (o) a) espécie b) ordem. c) subespécie. d) família. e) gênero 8. UFMG) A partir dos seus conhecimentos sobre as regras de nomenclatura zoológica, responda: Com qual das fêmeas citadas abaixo o macho de Anopheles (Nyssorthynchus) triannulatus trianulatus pode cruzar e produzir descendentes férteis, ao longo de várias gerações: a) Anopheles (Nyssorthynchus) aquasalis. b) Anopheles (Nyssorthynchus) trianulatus davisi. c) Anopheles (Nyssorthynchus) albitarsis domesticus. d) Anopheles (Nyssorthynchus) brasiliensis. e) Anopheles (Nyssorthynchus) intermedius. 2. Genética: Conceitos gerais, leis de Mendel e heranças genéticas A genética é o ramo da biologia responsável pelo estudo da hereditariedade e de tudo o que esteja relacionado com a mesma. O conceito também faz referência àquilo que pertence ou que é relativo à génese ou origem das coisas. Como tal, a genética analisa a forma como a hereditariedade biológica é transmitida de uma geração para a seguinte, e como é efectuado o desenvolvimento das características que controlam os respectivos processos. O objecto de estudo da genética são os padrões de hereditariedade, isto é, o modo com os traços e as características se transmitem dos pais para os filhos. Os genes são formados por segmentos de uma molécula que codifica a informação genética nas células, denominada ácido desoxirribonucleico (DNA).
    • 7 O DNA, responsável por controlar a estrutura, a função e o comportamento das células, pode criar cópias exactas de si mesmo. Os genes contêm a informação necessária para determinar a sequência de aminoácidos das proteínas, que desempenham uma função importante na hora de determinar o fenótipo final do organismo. Os especialistas utilizam o verbo codificar para se referir ao facto de o gene conter as instruções necessárias para sintetizar uma proteína particular (daí se poder dizer que um gene codifica uma proteína). A genética subdivide-se em vários ramos: a clássica ou mendeliana (que se centra no estudo dos cromossomas e dos genes e na forma como são herdados de geração em geração), a quantitativa (analisa o impacto de múltiplos genes sobre o fenótipo), a molecular (estuda o ADN, a sua composição e a forma como se duplica), a genética de populações e evolutiva (centra a sua atenção no comportamento dos genes no seio de uma população e de como isso determina a evolução dos organismos) e a genética do desenvolvimento (a forma como os genes controlam o desenvolvimento dos organismos). Dicionário GENE = Fragmento de DNA cromossômico capaz de determinar a síntese de uma proteína. DNA = Ac nucléico formado por 2 fitas de nucleotídeos unidas por pontes de hidrogênio. CROMOSSOMO= estrutura nuclear formada pela molécula de DNA mais proteínas (histonas) de forma espiralizada, contendo uma sucessão linear de genes e só podendo ser vista durante a divisão celular. LOCUS GÊNICO = local do cromossomo ocupado por um gene. CÉLULAS HAPLÓIDES OU GAMETAS = são as células que sofreram meiose e possuem apenas metade da carga genética do indivíduo, responsáveis pela formação dos gametas. CÉLULAS SOMÁTICAS = todas as células corporais ( 2N) que possuem o cariótipo completo. CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS = são cromossomos que apresentam o mesmo tamanho, mesma posição do centrômero e a mesma seqüência gênica (Um de origem materna e outro, paterna). GENES ALELOS: são genes situados no mesmo lócus de cromos homólogos, responsáveis pela determinação de um mesmo caráter. LINHAGEM: conjunto de indivíduos que descendem de um ancestral comum. LINHAGEM PURA: quando os indivíduos apresentam os caracteres em homozigose. HOMOZIGOTO: genes alelos iguais, dominantes ou recessivos "AA ou aa". HETEROZIGOTOS: genes alelos diferentes Aa, VB. FENÓTIPO: é o resultado da interação do genótipo + influência do meio ambiente. GENÓTIPO: constituição genética do indivíduo, ou seja, aos genes que ele possui. GERAÇÃO F1: os primeiros descendentes da geração parental. GERAÇÃO F2: resultado da autofecundação da geração F1. GENEALOGIAS OU HEREDOGRAMAS As genealogias são representações, por meio de símbolos convencionados, dos indivíduos de uma família, de maneira a indicar o sexo, a ordem do nascimento, o grau de parentesco etc. Abaixo temos a legenda dos símbolos mais utilizados na construção de heredogramas.
    • 8 Fonte: www.biomania.com.br Cariótipo O termo Cariótipo designa um conjunto de cromossomas de uma célula caracterizado pelo número, tamanho e forma desses mesmos cromossomas. O cariótipo (derivada da palavra Grega: karyon = para nó e typos = para forma), representa o conjunto diploide (2N) de cromossomos das células somáticas de um organismo. Um cariótipo pode ser representado por meio de imagem dos cromossomos (cariograma) ou pela ordenação de acordo com o tamanho dos cromossomos em esquema fotográfico (idiograma). Através da montagem de um cariótipo é possível determinar a normalidade ou anormalidade (síndromes cromossômicas), ocasionadas por alterações mutagênicas, polissomias ou monossomias. Na espécie humana, as células somáticas possuem 46 cromossomos (2N = 46), agrupados em 23 pares, sendo: 22 pares autossômicos e 01 par alossômico sexual, diferenciando o gênero de um organismo em masculino e feminino. Cariótipo normal masculino → 46, XY Cariótipo normal feminino → 46, XX Mendel, o iniciador da genética Gregor Mendel nasceu em 1822, em Heinzendorf, na Áustria. Era filho de pequenos fazendeiros e, apesar de bom aluno, teve de superar dificuldades financeiras para conseguir estudar. Em 1843,
    • 9 ingressou como noviço no mosteiro de agostiniano da cidade de Brünn, hoje Brno, na atual República Tcheca. Após ter sido ordenado monge, em 1847, Mendel ingressou na Universidade de Viena, onde estudou matemática e ciências por dois anos. Ele queria ser professor de ciências naturais, mas foi mal sucedido nos exames. De volta a Brünn, onde passou o resto da vida. Mendel continuou interessado em ciências. Fez estudos meteorológicos, estudou a vida das abelhas e cultivou plantas, tendo produzido novas variedades de maças e peras. Entre 1856 e 1865, realizou uma série de experimentos com ervilhas, com o objetivo de entender como as características hereditárias eram transmitidas de pais para filhos. Em 8 de março de 1865, Mendel apresentou um trabalho à Sociedade de História Natural de Brünn, no qual enunciava as suas leis de hereditariedade, deduzidas das experiências com as ervilhas. Publicado em 1866, com data de 1865, esse trabalho permaneu praticamente desconhecido do mundo científico até o início do século XX. Pelo que se sabe, poucos leram a publicação, e os que leram não conseguiram compreender sua enorme importância para a Biologia. As leis de Mendel foram redescobertas apenas em 1900, por três pesquisadores que trabalhavam independentemente. Mendel morreu em Brünn, em 1884. Os últimos anos de sua vida foram amargos e cheios de desapontamento. Os trabalhos administrativos do mosteiro o impediam de se dedicar exclusivamente à ciência, e o monge se sentia frustrado por não ter obtido qualquer reconhecimento público pela sua importante descoberta. Hoje Mendel é tido como uma das figuras mais importantes no mundo científico, sendo considerado o “pai” da Genética. No mosteiro onde viveu existe um monumento em sua homenagem, e os jardins onde foram realizados os célebres experimentos com ervilhas até hoje são conservados. Os experimentos de Mendel A escolha da planta A ervilha é uma planta herbácea leguminosa que pertence ao mesmo grupo do feijão e da soja. Na reprodução, surgem vagens contendo sementes, as ervilhas. Sua escolha como material de experiência não foi casual: uma planta fácil de cultivar, de ciclo reprodutivo curto e que produz muitas sementes. Desde os tempos de Mendel existiam muitas variedades disponíveis, dotadas de características de fácil comparação. Por exemplo, a variedade que flores púrpuras podia ser comparada com a que produzia flores brancas; a que produzia sementes lisas poderia ser comparada cm a que produzia sementes rugosas, e assim por diante. Outra vantagem dessas plantas é que estame e pistilo, os componentes envolvidos na reprodução sexuada do vegetal, ficam encerrados no interior da mesma flor, protegidas pelas pétalas. Isso favorece a autopolinização e, por extensão, a autofecundação, formando descendentes com as mesmas características das plantas genitoras.
    • 10 A partir da autopolinização, Mendel produziu e separou diversas linhagens puras de ervilhas para as características que ele pretendia estudar. Por exemplo, para cor de flor, plantas de flores de cor de púrpura sempre produziam como descendentes plantas de flores púrpuras, o mesmo ocorrendo com o cruzamento de plantas cujas flores eram brancas. Mendel estudou sete características nas plantas de ervilhas: cor da flor, posição da flor no caule, cor da semente, aspecto externo da semente, forma da vagem, cor da vagem e altura da planta. Os cruzamentos Depois de obter linhagens puras, Mendel efetuou um cruzamento diferente. Cortou os estames de uma flor proveniente de semente verde e depois depositou, nos estigmas dessa flor, pólen de uma planta proveniente de semente amarela. Efetuou, então, artificialmente, uma polinização cruzada: pólen de uma planta que produzia apenas semente amarela foi depositado no estigma de outra planta que só produzia semente verde, ou seja, cruzou duas plantas puras entre si. Essas duas plantas foram consideradas como a geração parental (P), isto é, a dos genitores. Após repetir o mesmo procedimento diversas vezes, Mendel verificou que todas as sementes originadas desses cruzamentos eram amarelas – a cor verde havia aparentemente “desaparecido” nos descendentes híbridos (resultantes do cruzamento das plantas), que Mendel chamou de F1 (primeira geração filial). Concluiu, então, que a cor amarela “dominava” a cor verde. Chamou o caráter cor amarela da semente de dominante e o verde de recessivo. A seguir, Mendel fez germinar as sementes obtidas em F1 até surgirem as plantas e as flores. Deixou que se autofertilizassem e aí houve a surpresa: a cor verde das sementes reapareceu na F2 (segunda geração filial), só eu em proporção menor que as de cor amarela: surgiram 6.022 sementes amarelas para 2.001 verdes, o que conduzia a proporção 3:1. Concluiu que na verdade, a cor verde das sementes não havia “desaparecido” nas sementes da geração F1. O que ocorreu é que ela não tinha se manifestado, uma vez que, sendo uma caráter recessivo, era apenas “dominado” (nas palavras de Mendel) pela cor amarela. Mendel concluiu que a cor das sementes era determinada por dois fatores, cada um determinando o surgimento de uma cor, amarela ou verde.
    • 11 Era necessário definir uma simbologia para representar esses fatores: escolheu a inicial do caráter recessivo. Assim, a letra v (inicial de verde), minúscula, simbolizava o fator recessivo. Assim, a letra v (inicial de verde), minúscula, simbolizava o fator recessivo – para cor verse – e a letra V, maiúscula, o fator dominante – para cor amarela. VV vv Vv Semente amarela pura Semente verde pura Semente amarela híbrida Persistia, porém, uma dúvida: Como explicar o desaparecimento da cor verde na geração F1 e o seu reaparecimento na geração F2? A resposta surgiu a partir do conhecimento de que cada um dos fatores se separava durante a formação das células reprodutoras, os gametas. Dessa forma, podemos entender como o material hereditário passa de uma geração para a outra. Acompanhe nos esquemas abaixo os procedimentos adorados por Mendel com relação ao caráter cor da semente em ervilhas. Resultado: em F2, para cada três sementes amarelas, Mendel obteve uma semente de cor verde. Repetindo o procedimento para outras seis características estudadas nas plantas de ervilha, sempre eram obtidos os mesmos resultados em F2, ou seja a proporção de três expressões dominantes para uma recessiva. Leis de Mendel 1ª Lei de Mendel: Lei da Segregação dos Fatores A comprovação da hipótese de dominância e recessividade nos vários experimentos efetuados por Mendel levou, mais tarde à formulação da sua 1º lei: “Cada característica é determinada por dois fatores que se separam na formação dos gametas, onde ocorrem em dose simples”, isto é, para cada gameta masculino ou feminino encaminha-se apenas um fator. Mendel não tinha idéia da constituição desses fatores, nem onde se localizavam. As bases celulares da segregação A redescoberta dos trabalhos de Mendel, em 1900, trouxe a questão: onde estão os fatores hereditários e como eles se segregam?
    • 12 Em 1902, enquanto estudava a formação dos gametas em gafanhotos, o pesquisador norte americano Walter S. Sutton notou surpreendente semelhança entre o comportamento dos cromossomos homólogos, que se separavam durante a meiose, e os fatores imaginados por Mendel. Sutton lançou a hipótese de que os pares de fatores hereditários estavam localizados em pares de cromossomos homólogos, de tal maneira que a separação dos homólogos levava à segregação dos fatores. Hoje sabemos que os fatores a que Mendel se referiu são os genes (do grego genos, originar, provir), e que realmente estão localizados nos cromossomos, como Sutton havia proposto. As diferentes formas sob as quais um gene pode se apresentar são denominadas alelos. A cor amarela e a cor verde da semente de ervilha, por exemplo, são determinadas por dois alelos, isto é, duas diferentes formas do gene para cor da semente. Exemplo da primeira lei de Mendel em um animal Vamos estudar um exemplo da aplicação da primeira lei de Mendel em um animal, aproveitando para aplicar a terminologia modernamente usada em Genética. A característica que escolhemos foi a cor da pelagem de cobaias, que pode ser preta ou branca. De acordo com uma convenção largamente aceita, representaremos por B o alelo dominante, que condiciona a cor preta, e por b o alelo recessivo, que condiciona a cor branca. Uma técnica simples de combinar os gametas produzidos pelos indivíduos de F1 para obter a constituição genética dos indivíduos de F2 é a montagem do quadrado de Punnet. Este consiste em um quadro, com número de fileiras e de colunas que correspondem respectivamente, aos tipos de gametas masculinos e femininos formados no cruzamento. O quadrado de Punnet para o cruzamento de cobaias heterozigotas é: B Gametas paternos b Gametas maternos B b BB Preto Bb Preto Bb Preto bb Branco Os conceitos de fenótipo e genótipo Dois conceitos importantes para o desenvolvimento da genética, no começo do século XX, foram os de fenótipo e genótipo, criados pelo pesquisador dinamarquês Wilhelm L. Johannsen (1857 – 1912). Fenótipo O termo “fenótipo” (do grego pheno, evidente, brilhante, e typos, característico) é empregado para designar as características apresentadas por um indivíduo, sejam elas morfológicas, fisiológicas e comportamentais. Também fazem parte do fenótipo características microscópicas e de natureza bioquímica, que necessitam de testes especiais para a sua identificação. Entre as características fenotípicas visíveis, podemos citar a cor de uma flor, a cor dos olhos de uma pessoa, a textura do cabelo, a cor do pelo de um animal, etc. Já o tipo sanguíneo e a
    • 13 sequência de aminoácidos de uma proteína são características fenotípicas revelada apenas mediante testes especiais. O fenótipo de um indivíduo sofre transformações com o passar do tempo. Por exemplo, à medida que envelhecemos o nosso corpo se modifica. Fatores ambientais também podem alterar o fenótipo: se ficarmos expostos à luz do sol, nossa pele escurecerá. Genótipo O termo “genótipo” (do grego genos, originar, provir, e typos, característica) refere-se à constituição genética do indivíduo, ou seja, aos genes que ele possui. Estamos nos referindo ao genótipo quando dizemos, por exemplo, que uma planta de ervilha é homozigota dominante (VV) ou heterozigota (Vv) em relação à cor da semente. Fenótipo: genótipo e ambiente em interação O fenótipo resulta da interação do genótipo com o ambiente. Consideremos, por exemplo, duas pessoas que tenham os mesmos tipos de alelos para pigmentação da pele; se uma delas toma sol com mais frequência que a outra, suas tonalidades de pele, fenótipo, são diferentes. Um exemplo interessante de interação entre genótipo e ambiente na produção do fenótipo é a reação dos coelhos da raça himalaia à temperatura. Em temperaturas baixas, os pelos crescem pretos e, em temperaturas altas, crescem brancos. A pelagem normal desses coelhos é branca, menos nas extremidades do corpo (focinho, orelha, rabo e patas), que, por perderem mais calor e apresentarem temperatura mais baixa, desenvolvem pelagem preta. Determinando o genótipo Enquanto que o fenótipo de um indivíduo pode ser observado diretamente, mesmo que seja através de instrumentos, o genótipo tem que ser inferido através da observação do fenótipo, da análise de seus pais, filhos e de outros parentes ou ainda pelo sequenciamento do genoma do indivíduo, ou seja, leitura do que está nos genes. A técnica do sequenciamento, não é amplamente utilizada, devido ao seu alto custo e pela necessidade de aparelhagem especializada. Por esse motivo a observação do fenótipo e análise dos parentes ainda é o recurso mais utilizado para se conhecer o genótipo. Quando um indivíduo apresenta o fenótipo condicionado pelo alelo recessivo, conclui-se que ele é homozigoto quanto ao alelo em questão. Por exemplo, uma semente de ervilha verde é sempre homozigota vv. Já um indivíduo que apresenta o fenótipo condicionado pelo alelo dominante poderá ser homozigoto ou heterozigoto. Uma semente de ervilha amarela, por exemplo, pode ter genótipo VV ou Vv. Nesse caso, o genótipo do indivíduo só poderá ser determinado pela análise de seus pais e de seus descendentes. Caso o indivíduo com fenótipo dominante seja filho de pai com fenótipo recessivo, ele certamente será heterozigoto, pois herdou do pai um alelo recessivo. Entretanto, se ambos os pais têm
    • 14 fenótipo dominante, nada se pode afirmar. Será necessário analisar a descendência do indivíduo em estudo: se algum filho exibir o fenótipo recessivo, isso indica que ele é heterozigoto. Cruzamento-teste Este cruzamento é feito com um indivíduo homozigótico recessivo para o fator que se pretende estudar, que facilmente se identifica pelo seu fenótipo e um outro de genótipo conhecido ou não. Por exemplo, se cruzarmos um macho desconhecido com uma fêmea recessiva podemos determinar se o macho é portador daquele caráter recessivo ou se é puro. Caso este seja puro todos os filhos serão como ele, se for portador 25% serão brancos, etc. Esta explicação é muito básica, pois geralmente é preciso um pouco mais do que este único cruzamento. A limitação destes cruzamentos está no fato de não permitirem identificar portadores de alelos múltiplos para a mesma característica, ou seja, podem existir em alguns casos mais do que dois alelos para o mesmo gene e o efeito da sua combinação variar. Além disso, podemos estar cruzando um fator para o qual o macho ou fêmea teste não são portadores, mas sim de outros alelos. Construindo um heredograma No caso da espécie humana, em que não se pode realizar experiências com cruzamentos dirigidos, a determinação do padrão de herança das características depende de um levantamento do histórico das famílias em que certas características aparecem. Isso permite ao geneticista saber se uma dada característica é ou não hereditária e de que modo ela é herdada. Esse levantamento é feito na forma de uma representação gráfica denominada heredograma (do latim heredium, herança), também conhecida como genealogia ou árvore genealógica. Construir um heredograma consiste em representar, usando símbolos, as relações de parentesco entre os indivíduos de uma família. Cada indivíduo é representado por um símbolo que indica as suas características particulares e sua relação de parentesco com os demais. Indivíduos do sexo masculino são representados por um quadrado, e os do sexo feminino, por um círculo. O casamento, no sentido biológico de procriação, é indicado por um traço horizontal que une os dois membros do casal. Os filhos de um casamento são representados por traços verticais unidos ao traço horizontal do casal. A montagem de um heredograma obedece a algumas regras: 1ª) Em cada casal, o homem deve ser colocado à esquerda, e a mulher à direita, sempre que for possível. 2ª) Os filhos devem ser colocados em ordem de nascimento, da esquerda para a direita. 3ª) Cada geração que se sucede é indicada por algarismos romanos (I, II, III, etc.). Dentro de cada geração, os indivíduos são indicados por algarismos arábicos, da esquerda para a direita. Outra possibilidade é se indicar todos os indivíduos de um heredograma por algarismos arábicos, começando-se pelo primeiro da esquerda, da primeira geração. Dominância incompleta ou Co-dominância Nem todas as características são herdadas como a cor da semente da ervilha, em que o gene para a cor amarela domina sobre o gene para cor verde. Muito frequentemente a combinação dos genes alelos diferentes produz um fenótipo intermediário. Essa situação ilustra a chamada dominância incompleta ou parcial. Um exemplo desse tipo de herança é a cor das flores maravilha. Elas podem ser vermelhas, brancas ou rosas. Plantas que produzem flores cor-de-rosa são
    • 15 heterozigotas, enquanto os outros dois fenótipos são devidos à condição homozigota. Supondo que o gene V determine a cor vermelha e o gene B, cor branca, teríamos: VV = flor vermelha BB = flor branca VB = flor cor-de-rosa Apesar de anteriormente usarmos letras maiúsculas para indicar, respectivamente, os genes dominantes e recessivos, quando se trata de dominância incompleta muitos autores preferem utilizar apenas diferentes letras maiúsculas. Fazendo o cruzamento de uma planta de maravilha que produz flores vermelhas com outra que produz flores brancas e analisando os resultados fenotípicos da geração F1e F2, teríamos: Agora analizando os resulados genotípicos da geração F1e F2, teríamos: P: Flor Branca B B V Flor Vermelha V BV cor-de-rosa BV cor-de-rosa VB cor-de-rosa VB cor-de-rosa F1 = 100% VB (flores cor-de-rosa) Cruzando, agora, duas plantas heterozigotas (flores cor-de-rosa), teríamos: F1 Flor cor-de-rosa V B V Flor cor-de-rosa B VV Vermelha BV cor-de-rosa VB cor-de-rosa BB Branca F2 = Genótipos: 1/4 VV, 1/2 VB, 1/4 BB. Fenótipo: 1/4 plantas com flores vermelhas 1/2 plantas com flores cor-de-rosa 1/4 plantas com flores brancas Alelos letais: Os genes que matam As mutações que ocorrem nos seres vivos são totalmente aleatórias e, às vezes, surgem variedades genéticas que podem levar a morte do portador antes do nascimento ou, caso ele sobreviva, antes
    • 16 de atingir a maturidade sexual. Esses genes que conduzem à morte do portador, são conhecidos como alelos letais. Por exemplo, em uma espécie de planta existe o gene C, dominante, responsável pela coloração verde das folhas. O alelo recessivo c, condiciona a ausência de coloração nas folhas, portanto o homozigoto recessivo cc morre ainda na fase jovem da planta, pois esta precisa do pigmento verde para produzir energia através da fotossíntese. O heterozigoto é uma planta saudável, mas não tão eficiente na captação de energia solar, pela coloração verde clara em suas folhas. Assim, se cruzarmos duas plantas heterozigotas, de folhas verdes claras, resultará na proporção 2:1 fenótipos entre os descendentes, ao invés da proporção de 3:1 que seria esperada se fosse um caso clássico de monoibridismo (cruzamento entre dois indivíduos heterozigotos para um único gene). No caso das plantas o homozigoto recessivo morre logo após germinar, o que conduz a proporção 2:1. P Planta com folhas verde claras C c C Planta com folhas verde claras c CC Verde escuro Cc Verde clara Cc Verde clara cc Inviável F1 = Fenótipo: 2/3 Verde clara 1/3 Verde escura Genótipo: 2/3 Cc 1/3 CC Alelos letais: Os genes que matam Esse curioso caso de genes letais foi descoberto em 1904 pelo geneticista francês Cuénot, que estranhava o fato de a proporção de 3:1 não ser obedecida. Logo, concluiu se tratar de uma caso de gene recessivo que atuava como letal quando em dose dupla. No homem, alguns genes letais provocam a morte do feto. É o caso dos genes para acondroplasia, por exemplo. Trata-se de uma anomalia provocada por gene dominante que, em dose dupla, acarreta a morte do feto, mas em dose simples ocasiona um tipo de nanismo, entre outras alterações. Há genes letais no homem, que se manifestam depois do nascimento, alguns na infância e outros na idade adulta. Na infância, por exemplo, temos os causadores da fibrose cística e da distrofia muscular de Duchenne (anomalia que acarreta a degeneração da bainha de mielina nos nervos). Dentre os que se expressam tardiamente na vida do portador, estão os causadores da doença de Huntington, em que há a deterioração do tecido nervoso, com perde de células principalmente em uma parte do cérebro, acarretando perda de memória, movimentos involuntários e desequilíbrio emocional. Como os genes se manifestam Vimos que, em alguns casos, os genes se manifestam com fenótipos bem distintos. Por exemplo, os genes para a cor das sementes em ervilhas manifestam-se com fenótipos bem definidos, sendo encontradas sementes amarelas ou verdes. A essa manifestação gênica bem determinada chamamos de variação gênica descontínua, pois não há fenótipos intermediários.
    • 17 Diferentes graus de braquidactilia pela expressão variável do genótipo. Há herança de características, no entanto, cuja manifestação do gene (também chamada de expressividade) não determina fenótipos tão definidos, mas sim uma gradação de fenótipos. A essa gradação da expressividade do gene, variando desde um fenótipo que mostra leve expressão da característica até sua expressão total, chamamos de norma de reação ou expressividade variável. Por exemplo, os portadores dos genes para braquidactilia (dedos curto) podem apresentar fenótipos variando de dedos levemente mais curtos até a total falta deles. Alguns genes sempre que estão presentes se manifestam, dizemos que são altamente penetrantes. Outros possuem uma penetrância incompleta, ou seja, apenas uma parcela dos portadores do genótipo apresenta o fenótipo correspondente. Observe que o conceito de penetrância está relacionado à expressividade do gene em um conjunto de indivíduos, sendo apresentado em termos percentuais. Assim, por exemplo, podemos falar que a penetrância para o gene para a doença de Huntington é de 100%, o que quer dizer que 100% dos portadores desse gene apresentam (expressam) o fenótipo correspondente. Sistema ABO de grupos sanguíneos A herança dos tipos sanguíneos do sistema ABO constitui um exemplo de alelos múltiplos na espécie humana. Determinação dos grupos sanguíneos utilizando soros anti-A e anti-B. Amostra 1- sangue tipo A. Amostra 2 - sangue tipo B. Amostra 3 - sangue tipo AB. Amostra 4 - sangue tipo O. A descoberta dos grupos sanguíneos Por volta de 1900, o médico austríaco Karl Landsteiner (1868 – 1943) verificou que, quando amostras de sangue de determinadas pessoas eram misturadas, as hemácias se juntavam, formando aglomerados semelhantes a coágulos. Landsteiner concluiu que determinadas pessoas têm sangues incompatíveis, e, de fato, as pesquisas posteriores revelaram a existência de diversos tipos sanguíneos, nos diferentes indivíduos da população. Quando, em uma transfusão, uma pessoa recebe um tipo de sangue incompatível com o seu, as hemácias transferidas vão se aglutinando assim que penetram na circulação, formando aglomerados compactos que podem obstruir os capilares, prejudicando a circulação do sangue. Aglutinogênios e aglutininas No sistema ABO existem quatro tipos de sangues: A, B, AB e O. Esses tipos são caracterizados pela presença ou não de certas substâncias na membrana das hemácias, os aglutinogênios, e pela presença ou ausência de outras substâncias, as aglutininas, no plasma sanguíneo. Existem dois tipos de aglutinogênio, A e B, e dois tipos de aglutinina, anti-A e anti-B. Pessoas do grupo A possuem aglutinogênio A, nas hemácias e aglutinina anti-B no plasma; as do grupo B têm aglutinogênio B nas hemácias e aglutinina anti-A no plasma; pessoas do grupo AB têm aglutinogênios A e B nas
    • 18 hemácias e nenhuma aglutinina no plasma; e pessoas do gripo O não tem aglutinogênios na hemácias, mas possuem as duas aglutininas, anti-A e anti-B, no plasma. Veja na tabela abaixo a compatibilidade entre os diversos tipos de sangue: ABO Substâncias % Pode receber de TiposAglutinogênioAglutininaFrequênciaA+B+A+0+A-B-AB-O- AB+ A e B Não Contém 3% X X X X X X X X A+ A Anti-B 34% X X X X B+ B Anti-A 9% X X X X O+ Não Contém Anti-A e Anti-B 38% X X AB- Ae B Não Contém 1% X X X X A- A Anti-B 6% X X B- B Anti-A 2% X X O- Não Contém Anti-A e Anti-B 7% X Tipos possíveis de transfusão As aglutinações que caracterizam as incompatibilidades sanguíneas do sistema acontecem quando uma pessoa possuidora de determinada aglutinina recebe sangue com o aglutinogênio correspondente. Indivíduos do grupo A não podem doar sangue para indivíduos do grupo B, porque as hemácias A, ao entrarem na corrente sanguínea do receptor B, são imediatamente aglutinadas pelo anti-A nele presente. A recíproca é verdadeira: indivíduos do grupo B não podem doar sangue para indivíduos do grupo A. Tampouco indivíduos A, B ou AB podem doar sangue para indivíduos O, uma vez que estes têm aglutininas anti-A e anti-B, que aglutinam as hemácias portadoras de aglutinogênios A e B ou de ambos. Assim, o aspecto realmente importante da transfusão é o tipo de aglutinogênio da hemácia do doador e o tipo de aglutinina do plasma do receptor. Indivíduos do tipo O podem doar sangue para qualquer pessoa, porque não possuem aglutinogênios A e B em suas hemácias. Indivíduos, AB, por outro lado, podem receber qualquer tipo de sangue, porque não possuem aglutininas no plasma. Por isso, indivíduos do grupo O são chamadas de doadores universais, enquanto os do tipo AB são receptores universais. Como ocorre a Herança dos Grupos Sanguíneos no Sistema ABO? A produção de aglutinogênios A e B são determinadas, respectivamente, pelos genes I A e I B . Um terceiro gene, chamado i, condiciona a não produção de aglutinogênios. Trata-se, portanto de um caso de alelos múltiplos. Entre os genes I A e I B há co-dominância (I A = I B ), mas cada um deles domina o gene i (I A > i e I B > i). Fenótipos Genótipos
    • 19 A I A I A ou I A i B I B I B ou I B i AB I A I B O ii A partir desses conhecimentos fica claro que se uma pessoa do tipo sanguíneo A recebe sangue tipo B as hemácias contidas no sangue doado seriam aglutinadas pelas aglutininas anti-B do receptor e vice-versa. O sistema RH de grupos sanguíneos Um terceiro sistema de grupos sanguíneos foi descoberto a partir dos experimentos desenvolvidos por Landsteiner e Wiener, em 1940, com sangue de macaco do gênero Rhesus. Esses pesquisadores verificaram que ao se injetar o sangue desse macaco em cobaias, havia produção de anticorpos para combater as hemácias introduzidas. Ao centrifugar o sangue das cobaias obteve-se o soro que continha anticorpos anti-Rh e que poderia aglutinar as hemácias do macaco Rhesus. As conclusões daí obtidas levariam a descoberta de um antígeno de membrana que foi denominado Rh (Rhesus), que existia nesta espécie e não em outras como as de cobaia e, portanto, estimulavam a produção anticorpos, denominados anti-Rh. Há neste momento uma inferência evolutiva: se as proteínas que existem nas hemácias de vários animais podem se assemelhar isto pode ser um indício de evolução. Na espécie humana, por exemplo, temos vários tipos de sistemas sanguíneos e que podem ser observados em outras espécies principalmente de macacos superiores. Analisando o sangue de muitos indivíduos da espécie humana, Landsteiner verificou que, ao misturar gotas de sangue dos indivíduos com o soro contendo anti-Rh, cerca de 85% dos indivíduos apresentavam aglutinação (e pertenciam a raça branca) e 15% não apresentavam. Definiu-se, assim, "o grupo sanguíneo Rh + ” ( apresentavam o antígeno Rh), e "o grupo Rh - “ ( não apresentavam o antígeno Rh). No plasma não ocorre naturalmente o anticorpo anti-Rh, de modo semelhante ao que acontece no sistema Mn. O anticorpo, no entanto, pode ser formado se uma pessoa do grupo Rh - , recebe sangue de uma pessoa do grupo Rh + . Esse problema nas transfusões de sangue não são tão graves, a não ser que as transfusões ocorram repetidas vezes, como também é o caso do sistema MN. A Herança do Sistema Rh Três pares de genes estão envolvidos na herança do fator Rh, tratando-se portanto, de casos de alelos múltiplos. Para simplificar, no entanto, considera-se o envolvimento de apenas um desses pares na produção do fator Rh, motivo pelo qual passa a ser considerado um caso de herança mendeliana simples. O gene R, dominante, determina a presença do fator Rh, enquanto o gene r, recessivo, condiciona a ausência do referido fator. Fenótipos Genótipos Rh + RR ou Rr Rh - rr Doença hemolítica do recém-nascido ou eritroblastose fetal Uma doença provocada pelo fator Rh é a eritroblastose fetal ou doença hemolítica do recém- nascido, caracterizada pela destruição das hemácias do feto ou do recém-nascido. As conseqüências desta doença são graves, podendo levar a criança à morte. Durante a gestação ocorre passagem, através da placenta, apenas de plasma da mãe para o filho e vice-versa devido à chamada barreira hemato-placentária. Pode ocorrer, entretanto, acidentes vasculares na placenta, o que permite a passagem de hemácias do feto para a circulação materna. Nos casos em que o feto possui sangue fator rh positivo os antígenos existentes em suas hemácias
    • 20 estimularão o sistema imune materno a produzir anticorpos anti-Rh que ficarão no plasma materno e podem, por serem da classe IgG, passar pela BHP provocando lise nas hemácias fetais. A produção de anticorpos obedece a uma cascata de eventos (ver imunidade humoral) e por isto a produção de anticorpos é lenta e a quantidade pequena num primeiro. A partir da segunda gestação, ou após a sensibilização por transfusão sanguínea, se o filho é Rh + novamente, o organismo materno já conterá anticorpos para aquele antígeno e o feto poderá desenvolver a DHPN ou eritroblastose fetal. O diagnóstico pode ser feito pela tipagem sanguínea da mãe e do pai precocemente e durante a gestação o teste de Coombs que utiliza anti-anticorpo humano pode detectar se esta havendo a produção de anticorpos pela mãe e providências podem ser tomadas. Uma transfusão , recebendo sangue Rh -, pode ser feita até mesmo intra-útero já que Goiânia está se tornando referência em fertilização in vitro. O sangue Rh - não possui hemácias com fator Rh e não podem ser reconhecidas como estranhas e destruídas pelos anticorpos recebidos da mãe. Após cerca de 120 dias, as hemácias serão substituídas por outras produzidas pelo próprio indivíduo. O sangue novamente será do tipo Rh +, mas o feto já não correrá mais perigo Após o nascimento da criança toma-se medida profilática injetando, na mãe Rh- , soro contendo anti Rh. A aplicação logo após o parto, destrói as hemácias fetais que possam ter passado pela placenta no nascimento ou antes. Evita-se , assim, a produção de anticorpos “zerando o placar de contagem”. Cada vez que um concepto nascer e for Rh+ deve-se fazer nova aplicação pois novos anticorpos serão formados. Os sintomas no RN que podem ser observados são anemia (devida à destruição de hemácias pelos anticorpos), icterícia (a destruição de hemácias aumentada levará a produção maior de bilirrubina indireta que não pode ser convertida no fígado), e após sua persistência o aparecimento de uma doença chamada Kernicterus que corresponde ao depósito de bilirrubina nos núcleos da base cerebrais o que gerará retardo no RN. Exercícios 1. (FEI-SP) Os termos: homozigoto e heterozigoto fazem parte da nomenclatura básica em genética. Explique o que significam. 2. Defina: a) Gene b) DNA
    • 21 c) Cromossomos d) Locus gênico e) Células haploides f) Células somáticas g) Genes alelos 3. De acordo com seus conhecimentos sobre transfusão sanguínea, complete as frases abaixo. a) Uma pessoa do grupo sanguíneo A pode receber sangue de __ e __, e doar sangue para __ e __. b) Uma pessoa do grupo sanguíneo __ pode receber sangue de B e __, e doar sangue para __ e AB. c) Uma pessoa do grupo sanguíneo __ pode receber sangue de __ e doar sangue para todos os outros tipos sanguíneos. d) Uma pessoa do grupo sanguíneo __ pode doar sangue para todos os outros grupos sanguíneos, mas pode receber somente de __. 4. Um homem doador universal casa-se com uma mulher do grupo sangüíneo B, cuja mãe é do grupo sangüíneo O. Quais os prováveis grupos sangüíneos dos filhos do casal. 5. Conceitue cada uma das simbologias abaixo: Testes 1. Podemos dizer que o fenótipo de um indivíduo é dado por suas características: a) unicamente morfológicas. b) morfológicas e fisiológicas apenas. c) estruturais, funcionais e comportamentais. d) herdáveis e não herdáveis. e) hereditárias 2. A 1ª lei de Mendel considera que: a) os gametas são produzidos por um processo de divisão chamado meiose.
    • 22 b) na mitose, os pares de fatores segregam-se independentemente. c) os gametas são puros, ou seja, apresentam apenas um componente de cada par de fatores considerado. d) o gene recessivo se manifesta unicamente em homozigose. e) a determinação do sexo se dá no momento da fecundação. 3. Identifique entre as características mencionadas abaixo aquela que não é hereditária. a) cor dos cabelos. b) conformação dos olhos, nariz e boca. c) cor dos olhos. d) deformidade física acidental. e) hemofilia. 4. (UFSCAR) Que é fenótipo? a) É o conjunto de características decorrentes da ação do ambiente. b) Influi no genótipo, transmitindo a este as suas características. c) É o conjunto de características decorrentes da ação do genótipo. d) É o conjunto de características de um indivíduo. e) É o conjunto de caracteres exteriores de um indivíduo. 5. (UFRN) Resultam das modificações produzidas pelo meio ambiente, que não chegam a atingir os gametas, não sendo por isso transmissíveis. O texto acima refere-se aos caracteres: a) hereditários b) dominantes c) genotípicos d) adquiridos e) recessivos 6. (PUCC-SP) O cariótipo está relacionado com: a) número de cromossomos b) forma dos cromossomos c) tamanho dos cromossomos d) todas alternativas anteriores e) nda 7. (PUC-MG) Os esquemas mostram as possíveis transfusões de sangue tradicionais em relação aos sistemas ABO e Rh. Pode-se dizer que os tipos sanguíneos mais difíceis e mais fáceis para receber sangue são, respectivamente: a) O Rh+ e O Rh- b) O Rh-e AB Rh+ c) A Rh-e OB Rh + d) AB Rh + e O Rh- 8. (UFC – 94.2) Assinale a(s) alternativa(s) que melhor explica(m) a razão pla qual Gregório Mendel é
    • 23 A soja se auto-fecunda considerado um homem à frente do seu tempo: 01. Mendel fez trabalho sobre reprodução sexual de ervilhas. 02.M endel foi o pai da Genética moderna. 04 .Mendel foi um cientista famoso do século XIX. 08. O mérito de seu trabalho, publicado em 1866 só foi reconhecido 16 anos após sua morte (1900), quando um biólogo holandês reproduziu o mesmo trabalho. 16. Sem conhecer nada sobre cromossomos ou genes, Mendel foi capaz de interpretar seus resultados e, a partir deles, criou as leis da Genética, que são válidas até hoje. Soma(______) Leitura A SEMENTE: O Alicerce da Agricultura Agroecológica. Sementes na Agricultura Agroecológica. Até um período relativamente recente, o único método de seleção dirigida era coletar as sementes daqueles indivíduos de uma população que mostravam uma ou mais características desejáveis, como potencial de alto rendimento ou resistência a doenças, e usar aquelas sementes para plantar a próxima safra. Este método é chamado de seleção massal, e produz um deslocamento gradual na freqüência relativa de uma ou mais características de uma população de plantas da mesma espécie. Foi através deste método, por exemplo, que as populações indígenas da América Latina foram selecionando as plantas de milho que tinham mais grãos na espiga, obtendo as plantas que hoje conhecemos. Através de métodos de seleção massal, produtores em todo o mundo desenvolveram variedades chamadas crioulas. Elas são adaptadas às condições locais e, ainda que uma variedade crioula possua características que a diferenciem em relação às demais variedades, ela possui, internamente, uma maior variabilidade genética quando comparada às variedades obtidas por outros métodos. A seleção massal funciona da mesma forma tanto para plantas que se auto-fecundam, como ocorre com a soja, quanto para plantas que cruzam com outras, como acontece como o milho, por exemplo. Este método mais antigo e tradicional de seleção dirigida envolve, ao mesmo tempo, o organismo da planta e a seleção a campo. Apesar de ser um processo relativamente lento e mais variável em seus resultados, tem a vantagem de ser mais semelhante à seleção natural na forma como ocorre em ecossistemas naturais. Características envolvendo adaptação às condições locais são retidas, juntamente com outros aspectos mais diretamente desejáveis de rendimento e desempenho, mantendo-se também a variabilidade genética. Desta forma, as variedades crioulas atendem a um dos princípios básicos da Agroecologia que é o de desenvolver plantas adaptadas às condições locais da propriedade, capazes de toleram variações ambientais e ataque de organismos prejudiciais. Outro aspecto importante consiste na maior autonomia do agricultor, que pode coletar as sementes destas variedades e replantá-las no ano seguinte, adquirindo maior independência do mercado de insumos e gerando um material que
    • 24 com toda sua variabilidade genética se torna cada vez mais vigoroso e adaptado ao seu tipo de solo e clima. Variedade de milho batizada de “Sol da Manhã” Um exemplo brasileiro do potencial dessa prática, foi desenvolvido no Rio de Janeiro. A Embrapa -Agrobiologia, em parceria com agricultores assentados, obteve uma variedade de milho batizada de “Sol da Manhã”, capaz de produzir cerca de 4 toneladas por hectare (a média nacional é de 2t /ha) sem a necessidade de adubos sintéticos ou agrotóxicos e num solo ácido (desfavorável à cultura). Perfeitamente adaptada às condições locais a variedade produzida sob manejo agroecológico se tornou um opção lucrativa para os agricultores pela boa produtividade e pela economia ao não exigir os insumos tradicionais do manejo convencional (adubos altamente solúveis e agrotóxicos). Contudo, a produção de sementes de variedades voltadas à agricultura orgânica ainda é uma atividade muito pouco desenvolvida no Brasil, forçando muitos produtores agroecológicos a adquirirem sementes de plantas cultivadas em manejo convencional. Isso significa que, embora tais sementes não tenham recebido “banhos” de agrotóxicos (como ocorre com sementes tratadas para plantio convencional) elas vieram de plantas que foram cultivadas em sistema convencional, ou seja, que receberam fertilizantes altamente solúveis e agrotóxicos. Além disto, grande parte destas sementes são híbridos ou variedades obtidas por outros métodos de melhoramento que não a seleção massal apresentando, portanto, pouca variabilidade genética e maior suscetibilidade ao ataque de insetos prejudiciais e doenças, exigindo do agricultor um trabalho maior para equilibrar a saúde dessas plantas. A Instrução Normativa n0 007 de 17/05/ 1999, quando o mercado de sementes agroecológicas não oferece este material, autoriza o uso de sementes vindas de sistemas convencionais, desde que estas passem pela inspeção de uma entidade certificadora e que não sejam transgênicas.Atualmente, no Brasil quem produz e vende sementes agroecológicas são a Cooperativa Regional dos Agricultores Assentados Ltda. (Cooperal) de Bagé, Rio Grande do Sul e a empresa paulista “Sakama” que vende sementes. A soja se auto-fecundaPara quem deseja coletar e armazenar sementes de variedades crioulas que existem em sua região e multiplicá-las para as futuras gerações, podem seguir as dicas de Jude e Michel Fanton, autores do livro Seed Saver’s Handbook (Manual do Coletor de Sementes), que sugerem alguns grupos de sementes para coletar e armazenar para futuros plantios: a) Sementes antigas de muitas gerações: São sementes que foram conservadas através das gerações pelo mundo afora, passando dos avós para os filhos, dos vizinhos para outros vizinhos e assim por diante. Os índios norte-americanos da tribo “Hopi” guardaram sementes de milho por muitas gerações. A espécie é mais forte, resistente a pestes e mais saborosa que os híbridos. Estas sementes só existem hoje devido ao cuidado que as gerações anteriores tiveram com elas. b) Sementes de variedades locais: São sementes de plantas cultivadas por muitos anos em uma determinada região. Conversar com as famílias mais antigas do local é uma forma de obter informações dos possíveis locais onde encontrar estas sementes. c) Sementes de variedades que não estão mais disponíveis comercialmente: Sementes de variedades tradicionais que antes eram vendidas por alguma empresa e deixaram de serem lucrativas. Uma boa estratégia é contactar agricultores Índios norte – americanos guardaram sementes de milho por muitas gerações
    • 25 familiares do local e feirantes sobre a possibilidade de conseguir sementes desse tipo, inclusive variedades exóticas ao paladar. d) Sementes de variedades imigrantes: Estas sementes fazem parte daquele grupo trazido pelos imigrantes e colonizadores, os pioneiros da região, que trouxeram sua gastronomia. Asiáticos e europeus trouxeram as variedades adaptadas ao clima de origem e sabor de suas culturas, que posteriormente se aclimataram em nosso país. Procurar lojas especializadas e feiras étnicas é uma forma de se tentar obter esse material. e) Sementes históricas: São sementes que possuem um significado histórico na região em que eram multiplicadas e plantadas. Geralmente, estão associadas a um alimento preparado para um determinado evento. Estas sementes são muito apropriadas para se usar em práticas de educação ambiental. Por fim, vale acrescentar que o principal acervo para se coletar e armazenar estas sementes no Brasil é o próprio povo. Iniciativas como a do “Clube da Semente” www.clubedasemente.org.br no Brasil, existem para demonstrar a importância de se coletar sementes de variedades com risco de extinção e assegurar a existência de várias espécies vegetais. Espécies que poderão constituir a base de uma agricultura agroecológica que conserve a biodiversidade num sistema de produção de alimentos em harmonia com o ser humano. Fornecedores de sementes orgânicas certificadas: Sementes Sakama (certificado pelo IBD): www.sementesakama.com.br - sementes de hortaliças Arlindo Getúlio Golfetto (certificado pelo IBD): fazendabionego@terra.com.br - sementes de crotalária e soja Fontes: Livro “Agroecologia”, Stephen R. Gliessman, Editora da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2000. Revista “Permacultura – Brasil”, ano 1, n0 01, primavera de 1998. Boletim “Agroecológico”, ano 3, n0 12, julho de 1999. 3.Evolução dos seres vivos: Lamarckismo, Darwinismo e neodarwinismo Aparentemente a diversidade é a regra no mundo biológico, sendo, até ao final do século XIX, considerada a sua característica principal. Os biólogos calculam que existam, atualmente, entre 30 a 50 milhões de espécies, das quais apenas 2 milhões foram descritas e denominadas. Durante a segunda metade do século XVIII começaram a surgir as primeiras ideias transformistas, contrariando o dogma criacionista-essencialista, que dominava firmemente o pensamento ocidental á muitos séculos. O centro da polémica deixou de ser o facto de existir ou não evolução, passando a ser o mecanismo dessa evolução. Teoria de Lamarck Lamarck era um botânico reconhecido e estreito colaborador de Buffon no Museu de História Natural de Paris. No entanto, tal não o impediu de ser severamente criticado pelas suas ideias transformistas, principalmente por Cuvier, tendo as suas teorias sucumbido ao fixismo da época. A propósito dos seus trabalhos de sistemática, Lamarck enunciou a Lei da gradação, segundo a qual os seres vivos não foram produzidos simultaneamente, num curto período de tempo, mas sim Colonizadores trouxeram sua gastronomia
    • 26 começando pelo mais simples até ao mais complexo. Esta lei traduz a ideia de uma evolução geral e progressiva. Lamarck defendia a evolução como causa da variabilidade mas admitia a geração espontânea das formas mais simples. Observando os seres vivos à sua volta, Lamarck considerava que, por exemplo, o desenvolvimento da membrana interdigital de alguns vertebrados aquáticos era devida ao “esforço” que estes faziam para se deslocar na água. Assim, as alterações dos indivíduos de uma dada espécie eram explicadas por uma ação do meio, pois os organismos, passando a viver em condições diferentes iriam sofrer alterações das suas características. Estas ideias levaram ao enunciado da Lei da transformação das espécies, que considera que o ambiente afeta a forma e a organização dos animais logo quando o ambiente se altera produz, no decorrer do tempo, as correspondentes modificações na forma do animal. O corolário desta lei é o princípio do uso e desuso, que refere que o uso de um dado órgão leva ao seu desenvolvimento e o desuso de outro conduz á sua atrofia e, eventual, desaparecimento. Todas estas modificações seriam depois transmitidas às gerações seguintes – Lei da transmissão dos caracteres adquiridos. O mecanismo evolutivo proposto por Lamarck pode ser assim resumido:  variações do meio ambiente levam o indivíduo a sentir necessidade de se lhe adaptar (busca da perfeição);  o uso de um órgão desenvolve-o e o seu desuso atrofia-o (lei do uso e desuso);  modificações adquiridas pelo uso e desuso são transmitidas aos descendentes (lei da transmissão dos caracteres adquiridos). Teoria de Lamarck para a evolução das espécies, aplicada ao pescoço das girafas Deste modo, a evolução, segundo Lamarck, ocorre por ação do ambiente sobre as espécies, que sofrem alterações na direção desejada num espaço de tempo relativamente curto. Alguns aspectos desta teoria são válidos e comprováveis, como ocaso do uso e desuso de estruturas. É sabido que a atividade física desenvolve os músculos e que um organismo sujeito a infecções desenvolve imunidade. Do mesmo modo, uma pessoa que fique paralisada, sofre atrofia dos membros que não utiliza. No entanto, também existem numerosas críticas ao Lamarquismo:  a necessidade de adaptação, a “busca de perfeição” pelos organismos, não pode ser provada;  modificações devidas ao uso e desuso são adaptações individuais somáticas (fenotípicas), não são transmissíveis, não devendo ser confundidas com adaptações evolutivas, as quais implicam sempre uma modificação genética. Este facto foi comprovado por uma famosa experiência
    • 27 realizada por Weissman em 1880, que cortou caudas a sucessivas gerações de ratos e estes sempre nasceram com cauda;  Lamarck afirmava que a função determinava a estrutura mas tal não é verdade pois os caracteres surgem independentemente da ação do meio (como os caracteres inconvenientes ou nefastos). Atualmente considera-se a relação função/estrutura como biunívoca. Pode-se concluir daqui que a teoria de Lamarck foi um importante marco na história da Biologia mas não foi capaz de explicar convenientemente o mecanismo da evolução. No entanto, deve ser referida a existência dos chamados neo-lamarckistas, uma minoria no panorama atual da Biologia, mas que defendem que o meio realmente modela o organismo. Consideram possível a presença de proteínas citoplasmáticas que alteram o DNA, tentando explicar à luz da genética molecular os fundamentos lamarckistas. Reconhecem, no entanto, que apenas alterações nos gametas podem ser transmitidas á descendência. Os anos seguintes foram férteis na recolha de dados de anatomia comparada, geologia e paleontologia, de tal modo que a teoria evolutiva de Darwin (1859) teve um impacto muito maior. Desde essa data que a teoria da seleção natural de Darwin e Wallace se tornou um dos grandes princípios unificadores da Biologia, juntamente com a teoria celular e a dupla hélice do DNA. Teoria de Darwin Darwin era um médico sem vocação, filho de uma família abastada e com enorme interesse na natureza, tendo por esse motivo feito uma viagem de 5 anos no navio cartográfico Beagle, aos 22 anos. No início da sua longa viagem, Darwin acreditava que todas as plantas e animais tinham sido criadas por Deus tal como se encontravam, mas os dados que recolheu permitiram-lhe questionar as suas crenças até à altura. Darwin sofreu várias influências, as quais permitiram a criação da sua teoria sobre a evolução dos organismos:  Charles Lyell, devido à sua lei do uniformismo e à idade da Terra, terá mostrado a Darwin que o mundo vivo poderia ter tido tempo para sofrer alterações muito graduais. Igualmente, devido a essa mesma lei, a falta de fósseis não mais poderia ser argumento contra a evolução;  Diversidade dos organismos de zona para zona e dentro da mesma espécie, embora pudessem ser notadas semelhanças, talvez devido a uma origem comum. Esta diversidade parecia relacionada com variações ambientais. Tal facto tornou-se aparente na sua viagem às Galápagos;  Seleção artificial, um aspecto do qual Darwin tinha experiência pessoal, devido a ser um criador de pombos conceituado. A escolha de certos cruzamentos leva a que características dos descendentes sejam muito diferentes das dos seus ancestrais, o que considerou poder ser uma pista para o modo como a natureza atuava (seleção natural, por oposição á seleção artificial ,devida ao Homem);  Thomas Malthus, no seu trabalho Essai sur la population, considerou que a população humana cresce muito mais rapidamente que os meios de subsistência pois a população cresce geometricamente (2n ) e os alimentos crescem aritmeticamente (2n). Deste modo, a Terra estaria rapidamente superpovoada pois a sua população duplicaria a cada 25 anos e os homens sofreriam a ação da seleção natural (fome, doenças, miséria, desemprego, etc.), que eliminaria as famílias pobres e de poucos recursos, os indivíduos de classe baixa, de modo geral. Darwin, abstraindo-se dos conceitos racistas e de classes implícitos na teoria de Malthus, transpô-la para as populações naturais, onde existiria uma “luta pela vida”: um ambiente finito, com recursos finitos, não pode sustentar um número infinito de indivíduos. O crescimento das populações naturais faz-se segundo uma curva sigmóide, em que após uma fase inicial de crescimento exponencial (a natalidade é superior á mortalidade pois há muito alimento disponível), a população entra numa fase de desaceleração do crescimento (quando a
    • 28 mortalidade é superior à natalidade devido á escassez de alimento), a população estabiliza (quando a mortalidade e a natalidade são iguais). Este “patamar” é bastante estável, mantendo-se a população nesse ponto durante gerações, se não surgirem alterações importantes no meio ambiente ou outro tipo de intervenções externas. Darwin não se satisfez com o facto de as populações naturais funcionarem desse modo, quis, também, descobrir o modo como esse equilíbrio é atingido e mantido. Dado que o ambiente não fornece os meios de subsistência a todos os indivíduos que nascem, é necessário que ocorra uma luta pela sobrevivência, sendo eliminados os indivíduos excedentes, mantendo-se a população num estado estacionário á volta de um valor mais ou menos constante. Deste modo, é necessário conhecer os fenómenos que regulam o número de indivíduos numa população, ou seja, os fatores que afetam as taxas de mortalidade e natalidade. Os principais fatores desse tipo são:  Abastecimento de alimento – depende dos autotróficos existentes e do fornecimento de energia radiante;  Predação – afeta a grandeza das populações de presas e de predadores;  Parasitismo – afeta o crescimento da população de hospedeiros;  Competição – intra ou interspecífica, pelo alimento, nicho ecológico, fêmea, etc., afecta o crescimento populacional;  Cooperação – favorece o crescimento populacional das espécies envolvidas. Nas populações naturais existe variabilidade, mas como avaliá-la numericamente ? O estudo dos caracteres quantitativos é fácil pois estes podem ser traduzir-se em valores numéricos e gráficos. Verifica-se que todas as características das populações apresentam uma distribuição quantitativa que, em gráfico, segue uma curva em forma de sino, simétrica em relação a um ponto médio e máximo, ou seja, uma curva normal. Esse ponto médio (ponto de ajuste ou de aferição) varia com as populações e deve corresponder, teoricamente, ao ideal para a característica considerada, nesse momento e nesse ambiente. Com base nos dados que foi recolhendo, Darwin formou a sua teoria sobre o mecanismo da evolução mas decidiu não a publicar, instruindo a sua mulher para o fazer após a sua morte. No entanto, por insistência de alguns amigos e da mulher, começou a preparar a sua publicação, em 4 volumes, em 1856. Em 1858, recebeu uma inesperada carta de um naturalista, Alfred Wallace, que descrevia resumidamente as mesmas ideias sobre a evolução. Mesmo assim, publicou a sua A origem das espécies em 1859, onde descrevia a teoria da selecção natural, a qual pode ser resumida da seguinte forma: Teoria da selecção natural de Darwin e Wallace, aplicada ao pescoço da girafa
    • 29  existe variação entre os indivíduos de uma dada população;  cada população tem tendência para crescer exponencialmente, se o meio o permitir, levando à superprodução de descendentes;  o meio não suporta tantos descendentes logo desencadeia-se uma luta pela sobrevivência entre os membros da população;  indivíduos com caracteres que lhes confiram uma vantagem competitiva num dado meio e tempo são mantidos por seleção e produzem mais descendentes - reprodução diferencial -, enquanto os restantes são eliminados, não se reproduzindo – sobrevivência do mais apto;  por reprodução diferencial, as características da população vão mudando num espaço de tempo mais ou menos alargado. A teoria de Darwin considera que o ambiente faz uma escolha dos indivíduos, tal como o Homem faz na domesticação. Saliente-se, ainda, o facto que Darwin considerava possível a herança dos caracteres adquiridos, tal como Lamarck. No entanto, para Darwin as forças responsáveis pela variação e pela seleção são diferentes: a variação ocorre ao acaso, sem qualquer orientação evolutiva, enquanto a seleção muda a população conferindo maior êxito reprodutivo às variantes vantajosas. O vigor, a força, a duração da vida de um dado indivíduo apenas são significativos em termos da população na medida em que podem afetar o número de descendentes que lhe sobrevivem. O ser mais apto é, deste modo, um conceito relativo (uma característica pode não ser favorável mas ter pouco significado no conjunto de muitas outras características favoráveis que constituem o genoma do indivíduo) e temporal (uma característica favorável num dado momento pode ser altamente desfavorável noutro, como o exemplo das borboletas Biston betularia bem o demonstra). Neodarwinismo O principal problema, ou ponto fraco, da teoria de Darwin era a origem e a transmissão das variações que se verificam entre os indivíduos de uma mesma espécie. Apenas em 1930 e 1940 os investigadores combinaram as ideias de Darwin com os dados, entretanto surgidos, de genética, etologia e outros. O resultado foi o surgimento de uma teoria denominada teoria sintética da evolução ou Neodarwinismo, que combina as causas da variabilidade com a selecção natural. Estudos genéticos demonstraram que os fenótipos dos indivíduos resultam da acção do meio sobre os respectivos genótipos. Um genótipo é, potencialmente, capaz de originar uma multiplicidade de fenótipos, os quais se podem concretizar, se o ambiente necessário para as suas potencialidades se manifestarem existir. Existem dois tipos de variação fenotípica: variações não hereditárias ou flutuações , devidas á influência do meio sobre o genótipo, e as variações hereditárias resultantes da expressão fenotípica de diferentes genótipos. Estas últimas são as únicas com interesse evolutivo. Weissman considerou nos indivíduos a existência de duas linhas celulares independentes, que designou o soma e o gérmen. O gérmen, formado pelas células sexuais, era considerado imortal pois era transmissível. Deste modo, apenas as alterações que envolvam as células sexuais são hereditárias e têm influência evolutiva. É certo que é pela reprodução que são transmitidos os caracteres das espécies de geração em geração. No entanto, se a reprodução assexuada tende a manter as características, a reprodução sexuada tende a aumentar a variabilidade dessas populações e das espécies. De que modo isso acontece ?
    • 30  Meiose, processo de produção de células haplóides – gametas -, apresenta alguns aspectos particulares que favorecem o aumento da variabilidade nos descendentes, nomeadamente:  separação ao acaso dos homólogos – cada ser diplóide apresenta pares de cromossomas homólogos, metade de origem paterna e metade de origem materna. Durante a meiose (processo fundamental para a formação das células sexuais, devido á redução cromossómica) dá-se a recombinação génica. As células haplóides resultantes do processo apresentam os cromossomas resultantes da separação ao acaso dos homólogos. Considerando uma célula com apenas 4 cromossomas (2 pares), as células-filhas podem ficar uma de quatro combinações possíveis de dois cromossomas. Este facto resulta de o número de combinações ser 2n , em que n é o número de pares de cromossomas (no caso humano será 223 = 8388608 possibilidades);  crossing-over – o sobrecruzamento dos cromossomas durante a meiose I pode fazer aumentar a variabilidade genética dos gametas. O cross-over permite a recombinação de genes localizados em cromossomas homólogos. Dado que cada cromossoma contém milhares de pares de bases e que o cross-over pode ocorrer entre qualquer delas, as combinações são incalculáveis. A fecundação, o fenómeno que permite transmitir ao novo indivíduo a constituição genética dos dois gametas. A união de dois dos gametas, entre milhares deles formados ou possíveis, faz com que a constituição genética de um novo indivíduo seja totalmente imprevisível. Resumindo, a reprodução sexuada pode contribuir para a variabilidade das populações por três vias: distribuição ao acaso dos cromossomas homólogos, sobrecruzamento e união ao acaso dos gametas formados. No entanto, a reprodução sexuada não cria nada de novo, apenas rearranja o que já existe nos progenitores. O mesmo não se pode dizer das:  Mutações – as mutações, génicas e cromossómicas, alteram, respectivamente, a sequência nucleotídica (estrutura) e o arranjo dos genes ao longo do cromossoma. As mutações génicas podem ser deleções (perda de um ou mais nucleótidos), duplicações (acrescento de um ou mais nucleótidos) ou inversões (troca de posição entre nucleótidos). As alterações no número de cromossomas são geralmente devidas á não disjunção na meiose, por altura da separação os homólogos, levando á falta ou ao excesso de cromossomas de um dado par nos gametas produzidos. De um modo ou de outro, a mensagem é alterada, refletindo-se na sequência de aminoácidos das proteínas sintetizadas, nas suas propriedades e, finalmente, nas características evidenciadas pelos organismos. Por esta ordem de ideias, as mutações eliminam certos genes e originam outros. A maioria das mutações produz alterações tão profundas que os indivíduos delas portadores não são viáveis mas existem casos em que a mutação pode ser favorável, conduzindo á sua fixação. Deste modo, as mutações podem ser um importante fator de variabilidade e criação de novas espécies. É o caso das chamadas mutações tandem, duplicações de genes inteiros, que permitem a libertação de um dos genes duplicados para a evolução para outra função, sem impedir o desenrolar da função. Saliente-se, por último, que as mutações, tal como qualquer característica, também apresentam um valor relativo e temporal. Outros importantes fatores de variabilidade são:  Seleção natural – a recombinação genética e a mutação, referidas anteriormente, originam a variabilidade e a seleção natural “escolhe” entre os indivíduos portadores dessa variabilidade os que irão sobreviver, exercendo a sua ação continuamente, favorecendo os melhor adaptados. Conclui-se daí que a seleção natural diminui a variabilidade;  Isolamento – também diminui a variabilidade pois preserva e diferencia a população isolada em relação ás suas parentes mais diretas.
    • 31 Considerando todas estas contribuições, bem como a intervenção direta de cientistas como Huxley, Dobzhansky e Simpson, a teoria sintética da evolução, ou Neodarwinismo, pode ser resumida da seguinte forma:  nas células, são os cromossomas que transportam os genes responsáveis pelo desenvolvimento dos caracteres de um indivíduo;  os gametas, formados por meiose, transportam metade da constituição cromossómica da espécie, devido á separação dos homólogos;  durante a meiose pode ocorrer cross-over, formando novas combinações genéticas;  mutações aumentam a variabilidade;  após a fecundação refaz-se o número diplóide da espécie, resultando uma descendência com diferentes possibilidades de combinações;  o potencial reprodutor das espécies é enorme, logo é sobre a variedade de descendentes que a seleção vai atuar, pois o meio não os pode manter a todos;  indivíduos melhor adaptados a um dado meio têm maior probabilidade de atingir a idade adulta – ser mais apto;  seres melhor adaptados reproduzem-se mais e transmitem os seus genes à geração seguinte – reprodução diferencial;  a população, formada agora por um novo conjunto genético (alguns genes surgiram e outros foram eliminados), pode, por isolamento, preservá-lo e evoluir. Críticas às teorias darwinistas da evolução As maiores críticas às teorias darwinistas estão relacionadas com a dificuldade em explicar o surgimento de estruturas complexas, que dificilmente teriam origem em apenas um acontecimento, por ação da seleção natural, como o olho, o cérebro, etc. Um exemplo dessa dificuldade está na explicação da origem das asas dos insetos. As asas dos insetos são expansões do tegumento dorsal, não resultando de membros modificados. Dada a complexidade da estrutura atual, é razoável considerar que inicialmente teriam surgido pequenas saliências dorsais no corpo dos indivíduos. Porque teriam sido selecionadas? Experiências demonstraram que as proto-asas trariam mais dificuldades que vantagens, pois não permitiam que o indivíduo planasse de modo controlado. Considerar que a seleção natural sabia antecipadamente a vantagem que o indivíduo teria com as asas plenamente desenvolvidas é tão absurdo como considerar que estas teriam surgido por uma única mutação, prontas a usar. Novas experiências permitiram esclarecer, de algum modo, essa dificuldade pois revelaram que as proto-asas são excelentes termorreguladores, o que pode justificar a sua seleção. Atualmente as asas dos insetos desempenham essas duas funções. Os principais críticos às teorias darwinistas consideram que estas não permitem explicar a macro evolução (diversificação dos grandes grupos), apenas explicando a microevolução (diversificação das espécies). Deste modo, foram surgindo teorias alternativas, ainda não comprovadas, baseadas na teoria de Darwin, mas com algumas alterações:  Neolamarckismo – o motor para a evolução seria a intervenção do meio sobre o genótipo, fazendo aparecer novos genes ou alelos. Este facto seria possível por ação de mutagênicos, que aumentariam a taxa de mutação. No entanto, a principal dificuldade desta teoria é o facto de um
    • 32 aumento do número de mutações não conduzir a uma evolução direcionada pois as mutações continuam a ser aleatórias;  Teoria neutralista – esta teoria considera que o papel da seleção natural se reduz ao de eliminar as mutações negativas. Segundo esta teoria a maioria das mutações seria neutra do ponto de vista adaptativo, podendo fixar-se na população sem qualquer vantagem para os indivíduos delas portadores;  Teoria do equilíbrio pontuado – segundo esta teoria, a evolução decorreria em curtos períodos de alterações bruscas e radicais, em que se formariam numerosas espécies (a maioria das quais acabaria por se extinguir), intervalados por longos períodos de calma e de evolução muito lenta das espécies sobreviventes. As espécies novas seriam formadas por pequenas populações marginais da espécie-mãe, onde as mutações se espalhariam rapidamente. Neste caso, a sobrevivência da espécie não se deve exclusivamente à “sobrevivência do mais apto”, mas também um pouco ao acaso. Exercícios 1. (UNESP/2007) Aquecimento já provoca mudança em gene animal. Algumas espécies animais estão se modificando geneticamente para se adaptar às rápidas mudanças climáticas no espaço de apenas algumas gerações, afirmam cientistas. ("Folha de S.Paulo", 09.05.2006.) O texto pressupõe uma interpretação darwinista ou lamarckista do processo evolutivo? Justifique. 2. (PUC) – Um pesquisador, procurando relacionar o uso de antibióticos com o desenvolvimento de resistência em bactérias, fez a seguinte afirmação: “As bactérias desenvolveram resistência aos antibióticos, devido ao uso frequente e indiscriminado no tratamento das infecções.” a) Qual a teoria evolucionista relacionada com a afirmação acima? b) Como você explicaria o fenômeno em questão, utilizando os princípios neodarwinista? Testes 1. (UFF RJ/1996) Considere as afirmativas abaixo e assinale a opção que contém as que estão relacionadas com a teoria de Lamarck. 1. A evolução dos seres vivos foi feita por seleção natural. 2. As características adquiridas são transmitidas aos descendentes. 3. Os seres vivos tiveram sempre as mesmas formas. 4. O uso intenso de um órgão promove o seu desenvolvimento. a) apenas 1 e 2 b) apenas 2 e 4 c) apenas 1 e 4 d) apenas 3 e 4 e) apenas 1 e 3 2. Explorando a charge de acordo com seus conhecimentos sobre evolução dos vertebrados, é INCORRETO afirmar:
    • 33 a) Comer, sobreviver e reproduzir podem depender de características adaptativas. b) Diferente dos outros animais, o homem não está sujeito à seleção natural. c) As ações do homem podem afetar o curso da evolução dos outros animais. d) Pela seleção artificial e manejo, o homem pode reduzir pressões seletivas sobre animais. 3. Numere a segunda coluna de acordo com a primeira. 1 - Lamarckismo 2 - Darwinismo ( ) A falta de função do 3º molar (ciso) nos seres humanas, decorrente dos seus hábitos alimentares, tem induzido seu desaparecimento. ( ) Para que mamíferos cetáceos se adaptassem à natação, suas patas foram aos poucos se transformando em nadadeiras. ( ) O uso constante de antibióticos em hospitais tem contribuído para a seleção de um número crescente de bactérias resistentes a eles. ( ) Para se proteger de predadores, o bicho-pau desenvolveu forma e cor semelhante à de galhos secos. Marque a alternativa que atribui a cada afirmação a respectiva ideia ou teoria evolutiva. a) 1, 2, 1, 2 b) 1, 1, 2, 1 c) 1, 2, 1, 1 d) 2, 2, 1, 2 e) 1, 1, 2, 2 4. (PUC-PR) Examine as duas frases: 1ª) De tanto esticar o pescoço para comer as folhas das árvores, as girafas foram ficando com o pescoço mais longo. 2ª) Entre as girafas podemos notar uma variabilidade no tamanho do pescoço, o que permite a atuação da seleção natural. Pode-se considerar: a) As duas frases lamarckianas. b) As duas frases darwinianas. c) A primeira frase lamarckiana e a segunda darwiniana. d) A primeira frase darwiniana e a segunda lamarckiana. e) Ambas neodarwinianas. 5. (UEL-PR) Em relação à evolução biológica, considere os fatores abaixo: I - Seleção natural. II - Adaptação ao meio. III - Lei do uso e desuso. IV - Herança dos caracteres adquiridos. V - Recombinação gênica e mutação. Quais desses fatores Darwin considerou quando elaborou a teoria da evolução das espécies? a) Apenas I e II. b) Apenas I e V.. c) Apenas II e III.
    • 34 d) Apenas III e IV. e) Apenas IV e V 6. Leia os trechos seguintes, extraídos de um texto sobre cor de pele na espécie humana. A pele de povos que habitaram certas áreas durante milênios adaptou-se para permitir a produção de vitamina D. À medida que os seres humanos começaram a se movimentar pelo Velho Mundo há cerca de 100 mil anos, sua pele foi se adaptando às condições ambientais das diferentes regiões. A cor da pele das populações nativas da África foi a que teve mais tempo para se adaptar porque os primeiros seres humanos surgiram ali. ("Scientific American Brasil", vol. 6, novembro de 2002.) Nesses dois trechos, encontram-se subjacentes idéias a) Lamarckistas. b) Darwinistas. c) Neodarwinistas. d) Da Teoria Sintética da Evolução. e) Sobre especiação. 7. (UNIVASF – JULHO/2008) Considerando diferentes hipóteses evolucionistas, analise as afirmações abaixo e as respectivas justificativas. 1) O GAFANHOTO É VERDE PORQUE VIVE NA GRAMA! Seguindo esse raciocínio, por viver na grama, o gafanhoto passa a produzir pigmentos verdes que o ajudam a se confundir com o ambiente, passando essa característica para os descendentes. 2) O GAFANHOTO VIVE NA GRAMA PORQUE É VERDE! Segundo esse raciocínio, por ser verde, o gafanhoto fica protegido dos predadores. Conseqüentemente, pode gerar descendentes, aos quais transfere suas características. As afirmações 1 e 2 podem ser atribuídas, respectivamente, a: a) Lamarck e Darwin. b) Hardy-Weinberg e Lamarck. c) Pasteur e Redi. d) Spallanzani e Hooke. e) Oparin e Miller. 8. (UFPR) O hábito de colocar argolas no pescoço, por parte das mulheres de algumas tribos asiáticas, promove o crescimento desta estrutura, representando nestas comunidades um sinal de beleza. Desta forma temos que as crianças, filhos destas mulheres já nasceriam com pescoço maior, visto que esta é uma tradição secular.” A afirmação acima pode ser considerada como defensora de qual teoria evolucionista: a) Teoria de Lamarck b) Teoria de Malthus c) Teoria de Wallace d) Teoria de Darwin e) Teoria de Mendel Leitura Sucessão natural e plantas indicadoras Na natureza, os seres vivos estão em constante evolução. Sempre há necessidade de se adaptar a novas realidades, a mudanças. Assim, sobre as rochas surgem musgos e líquens, que
    • 35 são adaptados a essa condição. Porém, o próprio trabalho desses seres, ajudam a formar o solo e, em solos ainda rasos e compactados, eles darão lugar a outras espécies mais adaptadas, como a tiririca. Essa, com o seu desenvolvimento, ajuda a desenvolver um pouco mais o solo e acabará dando lugar a uma outra planta, como a grama branca e, assim, sucessivamente, como ilustra o esquema a seguir. Quando queremos implantar uma cultura, normalmente enxergamos os inços como um empecilho e tratamos de eliminá-los, seja com uma enxada, ou, com venenos (herbicidas). Agindo assim, sem querer acabamos invertendo a sucessão natural. Eliminando a serralha e o picão, estamos contribuindo para compactar um pouco o solo e dando condições para o desenvolvimento do caruru e da língua-de-vaca. Depois, vem o papuã, a milhã e daqui a pouco nosso solo está tão compactado que aparecem a guanxuma, a grama branca, a tiririca... Isso explica porque em determinados campos ou roças predomina um tipo de planta e não outro e por que em uma roça é tão fácil controlar os inços e em outra é tão difícil. A palavra-chave nesse sentido é APTIDÃO. Ao longo de milhares de anos, as plantas foram se adaptando a determinados tipos de solo, clima e interações com o ambiente. Assim, quando temos um solo ácido, por exemplo, plantas que desenvolveram uma aptidão natural de desenvolvimento radicular que suporta a acidez, crescem normalmente, enquanto que outras terão dificuldades em se desenvolver, perdendo na competição, vindo a desaparecer. Assim, as plantas com essa aptidão natural podem ser "indicadoras" de solos ácidos, quando são predominantes em um ambiente. Muito há para ser descoberto nessa área. Algumas plantas são bem conhecidas como indicadoras; outras, estão em fase de observação. Enquanto isso, o agricultor ecologista vai conhecendo as plantas espontâneas de sua roça, e descobrindo o que indicam. Normalmente as plantas cultivadas são adaptadas a solos férteis e arejados e não conseguem competir com as plantas nativas, que são adaptadas ao solo que utilizamos. Porém, com o melhoramento do solo, as plantas cultivadas se "sentem em casa" e se desenvolvem tão bem que muitos agricultores não vêem problemas em deixar os inços crescerem junto com a cultura. Geralmente, os inços que ali aparecem são indicadores de solos férteis e arejados, como a serralha. Mas é bom lembrar: assim como os inços, nem todas as culturas são adaptadas a solos férteis. Muitas culturas são adaptadas a solos ácidos e pouco férteis, como a erva mate, a mandioca, o eucalipto e o pinus. Observação da natureza e aprendizado permanente de suas lições A natureza é o modelo mais evoluído que se conhece. As plantas e os animais que ocorrem naturalmente em uma região têm a seu favor milhões de anos de adaptação. Ao longo da história, os agricultores também foram evoluindo e se adaptando, aprendendo com as lições da natureza. Infelizmente, isso está bastante esquecido, com a introdução da agricultura convencional. Mas o fato é que, quanto mais o nosso jeito de produzir imitar o que acontece no ecossistema que predomina no lugar ou na região, maior será a biodiversidade e mais chances vamos ter de produzir sem a necessidade de usar agrotóxicos e com o mínimo de insumos que vêm de fora da propriedade, como os adubos.
    • 36 4. Ecologia Ecologia é uma ciência (ramo da Biologia) que estuda os seres vivos e suas interações com o meio ambiente onde vivem. É uma palavra que deriva do grego, onde “oikos” significa casa e “logos” significa estudo. Essas relações entre os seres vivos podem ser entre indivíduos da mesma espécie, como dois tamanduás-bandeiras; ou de espécies diferentes, como uma serpente e uma rã. As relações ecológicas podem ser positivas, como por exemplo, quando uma mãe cuida de seu filhote. A Ecologia também se encarrega de estudar a abundância e distribuição dos seres vivos no planeta Terra. Podem também ser relações negativas, como quando um indivíduo se alimenta do outro. Neste último caso, é negativa porque ela fornece prejuízo a um dos envolvidos. Essa relação entre seres vivos, em que um se alimenta de outro, é chamada de cadeia alimentar. Nas cadeias alimentares: - Os vegetais são os produtores, já que eles são capazes de produzir seu próprio alimento; - Os seres vivos que se alimentam de plantas inteiras ou de pedaços delas são os consumidores; - Os seres vivos que se alimentam dos que ingerem vegetais, também são consumidores; - Os seres vivos que se alimentam dos restos de plantas e animais, já mortos, são os decompositores. A cadeia alimentar é um aspecto da Ecologia O conjunto de cadeias alimentares é chamado de teia alimentar. Esse nome se dá porque, quando ela é representada em desenhos ou esquemas, as setas que indicam as relações alimentares cruzam entre si, tal como os fios de uma teia de aranha:
    • 37 A teia alimentar é o conjunto de uma ou mais cadeias alimentares. . Assim, como em qualquer outra área, em Ecologia são definidas unidades de estudo, as quais são fundamentais para melhor compreensão desta Ciência. Utilizando-se um modelo de níveis de organização, fica mais fácil de compreendermos as unidades de estudo da Ecologia. Vejamos o modelo abaixo dos níveis de organização: Termos utilizados na Ecologia Habitat O habitat é o lugar na natureza onde uma espécie vive. Nicho ecológico O nicho é um conjunto de condições em que o indivíduo (ou uma população) vive e se reproduz. Pode se dizer ainda que o nicho é o "modo de vida" de um organismo na natureza. E esse modo de vida inclui tanto os fatores físicos - como a umidade, a temperatura, etc - quanto os fatores biológicos - como o alimento e os seres que se alimentam desse indivíduo. Vamos explicar melhor: O nicho do Bugio, por exemplo, inclui o que ele come, os seres que se alimentam dele, os organismos que vivem juntos ou próximo dele, e assim por diante. No caso de uma planta, o nicho inclui os sais minerais que ela retira do solo, a parte do solo de onde os retira, a relação com as outras espécies, e assim por diante. O nicho mostra também como as espécies exploram os recursos do ambiente. Assim a zebra, encontrada nas savanas da África, come as ervas rasteiras, enquanto a girafa, vivendo no mesmo hábitat, come as folhas das árvores. Observe que cada espécie explora os recursos do ambiente de forma um pouco diferente. Ecossistema Antes de definirmos, exatamente o conceito de ecossistema, o qual é fundamental para a compreensão desta ciência, podemos encontrar na figura 1, um outro conceito importante que é o de níveis de organização, o qual pode ser entendido como um conjunto de entidades, sejam elas genes, células, ou mesmo espécies, agrupadas em uma ordem crescente de complexidade. Vejamos a figura 1: Genes > Células > Tecidos > Órgãos > Sistemas > Espécies > População > Comunidades > Ecossistemas > Biosfera Figura 1- Níveis de organização
    • 38 Em Ecologia, são estudados os níveis da direita, ou seja, de espécies até biosfera. É fundamental, entretanto uma breve explicação de cada uma destas divisões (unidades ou entidades): A - Espécie dois ou mais organismos são considerados da mesma espécie, quando podem se reproduzir, originando descendentes férteis. Desta forma, fica claro que, a menos que haja a intervençãohumana, como no caso do jumento e da égua, naturalmente não ocorre reprodução entre indivíduos de espécies diferentes. B- Populações São formadas por organismos da mesma espécie, isto é, um conjunto de organismos que podem se reproduzir produzindo descendentes férteis. C- Comunidades Um conjunto de todas as populações, sejam elas de microorganismos, animais ou vegetais existentes em uma determinada área, constituem uma comunidade; também se pode utilizar o conceito de comunidade para designar grupos com uma maior afinidade separadamente, como por exemplo, comunidade vegetal, animal, etc. Antes de definirmos o próximo conceito, é fundamental entendermos dois parâmetros importantes em Ecologia; a todos os componentes vivos de um determinado local chamamos bióticos; em contrapartida, o conjunto formado por regime de chuvas, temperatura, luz, umidade, minerais do solo enfim, toda a parte não viva, é chamada de componentes abióticos. D- Ecossistemas
    • 39 Em um determinado local, seja uma vegetação de cerrado, mata ciliar, caatinga, mata atlântica ou floresta amazônica, a todas as relações dos organismos entre si, e com seu meio ambiente, ou dito de outra forma, a todas as relações entre os fatores bióticos e abióticos em uma determinada área, chamamos ecossistema. Ou de outra forma, podemos definir ecossistema de acordo com o modelo 1 acima, como sendo um conjunto de comunidades interagindo entre si e agindo sobre e/ou sofrendo a ação dos fatores abióticos. Dentro do conceito de ecossistema, ainda cabe definirmos o conceito de hábitat, pelo qual entendemos o ambiente físico o qual ocorre(m) uma(s) determinada(s) espécie(s). Ex.: O hábitat do lobo guará é o cerrado. Biosfera A terra é composta por vários ecossistemas sejam eles aquáticos, terrestres ou até mesmo aéreos. A soma de todos estes ecossistemas chamamos de biosfera. Portanto, a biosfera seria a parte na qual ocorre vida no planeta e na qual a vida tem o poder de ação sobre o mesmo. Agricultura e ecologia A agricultura é essencialmente a intervenção humana mais ou menos drástica em ecossistemas com o objetivo de obter uma maior colheita dos produtos desejados. Esses ecossistemas podem ser chamados de agroecossistemas (Hart 1980), porque contam com pelo menos uma população de utilidade agrícola e estão regulados pela intervenção humana. Os fenômenos biológicos que ocorrem em agroecossistemas são fundamentalmente idênticos aos que ocorrem em ecossistemas naturais. Portanto, agroecossistemas são um subconjunto dentro dos sistemas ecológicos, e no estudo de ambos podem-se aplicar os mesmos conceitos Importância Esta ciência é de extrema importância, pois os resultados de seus estudos fornecem dados que revelam se os animais e os ecossistemas estão em perfeita harmonia. Numa época em que o desmatamento e a extinção de várias espécies estão em andamento, o trabalho dos ecologistas é de extrema importância. Através das informações geradas pelos estudos da Ecologia, o homem pode planejar ações que evitem a destruição da natureza, possibilitando um futuro melhor para a humanidade. Para a agroecologia o princípio fundamental é entender que deve haver interação entre todos os seres vivos. As plantas devem se relacionar como os microorganismos que produzem nutrientes, com as minhocas que soltam o solo para que as raízes se desenvolvam, com os insetos que servem de alimento para os inimigos naturais. Nas propriedades em que se trabalha a agroecologia é muito normal ver todo o tipo de organismo como insetos, aranhas, lesmas, nematóides, bactérias, fungos e algas. Sabe-se que todos os seres possuem papel importante no equilíbrio deste ecossistema. Alterações Ambientais As atividades humanas e os problemas ambientais Meio ambiente é o conjunto dos elementos e fatores físicos, químicos e biológicos, naturais e artificiais, necessários à sobrevivência das espécies. O conjunto de relações harmônicas entre os seres vivos e destes com o meio ambiente chama-se "equilíbrio ecológico". No transcorrer da história ocorreram diversas intervenções do homem na natureza, muitas delas provocando danos ambientais.
    • 40 Ocorrerão alterações ambientais quando: a) Ocorrer alteração na concentração (para mais ou para menos) de um produto já existente na natureza. b) Forem introduzidas na natureza substâncias naturais que não fazem parte do ecossistema. c) Forem introduzidos nos ecossistemas plásticos e metais, produtos químicos, gases e agrotóxicos. Os impactos ambientais decorrentes da ação do homem podem ocorrer em escalas local, regional e global. Agressões à natureza: destaques a) Os desmatamentos. b) A poluição e a erosão dos solos. c) A poluição das águas. d) A poluição do ar atmosférico. e) A contaminação dos solos por lixo. f) A poluição sonora e a visual. Os desmatamentos – As florestas tropicais e equatoriais, responsáveis pelo equilíbrio ecológico do ipedloucura10e pelas reservas de grande parte da biodiversidade, são as que mais correm o risco de destruição. As atividades humanas que mais contribuem para reduzir as áreas florestais são: a agricultura, a mineração, a extração indiscriminada de madeira, as construções de hidrelétricas, as queimadas (propositais ou não). Conseqüências: • A redução e a extinção da biodiversidade nos locais atingidos. • O aumento da temperatura, elevando a concentração de gás carbônico na atmosfera. • O assoreamento dos rios, implicando enchentes repentinas. • A diminuição do tempo de permanência das águas nas bacias hidrográficas. • A erosão e o empobrecimento dos solos com a retirada da cobertura vegetal. • O rebaixamento do nível do lençol freático, comprometendo não só a vegetação local, mas também o nível dos rios no período de estiagem. • A expansão das áreas em processo de desertificação. • Mudanças no clima. Exercícios 1. Como se chama, em ecologia, um conjunto de seres da mesma espécie que vivem em um mesmo lugar? 2. Qual a diferença entre hábitat e nicho ecológico? 3. Qual o nome que se dá em ecologia ao conjunto de seres vivos que vivem numa lagoa ou numa floresta? 4. A onça e a capivara têm o mesmo nicho? Justifique sua resposta. 5. Os seres vivos dependem apenas de outros organismos para sobreviver? Explique. 6. Explique o que é ecossistema.
    • 41 7. Explique o que é biosfera. 8. Organize os termos do mais simples para o mais abrangente: comunidade, população, biosfera, ecossistema, organismo. Testes 1. Ecologia pode ser definida como: a) a ciência que estuda as inter-relações dos seres vivos com o meio em que vivem. b) o estudo dos costumes ou do comportamento. c) a ciência que estuda a relação entre o crescimento da população e a produção de alimentos. d) o estudo do impacto da tecnologia no meio ambiente. e) Nenhuma das definições é satisfatória. 2. (MOGI) Ao conjunto de indivíduos de diferentes espécies habitando determinada área dá-se o nome de: a) ecossistema b) comunidade c) população d) bioma e) biosfera 3. Com relação aos conceitos de HABITAT e NICHO ECOLÓGICO, marque a opção correta relacionada abaixo: a) cobra e gavião ocupam o mesmo habitat. b) preá e cobra estão no mesmo nicho ecológico. c) gavião, cobra e preá estão no mesmo nicho ecológico. d) cobras neste mesmo local ocupam o mesmo nicho ecológico. e) preás podem ocupar o mesmo habitat, mas têm nichos ecológicos diferentes. 4. (CESCEM) São ecossistemas todos os exemplos abaixo, EXCETO: a) uma astronave. b) uma lagoa. c) um pasto. d) uma colônia de corais. e) o solo. 5. Suponha que em um terreno coberto de capim gordura vivem saúvas, gafanhotos, pardais, preás e ratos-do-campo. Nesta região estão presentes: a) cinco populações. b) seis populações. c) duas comunidades. d) seis comunidades. e) dois ecossistemas. 6. (UFRJ) As espécies de capim que crescem nos campos da Austrália podem ser diferentes das que existem na América ou na África, mas todas têm a mesma função: são produtores dos ecossistemas de campo. Nos campos da Austrália vivem cangurus, nos da África há zebras e na América do Norte há bisões. Todos esses animais exercem em seus ecossistemas a função de:
    • 42 a) consumidores primários b) consumidores secundários c) consumidores terciários d) decompositores e) parasitas 7. Bactérias e fungos são organismos responsáveis pelo processo chamado de decomposição. Neste processo, a matéria orgânica é transformada em inorgânica que será utilizada pelos: (A) Consumidores primários (B) Decompositores (C) Produtores (D) Consumidores secundários (E) Herbívoros 8. A imagem abaixo representa uma cadeia alimentar simples que se inicia no ambiente aquático e termina com uma ave. O primeiro processo indicado pela seta indica que o caramujo é um: (A) Herbívoro (B) Produtor (C) Carnívoro (D) Consumidor (E) Decompositor