Mecanismos de evolução

FIXISMO e EVOLUCIONISMO- os seres vivos atuais mantiveram as mesmas caraterísticas desde que apareceram, são imutáveis - fixismo, e os seres vivos modificaram-se ao longo do tempo - evolucionismo.

Foi precisamente esta ideia que as espécies permanecem imutáveis que os antigos naturistas e grandes filósofos (Platão e Aristóteles), grandes influenciadores do pensamento da cultura ocidental durante muitos séculos, defenderam.

No mundo perfeito, um mundo de ideias, real e eterno em que todos os seres vivos estavam adaptados de forma ideal ao meio ambiente, sem lugar para mudanças (FIXISMO) . No mundo imperfeito, era um mundo ilusório, percepcionado pelos nossos sentidos.

GERAÇÃO ESPONTÂNEA

Acreditava que os seres vivos eram criados a partir da matéria inanimada e que por um princípio ativo (uma espécie de força), se transformava em matéria viva - GERAÇÃO ESPONTÂNEA ou ABIOGÉNESE

CRIACIONISMO

Os seres vivos foram criados por ação divina e as imperfeições são explicadas pela imperfeição e corrupção do mundo.

CATATROFISMO

Teoria do Catatrofismo- diz que determinados fenómenos catastróficos teriam provocado a morte dos seres vivos dos locais afetados e haveria de haver um novo povoamento de seres vindo de locais próximos das zonas afetadas.

Evolucionismo:

Concluiu que :

-As leis naturais são constantes no espaço e no tempo;

-os acontecimentos do passado devem ser explicados a partir da observação dos atuais, uma vez que as causas desses acontecimentos são as mesmas na atualidade;

-a maioria das alterações geológicas são lentas e graduais.

Unicelularidade e pluricelularidade

No inicio da Terra havia temperaturas muito elevadas, inexistência de uma atmosfera, arrefecimento da crosta terrestre, sem água na superfície, períodos de intenso vulcanismo, bombardeamentos meteoríticos permanentes.

Com a evolução da Terra, como planeta, as condições tornaram-se gradualmente mais propícias ao aparecimento da vida, e calcula-se que tenha ocorrido há cerca de 3800 milhões de anos.

Os dados fornecidos pelos fósseis e a simplicidade deste tipo de organismos, quer estrutural quer funcional, constituem os dois principais argumentos para a hipótese do primeiro ser vivo ter sido um ser procarionte e este ter sido a origem da diversidade de vida na Terra.

Os seres procariontes, constituídos por células procariotas e os seres eucariontes, constituídos por células eucariotas. Como já sabe, o que os distingue é a sua organização celular, os procariontes não apresentam um verdadeiro núcleo, nem estruturas membranares, ao contrário dos eucariontes.

Os seres eucariontes terão aparecido há cerce de 1800 milhões de anos- acritarca.

Para explicar o aparecimento dos seres eucariontes a partir dos procariontes existem os seguintes modelos:

MODELO AUTOGENÉTICO

As células eucarióticas  apareceram a partir de células procariotas que desenvolveram organelos endomembranares  a partir de invaginações existentes na membrana plasmática que terão sofrido especializações nas suas funções.

Argumentos a favor:

-Continuidade física e semelhança estrutural entre as membranas celulares internas e externa.

Argumentos contra:

Este modelo não teve grande aceitação pela comunidade científica pois não esclarece a especialização das membranas invaginadas, nomeadamente as mitocôndrias e cloroplastos.

MODELO ENDOSSIMBIÓTICO (Teoria endossimbiótica)

As células eucarióticas terão aparecido por associação simbiótica com outros seres procariontes primitivos. A célula terá resultado de uma associação entre organismos diferentes em que um deles vive no hospedeiro e em que os dois organismos beneficiam da associação.

Os seres hospedeiros passaram a ser organelos, tendo o cloroplasto vindo da incorporação de um ser procarionte fotossintético , e as mitocôndrias de procariontes aeróbios e com grande capacidade respiratória. Os flagelos e cílios, importantes na procura de alimento, terão vindo de seres alongados e que se fixaram na membrana da célula hospedeira.

Argumentos a favor:

- A simbiose é um processo comum na natureza.

-O DNA, os ribossomas e as estruturas membranares das mitocôndrias e dos cloroplastos são estruturas muito  semelhantes às dos seres procariontes.

- As mitocôndrias e os cloroplastos possuem ribossomas próprios e são capazes de sintetizar as suas próprias proteínas e de se dividir de forma independente do núcleo da célula onde se encontram, para além de a síntese proteica das mitocôndrias e cloroplastos serem inibidas por substâncias do procariontes;

- O aminoácido inibidor da cadeia polipeptídica da mitocôndria e do cloroplasto é o mesmo dos seres procariontes;

- Os cloroplastos possuem ribossomas com características semelhantes aos procariontes.
- Argumentos contra:
- Não explica a origem do núcleo e dos restantes organitos endomembranares. 

Ciclos de vida

Ciclo de vida é o nome que se dá ao conjunto de todas as etapas na história reprodutiva dos seres sexuados, desde a conceção do individuo até à produção da sua própria descendência.

Existem três tipos de ciclos de vida: ciclo de vida haploide, diploide e haplodiploide.

No ciclo de vida haplonte a meiose não gera gametas mas sim células haploides.

No ciclo de vida diplonte, como por exemplo o ser humano, os gametas são as únicas células haploides.

O estádio multicelular diploide é designado por esporófito e a meiose dá origem a células haploides - os esporos.

Na reprodução sexuada, as células vegetativas haploides formam de 4 a 32 gametas de menor dimensão das que lhes deram origem mas assumem comportamentos diferentes, pois na fecundação os gametas que intervém são sempre de células vegetativas diferentes.

Forma-se o zigoto pela união de dois gametas, fase diploide (única). À volta do zigoto forma-se uma parede celulósica - zigósporo. Esta parede permite a espera de ótimas condições ambientais para germinar, resistindo a falta de água e temperaturas intensas.

O zigoto sofre uma meiose e dá origem a 4 indivíduos haploides que vão crescendo até atingirem a fase adulta.

Ciclo de vida diplonte - Homo sapiens

Dá-se a fecundação e forma-se o zigoto, primeira célula diploide do ciclo, que se divide por mitoses sucessivas e irá originar um indivíduo adulto.

Na fase adulto, é capaz de produzir os gametas, células haploides, as únicas do ciclo e por isso, embora existam alternâncias de fases nucleares (diploide, haploide), não existem alternância de gerações.
 

A meiose ocorre na fase pré-gamética, é ela que gera os gametas. Os espermatozoides são os gametas masculinos, produzidos nas gónadas masculinas, testículos, e os óvulos são produzidos nas gónadas femininas, os ovários.

No acto reprodutor o homem deposita os espermatozoides através do órgão copulador, o pénis, na vagina da mulher e estes deslocam-se (espermatozoide é uma célula flagelada), até ao óvulo que foi libertado do ovário e que se encontra numa das Trompa de Falópio. Ocorre a fecundação e o ovo ou zigoto, desloca-se e implanta-se nas paredes do útero, endométrio, aproximadamente 7 dias. Chama-se a este processo a NIDAÇÃO. O embrião continua o seu desenvolvimento durante cerca de 38 a 42 semanas.

O ser humano é um ser diplonte pois todas as suas células, com excepção dos gametas, são diploides.

Quando se dá a fecundação, forma-se um novo ovo, que dará origem a um novo indivíduo.

Ciclo de vida de uma Samambaia ( feto) - Haplodiplonte

há uma fase haploide (n), o gametófito  é responsável pela produção dos gametas, e uma fase diploide (2n), o esporófito, que produz os esporos a partir de uma órgão denominado esporângio.

A meiose dá-se no esporângio (2n) onde vão ser produzidos os esporos (n) e que vão ser libertados e irão desenvolver o gametófito. Na superfície inferior do gametófito aparecem uns filamentos, os rizóides que irão penetrar no solo.

No gametófito à medida que amadurece formam-se os órgãos produtores de gametas femininos e masculinos, respetivamente os anterídio e arquegônio.

Quando os gametas amadurecem e as condições de humidade são ideais, dá-se a rotura do anterídio, e os gametas masculinos que possuem flagelos, deslocam-se até ao arquegónio para fertilizar o gameta feminino, a oosfera. Nesta altura dá-se a fecundação e forma-se o zigoto, esporófito diplóide (2n), que cresce no ápice do arquegónio formando o esporófito.

Reprodução sexuada e variabilidade

A união dos gametas é um processo aleatório o que contribui para um aumento de variabilidade genética dos descendentes.

A meiose é importantíssima para a reprodução, pois é ela que conduz a formação das células sexuais mas a fecundação é também muito importante na reprodução, pois é através desta que os seres repõem a quantidade de cromossomas da espécie.

A meiose, permite, como já foi referido, a existência de células haplóides. No mecanismo de reprodução sexuada, os gametas (células sexuais, haplóides), fundem-se, ocorre a fecundação e a formação do ovo ou zigoto que é uma célula diplóide, resultante da combinação da informação genética da parte materna e da paterna.

O Crossing -over permite uma recombinação intracromossómica. Na prófase I, fase onde ocorre este fenómenos, os cromossomas vindos dos progenitores podem recombinar-se (recombinação entre cromatídeos não-irmãos). Este fenómeno é também responsável pela variabilidade genética.

METÁFASE I

Na Anáfase com a separação dos cromatídeos-irmãos e a disseminação aleatória pelos polos, há também hipóteses de diversidade genética.

ANÁFASE II

Todos estes factos faz com que a MEIOSE seja o fenómenos responsável pela diversidade, e que por sua vez irá permitir melhores adaptações às condições adversas do meio, ao contrário do que sucede com a reprodução assexuada em que só existe mitoses.

Estratégias na reprodução sexuada

O objetivo da meiose é a formação dos gametas e ocorre em órgãos especializados denominados gametângios nas plantas, fungos e muitos protistas e gónadas, nos animais.

Nos animais as gónadas são os ovários que produzem os gametas femininos, os óvulos através de meiose e os testículos que produzem os espermatozoides, também através de meiose.

Nas plantas, raramente os gametas são produzidos por meiose, a meiose nestes seres origina os esporos e os órgãos especializados são os esporângios. Os gametas das plantas são originados por processos de mitose e os femininos são as oosferas formados nos arquegónios e os masculinos são os anterozoides, formados nos anterídios. Os arquegónios e os anterozoides são os gametângios (órgãos de formação de gametas) das plantas.

Alguns seres podem ser hermafroditas, produzem os dois tipos de gametas (feminino e masculino).

Nalguns hermafroditas é possível a autofecundação, e reparem que continua a ser reprodução sexuada dado que existem gametas femininos e masculinos, noutros seres não é possível, precisando de um parceiro para a fecundação e em que no caso dos animais é uma dupla fecundação, ou seja, cada um dos seres utiliza os gametas masculinos e femininos, os masculinos irão fecundar os femininos do outro ser e os gametas masculinos irão fecundar os gametas femininos.

O sincronismo na produção de gametas  e a própria fecundação são fundamentais para a reprodução e podem depender de fatores ambientais e, no caso animal relativamente à produção de gametas, de fatores sociais ( fase de acasalamento-namoro).

Dependendo do habitat a reprodução pode ser externa (ambientes e seres aquáticos) e interna (ambientes terrestres). Na reprodução externa a quantidade de gametas enviados para o meio é enorme uma vez que a probabilidade de um gameta feminino se encontrar com um masculino é reduzida. Na reprodução interna houve necessidade de ser criado um órgão que fosse capaz de depositar o gameta no individuo do sexo oposto, e foi então, criado o pénis nos animais e o tubo polínico nas plantas mais evoluídas.

Reprodução Sexuada

A reprodução é composta pela troca e mistura de material genético entre indivíduos da mesma especíe.
Os gametas sexuais masculinos e femininos juntam-se formando apenas uma unica célula (ovo ou zigoto).

Como cada gameta tem metade dos cromossomas de das outras células e por isso é necessário a redução dos cromossomas através da Meiose.

Os seres vivos têm diferentes numeros de cromossomas de cada par um vem da mãe e outro do pai- cromossomas homólogos.

Células diplóides- 2 cromossomas

Células haploides- 1 cromossoma (gametas)

Meiose 

A meiose é o processo de divisão nuclear a partir do qual uma célula diplóide forma células haplóides. cada célula no final do processo apresenta apenas um cromossoma do par de cromossomas homólogos.

Na meiose ocorrem duas divisões que podem ser sequenciais, Meiose I e II, que podem ser por sequências ou ter uma interfase entre elas, mais ou menos longa, originando 4 células haplóides. A divisão I é reducional - separação dos cromossomas homólogos, e a Meiose II é equacional - separação dos cromatídeos, como a mitose.

A meiose ocorre nas gónadas. Os gametas animais são o óvulo e o espermatozoide e nos vegetais a oosfera, grão de pólen e esporos.

O processo inicia-se na INTERFASE. Processo semelhante à interfase da Mitose das células somáticas.

Temos, então, 3 fases:

G1- inicio do crescimento celular (intervalo de tempo entre o final da meiose e o inicio da fase S).

S- O DNA é duplicado.

G2- Síntese de proteínas e crescimento celular (intervalo de tempo entre o final da fase S e inicio da meiose).

Processo de Meiose I

Este processo está subdividido em 4 fases:

PRÓFASE I

O núcleo das células aumenta de volume, a membrana nuclear e o nucléolo desagregam-se.

Os cromossomas já duplicados condensam-se e tornam-se mais espessos e mais curtos.

Os cromossomas homólogos (um do pai outro da mãe) associam-se formando pares (processo designado por SINAPSE) e designam-se por DÍADAS cromossómicas ou BIVALENTES.

Começa a visualizar-se dois cromatídeos em cada cromossoma bivalente, formando a TÉTRADAS cromatídica e ocorre a permuta de material genético em determinados pontos, chamados de  QUIASMAS,  designado por CROSSING-OVER - quebra e trocas entre segmentos dos cromossomas homólogos que é uma fonte de variabilidade genética nas populações com a formação de gametas recombinantes.

Nas células animais os centríolos dividem-se e deslocam-se para os polos opostos e forma-se o fuso acromático. Começa a migração das díadas cromossómicas para a zona equatorial do núcleo.

METÁFASE I

Os cromossomas homólogos de cada bivalente  colocam-se aleatoriamente na placa equatorial, unidos pelo centrómero às fibras do fuso acromático.

Nesta fase, comparando com a Metáfase da Mitose, não são os centrómeros que se localizam no plano equatorial do fuso acromático mas os pontos de quiasma.

ANÁFASE I

Os cromossomas homólogos separam-se (redução cromática), os pontos de quiasma rompem e os cromossomas deslocam-se aleatoriamente para os polos opostos. Esta ascensão deve-se à retração das fibras do fuso acromático retraem. Ocorre separação dos homólogos sem que haja separação dos centrómeros.

Cada um dos conjuntos cromossómicos que se separam e aleatoriamente ascendem aos pólos são haplóides (n) – e possuem informações genéticas diferentes, contribuindo para a variabilidade genética dos novos núcleos.

TELÓFASE I

Os cromossomas ao chegarem aos pólos, os cromossomas começam a sua desespiralização, tornando-se finos e longos.
O fuso acromático começa a desaparecer e os nucléolos reaparecem as membranas nucleares, formando dois núcleos haplóides (n).

Meiose II – divisão equacional

PRÓFASE II

Os cromossomas com dois cromatídeos ligados pelo centrómero condensam-se, os nucléolos e as membranas nucleares voltam a desintegrar-se. Há formação dos fusos cromáticos após a divisão dos centrossomas.

METÁFASE II

Os cromossomas alinham-se no plano equatorial, presos pelo centrómero às fibras do fuso acromático. Cada um dos cromatídeos -irmãos estabelece ligação apenas com um dos microtúbulos (centrossoma) .

ANÁFASE II

Dá-se a divisão longitudinal do centrómero e os cromatídeos-irmãos que ascendem aleatoriamente a polos opostos. Cada cromatídeo passa a ser considerado um cromossoma (ganha individualidade).

TELÓFASE II

Os cromossomas atingem os pólos e começam a desespiralizar, tornando-se finos, longos e invisíveis ao microscópio.
O fuso acromático desorganiza-se, desaparece e os nucléolos e as membranas nucleares diferenciam-se, formando quatro núcleos haplóides (n)

Citocinese 

O citoplasma divide-se originando quatro células-filhas haplóides.

Nas células animais forma-se um anel contráctil de microfilamentos  (proteínas) e as células individualizam-se. Nas células vegetais dá-se ainda a síntese da parede no final da citocinese.

Código genético do ornitorrinco 

O ornitorrinco apresenta características de mamífero e réptil. Os mamíferos destingem-se por as fêmeas produzirem leite para alimentarem as crias com o ornitorrinco incluído que é sugado deles por uma prega.

Os embriões desenvolvem-se no útero da mãe durante 21 dias antes de serem expelidos no interior de um ovo com casca tipo cabedal do tamanho de uma unha. Após 11 dias de incubação, os jovens emergem mas sem que os órgãos estejam completamente diferenciados. Como os marsupiais, os jovens ornitorrincos terminam o seu desenvolvimento durante a amamentação.

O ornitorrinco partilha com outros mamíferos quatro genes associados à zona pelúcida, um revestimento tipo gel que facilita a fertilização do óvulo mas também tem dois genesZPAX que antes apenas se conheciam em aves, anfíbios e peixes. Partilha com a galinha um gene para um tipo de proteína da gema chamada vitelogenina.

 Os machos têm esporões carregados de veneno nas patas posteriores, um veneno capaz de matar um animal do tamanho de um cão (característica réptil).

O sexo do ornitorrinco é determinado por um conjunto de dez cromossomas, uma bizarria que o demarca de todos os restantes mamíferos e aves. Estes cromossomas associam-se durante a meiose para formar uma cadeia que garante que todos os espermatozóides recebem todos os X ou Y. Apesar das designações semelhantes, nenhum dos cromossomas X do ornitorrinco se assemelha aos do Homem, cão ou rato.

Cerca de metade do genoma do ornitorrinco contém sequências não codificantes de DNA. Muitas são repetições dispersas, cópias de transposões caracteristicamente abundantes no genoma de outros mamíferos. Em contraste, repetições de sequências muito curtas conhecidas por micro-satélites de DNA são mais raras no ornitorrinco que noutros mamíferos e assemelham-se mais aos répteis, com o balanço dos ácidos nucleicos deslocado para o lado dos pares de bases A–T.