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Adaptação

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Prof. Dr. Harold Gordon Fowler
    popecologia@hotmail.com




Ecologia de Populações

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Evolução
…nada da biologia tem sentido fora do ponto
 de vista da evolução.
 Dobzhansky, 1973

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Adaptação

  1. 1. Prof. Dr. Harold Gordon Fowler popecologia@hotmail.com Ecologia de Populações
  2. 2. Evolução …nada da biologia tem sentido fora do ponto de vista da evolução. Dobzhansky, 1973 ...se tinha que dar um premio para a melhor idéia que existe, teria que dar a Darwin…de uma vez, a idéia da evolução pela seleção natural unifica o reino da vida, o sentido e o propósito referente ao tempo e espaço, as causas e efeitos. Daniel Dennett 2
  3. 3. A teoria da evolução pela seleção natural é um “teoria de desenho de organismos”
  4. 4. A Seleção Natural A Seleção Natural é: O conjunto de relações não aleatórias de causa e efeito que no mundo real Interagem com os atributos que se desenvolvem confiaviavelmente nos organismos De tal forma que consistentemente causam alguns variantes de forma para reproduzir suas formas mais freqüentemente do que outras pelas diferencias de forma. 4
  5. 5. A Seleção Natural A freqüência do tipo novo que é mais capaz de evitar predadores (evitar toxinas, encontrar alimentos e pares, e outros) aumenta da população até que fique como atributo típico da espécie.
  6. 6. Variação ambiental Os elementos chaves do ambiente de um organismo incluem: – temperatura – água – Luz solar – solo Muitos organismos empregam ativamente mecanismos para manter o equilíbrio fisiológico, e outros conformam ao ambiente.
  7. 7. Quais são as pressões seletivas do ambiente de um organismo? Exemplos de fatores Exemplos de fatores bióticos: abióticos:  predadores  Disponibilidade de  competidores recursos  mutualistas  Condições físicas  Condições químicas
  8. 8. Respostas a Mudança Ambiental Respostas individuais – fisiologia – morfologia – comportamento Respostas evolutivas – Orelhas e apêndices mais curtos (Regra de Allen) – Orelhas maiores (Regra de Bergmann)
  9. 9. Homeoestase Uma condição de estabilidade dentro de um sistema biológico, mantido pela interação dos mecanismos fisiológicos que compensam as mudanças. Stress é a resposta do corpo a qualquer fator que ameaça sua capacidade de manter homeoestase.
  10. 10. Homeoestase A aclimatização é a resposta fisiológica as mudanças no ambiente. – Essas respostas podem ser temporárias ou permanentes, dependente da duração da mudança ambiental e quando ocorre. – Porque está sob influencia genética, a aclimatização é sujeito aos fatores evolutivos como a seleção natural ou deriva genética.
  11. 11. Ambiente Termal Os mamíferos e as aves evoluíram mecanismos fisiológicos complexos para manter uma temperatura corporal constante. O homem se encontra numa variedade de ambientes termais, variando de 50° C a -50° C.
  12. 12. Resposta Humana ao Calor As adaptações a prazo largo ao calor evoluíram em nossos ancestrais: – Glândulas de Suor – Vasodilação Regra de Bergmann: O tamanho corporal tende ser maior em populações que vivem em ambientes frios.
  13. 13. Resposta Humana ao Frio Resposta a prazo curto ao frio: – Taxa metabólica e tremendo – Fechamento dos vasos sanguíneos para reduzir o fluxo sanguíneo a pele, vasoconstrição. – Aumento na taxa metabólica para liberar energia na forma de calor.
  14. 14. Altitude Elevada Fatores múltiplos produzem stress sobre o corpo humano as altitudes elevadas: – Hipoxia (oxigênio disponível reduzido) – Radiação solar intensa – Frio – Umidade baixa – Vento (que amplifica o stress do frio)
  15. 15. Doenças Infecciosas Causadas por organismos invasores como bactéria, vírus, ou fungos. Ao largo da evolução, as doenças exerceram pressões seletivas sobre as populações do homem e outros organismos. A doença influencia a frequência de certos alelos que afeita a resposta imunológica.
  16. 16. Impacto de Doenças Infecciosas Anterior ao século XX, a doença infecciosa era o fator principal que limitava as populações humanas. Desde o fim da segunda guerra mundial, o uso de antibióticos resultou numa queda da mortalidade devida as doenças infecciosas.
  17. 17. Impacto de Doenças Infecciosas Na década de 1960, as nações unidas declararam como ganho a guerra contra as doenças infecciosas won. Entre 1980 e 1992 a mortalidade devido as doenças infecciosas aumentou em 58%. O aumento na prevalência de doenças infecciosas podem ser causado pelo uso excessivo de antibióticos.
  18. 18. Fatores Ambientais O aquecimento global pode expandir a amplitude das doenças tropicais. A disseminação de doenças está associada ao encontro de pessoas; como cruzando fronteiras e penetrando nas áreas remotas. A população humana que aumenta sempre resulta em condições não saudáveis e a disseminação de doenças comunicáveis.
  19. 19. Respostas não evolutivas a Mudança Ambiental Os organismos podem fazer mudanças para melhor sua performance sob condições diferentes, sem uma mudança da composição genética
  20. 20. Respostas de Desenvolvimento (Plasticidade Fenotípica ou Adaptação) Diferencias de forma corporal ou comportamento dependentes das condições ambientais
  21. 21. Defesas Induzidas e Ciclomorfose Defesas induzidas: Produção de atributos de proteção em resposta a presença de um predador Ciclomorfose: Um fenômeno da produção Sazonal de indivíduos protegidos
  22. 22. As Respostas Não Evolutivas não são Adaptações, mas têm função adaptativa Uma resposta não é adaptação sem uma mudança genética, mas a CAPACIDADE de fazer respostas provavelmente evoluiu pela adaptação, ou seleção natural Sucesso Sobrevivência e Estabelecimento da Reprodução e Manutenção da resposta população
  23. 23. As perturbações e as adaptações Perturbações naturais ou causadas pelo Homem Distúrbios Baixa Intensidade Enchentes ou desastres Alta frequência incêndios Áreas pequenas ventos Tempos curtos Adaptações Catástrofes Alta intensidade Terremotos Baixa frequência Glaciações Erupções Áreas grandes vulcânicas Não existem Tempos compridos adaptações
  24. 24. Construção de Desenhos Complexos Alguns desenhos têm mais sucesso do que outros Alterações aleatórias ocasionalmente produzem um desenho melhor, que espalha pela população. Esse desenho novo produz variações, e o processo continua: Um mecanismo de roquete 24
  25. 25. Adaptações Resultado final: – Adaptações complexas e adaptativas. Isso é o único processo de causa pelo qual um desenho complexo e funcional pode existir.
  26. 26. O desenho das adaptações reflita sua função Eventualmente ocorre uma adaptação no cérebro: um mecanismo “uma aversão a queda” O mecanismo é ativado por certas dicas : proximidade a um precipício A ativação do mecanismo causa um output específico: medo, que resulta na imobilidade ou afastamento A função do mecanismo é reduzir a probabilidade de cair de precipícios Outros desenhos alternativos não faria tão bem essa função: por exemplo, um mecanismo que induziu correr rapidamente num sentido aleatório 26
  27. 27. Mecanismos Gerais e Específicos ao Domínio Imagine construindo uma maquina que poderia resolver todos os problemas… – Que forma teria? O mesmo sistema para reproduzir e escolher alimento? O mesmo sistema para combater doenças e bombear sangue? – Não muito provável O mesmo sistema teria pouca probabilidade de fazer esse arranjo de tarefas melhor de sistemas separados 27
  28. 28. Problemas Adaptativos Um problema adaptativo: – Ocorreu várias vezes no curso da historia evolutiva de uma espécie. – Problemas com uma solução que mudou a probabilidade da reprodução (porém indiretamente). 28
  29. 29. Adaptação A adaptação ocorre quando uma espécie pode tolerar climas novos ou mudanças no ambiente De uma geração a próxima, os mais fortes sobrevivem e os mais fracos morrem
  30. 30. Adaptações Evolutivas dos Organismos Permitam que os organismos se ajustam ao ambiente – Ocorre durante a vida de um organismo é não é a evolução que é uma mudança numa população no tempo maior – Os ajustes individuais durante o tempo ecológico, que e curto, são as adaptações refinadas pela seleção natural
  31. 31. Adaptação Morfológica e Comportamental
  32. 32. Adaptação e Aptidão ? Os indivíduos fazem escolhas para maximizar o aptidão em respostas as mudanças no ambiente
  33. 33. Adaptação ao Ambiente Os organismos podem responder as variações do ambiente por meio de uma variedade de adaptações  Adaptações de comportamento são quase instantâneas e seus efeitos facilmente são revertidos  Adaptações fisiológicas podem ser implementadas e mudadas em escalas temporais variando de segundos a semanas  Adaptações morfológicas podem se desenvolver durante as vidas de indivíduos ou entre gerações  Mudanças genéticas adaptativas nas populações são ainda mais lentas, usualmente evoluindo ao longo de várias gerações
  34. 34. Adaptação Escalas de Tempo, mecanismos, e flexibilidade Regulação Fisiológico/comportamento << 1 geração Reversível Aclimação Fisiológico/comportamento <1 geração Reversível Desenvolvimento Desenvolvimento/comportamento ~1 geração Não Reversível Evolutivo Genético/ecológico >1 geração Reversível
  35. 35. Os genótipos que melhor se adaptam as pressões seletivas deixam mais proles Premissa resulta nos conceitos de adaptação e aptidão Adaptação = uma característica determinada geneticamente que melhora a capacidade de um organismo de sobreviver e reproduzir num ambiente particular.
  36. 36. Premissa resulta nos conceitos de adaptação e aptidão Adaptação = uma característica determinada geneticamente que melhora a capacidade de um organismo de sobreviver e reproduzir num ambiente particular. Adaptar = o processo evolutivo pelo qual um organismo fica mais apto para seus ambientes
  37. 37. A Seleção Natural Por isso, logicamente… •Alguns indivíduos serão mais aptos no seu ambiente e reproduzirão com mais sucesso. •Esses indivíduos transmitirão mais genes as gerações futuras. •As gerações futuras terão mais genes dos indivíduos mais aptos. •Assim, as característica evoluíram no tempo para assemelhar as características dos ancestrais mais aptos.
  38. 38. Ambiente de Adaptação Evolutiva A adaptação evolutiva não é um tempo ou um lugar A adaptação evolutiva humana não ocorreu nas savanas da África A adaptação evolutiva é o conjunto de condições ambientais ao quais uma adaptação se adapta e sobre qual seu desenvolvimento e funcionamento normal depende. A funcionalidade de um atributo pode não existir agora Se não for, as adaptações podem desenvolver ou funcionar como se eram funções desenhadas
  39. 39. Polimorfismos Os atributos com expressões fenotípicas diferentes são chamadas polimorfismos. Um atributo genético é polimórfico se o loco que controla o atributo tem dois ou mais alelos. Os geneticistas usam os polimorfismos como uma ferramenta para entender os processos evolutivos das populações modernas.
  40. 40. Distribuições Clinais Um cline é uma mudança gradual na frequência de um atributo ou alelo em populações dispersadas sobre o espaço geográfico. – Exemplo: A distribuição dos alelos sanguíneos A e B no homem no Velho Mundo. As distribuições clinais refletiam as influencias da microevolução pela seleção natural e/ou o fluxo gênico. Consequentemente, as distribuições clinais se explicam em termos evolutivos.
  41. 41. Distribuição dos alelo B em populações indígenas
  42. 42. Polimorfismos ao Nível de DNA Os biólogos moleculares descobriram uma variabilidade de DNA em várias regiões da genoma. Dispersos pela genoma humana são os microsatelites, locais onde os segmentos de DNA estão repetidos. Cada pessoa tem um arranjo único que defina sua identificação por DNA.”
  43. 43. Fatores que Mudam as Frequências Alélicas 1. Variação nova (mutação) 2. Variação redistribuída (como fluxo gênico ou deriva genética) 3. Seleção de combinações alélicas “vantajosas” que promovem o sucesso reprodutivo (como a seleção natural).
  44. 44. Significância Adaptativa da Variação A variação é o resultado de adaptações as condições ambientais. A resposta fisiológica ao ambiente opera a dois níveis: 1.Prazo largo: Mudanças evolutivas que caracterizam todos os indivíduos dentro de uma população ou espécie. 2.Prazo curto: A resposta fisiológica temporária é conhecida como a aclimatização.
  45. 45. Evidencia da Moldura Adaptativa A moldura adaptativa pode ser detectada por duas formas complementárias: Analise de engenharia Métodos comparativo
  46. 46. Analise de Engenharia Procurar o ajuste funcional entre um problema adaptativo e uma solução fenotípico. Quantas mais propriedades que indicam um ajuste funcional, mais confidentes ficamos de que o atributo representa uma adaptação. Procurar a precisão, economia, eficiência, complexidade, estabilidade com qual os efeitos de benefícios reprodutivos se atingem pelo atributo Por exemplo, o olho de vertebrados, desgosto
  47. 47. O Método Comparativo Comparando um conjunto de espécies (ou sexos de uma espécie) com a meta de detectar a covariação entre um atributo e algo mais Exemplo: razão do testículo a massa corporal em machos mamíferos
  48. 48. O Método Comparativo A identificação e descrição de adaptações não depende de conhecimento de: – Quais genes específicas controlam seu desenvolvimento – O registro fóssil da adaptação. Harvey não conhecia quais genes controlaram o desenvolvimento do coração, mas ainda assim podia pesquisar sua função e desenho. 49
  49. 49. O Método Comparativo Logicamente é impossível descrever uma adaptação em termos funcionais sem descrever, pelo menos implicitamente, atributos específicos do ambiente a quais a adaptação é adaptada. Hipóteses específicas sobre os ambientes passados são implícitas in cada descrição de uma adaptação 50
  50. 50. Níveis distintos de analise Tipos diferentes de perguntas por que 51
  51. 51. Explicações próximas versus últimas: Por que? Explicação última: Por que um atributo particular faz parte do desenho típico da espécie? Como esse atributo afeta a probabilidade de sobrevivência e reprodução? Quais eram as pressões seletivas que determinaram esse atributo?
  52. 52. Explicações Próximas Explicação próxima: – Como opera o mecanismo em tempo real? – Porque a escolha de um par fértil é importante para o sucesso reprodutivo do macho, como um macho solitário descobre qual fêmea é fértil? Qual informação é usado do ambiente? – Hormônios/ mensagens químicas envolvidas em ativando ou parando os comportamentos – Como se desenvolve o atributo e aspectos relevantes do ambiente.
  53. 53. Adaptações  Os organismos consistem de mecanismos integrados (adaptações).  Cada moldado para fazer uma função  Adaptações = aparelhos de resolver problemas Adaptação Problema resolvido /Função Coração Circula sangue e nutrientes Útero Para nutrir e proteger o Células insulares do embrião pâncreas Secrete insulina Insulina Permite a absorção de glicose pelas células
  54. 54. Genes como jogadores… Quando a genoma é adaptado a um conjunto estável de condições ambientais, sempre “aposta” que essas condições acontecerão de novo Exemplo: o genoma do urso polar se “aposta” ou “prevê” o ambiente onde o urso cresce será branco. Urso em ambiente Urso em ambiente novo estável para cor de para cor da pele pele 55
  55. 55. Maquinas do Tempo As adaptações são parecidas as maquinas do tempo, mas não nós transporta ao passado, mas transportam informação do passado para nós. A evidencia chave é a natureza da adaptação que contêm no seu desenho um registro das pressões seletivas que formaram o atributo. 56
  56. 56. Maquinas do Tempo Descrição do atributo Descrição das pressões seletivas e o ambiente ancestrais 57
  57. 57. Os espécies… Os organismos apresentam vários formas e tamanhos, e vivem em vários tipos de ambientes. O ambiente é todo que ródia o animal e afeita como vive o animal. Todos os organismos têm adaptações que conformam aos seus ambientes. Uma adaptação é parte do corpo ou maneira do comportamento do animal que melhora a sobrevivência. Uma adaptação acontece quando um organismo sofre uma mutação para sobreviver.
  58. 58. Toda ave tem características similares. Mas muitas aves aquáticas têm características que as distinguem das aves terrestres.
  59. 59. Alguns animais tem camuflagem para ficar escondidos no ambiente. A camuflagem torna difícil para outros animais os vê ou caça-os.
  60. 60. Os animais aquáticos têm corpos hidro- dinâmicos para deslocar mais facilmente na água
  61. 61. Alguns animais tem adaptados para viver mo clima quente do deserto
  62. 62. Alguns animais têm se adaptados a temperaturas frios.
  63. 63. Também as plantas têm se adaptadas a seus habitats.
  64. 64. Mais sobre adaptações As adaptações são tipicamente complexas e precisas. Muitas adaptações são mais complexas do que o aparelho mais sofisticado construído pelo homem
  65. 65. O ambiente não é impossível de conhecer A hipótese de que existem células especializadas que detectam bordas nos córtices visuais dos mamíferos implica que objetos com bordas existirem nos campos visuais dos ancestrais mamíferos. Conhecemos muito sobre nosso passado ancestral com certeza: – O campo gravitacional e objetos com bordas sempre existirem, nossos ancestrais femininos ficaram grávidos por 9 meses e amamentaram os filhotes por um período após o parto, nossos ancestrais masculinos nunca ficaram grávidos, irmãos existirem, doenças e mutações deletérias existirem, alem de muitas outras coisas. 66
  66. 66. Adaptações A tudo nível de organização biológica, existe uma organização funcional complexa depurada. – Objetos não vivos e os artefatos não têm A meta central da biologia sempre foi descobrir e descrever as adaptações: 67
  67. 67. Adaptação Algumas adaptações extraordinárias permitam que algumas espécies vivem em temperaturas extremas
  68. 68. Adaptações Durante os últimos milhões de anos, os organismos desenvolverem características para melhorar sua sobrevivência no ambiente. Algumas adaptações incluem a bolsa da gambá, espinhos nas roseiras, e sabores não palatáveis.
  69. 69. Adaptações Os organismos têm adaptações que lhes ajudam sobreviver e reproduzir. Algumas adaptações são estruturais (atributos físicos de um organismo como o bico de um pássaro ou a pelagem de uma anta). Outras adaptações são comportamentais (o que o organismo faz para sobreviver, como cantar ou migrar). As adaptações são o resultado da evolução (uma mudança na espécie durante períodos largos de tempo).
  70. 70. Adaptações Quantas mais adaptações que um organismo acumula, melhor sua probabilidade de sobreviver no seu ambiente. Alguns organismos tem capacidade de se adaptaram facilmente a um ambiente novo e sobrevivem melhor do que os organismos que naturalmente ocorrem no ambiente.
  71. 71. Adaptações As adaptações geralmente ocorrem porque um gene sofre uma mutação ou muda por acidente! Algumas mutações podem permitir uma sobrevivência melhor do que em outros indivíduos da espécie sem a mutação.
  72. 72. Respostas a Mudança Ambiental Respostas individuais – fisiologia – morfologia – comportamento Respostas evolutivas – Orelhas e apêndices mais curtos (Regra de Allen) – Orelhas maiores (Regra de Bergmann)
  73. 73. Resposta de Regulação Nenhuma mudança morfológica necessária, envolve a fisiologia ou o comportamento Atividade modificado para manter condições corporais favoráveis Exemplos: Suar, tremer, filtração do rim alterada, alteração do pulso, beber, tomar sol Objetivo: equilíbrio – tampão do ambiente interno de um indivíduo, ou modificar o ambiente externo imediato.
  74. 74. Resposta da Aclimatização Mudança de fisiologia, comportamento, ou morfologia como resposta a mudanças ambientais, especialmente as mudanças sazonais Exemplos: Crescimento de pelagem Mudança de cor Perda de folhas Floração Coloração reprodutiva Crescimento de chifres Rituais de cortejo Padrões de alimentação Resposta a sinais ambientais (exemplo: mudança do comprimento do dia)
  75. 75. Adaptação A adaptação ocorre quando uma espécie pode tolerar climas novos ou mudanças no ambiente De uma geração ‘a próxima, os mais fortes sobrevivem e os mais fracos morrem
  76. 76. Lidando com o Ambiente Adaptação – A adaptação a largo prazo envolve a evolução e a natural seleção natural. Exemplo, os animais em ambientes frios tem menos área superficial do que seus parentes em ambientes mais quentes.
  77. 77. A Seleção Natural Aptidão = a probabilidade de que um indivíduo reproduzirá e/ou o número de proles que um indivíduo produz durante sua vida Atributo adaptativo, ou adaptação = um atributo que aumenta o aptidão do indivíduo
  78. 78. Aptidão Maior capacidade de sobreviver e reproduzir = maior aptidão. Aptidão = uma medida da capacidade de sobreviver e reproduzir, ou seja, adapta ao ambiente) Não necessariamente a sobrevivência do indivíduo mais apto – Porém, a sobrevivência dos atributos mais aptos que são repassados a próxima geração. Esses atributos que tem essa propriedade tenderam a persistir. Os atributos que não fazem isso desaparecem 79
  79. 79. Aptidão em resposta a que? Pressão Seletiva Pressões Seletivas Um atributo estatisticamente recurrente do mundo biológico, físico ou social que afeita a reprodução. Exemplos, predadores, doenças, outras pessoas As pressões seletivas apresentam Problemas Adaptativos Um problema cuja solução aumenta a probabilidade de sobreviver e reproduzir Qual curso de ação aumenta a sobrevivência ao topar com um predador? 80
  80. 80. Adaptações Evolutivas dos Organismos Permitam que os organismos se ajustam ao ambiente – O que ocorre durante a vida de um organismo não é a evolução, o que implica uma mudança numa população num tempo maior – Os ajustes individuais durante o tempo ecológico, que e curto, são as adaptações refinadas pela seleção natural
  81. 81. A quantidade de divergência (mudança) genética forma um continuo: Micro-evolução Macro-evolução mudanças pequenas mudanças grandes Micro-evolução = adaptação Macro-evolução = especiação
  82. 82. Adaptações A mariposa apimentada (Biston betularia) vive sobre os troncos de árvores. A maior parte das mariposas são marrão, o que facilita não ser observadas pelas aves insetívoras. Se nascem mariposas apimentadas pretas, não sobrevivem por muito tempo porque são facilmente visíveis as aves que as predam. Em algumas áreas da Inglaterra as árvores ficam pretas devido a poluição industrial. Sobre essas árvores as mariposas pretas são mais difíceis observar e as mariposas marrões são alvos fáceis para as aves? * Isso ilustra como a seleção natural muda as características de um organismo dependente de onde vive? Leia a apresentação da mariposa apimentada no site
  83. 83. Desafio Ambiental A seleção natural resulta na adaptação evolutiva às condições ambientais – Comparar espécies com alto parentesco que vivem em ambientes diferentes – Regra de Allen da área superficial reduzida: Mamíferos de climas mais frios têm orelhas e apêndices maus curtas – Os sapos do deserto: evoluírem uma taxa reduzida de perda de água pela cutícula
  84. 84. O orbito da Terra ao redor do Sol Eixo Inclinado Outono Pólo Norte Orbito da Terra Pólo Sul Sol Equador Inverno Verão Primavera
  85. 85. 21 de março Equinócio de outono 22 de dezembro 21 de junho Solstício de Inverno Solstício de Verão * 22 de setembro Equinócio de primavera
  86. 86. Princípio da Alocação  Princípio da Alocação: “Cada organismo tem uma quantidade limitada de energia que pode ser alocado para a obtenção de, escape dos predadores, lidando com as flutuações ambientais, crescimento e reprodução.“  Conformadores: Os organismos cujo ambiente interna conforma fisicamente ou quimicamente com seu ambiente externo  Reguladores: Os organismos cujo ambiente interno não conforma a seu ambiente externo (devido os mecanismos reguladores energeticamente caros)  Por que regular? Por que conformar?
  87. 87. Reprodução versus Sobrevivência Sementes produzidas Energia restante
  88. 88. Conformadores / Reguladores Condição interna Regulador estrito
  89. 89. Impacto do Ambiente onça - endotérmico Temperatura corporal (oC) Cobra - exotérmico Temperatura ambiental (oC)
  90. 90. Limites da Amplitude Concentração de sal (%) do corpo Amplitude letal Concentração de sal (%) da água
  91. 91. Animais e plantas se ajudam As plantas e os animais dependem um do outro para várias necessidades.
  92. 92. Mas tudo é uma adaptação? Não! Podemos caracterizar os atributos de um organismo de três formas: Uma adaptação Desenhado para fazer uma função particular Evidencia de desenho especial/ improvável Produto secundário de uma adaptação Propriedade da adaptação, sem função Ruído Variação aleatória 93
  93. 93. Adaptações versus Produtos Secundários Os atributos moldados dos organismos foram desenhados para resolver problemas particulares, mas podem ter vários efeitos e propriedades e outros (Produtos secundários, externalidades, efeitos colaterais…) Os sistemas físicos e cognitivos podem ser usados para propósitos além de sua evolução. (computadores, balances, xadrez) – exaptações
  94. 94. Função apta versus atual das adaptações A função propicia: A função do qual o mecanismo evoluiu para fazer. Premissa é que as condições do problema estão presentes.  (gosto para doce é direcionado a fruta) A função atual Funções que a adaptação pode de fato fazer, mas sem uma evolução prévia para isso.  (gosto para doce nós fazer comer balas) A função atual dos mecanismos podem incluir produtos secundários Por isso podemos fazer cálculo, mas nunca sofremos seleção para fazer isso
  95. 95. Variabilidade Física Para a maioria dos atributos dentro do poço genética de Homo sapiens existem variantes dos genes (alelos), assim criando um potencial rico de combinações novas de atributos nas gerações futuras Por isso, Homo sapiens é uma espécie polimórfica, exemplo, o sistema sanguíneo A-B-O Sendo polimórfica permite a possibilidade de se adaptar a muitos ambientes diferentes
  96. 96. Variabilidade Física Politípica Quando uma espécie polimórfica é dividida em populações dispersas geograficamente e a variabilidade genética se expressa não uniformemente como a distribuição do cor da pele As evidencias sugerem que a espécie humana existe como polimórfica desde Homo erectus migrou da África
  97. 97. O Sentido de Raça Early anthropologists tried to classify humans into raças a base de atributos físicos, e.g. nose size, skin colour Mas nenhum tipo “puro” podia ser encontrado e os atributos visíveis ocorrem num continuo A variação dentro do grupo foi provada ser maior do que a variação entre grupos, como o cor da pele na África
  98. 98. Raça como conceito biológico Na biologia, uma raça se defina como uma população de uma espécie que difere na frequência de variantes diferente de algum gene ou genes de outras populações da mesma espécie.
  99. 99. Raça como conceito biológico A raça é um conceito arbitrário. Não existe consenso sobre quantas diferencias genéticas são necessárias para diferenciar uma raça Nenhuma população é dono exclusivo de um gene ou os variantes de um gene Os indivíduos de uma raça não necessariamente ser distinguíveis de indivíduos de outra raça
  100. 100. Estudo Original Raça sem cor Populações humanas diferentes são diferentes visualmente Atributos variáveis geograficamente originaram pela seleção natural, seleção sexual, ou mutação aleatória Por isso, se por exemplo usamos a deficiência de lactase como atributo para classificar humanos, teríamos “raças” diferentes do que se usamos o cor da pela para sua classificação
  101. 101. O conceito de raças humanas As classificações tradicionais de raça eram baseadas num entendimento pobre da genética de nossos atributos físicos A raça também é uma categoria cultural, como os termos usados no censo brasileiro de 2011 A mistura de fatores biológicos e sociais forma a base de excluir categorias inteiras de pessoas de certos papeis ou cargas na sociedade e pode resultar no exterminio de populações (Bósnia como exemplo)
  102. 102. O Conceito de Raças Humanas Existem pressões da comunidade científica para aplicar o conceito de raça Dados de raça e etnia para ensaios clínicos de farmacêuticos Uso de categorias raciais definidas socialmente para avaliação forense Para nosso propósito, o conceito de raça não tem qualquer utilidade biológica no entendimento da variação. Interessa mais as frequências e distribuições de genes
  103. 103. Traditional Concept of Race Since the 1600s, race has been used to refer to culturally defined groups. Race is used as a biological term, but has enormous social significance. In any racial group, there will be individuals who fall into the normal range of variation for another group for one or several characteristics. The characteristics used to define races are influenced by several genes and exhibit a continuous range of expression.
  104. 104. Racism Based on false belief that intellect and cultural factors are inherited with physical characteristics. Uses culturally defined variables to typify all members of particular populations. Assumes that one's own group is superior. A cultural phenomenon found worldwide.
  105. 105. Intelligence Genetic and environmental factors contribute to intelligence. Many psychologists say IQ scores measure life experience. Innate differences in abilities reflect variation within populations, not differences between groups. There is no convincing evidence that populations vary in regard to intelligence.
  106. 106. Alguns Variáveis Físicos Muita da variação biológica do Homem se relaciona a adaptação climática, como a correlação entre forma corporal e clima As pessoas de climas nórdicas tendem possuir mais massa corporal relativa aos extremidades do que as pessoas em climas austrais A forma da nariz e olho e a dobra ocular epicantica em populações asiáticas também demonstram uma adaptação climática
  107. 107. Pigmentação e Geografia Anterior a 1500, o cor de pele nas populações seguiu uma distribuição geográfica, especialmente no Velho Mundo. – As populações com a maior grau de pigmentação se encontram nos trópicos. – As populações com um grau menor de pigmentação se encontram a latitudes mais ao norte.
  108. 108. O cor da pele: um caso da adaptação Influenciado por três substancias: – Hemoglobina, quando carrega oxigênio, da um coloração vermelha a pele. – Caroteno, um pigmento vegetal que o corpo sintetiza a vitamina A, e produz uma cor amarelo. – Melanina, que tem a capacidade de absorver a radiação ultra violeta que evita danos a DNA.
  109. 109. O cor da pele: um caso da adaptação Fatores associados com o cor epiderme derme da pele: pelo 1. Transparência ou grossura da pele 2. Pigmento de Caroteno 3. Cor refletido dos vasos sanguíneos 4. Quantidade do pigmento melanina numa área específica Tecido lipideo Raiz do pelo hipoderme
  110. 110. Seleção Natural e o Cor da Pele A melanina protege contra a radiação ultravioleta solar A seleção natural favorece uma pigmentação mais obscura nas latitudes equatoriais como proteção contra a radiação ultravioleta intensa A radiação ultravioleta pode causar queimadura serva e decomposição de folate
  111. 111. Seleção Natural e o Cor da Pele A seleção natural tem favorecida uma pigmentação menos obscuras nas latitudes de norte Com pouca melanina na pele os raios ultravioletas podem penetrar e estimular a produção da vitamina D, o que evita problemas da regulação de cálcio
  112. 112. Evolução do Cor da Pele É muito provável que peles com pouco pigmento são um desenvolvimento evolutivo recente no Homem e peles obscuras são mais antigas Mas uma comparação de populações não tropicais sugerem que 60,000 anos não seria suficiente para resultar numa despigmentação avançada A combinação da frequência alta de glândulas de suor e carência de pelo corporal denso seria vantajosa na savana como forma de eliminar calor corporal em excesso Com pouco pelo corporal, a seleção favorece peles obscuras
  113. 113. Distribuição do Cor da Pele A herança da pele é complexa e não bem entendida; Por isso, as frequências genotípicas e alélicas não podem ser avaliadas no contexto da distribuição Porém, a distribuição fenotípica tende ser contínua As exceções se restringe aos movimentos populacionais e a prática de copulas seletivas
  114. 114. Distribuição do Cor da Pele
  115. 115. Luz ultra violeta e a síntese da vitamina D
  116. 116. A Significância Social de Raça O racismo é um problema social baseada em emoções e melhor explicado em termos de psicologia coletiva ou sociologia O racista responde aos estereótipos sociais e não aos fatos científicos comprovados
  117. 117. Raça e Comportamento Tipicamente as pessoas atribuem certas características a certas “raças”, como gaúchos machos Essas características de cultura podem ser explicadas em termos da cultura e não de ciência Como exemplo, taxas elevadas de crimes são associadas com certos grupos, mas os fatores reais são a pobreza, justiça e a desigualdade a oportunidade são as causas
  118. 118. Raça e Inteligência No passado os testes de inteligência eram empregadas para avaliar se algumas populações são mais inteligentes do que as outras Atualmente esses testes são considerados limitados porque se aplicam somente sob uma circunstancia cultural particular
  119. 119. Raça e Inteligência Estudos com gêmeos indicaram que existe um grau de herança da inteligência; mas não sabemos quanto É claro, porém, que o ambiente é importante Não existe um consenso geral do que é a inteligência; é o resultado de um teste de Q.I.? A inteligência não pode ser mensurada e qualquer hipótese sobre diferencias populacionais não pode ser provada
  120. 120. Medicina Evolutiva As doenças do Homem estão relacionadas a incompatibilidade entre os estilos de vida atuais e o ambiente e aquelas condições sob quais o Homem evolveu Fenômenos como febre e tos são uteis ao corpo, mas quando devem sofrer intervenções? Fenômenos como o chora de uma criança na ausência de um problema físico. Esse comportamento maximiza o aptidão de atrair a mãe
  121. 121. Evolução Humana A adaptação cultural reduz a importância das variações físicas do Homem que eram produtos da adaptação biológica, exemplo, a leite fortificada com a vitamina D A cultura também impõe uma pressão seletiva por via de práticas culturas específicas, por exemplo, o aquecimento global e a disseminação da malaria em regiões de latitudes maiores Outros aspectos da cultura como a tecnologia médica e status financeira podem afeitar o aptidão
  122. 122. Tolerância de Lactose A capacidade de absorver lactose da leite depende da presencia da enzima lactase A incapacidade de reter lactase quando adulto é controlado por um alelo recessivo Existem diferencias significantes entre populações para a retenção de lactase e tolerância de lactose
  123. 123. Tolerância de Lactose Uma retenção elevada de lactase em populações com tradições longas de leite fresca na dieta O uso de suplementos de leite para essas populações que sofrem de mal nutrição pode causar muitos danos
  124. 124. Genótipo Econômico Até 6,000 anos ago todo humano era caracterizado por um genótipo econômico Esse genótipo permitiu o armazenamento eficiente de lipídios e glicose conservado além de nitrogênio para períodos de necessidade O genótipo não econômico foi selecionado pelo acesso regular a lactose (ou seja leite), como proteção contra a diabete adulto As populações que não são tolerantes a lactose retêm o genótipo econômico e a incidência de diabete explode quando eles adotam dietas ricas em acucar
  125. 125. Fim to Tópico

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