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Seleção

  1. 1. Ecologia de Populações: Seleção Natural Prof. Dr. Harold Gordon Fowler popecologia@hotmail.com
  2. 2. Não me interessa a origem daVida! Mas, sim a origem de espécies
  3. 3. A diversidade genética e a diversidade da vidaResumo de tópicos:Fatores que criam e erodem a variabilidade genéticaImportância do tamanho populacional para a diversidade genéticaSucesso de uma população ou espécie no tempo é proporcional a variação genética = diversidade genéticaA diversidade genética bruta é uma função das forças que criam variação nova e as forças que erodem a variaçãoA diversidade genética tem ligação forte com o tamanho populacionalImportância prática da diversidade genética a conservação
  4. 4. O Calendário do Universo de Carl Sagan24 dias = 1 bilhão de anos1 segundo = 475 anos“Big Bang” 1 de janeiro Via lácteaVia láctea 1 de maioSolar System 9 de setembroVida na Terra 25 de setembroPrimatas hominídeas 31 de dezembro as 22:30
  5. 5. Teorias da EvoluçãoOrigem Mitos /Cosmologias – Grego – Prometeu Exemplos ocidentais – Genesis Deus e Adão Prometeu e Atena
  6. 6. Outras TeoriasO Criacionismo explica a diversidade biológica com referencia ao ato divino da criação descrito em Genesis.O Catastrofismo é uma versão modificada do Criacionismo, que explica o registro fóssil por desastres globais que extinguiram as espécies no registro fóssil que foram substituídas por novas espécies criadas.O Desenho inteligente afirma que a física moderna e a cosmologia tem evidências de estruturas inteligentes do universo e essa inteligência aparenta atuar pensando em nós e que o universo inteiro demonstra evidencia de desenho.
  7. 7. Evolução é essencial para toda biologia “Nada da biologia tem sentido exceto a luz da evolução” (Dobzhansky, 1973)
  8. 8. Charles Lyell (1797- 1875) Princípios da Geologia (1830) Elementos da Geologia (1838) A Evidencia Geológica da Antiguidade do Homem (1863)Gradualismo: A formação das estruturas geológicas daTerra ocorre por um processo lento e gradual, idênticoao que pode ser observado atualmente, como a erosão.Isso implica que a Terra precisa ser muito mais antigaque os Cristãos contemporâneos acreditam.
  9. 9. Georges Cuvier (1769-1832)Discurso sobre os choquesrevolucionários sobre asuperfície do globo, e sobre asmudanças que produzirem oreino animal (1825)Os registros fosseis indicam que formas anteriores dosanimais foram extintas: dinossauros, mamutes, e outros.Essas extinções resultaram de catástrofesextraordinárias na historia geralmente uniforme doglobo.
  10. 10. Jean-Baptiste Lamarck(1744-1829)Zoological Philosophy (1809)Natural History of InvertebrateAnimals (1815)A evolução “Lamarckiana”: As espécies se evoluem pelaadaptação à seus ambientes.“Primeira Lei”: O uso ou não de estruturas físicas pelosanimais causa aquelas estruturas se desenvolver ou seatrofiar.“Segunda Lei”: Essas mudanças estruturais sãoherdadas.Adaptação: Os animais individuais mudam suas formaspelo uso ou não, em resposta as condições ambientais.Suas proles herdam essas mudanças.
  11. 11. Bishop James Usher(1581-1656)Anais do Velho e NovoTestamento (1650) O estudo cuidadoso da cronologia da Bíblia, baseada na genealogia, nós permite calcular a a quantidade de tempo desde a criação de Adão, e assim descobrir a data da criação: 26 de outubro de 4004 BCE, 9:00 AM.
  12. 12. Os Biólogos Evolutivos1800 1850 1900 1950 2000Fonte dainspiração Fisher Darwin DobzhanskyMalthus Haldane Mendel Mayr Wallace Wright
  13. 13. Ecologia é essencial para entender a evolução “Nada da biologia tem sentido exceto a luz da evolução” (Dobzhansky, 1973) “ Nada na evolução tem sentido execta a luz da ecologia ” (Townsend,“A Ecologia proporciona o Harper e Begon, 2000)palco no qual a peçaevolutiva é apresentada”
  14. 14. Ecologia = o estudo das interações entre os organismos e o ambiente (as condições físicas, químicas e biológicas)Evolução = mudanças na composição genética de uma população de geração a geração= mudança da freqüência alélica em populações com o tempo (alelos são versões diferentes do mesmo gene)
  15. 15. Por que a Genética e a Evolução numa disciplina da Ecologia? Conceitos unificantes => Todo organismo vivo usa as mesmas regras do jogo
  16. 16. Charles Darwin (1809-1882)The Voyage of the Beagle(1845)On the Origin of Species ByMeans of Natural Selection,or, the Preservation ofFavoured Races in theStruggle for Life (1859)The Descent of Man, andSelection in Relation to Sex(1871)The Expression of theEmotions in Man and Animals(1872)
  17. 17. Teoria Evolutiva, segundo DarwinA teoria de evolução afirma que as espécies existentes de plantas e animais evoluíram durante milhões de anos de um organismo simples.– Darwin, On the origin of species, 1859– Influenciada pelo principio de uniformitarianismo
  18. 18. Ecologia Darwiniana Ecologia Evolutivo (animais, plantas, micro-organismos) Ecologia do Comportamento (animais) Sociobiologia (animais sociais)
  19. 19. “A nenhum outro Homem foidado criar uma revolução dopensamento humano tãogrande, tão penetrante, tãode repente, e tão duradouro.Darwin ensinou o Homem vertodo sob uma luz nova, nãosomente os mistérios danatureza, grandes epequenas, mas também osmistérios da existência e osobjetos inumeráveis depesquisa, mas também ascoisas comuns cotidianas."The Times de Londres 1909
  20. 20. O que é a teoria da evolução? As espécies de animais e plantas não foram criadas na sua forma atual.Mas, as formas atuais são os resultados demodificações graduais da formas anteriores,representando adaptações aos ambientesmutantes.Não somente as espécies mudam gradualmente,mas espécies novas originam de espécies que jáexistiriam.Por isso, as espécies muito diferentes podem terum ancestral comum no passado distante.A variedade de espécies existentes originou deumas poucas formas simples.
  21. 21. A Unidade e Diversidade da Vida Criação especial as espécies não mudam cada espécie criada em separado a vida na Terra é novaDescendência com modificação as espécies mudam no tempo cada espécie se deriva de ancestrais comuns a vida e a Terra são velhasTempo
  22. 22. A Evolução Cria Organismos Perfeitos?Não, somente cria organismosmelhores por que a evolução érestrita pela historia eestremecida por os eventosaleatórios.Essencialmente, cada organismo daTerra é uma parte significante dasoma de acidentes.
  23. 23. A teoria Darwiniana: Evolução por via da seleção natural(Variação cega e retenção seletiva)1. As estruturas herdadas dos seres vivos são sujeitas a variação aleatória.2. Algumas variações serão mais úteis do que outras para sobreviver num ambiente particular, e aumentarão a probabilidade da sobrevivência e reprodução.3. Qualquer ambiente terá recursos limitados para suster populações vivas, mas os organismos tendem reproduzir acima do limiar dos recursos do ambiente.4. Existe uma luta para existência que “seleciona” as variações para sobrevivência e reprodução.
  24. 24. Observações em apoio do ponto de vista deDarwin:1. Os padrões geológicas revelam que a Terra é muitomais antiga que pensado, suficiente antiga para umprocesso gradual, como a seleção natural, exercer efeitosgrandes.2. O registro fóssil indica que numerosas variaçõesexistirem e foram extintas e que muitas espécies atuaistêm formas ancestrais.3. A seleção artificial das espécies domesticadas revela omesmo processo básico.4. As espécies diferentes de animais e plantas originamde variações pequenas de poucas estruturas básicas.5. A diferenciação refletia as diferencias das pressõesambientais entre as formas isoladas das outras.
  25. 25. Teorias da Evolução - CoroláriosO principio da seleção natural de Darwin – “A seleção natural é o processo gradual pelo qual a natureza seleciona as formas mais aptos de sobreviver e reproduzir num ambiente.” – Para a ação da seleção natural sobre uma população precisa existir variação na população e competição para recursos estratégicos. – O conceito da seleção natural argumenta que os organismos mais aptos dentro o nicho ambiental reproduzirão com mais freqüência do que os organismos menos aptos.
  26. 26. Teorias da Evolução - CoroláriosDeriva genética aleatória é a perda de alelos do poço gênico de uma população por azar.Mutação introduz a variação genética a população reprodutiva.Fluxo gênico ocorre no exocruzamento resultando na transmissão de matéria genética entre populações. O fluxo gênico diminua as diferenças e inibe a especiação.
  27. 27. Teorias da Evolução - CoroláriosO princípio de herança de Mendel, 1856 – A genética explica a origem da variedade sobre qual a seleção natural opera. – Ao experimentar com várias gerações de plantas, Mendel chegou a conclusão de que a herança é determinado por partículas discretas cujos efeitos podem desaparecer numa geração e depois voltar.
  28. 28. As raízes biológicas da VariaçãoDarwin identificou que dentro de cada espécie, existem variações entre os indivíduos.Muitas dessas variações são funções da constituição genética da espécie – Herdadas pelos seus descendentes
  29. 29. As raízes biológicas da variaçãoMas – – A herança acontece somente se o organismo tem descendentes! A maioria dos organismos não sobrevivem suficiente para reproduzir.Os problemas de quem sobrevive e quem reproduz não são aleatórios…
  30. 30. As raízes biológicas da variaçãoUm processo de seleção, se repetida geração após geração, produziria uma mudança grande numa espécie.Por isso, a vantagem de sobrevivência para um atributo baseado na genética resultará, após gerações, numa mudança da espécie inteira.
  31. 31. As raízes biológicas da variaçãoMas todas as variações dentro de uma espécie não são benéficas. – Algumas variações não resultam numa vantagem reprodutiva.A evolução não deve ser pensado como o favorecimento do “melhor” ou “mais avançado” …
  32. 32. As raízes biológicas da variaçãoMas – – A evolução somente favorece o organismo que melhor se adapta ao ambiente em que vive. – Se o ambiente muda, o padrão de vantagem seletiva também muda.
  33. 33. Seleção = mudança das freqüências alelícas entre gerações devido a sobrevivência e sucesso reprodutivo diferencial dos genótiposA EvoluçãoDarwinianaé a evolução pelaseleção natural
  34. 34. A Seleção Natural resulta na radiação adaptiva ea especiação
  35. 35. A Seleção Natural As evidencias da seleção natural estão em todo lugar: Na natureza …… e também emnossos animaisdomesticados
  36. 36. A Seleção Natural A Seleção Natural ocorre quando a forma de vida melhor adaptada ao ambiente sobrevivem por mais tempo e deixam mais prolesA Seleção Natural se apóia em três fatos indiscutíveis: • Os organismos produzem mais proles do que podem sobreviver. • Os indivíduos variam em características. – • Muitas características são herdadas pelas roles dos pais.
  37. 37. Sobrevivência pessoal e genética“Sobrevivência do mais apto” – Errôneo – A sobrevivência pessoal somente tem importância se a sobrevivência resulta no sucesso reprodutivo – Repasse de genes a próxima geração
  38. 38. Sobrevivência pessoal e genéticaUm organismo que vive mais do que outros, mas que não deixa nenhuma prole, é um morto genético vivo.Por isso, o que realmente importa na evolução não é a sobrevivência pessoal, mas a sobrevivência dos genes. – É por via dos genes que as gerações futuras (e assim a evolução da espécie) mudarão.
  39. 39. A Seleção NaturalOs organismos que têm características mais aptas aos ambientes em que moram sobrevivem mais, como também seu prole, porque essas características são herdadas. – Girafas mais altas, felinos mais rápidos, caçadores mais inteligentes, obtêm mais alimentos e sobrevivem melhor – Pragas ficam resistentes aos pesticidas
  40. 40. Aptidão DarwinianoO aptidão Darwiniano é a contribuição que um indivíduo tem a poço gênico da próxima geração relativa as contribuições de outros indivíduos.O aptidão Darwiniano é a contribuição alélica que um indivíduo deixa a próxima geraçãoO aptidão Darwiniano é uma quantidade igual a produção reprodutivo médio associado com um certo genótipoQuanto maior a probabilidade que um indivíduo tem de sobreviver e reproduzir (contribuição de alelos a próxima geração), maior o aptidão Darwiniano do indivíduoO aptidão Darwiniano é geralmente chamado somente como aptidãoOs cientistas geralmente avaliam o aptidão Darwiniano de loco por loco
  41. 41. Aptidão RelativoNuma forma mais quantitativa da seleção natural, os geneticistas de populações definam o aptidão relativo como a contribuição de um genótipo a próxima geração comparada as contribuições dos genótipos alternativos no mesmo loco… O aptidão relativo dos variantes com maior sucesso reprodutivo é dado o valor de 1,0 para comparação com outros genótipos.Tipicamente o genótipo com o maior aptidão Darwiniano é atribuído um aptidão relativo de 1,0Todos os outros genótipos, com valores menores do que o maior aptidão Darwiniano conseqüentemente tem valores de aptidão relativo menor do que 1,0Se um genótipo produz um médio de 4 filhos por geração e outro genótipo produz um médio de 1 filho por geração, qual é o aptidão relativo do segundo genótipo? E do primeiro?
  42. 42. A seleção pode ser…“natural” ou antropogenica…
  43. 43. Evolução BiológicaÉ um via única – uma vez extinta, a espécie não existe mais.
  44. 44. AntibióticosAntibióticos – Guerra natural espécie 1 espécie 2 Recurso comum
  45. 45. AntibióticosAntibióticos – Guerra natural espécie 1 espécie 2 antibiótico Recurso comum
  46. 46. AntibióticosAntibióticos – Guerra natural espécie 1 espécie 2 antibiótico Recurso comum
  47. 47. AntibióticosAntibióticos – Guerra natural espécie 1 Recurso comum
  48. 48. Resistência aos antibióticosAs bactérias evoluíram genes de resistência aos antibióticos nos plasmids
  49. 49. Resistência codificado pelos plasmideos éfacilmente transferida entre espécies devido a mobilidade dos plasmideos Ocorrência geralmente baixa a menos sob a seleção pelo uso excessivo de antibióticos
  50. 50. Uso excessivo de Antibióticos cria ‘Super-germes’ 50 milhões de toneladas de antibióticos são usados por ano criando ‘Super-germes’ resistentes a maioria dos antibióticos Exemplo: Tuberculose 2.5 milhões de mortes Mycobacterium tuberculosis aumento de resistência
  51. 51. A Seleção NaturalPor 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.
  52. 52. Os genótipos que melhor se adaptam aspressões seletivas deixam mais prolesPremissa 3 resulta nos conceitos de adaptação e aptidão
  53. 53. Os genótipos que melhor seadaptam as pressões seletivasdeixam mais prolesPremissa 3 resulta nos conceitos de adaptação e aptidãoAdaptação = uma característica determinada geneticamente que melhora a capacidade de um organismo de sobreviver e reproduzir num ambiente particular.
  54. 54. Premissa 3 resulta nos conceitos deadaptação e aptidãoAdaptação = 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
  55. 55. Aptidão =a contribuição relativa dos descendentes de um indivíduo a gerações futuras
  56. 56. Algumas propriedadesimportantes do aptidão:O aptidão é específico a um ambiente particular. (biótico e abiótico).Ao mudar o ambiente, os valores de aptidão dos genótipos também mudamObserva a conexão entre ecologia e evolução.
  57. 57. Algumas propriedadesimportantes do aptidão:Aptidão é uma propriedade de um genótipo, não de um indivíduo ou de uma população.Os indivíduos com o mesmo genótipo compartilham o mesmo aptidão no mesmo ambiente.O aptidão é medido com uma ou mais gerações.
  58. 58. AptidãoNovos genótipos e alelos entram a população por via da mutação, imigração (transferência horizontal de genes) e outros. Um genótipo novo que é mais apto do que o genótipo atual eventualmente dominará. Se o genótipo atual não pode ser trocado por um genótipo invasor, representa a estratégia evolutiva estável (Maynard Smith e Price, 1973).
  59. 59. AptidãoOs conceitos de aptidão e adaptação são relevantes SOMENTE num contexto ecológico específico. Não existe aptidão no sentido absoluto.
  60. 60. Qual dos 4 mecanismos evolutivos gera a adaptação? 1. mutação 2. fluxo gênico 3. deriva genética 4. seleção Somente a seleção natural, os outros mecanismos geram mudanças, mas essas mudanças não tem ligação a melhoria da sobrevivência no ambiente
  61. 61. AptidãoUma medida do sucesso biológicoO número de genes ou genomas colocados na próxima geraçãoA contribuição proporcional de um indivíduo a gerações futuras
  62. 62. AptidãoO indivíduo mais apto Aquele que deixa o maior número de proles Aquele que transfere mais genes a próxima geração
  63. 63. ExemploModelo: organismo anual, com um gene, reprodução assexual, reproduz somente uma vez durante a vida.5 genótipos: A, B, C, D, e EG, S, F = proporção da energia dedicada a crescimento, sobrevivência (escape dos predadores), e fecundidade
  64. 64. ExemploNumero de GenótiposIndivíduos Sobrevivência Sementes Totais 10 A 2 grande 2 sementes 4 10 B 9 grande 1 sementes 9 10 C 2 pequeno 4 sementes 8 10 D 4 médio 5 sementes 20 10 E 5 médio 4 sementes 20 Total 61 G:F:S em A=6:1:1, B=1:1:6, C=1:6:1, D=1:1:1, E=1:1:2
  65. 65. ExemploGenótipo freqüência antes após uma geração A 10/50=0.2 4/61=0.06 B 0.2 9/61=0.15 C 0.2 8/61=0.13 D 0.2 20/61=0.33 E 0.2 20/61=0.33Aptidão = número de genes ou genomas colocado na próxima geraçãoAptidão de D e E = 20/10 = 2Aptidão de C = 8/10 = 0.8Aptidão de B = 9/10 = 0.9Aptidão de A = 4/10 = 0.4
  66. 66. O Universo MEETIMatéria, Energia, Espaço, Tempo  InformaçãoAumento de entendimento  Pouco conhecidoMEET Compressão/Densidade/ Eficiência sempre diminuem. Os recursos de MEET necessários for qualquer processo padrão ou computação seguem a regra: “Mais, Melhor, com Menos.”
  67. 67. Física do Universo “MEETI”Puxador Físico: Compressão de MEET (Eficiência e Densidade)Propriedades Emergentes: Inteligência da Informação (Modelos Globais) Interdependência da Informação (Ética) Imunidade da Informação (Resilencia) Informação Incompleta (Procura)Uma especulação interessante da Teoria da Informação: ↑ Entropia = ↑ NegentropiaPerda do potencial energético e ganho do potencial de informação. Um meta-potencial escondido se conserva.
  68. 68. Paisagem de Aptidão Espaço Genotípico –
  69. 69. Micro-evolução1. A micro-evolução é a ocorrência de mudanças de escala pequena nas freqüências alélicas de uma população, durante poucas gerações, ou mudanças sob o nível da espécie2. Genética de populações3. Genética ecológica
  70. 70. Micro-evolução
  71. 71. Macro-evolução1. A macro-evolução refere a evolução que ocorre ao nível de espécie ou a um nível superior a espécie.2. Paleontologia3. Biologia do desenvolvimento4. Genômica comparativa
  72. 72. Macro-evolução
  73. 73. A quantidade de divergência (mudança) genética forma um continuo:Micro-evolução Macro-evolução mudanças pequenas mudanças grandes Micro-evolução = adaptação Macro-evolução = especiação
  74. 74. Qual é o mecanismo da seleção natural?1. Os genótipos dentro de uma população variam e essa variabilidade e herdada.2. Os componentes bióticos e abióticos do ambiente de um organismo atuam como pressões seletivas.3. Os genótipos que são melhores adaptados a essas pressões seletivas deixam mais proles.
  75. 75. O que introduz variabilidade nos genótipos?
  76. 76. Genótipo e FenótipoGenótipo – todo o matéria genética de umindivíduo (os genes)‫‏‬Fenótipo – os atributos físicos do indivíduo
  77. 77. O que introduz variabilidade nos genótipos? MutaçõesIntroduzem novas variações genéticas
  78. 78. O que introduz variabilidade nos genótipos nas bactérias? Mutações Plasmideos Transformação Transferência horizontal de Transducção genes Conjugação… podem introduzir variabilidade genética em populações de bactérias
  79. 79. Mutação = uma mudança herdada da seqüência dos nucleotídeos do ácido nucléico genético, resultante de uma alteração dos produtos codificados pelo gene
  80. 80. Mutação Genéticamutação ocorre pela alteração doDNA– “errores” na reprodução durante a divisão celular– Disfunção pela radiação de alta energia (raios X, raios gama) ou partículas (raios cósmicos), – ou por químicos tóxicosMutação causa mudanças para o piorou para o melhor– pode terminar na especiação (ou extinção)
  81. 81. Cortes Temporais Todas as posições têm um ancestral comum de uma seqüência Todas as posições tem ancestrais comunsTempo 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 População 1 N
  82. 82. O que introduz variabilidade nos genótipos nos fungos? Mutações Anastomose… podem introduzir variabilidade genética em populações de fungos
  83. 83. As populações com poços gênicos diversos têm muita variação dos alelos.Como essa variabilidade é repassada (herdada)?
  84. 84. Os genótipos repassam a variabilidade por via da reproduçãoNos organismos que reproduzem sexualmente (Muitas espécies de algas, zoopláncton, fungos, insetos, vertebrados, e protozoários), a recombinação ocorre com a reprodução (a matéria genética e misturada a cada geração). Isso significa que alelos novos que aparecem por meio das mutações são colocadas imediatamente numa diversidade de ambientes genéticos
  85. 85. Os genótipos repassam a variabilidade por via da reproduçãoPorém, a recombinação não é ligada a reprodução nos organismos assexuais (bactéria, archaea, muitas espécies de algas, fungos ....). A recombinação ocorre nos organismos assexuais, mas não precisa ser ligada a reprodução.
  86. 86. Os genótipos repassam a variabilidade por via da reproduçãoA recombinação tem implicações grandes sobre como a seleção natural atua sobre a variância das populações.A sexual recombinação sexual é rara nas bactérias (Cohen, 1996) e a transferência horizontal de genes é mais comum (Pennisi 2004)
  87. 87. 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
  88. 88. Fatores da erosão da variação genéticaA seleção natural direcional estabilizantePerda aleatória de alelos, aumenta em populaçõesmenores – Efeito do fundador--> gargalho genético (uma ou poucas gerações) – Deriva genética, em várias gerações, leva a perda ou fixação aleatória de alelos porque alguns indivíduos não cruzam, alguns alelos não compõem gametas de sucessoEndogamia = cruzamento entre indivíduos com parentescogenético
  89. 89. Determinismo AmbientalOs genótipos dominantes novos podememergir em ambientes diferentes.A diversidade ambiental leva adiversidade biológica
  90. 90. Processos da evolução biológiccaMutaçãoSeleção NaturalMigraçãoDeriva Genética
  91. 91. Deriva Genética = mudanças estocásticas das freqüências alelícas em populações pequenas Wilson e Bossert, 1971
  92. 92. Deriva GenéticaAmostra 10% de sapos de uma floresta– 1000 sapos verdes– 1000 sapos azuisProbabilidade de obter ~100 sapos verdes e~100 sapos azuisAmostra 10% dos sapos de uma floresta– 10 sapos verdes– 10 sapos azuisMenor probabilidade obter números iguais desapos verdes e azuis.
  93. 93. Efeitos da deriva genética sobre avariação populacional
  94. 94. A variabilidade genética depende do tamanho populacionalA deriva genética eroda a variabilidade em populaçõespequenasA endogamia (sucesso reprodutivo reduzidos empopulações muito próximas) é pior em populações pequenasPopulações grandes favorecem a manutenção e dispersãoda variabilidade genética
  95. 95. Deriva GenéticaMudanças de DNA ou genes que resultam poracaso em vez de pela mutaçãoEfeito cumulativo de amostrar uma populaçãoSignificância maior em casos de um tamanhopopulacional pequeno, ou seja, umavariabilidade genética pequena que permitemenos indivíduos serem resistentes amudanças ambientais.– Qualquer característica (alelo), deletéria, benéfica ou neutra tem mais probabilidade de ser perdida numa l população pequena (poço gênico) do que numa população maior
  96. 96. Endogamia em animais cativos
  97. 97. Problemasreprodutivosaliviadas portranslocação(de Westemeier et al. 1998. Tracing thelong-term decline and recovery of an isolated population. Science 282: 1695- 1698)
  98. 98. Tamanho populacional e o risco de extinção
  99. 99. Fluxo Gênico = introdução ou perda de alelos novos numa população pela imigração ou emigração. Wilson e Bossert, 1971
  100. 100. Causas da evolução•Influencias ambientais•Migrações• Deriva genética• Seleção sexual
  101. 101. MigraçãoAs populações podem ficar isoladas, e suas características genéticas ficam dominantes se sobrevivem no ambiente novoImportante em tempo geológico, = 103 a 106 anos.As popuações podem ficar isoladas devido a topologia mutante da terra e do mar, incluindo os continentes migrantes.
  102. 102. Migrações:Fluxo Gênico-> os indivíduos férteis entram e saem de uma população-> reduz as diferencias genéticas entre as populações
  103. 103. MigraçõesFreqüências dos grupos sanguíneos dos-> Brancos americanos-> Pretos americanos (12% da população, 1990)Populações entre quais ocorre o fluxo gênico.-> 3.6% dos genes na população preta entram cada geração-> A população dos pretos americanos é geneticamente 70 – 80 % Africana 20 – 30 % misturada com brancos
  104. 104. MigraçõesDepressão exogâmica em Capra ibex ibex-> população nas montanhas Tatra foi extinta-> estoque novo importado doa Alpes-> e posteriormente da Turquia-> O ibex da Turquia tinha uma estação reprodutiva mais cedo-> pairou em fevereiro, o mês mais frio nas montanhas Tantrahttp://www.funet.fi/pub/sci/bio/life/mammalia/artiodactyla/bovidae/capra/ibex-1.jpg
  105. 105. Influencias ambientaisDesafios ambientais:-> mudança em recursos-> mudanças nos produtos metabólicos-> mudança de populações de predadores,parasitas ou presas
  106. 106. Influencias ambientaisVariabilidade fenotípica:-> mortalidade diferencial-> fecundidade diferencial-> sucesso reprodutivo diferencial
  107. 107. Influencias ambientaisFisher:“Quanto maior a variabilidade genética sobre qual aseleção para aptidão pode atuar, maior a melhoriaesperada de aptidão.”-> em geral, a seleção diminua a variabilidade-> mas também pode tirar vantagem da variabilidadena qual pode escolher
  108. 108. Influencias ambientais… mas também pode tirar vantagem davariabilidade na qual pode escolher=> plasticidade de comportamento
  109. 109. Influencias ambientaisCompetição e relações predador e presa=> A melhoria do aptidão de uma espécie implica umaptidão menor em outra espécie
  110. 110. Influencias ambientaisDarwin:“Se algumas dessas muitas espécies ficammodificadas ou melhoradas, outras terão de sermelhoradas a um grau correspondente ou serãoexterminadas”Corrida de armas evolutiva=> Hipótese da Rainha Vermelha
  111. 111. Variação ambientalOs elementos chaves do ambiente de um organismo incluem: – temperatura – água – Luz solar – soloMuitos organismos empregam ativamente mecanismos para manter o equilíbrio fisiológico, e outros conformam ao ambiente.
  112. 112. A Hipótese da RainhaVermelha Agora, você vê, precisa correr tanto para ficar no mesmo lugar" A Rainha Vermelha a AliceProposta em 1973 por Leigh Van Valen-> relações de predador e presa sobre uma base evolutiva
  113. 113. Evolução ConvergenteAs espécies de uma bioma se distinguementre áreas mais têm adaptaçõessimilares.Isso e conhecido pelo nome evoluçãoconvergente (desenvolvimento dasmesmas soluções evolutivas aosproblemas ecológicos)
  114. 114. Evolução ConvergentePor exemplo, a vegetação dos desertosdo mundo se caracteriza por sistemasradicais extensos, capacidade dearmazenar água por muito tempo,cobertura de ceras grossas para inibira perda de água, e folhas muitaspequenas
  115. 115. Convergência Espécies diferentes mas com estruturas similares Mesma Picidae função no ecossistema Pica-pausHawaii do PacificoNew Zealand África América do Sul Galapagos
  116. 116. Variação dentro de uma espécie Perene Achillea lanulosa, transplante e transplante recíproca Seleção Natural pela poluição – melanismo industrial Seleção Natural pela predação
  117. 117. O que é a variação genética?Amplitude (variância) dos fenótiposArranjos diferentes dos cromossomas (citogenética)Diferencias da seqüência de DNA entre os indivíduosEletroforese--> electromorfos = alozimasÍndices da variabilidade dentro de populações – Heterocigosidade = proporção dos indivíduos que são indivíduos que são heterozigóticos, como média de todos os locos genéticos – Polimorfismo = proporção dos locos dentro da população que é polimórfica (com dois ou mais alelos, e mais freqüentemente é <95% dos alelos totais)
  118. 118. eletroforese de gel de amido
  119. 119. Exemplos de polimorfismo dos heterozigotosNo gel de amido na slideanterior, 8 dos 20 indivíduosnesse loco (ou seja, umenzima ou proteína produzidopor um gene em um loco) sãoheterozigotos. Por isso, aheterozigoticidade = 8/20=40%. Mas, essa estima épobre. Por que?30 % dos locos mo homem enas moscas de frutaDrosophila são variáveis(mais de um alelo). Por isso opolimorfismo = 30%.
  120. 120. PerguntasA população demonstra sucessobiológico?Os genótipos têm o mesmo sucesso?O que acontece se a herbivoriaaumenta?
  121. 121. EspeciaçãoO processo pelo qual uma nova espécie é formadaA especiação é um processo evolutivo que produziua riqueza de espécies na Terra. Mais de 2.5milhões de espécies estão descritas eprovavelmente existem milhões de espécies aindanão descritas.A especiação por alopatria é considerada como aforma dominante de especiação, mas a especiaçãopor simpatria também ocorre.
  122. 122. Macro-evolução e Especiação A evolução cria (e destrua) espécies novas, mas … O que é uma espécie?These are members of different species - eastern (left) and western (right) meadowlark. Não é tão fácil.
  123. 123. Dois Padrões de Especiação Evolução não Evolução Ramificante Ramificante
  124. 124. Como se originaram as espécies?A chave daespeciação é oisolamentoreprodutivo depopulações.Existem mecanismosde isolamentoreprodutivoextrínsecos eintrínsecos.O isolamentogeográfico é omecanismoextrínseco primário.
  125. 125. A Especiação por Alopatria Ammospermophilus harrisii Ammospermophilus leucurusDuas espécies de esquilo de chão provavelmente evoluíram de umapopulação ancestral comum que era separada pela formação do GrandCanyon.
  126. 126. A Especiação por Alopatria • 1. Uma população • 2. A população fica dividida por uma barreira isolando sub- populações
  127. 127. A Especiação por Alopatria • 3. As duas populações evolvem independentemente, causando uma divergência em seus atributos. • 4. As populações reunidas ao retirar a barreira, mas já são tão distintas que não cruzam entre elas.
  128. 128. A Especiação por AlopatriaMuitos eventos geológicos e climáticospodem servir como barreiras que separampopulações provocando a especiação Ilhas formada no mar por vulcanismo Mudanças do padrão da corrente oceânico O clima esquenta forçando a vegetação a altitudes maiores O clima fica mais seco que divida lagos em lagos menores O nível de mar aumenta, criando ilhas A capa glacial aumenta Montanhas são criadas
  129. 129. O Isolamento Reprodutivo ocorre com ou sem o Isolamento GeográficoA especiação poralopatria ocorre quandoo isolamento geográficocria uma barreirareprodutiva (ummecanismo extrínseco).A especiação porsimpatria ocorre quandouma barreirareprodutiva é criada porcausas distintas doisolamento geográfico(mecanismosintrínsecos). Especiação por alopatria Especiação por simpatria
  130. 130. Os Mecanismos Reprodutivos IntrínsecosSempre São Necessários para a Especiação Ammospermophilus harrisii Ammospermophilus leucurus Os mecanismos intrínsecos envolvem mudanças nos indivíduos que inibem o cruzamento.Na especiação por alopatria, os mecanismos intrínsecos atuam umavez as populações ficam fisicamente separadas.Na especiação por simpatria, os mecanismos intrínsecos são osúnicos atuantes.
  131. 131. Vários Mecanismos de IsolamentoReprodutivo Intrínseco Puxam a Especiação Isolamento Ecológico Se os indivíduos vivem no mesmo habitat, eles não podem cruzar se não entram em contato. (different habits within an overlapping range) Isolamento Temporal Se os indivíduos entram em contato, não podem cruzar se a reprodução tem uma janela temporal distinta.
  132. 132. Radiação adaptativaA radiação adaptativa é a especiação rápida de uma ou poucas espécies associada a exploração de recursos ecológicos disponíveis.
  133. 133. Vários Mecanismos de IsolamentoReprodutivo Intrínseco Puxam a Especiação Isolamento por comportamento Ainda se os indivíduos reproduzem ao mesmo tempo, não se atraem.Os rituais de cortejosão críticos para ocruzamento dentro deuma espécie, masineficazes de atrairoutra espécie.
  134. 134. Mecanismos de Isolamento por ComportamentoOs rituais de cortejo são críticos para o cruzamento dentro de umaespécie, mas ineficazes de atrair outra espécie.
  135. 135. Vários Mecanismos de IsolamentoReprodutivo Intrínseco Puxam a Especiação Isolamento mecânico Ainda se se atraiam, não podem copular se não são compatíveis fisicamente Isolamento Gamético Ainda se são compatíveis fisicamente, um embrião não formará se o ovo e a esperma não juntam apropriadamente.
  136. 136. Vários Mecanismos de IsolamentoReprodutivo Intrínseco Puxam a Especiação A não fertilidade híbrida Ainda se acontece a fertilização, as proles podem não Sobreviver, ou se sobrevivem, podem não reproduzirA não fertilidadehíbrida foi a razãodo clonagem da Mula
  137. 137. O papel da troca genética (recombinação de alelos) na evolução.O paradigma da especiação geográfica foi desenvolvido de pesquisas com populações com reprodução sexualPremissas desse paradigma: As combinações alelícas são misturadas a cada geração. A reprodução de sucesso somente ocorre entre indivíduos muito aparentados.
  138. 138. Especiaçãogeográfica =especiaçãoalopatrica
  139. 139. Esse paradigma não funciona com as bactérias e os organismos assexuais:1. As combinações alelícas NÃO são aleatorizadas a cada geração. Somente uma pequena quantidade de matéria genética é trocada (via conjugação, transformação, transdução, e transferência de plasmideos).Cohan sugere que essa troca ocorre a uma freqüência baixa (10-8 à 10-7 trocas por segmento de genes por genoma por geração). Porém, Pennisi sugere que a taxa de troca e muito maior, especialmente em ambientes de stress.
  140. 140. Esse paradigma não funciona com as bactérias e os organismos assexuais:2. A troca genética de sucesso ocorre entre indivíduos que NÃO são parentes próximos (“troca genética promiscua").
  141. 141. O processo da seleção periódica em bactéria elimina a diversidade do poço genético da população. (Figura 3 de Cohan, 1996)
  142. 142. Ainda com níveis baixas de recombinação, existe uma troca genética suficiente, para permitir novas combinações alelicas.(Figura 4 de Cohan, 1996)
  143. 143. Cohan (1996) concluiu que:1. A recombinação NÃO preserve a diversidade genética de bactéria.2. A troca genética NÃO ameaça a integridade de adaptações populacionais.3. A troca genética pode transferir adaptações entre espécies de bactéria.
  144. 144. Implicações:1. As mutações adaptivas em bactéria têm o potencial de erodir a diversidade da população.Diferente a organismos que reproduzem sexualmente, a mutação adaptiva é transferida a vários ambientes genéticas e não implica que a genoma intera do indivíduo da mutação original é transferida interamente.
  145. 145. Implicações:2. A taxas de recombinação de > 10-5 trocas por segmento de genes por genoma por geração, as populações ecologicamente distintas podem não ser distinguíveis (variância entre as populações é igual a variância dentro das populações ) devido a variância suficiente de seqüências neutras.
  146. 146. Implicações:3. As seqüências adaptivas de genes ocorrem em qualquer lugar
  147. 147. A especiação Ocorre a Taxas Que Variam MuitoUma taxa devagar de especiação é evidenciada porLimulus polyphemus (13 espécies existentes) e umaespécie fóssil de 300 milhões de anosUma taxa rápida de especiação é evidenciada nasGeospizinae das ilhas Galapagos, que diversificaram paraformar 13 espécies nos últimos 100.000 anos.
  148. 148. Taxas de EspeciaçãoAs generalistas, como Limulus polyphemus , tendem ficarcomo espécies estáveis.As especialistas, como as Geospizinaedas ilhas Galapagos, tendem serespécies não estáveis.A especiação também é rápida quando,como no caso das Geospizinae, nichosnovos ficam disponíveis.
  149. 149. Dinâmica da Especiação – Gradualismo ouEquilíbrio Pontuado? O equilíbrio pontuado apresenta uma a interpretação melhor da dinâmica de especiação. Equilíbrio pontuado
  150. 150. A Evolução Cria Organismos Perfeitos?Não, somente cria organismosmelhores por que a evolução érestrita pela historia eestremecida pelos eventosaleatórios.Essencialmente, cada organismo daTerra é uma parte significante dasoma de acidentes.
  151. 151. As Espécies Aparecem e DesaparecemAs melhores estimativas do registro fóssil indicam que maisde 99% das espécies que existiram agora são extintas.Uma “longevidade” típicade uma espécie e deaproximadamente 1milhão de anos.
  152. 152. As Extinções em Massa Ocorrem
  153. 153. A Extinção em Massa do Cretáceo - Terciário Gary Larson
  154. 154. Estamos Causando a Extinção em Massa?
  155. 155. O que é uma espécie?Somente existe uma (atualmente) espécie humana.
  156. 156. O que é uma espécie?E todos esses são membros de uma espécie.
  157. 157. O que é uma espécie?Nossa definição será: Uma espécie é um grupo de indivíduoscapazes de cruzar entre eles e produzir proles ferteis. Isso é o conceito de uma espécie biológica. Como qualquer tentativa de definir o que é uma espécie, também tem muitos problemas.
  158. 158. O que uma espécie?Uma espécie consiste de populações de indivíduos – capazes de cruzamento – compartindo informação genética – Com característicasGenoma – código guardado nos filamentos do DNA que é copiado na divisão celular e juntado na reproduçãoAcido De-oxy-ribo-nucleico: qualquer de vários ácidos nucleicos queformam a base molecular da herdaria,especialmente localizadas nonucleo celular, e formam um hélice dobre
  159. 159. Espécie: um grupo de indivíduos que aparentemente são iguais para um observador expertoO teste da espécie é que os indivíduos membros cruzam entre eles, diretamente ou por meio de intermediários, para produzir proles viáveis.O processo de determinação da espécie é a identificação biológica. – A identificação correta pode ser traçada ao espécime tipo usado para descrever a espécie. – O espécime tipo é depositado num museu pelo autor da descrição da espécie.A definição de espécie funciona para bactéria? Vírus?
  160. 160. A Determinação do que é e o que não é uma espécie distinta pode ter conseqüências econômicas Strix occidentalis Strix varia
  161. 161. Um Problema do Conceito de Espécie BiológicaPara organismos que reproduzem assexualmente, comobactéria, o que constitua uma espécie?
  162. 162. Uma espéciesDe anel www.virtuallaboratory.net www.pbs.org/wgbh/evolution
  163. 163. Gênero: um grupo de espécies com parentesco elevadoOs nomes científicos são da forma: Gênero espécie, – Por exemplo Homo sapiens (nós), Acanthaster planci (estrela do mar), Atta sexdens (a saúva limão) . – Nomes de Gêneros e espécies provem do Latim ou GregoO nome de uma espécie deve incluir o ano e o autor da descrição original: Crassostrea gigas (Thunberg, 1793) (ostra japonesa). – Cuidado com itálico e (parêntese): têm sentido. – Os nomes científicos são constantes; os nomes comuns variam com cultura, local e linguagem.
  164. 164. O que acontece com os fosseis?O paleontólogo precisa ter cuidado de … – Registrar informações sobre os sedimentos onde foram encontrados os fosseis – O método comparativo precisa ser usado para responder… Como o novo fóssil compare com esqueletos modernos além de outros fosseis existentes?
  165. 165. Por que um nome científico?A parte menos científica da biologia.Por que?O que é uma espécie?
  166. 166. INDEXAÇÃO TAXONÔMICA DAS ESPÉCIES • Insetos nas sementes de macucu (Aldina latiflora) antes e depois da dispersão • Insetos nas sementes do macucu Aldina latiflora (Leguminosae) antes e depois da dispersão • Influência de variáveis ambientais sobre a migração e extensão da área de forrageamento de uma colônia de Eciton burchelli (Ecitonini) na Amazônia central • Influência de variáveis ambientais sobre a migração e extensão da área de forrageamento de uma colônia da formiga-de-correição Eciton burchelli (Formicidae: Ecitonini) na Amazônia central • Padrão de distribuição dos machos do capitão da mata no dossel e sub- dossel • Padrão de distribuição dos machos do capitão da mata Lipaugus vociferans (Aves: Cotingidae) no dossel e sub-dossel
  167. 167. INDEXAÇÃO TAXONÔMICA DAS ESPÉCIES • Ocorrência e impacto de “erva passarinho” (Psittacanthus sp.: Loranthaceae) sobre Cecropia spp. na várzea da Amazônia Central • Ocorrência e efeito da erva-de-passarinho Psittacanthus sp. (Loranthaceae) sobre espécies de Cecropia (Moraceae) na várzea da Amazônia Central • Efeito da inundação sobre a estrutura da população adulta do açaizeiro Euterpe precatoria Mart. (Arecaceae) em uma floresta de terra firme da Amazônia central • Efeito da inundação sobre a estrutura da população adulta do açaizeiro Euterpe precatoria (Arecaceae) em uma floresta de terra firme da Amazônia central
  168. 168. Quantas espécies existem? Não temos a mínima idéia. Quase 2 milhões de espécies foram descritas. Estimativas do número de espécies existentes variam de 4 milhões à 100 milhões (com 10 a 15 milhões sendo a estimativa superior para a maioria dos cientistas).
  169. 169. Classificando a Diversidade da VidaPor que fazer? Uma razão intrínseca é que os sistemas modernos de classificação nós informa quem tem parentesco com quem e como todos nos evoluímos.
  170. 170. Classificando a Diversidade da Vida Por que fazer?Uma razão prática é quese queremos preservarum ambiente compatívelcom a vida humana,precisamos saber o queexiste.
  171. 171. O Sistema Hierárquico de Líneo de ClassificaçãoO SistemaHierárquico de ReinoLíneo de AnimaliaClassificação Filo Cordata Classe Mamalia Ordem Carnivora Familia Felidae Genro Felis Espécie Felis domestica
  172. 172. Árvores filogenéticasA diversificação da vida é resultado de numerososeventos de especiação durante a existência da vidana Terra.A historia evolutiva da divergência e demonstradapor meio de diagramas conhecidos como árvoresfilogenéticas.Similar as genealogias familiares, essesdemonstram relações entre os organismos.
  173. 173. Caderneta de Darwin – Primeira árvore filogenética
  174. 174. Ernst HaeckelA árvore davidaSéculo 19
  175. 175. Como Classificamos os Organismos? Idealmente, uma classificação se baseia nas relações evolutivas entre os organismos. A relação evolutiva entre os organismos é sua filogenia.A cladística é o métodode classificação a baseda procura de filogenias(de determinar arelação evolutiva).A cladística procede aocomparar os atributoscompartilhadosancestrais e derivadosentre conjuntos deorganismos.
  176. 176. Cladistica Cada nódulo indica Atributos um ancestral derivados comum A filogenia (cladograma) dos vertebrados.Quanto maior o número de atributos derivados compartilhados porum par de espécies, maior seu grau de parentesco.Quanto maior o grau de parentesco, mais próximo fica o ancestralcomum mais recente.
  177. 177. Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Equus Hippidium and other genera Fig. 1.12 (TE Art) Styohipparion Nannipus Neohipparion Pliohippus Hipparion Hypohippus Megahippus Callipus Archaeohippus Merychippus Anchitherium Hypohippus Parahippus Miohippus Mesohippus Paleotherium EpihippusPropalaeotheriumPachynolophus Orohippus Hyracotherium
  178. 178. O que é a filogenética?A filogenética é o estudo das relações evolutivas dentro de e entre as espécies. roedores aves roedores jacarés primatas marsupiais lagartos
  179. 179. O que é a filogenética? jacarés aves lagartos cobras roedores primatas marsupiaisIsso é um exemplo de uma árvore filogenética.
  180. 180. Árvores filogenéticas•As árvores são construídas após analise dospadrões de similaridade entre os organismosatuais.•. Figure 5.4
  181. 181. Árvores filogenéticas Figure 5.4
  182. 182. Árvores filogenéticas Figure 5.4
  183. 183. Agrandeárvoreda vidaEstamosaqui!
  184. 184. É crítico (e freqüentemente difícil)distinguir a Homologia da Analogia Homologia: Atributos comuns em espécies diferentes resultantes de uma descendência ancestral comum. morcego gorila Ossos da asa Ossos do braço As estruturas homologas, como a asa do morcego e o braço da gorila, são similares porque são derivadas por modificação de uma estrutura ancestral compartilhada. Homology is the key to establishing phylogenies.
  185. 185. Homologia versus AnalogiaAnalogia: Atributos de função similar e estrutura superficial similar que nãotêm uma descendência ancestral comum. cavalo litopterno Pé de um dedo Pé de um dedo Analogia é a similaridade devido a evolução convergente.. A analogia confundida por homologia confunda a filogenia.
  186. 186. Conceitos Filogenéticos:Interpretação de Filogenias Seqüência A Qual seqüência tem mais relação a B? Seqüência B Seqüência C A, porque B divergiu de A mais recentemente do que de qualquer Seqüência D outra seqüência. A posição física na Seqüência E árvore não tem sentido! Somente importa aTempo estrutura da árvore.
  187. 187. Raízes e a Interpretação de Árvores arara homem Mosca de fruta arara ipê homem – ossos bactéria ipê – núcleo celular arquebactéria Mosca de fruta bactéria arquebactéria ipêbactéria arquebactéria Mosca de fruta + núcleo celular homem +ossos arara
  188. 188. Tipos de Árvores Árvores evolutivas Filogramas medem medem o tempo. a mudança. tubarões cavalos do mar cavalos do mar tubarões sapos corujas sapos RaizRaiz corujas jacarés tatus jacarés 5% mudança morcegos tatus50 milhões de anos morcegos
  189. 189. Conceitos Filogenéticos: Homologia e Homoplasia Pelo? Asas?Morcego + asas + pelo morcegoMacaco Sem pelo macaco Sem asas gaviãoGavião + asas Homologia: Homoplasia: identidade devido Identidade a pesar de ao ancestral comum ancestral separado (sinal evolutivo) (ruído evolutivo)
  190. 190. Árvores são hipóteses sobre a historia evolutiva Já vimos um entendimento e a formulação dessas hipóteses. Agora, vamos ver como testar as hipóteses.
  191. 191. Testando ÁrvoresExamine essas quatro seqüências: P Q P. ACATACG Q. GTATACG R. GCACATG S. GCACACA R SComo explicar o atributo indicado? 1. Homologia: mudou somente uma vez. 2. Homoplasia: mudou duas ou mais vezes. Homologia mais provável, mas ainda existe a possibilidade da homoplasia.
  192. 192. Testando Árvores P Q Examine quatro outras seqüências: W. ACATGTCAGAC G X. GTATGTCAGAC G Y. G C A C A C T G AAT G Z. G C A C A C T G AA C AA homologia e a homoplasia são possíveis.Qualquer mudança acontece a suaprobabilidade relativa? R S A homologia é muito mais provável; a homoplasia não muito provável.
  193. 193. Testando ÁrvoresPrincípio básico: A C Ramos compridos  Sinal evolutivo forte B D A C Ramos curtos  Sinal evolutivo fraco B D A C Ramos de comprimento zero  Nenhum sinal evolutivo B D
  194. 194. Resultados de Análise Cladística As Vezes Difere de Esquemas Clássicas de ClassificaçãoQual par tem mais parentesco? Lagarto / crocodilo ouave / crocodilo? A análise cladística indica que o par ave / crocodilo tem mais parentesco do que lagarto / crocodilo..
  195. 195. Outro Conjunto de Analogias Criadas pela Evolução Convergente Ocotillo do Allauidia de Deserto de Madagascar Chihuahua
  196. 196. Extinção Extinção é o sumiço de uma espécie da faceda Terra. O tempo médio de existência de umaespécie na Terra é ~1–10 milhões de anos.As espécies atuais na Terra = o númeroformado pela especiação menos o númeroretirado pela extinção.
  197. 197. Extinção em massa1. A extinção em massa ou um evento de nível de extinções (ENE) é uma queda acentuada do número de espécies num período relativamente curto de tempo.
  198. 198. Extinção e diversificação1. 99% das espécies estão extintas
  199. 199. Extinção e diversificação1. 99% das espécies estão extintas2. Aumento da diversidade após grandes extinções
  200. 200. Extinção e diversificação1. 99% das espécies estão extintas2. Aumento da diversidade após grandes extinções3. Regularidades: • Diversidade similar nos últimos 300 milhões de anos • Comunidades ecológicas similares as atuais • Distribuições de abundância similares
  201. 201. Extinção e diversificação1. 99% das espécies estão extintas2. Aumento da diversidade após grandes extinções3. Regularidades: • Diversidade similar nos últimos 300 milhões de anos • Comunidades ecológicas similares as atuais • Distribuições de abundância similares• Contingências
  202. 202. Genes ruins ou má sorte?1. Ciclos de 23 milhões de anos2. Asteróides3. Explica alguns eventos (extinção KT)4. No entanto: • Não há correlação entre extinção e tamanho da cratera
  203. 203. Fatores endógenos1. Diversidade constante • Apesar da extinção e diversificação contínua2. Stasis pontuada por diversificação e extinção rápida:
  204. 204. Fatores endógenos modulando efeitos exógenos1. Efeitos cascatas em teias tróficas
  205. 205. O que é mais importante?1. Estudo de série temporais
  206. 206. Periodicidade1. Análises recentes sugerem que há um certo grau de periodicidade nas extinções, mas não explica as grandes extinções
  207. 207. Processos aleatórios?1. Diversificação é um processos de ramificação
  208. 208. Processos aleatórios?1. Diversificação é um processos de ramificação2. Taxa de ramificação constante (D)3. Taxa de extinção constante (E)4. Se D> E  o clado sobrevive5. Se D<E  extinção do clado
  209. 209. Processos aleatórios?1. Qualitativamente similar2. Se D > E  diversificação constante3. Se D < E  extinção constante
  210. 210. No registro fóssil1. D é um pouco > E Como gerar extinções abruptas?1. Efeito dependente do número de clados 1. Para um número baixo de clados, D > E 2. Para um número alto de clados, D < E
  211. 211. Predição1. Séries temporais aleatórias
  212. 212. Macro-evolução
  213. 213. ExtinçãoAlgumas espécies são mais vulneráveis aextinção do que outras: • Espécies em populações pequenas • Espécies adaptadas a um recurso ou maneira de vida especializado
  214. 214. A qual nível opera a seleção natural? O indivíduo ou o grupo?
  215. 215. Sociobiologia: A teoria que as estruturas sociais einterações das espécies, incluindo o Homem, podem serexplicadas do ponto de vista evolutivaAs estruturas sociais não somente influenciadas pelabiologia evolutiva, mas também determinadas?Somos livres?
  216. 216. “os leões raramente brigam até a morte porque se fazem isso colocaria em risco a sobrevivência da espécie”“o salmão migra milhares de quilômetros do oceano para reproduzir no seu córrego natal e se matando no processo por cansaço para assegurar a sobrevivência da espécie” Wynne-Edwards propus que os organismos têm adaptações paraassegurar que sua população ou espécie controla a taxa do consumo. De forma igual, os indivíduos restringem sua taxa de natalidade para inibir a sobre-população. Essas são frases corretas?? O indivíduo “egoísta” coleta a oferta de um mundo de auto-restrição: Custo público versus benefício privado Não benefícios materiais, mas a repasse de mais copias de sua estratégia egoísta
  217. 217. Seleção de Grupo – sobrevivência ou reprodução diferencial de grupos C C CC C C SC S C C C C C C CC C S C C C S C C X S S S S C S XS S S Mas por que isso não funciona?
  218. 218. Seleção de Grupo – sobrevivência ou reprodução diferencial de grupos1) Os grupos precisam nascer mais rapidamente do que os indivíduos, o que acontece raramente2) Os grupos precisam estar isolados3) Os grupos “cooperativos” sempre são mais vulneráveis à invasão de indivíduos egoístas.
  219. 219. Seleção de Grupo – sobrevivência ou reprodução diferencial de grupos A cooperação ou comportamentos que servem o “bem do grupo” podem evoluir (realidade nós mostra o oposto), mas a maioria desses comportamentos são inerentemente egoísta O indivíduo “egoísta” coleta a oferta de um mundo de auto- restrição: Custo público versus benefício privado Punir os defletores ....
  220. 220. Implicações para a biologia da conservaçãoTamanhos populacionais menores têm a tendência a ficar emrisco e assim podem ser extintasRegra de“50/500” na biologia de conservação: – Pelo menos 50 indivíduos necessários na população para evitar problemas da endogamia – Pelo menos 500 indivíduos necessários para eitar problemas da deriva genética – As espécies em risco de extinção geralmente demonstram uma baixa variabilidade genéticaBaixo nível de migração (ou translocação intencional-->exogamia) pode mitigar os problemas genéticosA variabilidade genética baixa também inibe a respostaevolutiva a mudanças ambientais aumentando os riscos daextinção
  221. 221. Conclusões:Problemas ecológicos, como o sucesso reprodutivo,sobrevivência, tamanho populacional e persistênciapopulacional podem ser examinados por maneirasevolutivas e genéticasO sucesso ecológico está relacionado a variabilidadegenética – A variabilidade genética tende a ser perdida em populações pequenas – Viabilidade e reduzida em populações pequenas
  222. 222. Resumo: Evolução Darwiniana pela Seleção NaturalA variação individualEssa variação é herdadaUma taxa reprodutiva diferencialA interação entre as características do indivíduo com o ambiente
  223. 223. Intervalo

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