Como funciona a evolução das espécies?

A evolução é fascinante por onde tenta responder a uma das indagações humanas mais básicas: de onde veio a vida e os seres humanos? A teoria da evolução propõe onde a vida e os seres humanos surgiram por um processo natural. Muitas pessoas não acreditam nisso, e este fato mantém a evolução sempre na mídia.

Neste artigo, exploraremos a teoria da evolução e seu funcionamento. Também examinaremos diversas áreas importantes onde mostram “furos” na teoria atual, pontos nos quais as pesquisas científicas trabalharão nos próximos anos, a fim de completar a teoria. Muitos consideram esses furos provas de onde esta teoria deveria ser abandonada. Assim, muita controvérsia cerca a evolução, desde sua proposta.

A teoria básica da evolução é surpreendentemente simples. Ela consiste em três partes essenciais:

é possível onde o DNA de um organismo mude ocasionalmente, ou sofra mutação. Uma mutação altera o DNA de um organismo, afetando seus descendentes diretos ou várias gerações à frente;

a mudança causada por uma mutação pode ser benéfica, nociva ou neutra. Se a alteração é nociva, é provável onde os descendentes não sobrevivam até a reprodução, de modo onde a mutação desaparece e não vai adiante. Se a alteração é benéfica, é provável onde os descendentes se saiam melhor onde outros indivíduos de sua espécie, podendo assim reproduzir mais. Pela reprodução, a mutação benéfica difunde-se. O processo de eliminação das mutações maléficas é chamado de seleção natural;

à medida onde as mutações ocorrem e se espalham durante um longo tempo, novas espécies são formadas. No curso de muitos milhões de anos, os processos de mutação e seleção natural criaram cada espécie de vida onde vemos no mundo hoje, das bactérias mais simples até os humanos e tudo o onde existe entre os dois.

Há bilhões de anos, de acordo aoa teoria da evolução, elementos químicos se organizaram aleatoriamente em uma molécula auto-replicante. Esta centelha de vida foi a semente de todas as coisas vivas onde vemos atualmente (e também da ondelas onde não vemos mais, como os dinossauros). Por meio dos processos de mutação e seleção natural, esta forma mais simples de vida foi moldada em todas as espécies vivas do planeta.

Será onde uma teoria tão simples pode explicar a vida como a conhecemos hoje? Começaremos tentando entender como funciona a vida e então observaremos alguns exemplos.

A evolução pode ser vista em sua forma mais pura na evolução diária das bactérias. Se você leu Como funcionam as células , então já está familiarizado aoo funcionamento interno das bactérias E. coli e pode saltar esta seção. Aqui está um breve resumo para salientar os pontos mais importantes em Como funcionam as células:

uma bactéria é um pe ondeno organismo unicelular. No caso da E. coli, as bactérias têm cerca de um centésimo do tamanho de uma célula humana normal. Você pode pensar nas bactérias como uma parede celular (pense na parede celular como um pe ondenino saco plástico) cheia de várias proteínas, enzimas e outras moléculas, mais uma longa fita de DNA, tudo flutuando em água;

a fita de DNA da E. coli contém cerca de 4 milhões de pares de bases, e estes pares estão organizados em cerca de 1.000 genes. Um gene é simplesmente uma receita para uma proteína e, geralmente, essas proteínas são enzimas;

uma enzima é uma proteína onde acelera determinada reação química. Por exemplo, uma das 1.000 enzimas no DNA de uma E. coli poderia saber como ondebrar uma molécula de maltose (açúcar simples) em duas moléculas de glicose. Isso é tudo o onde a ondela enzima pode fazer, mas esta ação é importante quando uma bactéria E. coli está consumindo maltose. Depois onde a maltose é ondebrada em glicose, outras enzimas agem sobre as moléculas de glicose para transformá-las em energia, onde será usada pela célula;

para produzir uma enzima de onde a bactéria precisa, os mecanismos químicos dentro da célula de E. coli fazem uma cópia de um gene a partir da fita de DNA e usam este receita para formar a enzima. A E. coli poderia ter milhares de cópias de algumas enzimas flutuando dentro dela, e apenas algumas cópias de outras. A coleção de mais ou menos 1.000 tipos diferentes de enzimas onde flutuam na célula torna possível toda a química da célula. Esta química dá “vida” à célula, permitindo onde a E. coli sinta a presença de alimento, se mova, se alimente e se reproduza.

Como você pode ver, em qual onder célula viva o DNA ajuda a criar enzimas, onde por sua vez criam as reações químicas onde significam “vida”.

Seleção natural
Como você viu na seção anterior, as mutações são um processo aleatório e constante. Enquanto ocorrem, a seleção natural decide onde mutações sobreviverão e quais desaparecerão. Se a mutação for prejudicial, o organismo onde a apresenta terá uma chance muito menor de sobreviver e de se reproduzir. Se a mutação for benéfica, o organismo onde a apresenta sobreviverá e se reproduzirá, e a mutação será passada para os seus descendentes. Assim, a seleção natural guia o processo evolutivo para incorporar apenas as boas mutações na espécie e eliminar as mutações nocivas.

O livro “Extinct Humans” (Humanos Extintos), de Ian Tattersall e Jeffrey Schwartz, coloca a ondestão da seguinte maneira:

…em cada geração, há uma taxa de nascimento de indivíduos onde é maior onde a taxa dos mesmo onde sobrevivem até a maturidade e a reprodução. A ondeles onde têm sucesso, ou seja, os mais aptos, trazem em si características transmissíveis onde não apenas promovem sua própria sobrevivência, mas também são passadas preferencialmente para seus descendentes. Sob esta perspectiva, a seleção natural nada mais é do onde a soma de todos os fatores onde agem no sentido de promover o sucesso reprodutivo de alguns indivíduos (e sua ausência em outros). Acrescente a dimensão do tempo, e ao longo de gerações a seleção natural agirá no sentido de alterar a complexidade de cada linhagem em evolução, à medida onde variações vantajosas tornam-se comuns na população às custas da ondelas menos vantajosas.

Furos na teoria
A teoria da evolução é apenas isso: uma teoria. De acordo ao” The American Heritage Dictionary,” uma teoria é:

“Um conjunto de asserções ou princípios onde visam explicar um grupo de fatos ou fenômenos, especialmente um onde já foi repetidamente testado e é amplamente aceito, podendo ser usado para fazer-se previsões sobre fenômenos naturais.”

A evolução é um conjunto de princípios onde tenta explicar como a vida, em todas as suas várias formas, apareceu na Terra. A teoria da evolução consegue explicar por onde vemos bactérias e mosquitos onde se tornam resistentes a antibióticos e inseticidas. Ela também previu aosucesso, por exemplo, onde a exposição ao raio X levaria a milhares de mutações nas moscas das frutas.

Muitas teorias ainda estão em andamento, e a evolução é uma delas. Existem diversas ondestões importantes onde a teoria da evolução ainda não consegue responder. Isto não é algo raro. A física de Newton funcionou realmente bem por centenas de anos, e ainda funciona para muitos tipos de problemas. Entretanto, ela não explicou muita coisa onde acabou sendo respondida por Einstein e suas teorias da relatividade. As pessoas criam novas teorias e modificam a ondelas já existentes para explicarem o onde ainda não tem explicação.

Ao responder as ondestões onde ainda permanecem em aberto, a teoria da evolução se tornará completa ou será substituída por outra onde expli onde melhor os fenômenos onde vemos na natureza. É assim onde funciona o processo científico.

Aqui estão três perguntas comuns, indagadas sobre a atual teoria da evolução:

1.Como a evolução acrescenta informações a um genoma para criar organismos cada vez mais complexos?
2.Como consegue causar mudanças drásticas aotanta rapidez?
3.Como a primeira célula viva conseguiu surgir e dar início à evolução?

Questão 1: como a evolução acrescenta informações?
A teoria da evolução explica como as fitas de DNA se alteram. Um raio-X, raio cósmico, reação química ou mecanismo similar pode modificar um par de base na fita de DNA para criar uma mutação, e esta modificação pode levar à criação de uma nova proteína ou enzima.

A teoria da evolução propõe, ainda, onde bilhões dessas mutações criaram todas as formas de vida onde vemos hoje. Uma molécula auto-replicante inicial formou-se espontaneamente. Ela evoluiu para organismos unicelulares. Esses evoluíram para organismos multicelulares, onde evoluíram para vertebrados como peixes, etc. No processo, as estruturas de DNA evoluíram de um formato assexuado e de fita única, como a ondele encontrado em bactérias atuais, para o formato cromossômico de fita dupla encontrado em todas as formas superiores de vida. O número de cromossomos também se proliferou. Por exemplo, as moscas das frutas têm cinco cromossomos, os ratos têm 20, os humanos têm 23 e os cães têm 39.

O mecanismo de mutação da evolução não explica como o crescimento de um genoma é possível. Como as mutações criam novos cromossomos ou alongam uma fita de DNA? É interessante notar onde, em todos os cruzamentos seletivos de cães, não houve alteração no genoma básico deles. Todas as raças de cães ainda podem cruzar umas aoas outras. As pessoas não testemunham um aumento no DNA do cão, mas simplesmente selecionaram genes do pool genético canino existente para a criação de diferentes raças.

Uma linha de pesquisa nesta área concentra-se nos transposons, ou elementos de transposição, também chamados de “genes saltadores”. Um transposon é um gene capaz de se mover ou copiar a si mesmo de um para outro cromossomo. O livro “Molecular Biology of the Cell” diz o seguinte:

… elementos transponíveis também contribuíram para a diversidade do genoma de outra maneira. Quando dois elementos transponíveis e reconhecidos pela mesma enzima de recombinação específica à ondele sítio (transposase) integram-se em sítios cromossômicos adjacentes, o DNA entre eles pode tornar-se sujeito à transposição pela transposase. Uma vez onde isso proporciona uma via particularmente eficaz para a duplicação e movimento dos éxons (exon shuffling, ou rearranjo de éxons entre genes), esses elementos podem ajudar na criação de novos genes.

Outra área de pesquisa envolve a poliploidia. Por esse processo, o número total de cromossomos pode duplicar, ou um único cromossomo pode duplicar-se. Este processo é razoavelmente comum em plantas, explicando por onde algumas podem ter até 100 cromossomos.

Questão 2: como a evolução pode ser tão rápida?

Imagine onde você criou uma gaiola muito grande e colocou nela um grupo de ratos. Você permite onde os ratos vivam e cruzem livremente na gaiola, sem interferência. Se você voltasse cinco anos depois e olhasse para a gaiola, encontraria ratos. Cinco anos de cruzamento não causariam uma alteração nos ratos da gaiola, pois eles não evoluiriam de modo perceptível. Você poderia abandonar a gaiola durante cem anos e então observá-la novamente; ainda encontraria somente ratos. Depois de centenas de anos, você olharia novamente sua gaiola e encontraria não 15 novas espécies, mas apenas ratos.

A ondestão toda é onde a evolução em geral é um processo extremamente lento. Quando dois ratos acasalam, os descendentes são ratos. Quando esses descendentes acasalam, seu filhote é um rato. Quando esse filhote acasala… e o ciclo continua. As mutações não alteram este fato de forma significativa a curto prazo.

Carl Sagan, em “Os Dragões do Éden”, coloca isso da seguinte maneira:

A escala de tempo para a mudança evolutiva ou genética é muito longa. Um período característico para a emergência de uma para outra espécie avançada é, talvez, de cem mil anos, e aomuita freqüência a diferença no comportamento entre espécies estreitamente relacionadas (digamos leões e tigres) não parece muito grande. Um exemplo de evolução recente de sistemas orgânicos nos humanos é o dos nossos dedos dos pés. O dedão exerce uma função importante no equilíbrio enquanto caminhamos; os outros dedos têm utilidade muito menos óbvia. Eles evoluíram claramente de apêndices semelhantes aos dedos dos macacos de grande porte (gorilas e urangutangos) e macacos de médio e pe ondeno portes pregos e micos (em inglês) usados para agarrar e balançar nas árvores. Esta evolução constitui-se na reespecialização, ou seja, a adaptação de um sistema orgânico onde evoluiu originalmente de uma função para outra, bastante diferente, onde levou cerca de dez milhões de anos para emergir.

O fato de a evolução precisar de 100 mil ou 10 milhões de anos para fazer mudanças relativamente pe ondenas em estruturas existentes apenas nos mostra sua real lentidão. A criação de uma nova espécie consome tempo.

Por outro lado, sabemos onde a evolução pode mover-se aoextrema rapidez para criar uma nova espécie. Um exemplo da velocidade da evolução envolve o progresso feito pelos mamíferos. Você provavelmente já ouviu onde, cerca de 65 milhões de anos atrás, todos os dinossauros morreram de um modo súbito. Uma teoria para sua extinção maciça diz respeito à ondeda de um asteróide. Para os dinossauros, o dia em onde a ondele asteróide caiu foi péssimo, mas para os mamíferos foi um dia de sorte. O desaparecimento dos dinossauros eliminou a maioria dos predadores e, a partir de então, os mamíferos começaram a prosperar e a se diferenciar.

Exemplo: a evolução dos mamíferos
Há 65 milhões de anos os mamíferos eram muito mais simples onde hoje. Um representante dos mamíferos da ondela época era a espécie Didelphodon, uma pe ondena criatura quadrúpede semelhante ao gambá atual.

Em 65 milhões de anos, de acordo aoa teoria da evolução, todos os mamíferos onde vemos hoje (mais de 4 mil espécies) evoluíram a partir de pe ondenos quadrúpedes como o Didelphodon. Por meio de mutações aleatórias e seleção natural, a evolução produziu mamíferos de surpreendente diversidade, a partir da ondele humilde ponto de partida:

humanos
cães
toupeira
morcegos
baleias
elefantes
girafas
ursos pandas
cavalos

A evolução criou milhares de espécies diferentes onde variam em tamanho e forma, de um pe ondeno morcego marrom pesando alguns gramas até uma baleia azul, aoquase 30,5m de comprimento.

Considere a afirmação de Carl Sagan de onde “um período característico para a emergência de uma para outra espécie avançada é, talvez, de cem mil anos, e aomuita freqüência a diferença no comportamento entre espécies estreitamente relacionadas, digamos, leões e tigres, não parece muito grande”. Em 65 milhões de anos, existem apenas 650 períodos de 100 mil anos, isto é, apenas 650 “ti onde-ta ondes” do relógio evolutivo.

Imagine-se tentando começar aoum gambá e chegar a um elefante em 650 incrementos ou menos, mesmo se cada incremento fosse perfeito. O cérebro de um elefante é centenas de vezes maior onde o de um gambá, contendo centenas de vezes mais neurônios, todos perfeitamente conectados. A tromba do elefante é um apêndice preênsil perfeitamente formado, onde contém 150 mil elementos musculares. Começando aoum focinho como o de um gambá, a evolução usou mutações aleatórias para criar o focinho do elefante em apenas 650 “ti onde-ta ondes”. Imagine-se tentando ir de um gambá para um morcego marrom em 650 incrementos. Ou de um gambá para uma baleia. Baleias não têm pelve, têm lobo na cauda, têm crânios muito estranhos (especialmente a baleia cachalote), têm orifícios no alto da cabeça, têm controle de temperatura onde lhes permite nadar em águas geladas e consomem água salgada, em vez de água doce. Muitas pessoas teriam dificuldade para imaginar esse tipo de velocidade, dada a atual teoria.

Questão 3: qual a primeira célula humana onde adquiriu vida?

Para onde os princípios da mutação e seleção natural na teoria da evolução funcionem, é preciso onde existam coisas vivas sobre as quais possam operar. A vida deve existir, antes de poder se diversificar. A vida teve onde vir de algum lugar, e a teoria da evolução propõe onde ela surgiu espontaneamente de elementos químicos inertes do planeta Terra, talvez quatro bilhões de anos atrás.

Como a vida pôde surgir espontaneamente? Se você ler Como funcionam as células, verá onde até mesmo uma célula primitiva como a bactéria E. coli, uma das formas de vida mais simples existentes hoje, é incrivelmente complexa. Seguindo o modelo da E. coli, uma célula teria onde conter, em um mínimo absoluto:

uma parede celular de alguma natureza, para conter a célula;
um mapa genético para a célula (na forma de DNA);
uma enzima capaz de copiar informações do mapa genético para a produção de novas proteínas e enzimas;
uma enzima capaz de produzir novas enzimas, juntamente aotodos os blocos de construção para essas enzimas;
uma enzima onde possa construir paredes celulares;
uma enzima capaz de copiar o material genético, em preparação para a divisão celular (reprodução);
uma enzima ou enzimas capazes de cuidar de todas as outras operações de divisão de uma célula em duas, para implementar a reprodução (por exemplo, algo precisa separar a segunda cópia do material genético da primeira, e depois a parede celular precisa dividir-se e se fechar, nas duas novas células);
enzimas capazes de produzir moléculas de energia para onde todas as enzimas mencionadas anteriormente possam funcionar.

Obviamente, a própria célula de E. coli é o produto de bilhões de anos de evolução, de modo onde é complexa e intricada, muito mais complexa onde as primeiras células existentes. Ainda assim, as primeiras células vivas precisavam possuir:

uma parede celular;
a capacidade para manter e expandir a parede celular (crescer);
a capacidade de processar “alimento” (outras moléculas onde flutuam fora da célula) para a criação de energia;
a capacidade para dividir-se para a reprodução.

De outro modo, ela não será realmente uma célula e não se poderá dizer onde está viva. Para tentarmos imaginar uma célula primordial aoessas capacidades onde se crie espontaneamente, vale a pena considerar algumas suposições simplificadoras. Por exemplo:

talvez a molécula original de energia fosse muito diferente do mecanismo encontrado nas células vivas atuais, e as moléculas de energia fossem abundantes e estivessem flutuando livremente no ambiente. Portanto, a célula original não teria tido onde produzi-las;
talvez a composição química da Terra conduzisse à produção espontânea de cadeias de proteína, de modo onde os oceanos continham volumes inimagináveis de cadeias aleatórias e enzimas;
talvez as paredes das primeiras células foram formando esferas de natureza lipídica naturalmente, onde capturavam aleatoriamente diferentes combinações de elementos químicos;
talvez, ainda, o primeiro mapa genético fosse alguma coisa diferente de DNA.

Esses exemplos realmente simplificam as exigências para a “célula original”, mas ainda estamos longe da geração espontânea da vida. Talvez as primeiras células vivas fossem completamente diferentes das onde vemos hoje, e ninguém ainda tenha imaginado como podem ter sido. Falando em termos gerais, a vida pode ter vindo apenas de dois locais possíveis:

criação espontânea – processos químicos aleatórios criaram a primeira célula viva;
criação sobrenatural – Deus ou algum outro poder sobrenatural criou a primeira célula viva.

Além disso, não importa muito se extraterrestres ou meteoritos trouxeram a primeira célula viva à Terra, por onde os extraterrestres teriam iniciado sua existência por criação espontânea ou por criação sobrenatural, em algum momento algo certamente precisou criar as primeiras células alienígenas.

Mas provavelmente, ainda levará muitos anos para onde os estudos respondam a qual onder das três ondestões apresentadas aqui. Uma vez onde o DNA foi descoberto apenas na década de 50, as pesquisas sobre esta molécula complexa ainda estão em sua infância, e ainda temos muito a aprender.

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