modulo_disciplina biologia geral

BIOLOGIA GERAL

Margarida Patrícia Brito Velame e Vanessa do Espírito Santo Almeida

COLEÇÃO FORMANDO EDUCADORES

EDITORA NUPRE

2009

BIOLOGIA GERAL

REDE DE ENSINO FTC William Oliveira PRESIDENTE Reinaldo Borba VICE-PRESIDENTE DE INOVAÇÃO E EXPANSÃO Fernando Castro VICE-PRESIDENTE EXECUTIVO João Jacomel COORDENAÇÃO DE PRODUÇÃO Cristiane de Magalhães Porto EDITORA CHEFE Francisco França Souza Júnior CAPA Mariucha Silveira Ponte PROJETO GRÁFICO Margarida Patrícia Brito Velame e Vanessa do Espírito Santo Almeida AUTORIA Israel Dantas da Silva DIAGRAMAÇÃO Israel Dantas da Silva ILUSTRAÇÕES Corbis/Image100/Imagemsource/Stock.Xchng IMAGENS Hugo Mansur Márcio Melo Paula Rios REVISÃO

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SUMÁRIO

1 A COMPREENSÃO DA BIOLOGIA EVOLUTIVA, SUA DIVERSIDADE E MANIFESTAÇÃO NO MUNDO CONTEMPORÂNEO .................................................................................................................. 9

1.1 TEMA 1. O RECONHECIMENTO DA ESTRUTURA CELULAR PARA O SISTEMA VIVO ................. 11

1.1.1 CONTEÚDO 1. ESTUDANDO A VIDA ........................................................................ 11 1.1.2 CONTEÚDO 2. A LÓGICA DA CONDIÇÃO VITAL ...................................................... 42 1.1.3 CONTEÚDO 3. NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DOS SERES VIVOS................................... 49

MAPA CONCEITUAL.......................................................................................................................... 51 ESTUDOS DE CASO ........................................................................................................................... 52 EXERCÍCIOS PROPOSTOS .................................................................................................................. 53 1.2 TEMA 2. OS PROCESSOS BIOENERGÉTICOS E O RECONHECIMENTO DE QUE VIDA É TRABALHO63

1.2.1 CONTEÚDO 1. A IMPORTÂNCIA DOS PROCESSOS BIOENERGÉTICOS ..................... 63 1.2.2 CONTEÚDO 2. METABOLISMO ENERGÉTICO I – CONDIÇÕES AERÓBIAS ................ 68 1.2.3 CONTEÚDO 3. METABOLISMO ENERGÉTICO II – CONDIÇÕES ANAERÓBIAS .......... 86

MAPA CONCEITUAL.......................................................................................................................... 91 ESTUDO DE CASO ............................................................................................................................. 92 EXERCÍCIOS PROPOSTOS .................................................................................................................. 93

2 A BIODIVERSIDADE E INTERPRETAÇÃO DO MUNDO BIOLÓGICO............................................103

2.1 TEMA 3. OS MECANISMOS EVOLUTIVOS............................................................................... 105 2.1.1 CONTEÚDO 1. EVOLUÇÃO BIOLÓGICA .................................................................. 105 2.1.2 CONTEÚDO 2. LINHAS EVOLUTIVAS ...................................................................... 107 2.1.3 CONTEÚDO 3. A BIOLOGIA EVOLUTIVA E A CONSTRUÇÃO DE UMA VISÃO DE

MUNDO........................................................................................................................ 130 MAPA CONCEITUAL........................................................................................................................ 135 ESTUDO DE CASO ........................................................................................................................... 136 EXERCÍCIOS PROPOSTOS ................................................................................................................ 137 2.2 TEMA 4. EVIDÊNCIAS E ARGUMENTOS DA EVOLUÇÃO ......................................................... 150

2.2.1 CONTEÚDO 1. EVIDÊNCIAS E ARGUMENTOS DA EVOLUÇÃO ............................... 150 2.2.2 CONTEÚDO 2. ISOLAMENTO REPRODUTIVO......................................................... 169 2.2.3 CONTEÚDO 3. SISTEMÁTICA E TAXONOMIA......................................................... 171

MAPA CONCEITUAL........................................................................................................................ 183 ESTUDO DE CASO ........................................................................................................................... 184 EXERCÍCIOS PROPOSTOS ................................................................................................................ 185

GLOSSÁRIO ...............................................................................................................................193

REFERÊNCIAS ............................................................................................................................196

APRESENTAÇÃO

Caro(a) aluno(a),

Vamos iniciar o estudo da biologia, a ciência que estuda os seres vivos e todos os proces-

sos que neles têm lugar. A biologia é considerada uma das ciências mais promissoras e insti-

gantes do século XXI. Conhecer a natureza da vida é cada vez mais importante, não somente

para compreendermos temas tratados frequentemente no nosso dia a dia, como a preservação

do meio ambiente, os benefícios advindos dos avanços da biologia celular e molecular, da ge-

nética e da biotecnologia, mas também para o exercício pleno da nossa cidadania.

Em Biologia Geral abordaremos os aspectos introdutórios da biologia, relacionando

conceitos centrais e organizadores deste campo do conhecimento, como vida, metabolismo,

evolução e organização. Tais conceitos atuarão como elementos estruturais, cuja construção o

tornará apto para estabelecer de modo integrado outros conhecimentos das diversas discipli-

nas da biologia.

No Tema 1 trataremos sobre o histórico e perspectivas atuais da biologia, as teorias que

discutem a origem da vida, bem como os principais níveis de organização dos sistemas vivos.

Destacamos também as características básicas dos tipos de moléculas orgânicas e a organiza-

ção estrutural das células. No Tema 2 abordaremos a teoria mais aceita para explicar o surgi-

mento e a evolução das células eucarióticas. Em seguida oferecemos uma visão integrada dos

processos bioenergéticos essenciais para a manutenção do metabolismo celular, dentre os

quais a fotossíntese, a respiração celular, a fermentação e a quimiossíntese. No Tema 3 discuti-

remos as bases da teoria da evolução, considerada atualmente como a pedra fundamental do

conhecimento biológico, ou, ainda, a base comparativa para o entendimento dos vários aspec-

tos da biologia. Para tanto, analisaremos os pensamentos lamarckista, darwiniano e neodar-

winiano. No Tema 4 daremos continuidade aos conhecimentos adquiridos sobre evolução

biológica, apresentando as principais evidências e mecanismos evolutivos correlacionados.

Neste contexto, diversos exemplos serão fornecidos a fim de auxiliá-lo no entendimento de

que a evolução é um processo contínuo, que pode ser observado tanto em longo prazo, no

decorrer do tempo geológico (escala de milhares a milhões de anos), quanto no tempo atual.

Por fim, com o intuito de analisar a importância da organização da grande diversidade da vi-

da, discorremos sobre conceitos elementares da sistemática e taxonomia, ramos que fornecem

a base para o ensino de outras áreas da biologia, como, por exemplo, a zoologia e a botânica.

Como, no processo de ensino aprendizagem, nenhum conteúdo se encerra em si mes-

mo, mas é utilizado como meio para a construção, a reflexão e a discussão do conhecimento,

recomendamos a leitura complementar indicada, a interpretação dos textos, bem como a rea-

lização e aplicação das atividades didáticas propostas.

Almejamos que este material contribua para a sua formação docente e contínuo apren-

dizado dos temas relacionados à biologia.

Sucesso em seus estudos!

Professoras Margarida Patrícia Brito Velame e Vanessa do Espírito Santo Almeida.

1 A COMPREENSÃO DA BIOLOGIA

EVOLUTIVA, SUA DIVERSIDADE E MANIFESTAÇÃO NO MUNDO

CONTEMPORÂNEO

BLOCO TEMÁTICO

11 BIOLOGIA GERAL

A COMPREENSÃO DA BIOLOGIA EVOLUTIVA, SUA DIVERSIDADE E MA-

NIFESTAÇÃO NO MUNDO CONTEMPORÂNEO

1.1 TEMA 1. O RECONHECIMENTO DA ESTRUTURA CELULAR PARA O SISTEMA VIVO

1.1.1 CONTEÚDO 1. ESTUDANDO A VIDA

FONTE IMAGEM: WWW.CORBIS.COM

12


O QUE É BIOLOGIA?

O termo biologia foi criado há cerca de 200 anos por dois naturalistas, o alemão Gottfri-

ed Treviranus (1776-1837) e o francês Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829), para se referir a

uma “ciência dedicada ao estudo dos seres vivos” que, naquele momento, estava em plena

ascensão. Deve-se ressaltar que Treviranus e Lamarck não criaram a ciência Biologia, pois a

mesma já era abordada pela história natural e fisiologia médica.

Tal como a etimologia da palavra indica (do grego βιος - bios = vida e λογος - logos =

estudo, tratado), essa ciência tem como objeto de estudo os seres vivos e os processos que ne-

les têm lugar. Deste modo, a biologia seria, por definição, a ciência que estuda a vida em seu

mais amplo sentido.

O estudo e aplicação dos conhecimentos biológicos estão presentes em nossas vidas des-

de a antiguidade e emergiu em várias civilizações e culturas ao longo do tempo. Nos livros

sagrados dos hindus foram encontradas evidências do conhecimento sobre as propriedades de

certas plantas utilizadas para a cura de suas doenças e da importância que deram à anatomia

para estudos de finalidade médica. A civilização egípcia nos legou, com seus monumentos e

com a conservação de suas múmias, a revelação de uma biologia de origem sacerdotal baseada

em ideias sobre a vida imortal. Através dos hieróglifos (complexa escrita dos faraós) sabemos

que em tão remota época se praticava a castração e outras intervenções cirúrgicas. A civiliza-

ção israelita foi dona de conhecimentos profundos em ciências biológicas. A aplicação da cas-

tração e a operação cesariana revelam no povo judeu um evidente domínio da anatomia hu-

mana. Entre os povos da Antiguidade que habitaram as Américas citamos os Incas, que

deixaram provas relevantes de seu conhecimento sobre o cultivo das terras, aproveitamento de

vegetais e de animais, propriedades medicinais de numerosas plantas, além de terem exercido

a arte de curar e praticar intervenções cirúrgicas.

MÚMIA DE RAMSÉS I, AVÔ DO FAMOSO FARAÓ RAMSÉS II, COM CERCA DE 3,5 MIL ANOS)

FONTE IMAGEM: WWW.NOTICIAS.TERRA.COM.BR

13 BIOLOGIA GERAL

Apesar de todo o conhecimento prático na Antiguidade, não se sabia exatamente como

os processos biológicos funcionavam. Vários livros, escritos por volta de 4000 a.C., provavel-

mente por Hipócrates, o ‘pai da medicina’, descrevem sintomas de algumas doenças comuns,

atribuindo suas causas à dieta ou a outros problemas físicos, mas não à obra divina. Acredita-

va-se que a matéria era composta por quatro elementos (fogo, terra, ar e água), e os corpos

vivos, genericamente, de quatro "humores": sangue, bile amarela, bile preta e flegma. As doen-

ças, de um modo geral, teriam origem no excesso de algum desses componentes.

Aristóteles, que viveu na Grécia no século IV a.C., não foi somente um grande filósofo,

mas também um grande biólogo ao compreender que o conhecimento da natureza requeria

observação sistemática. Ele reconheceu um volume espantoso de ordem no mundo vivo, con-

tribuindo para a zoologia, botânica, taxonomia e biologia do desenvolvimento. Coube a Aris-

tóteles formular o primeiro sistema de classificação dos animais, os quais foram divididos em

animais de sangue e animais sem sangue (em linhas gerais, correspondem aos atuais vertebra-

dos e invertebrados). Mesmo sem dispor de instrumentos adequados em suas observações,

muitas das colocações de Aristóteles ainda são consideradas válidas.

ARISTÓTELES, FILÓSOFO E NATURALISTA GREGO QUE CONTRIBUIU PARA A ZOOLOGIA, EMBRIOLOGIA E TAXONOMIA)

FONTE IMAGEM: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM

Galeno, célebre médico romano do século II d.C., verificou que somente a observação

cuidadosa das partes externa e interna de plantas e animais não seria suficiente para se com-

preender os processos biológicos. Ele supôs, por exemplo, que o sangue era bombeado do co-

ração para irrigar os tecidos e que um “novo” sangue era produzido de maneira ininterrupta

para reabastecimento do órgão. Essa ideia errônea foi repassada por quase 1500 anos. Somente

no século XVII o médico britânico William Harvey descreveu corretamente os detalhes do

sistema circulatório. Ele apresentou a teoria de que o sangue flui sem cessar em uma direção,

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perfazendo um circuito completo e retornando para o coração. Harvey calculou que se o cora-

ção bombeia 60g de sangue por batida, a 72 batidas por minuto, em uma única hora ele teria

bombeado 240 kg de sangue, ou seja, três vezes o peso de um homem. Uma vez que produzir

uma grande quantidade de sangue em um período de tempo tão reduzido seria impossível, o

sangue teria que ser reutilizado. Esse raciocínio lógico, auxiliado pelo uso dos algarismos in-

do-arábicos, em apoio a uma atividade não observável, até então não tinha precedentes.

O ritmo da investigação científica se tornou mais intenso na Idade Média. Muitas plan-

tas foram descritas pelos primeiros botânicos (Bunfels, Bock, Fuchs e Valerius Cordus) e Ca-

rolus Linnaeus ampliou o trabalho de Aristóteles, criando as categorias taxonômicas de classe,

ordem, gênero e espécie. Uma ideia de origem comum da vida passou a ser discutida a partir

de semelhanças entre os diferentes ramos da vida.

CAROLUS LINNAEUS (1707-1778), BOTÂNICO SUECO, CONSIDERADO FUNDADOR DA TAXONOMIA MODERNA)


Apesar do rápido progresso, a biologia estagnou quando o olho humano já não era mais

suficiente. Só no século XVII é que lentes foram reunidas em um tubo, formando o primeiro

microscópio. Começava a descoberta de um novo mundo, derrubando os conceitos tradicio-

nais sobre a vida. Até o século XIX as pesquisas ‘biológicas’ eram realizadas por naturalistas,

que classificavam os seres vivos e descreviam sua ‘história natural’. Eles tinham a preocupação

de organizar a diversidade de formas e comportamentos para facilitar o entendimento de pos-

síveis relações e afinidades entre organismos.

A teoria celular foi, então, formulada em princípios do século XIX por Matthias Schlei-

den e Theodor Schwann. Eles concluíram que as células constituem todo o corpo de animais e

plantas e que, de certa maneira, elas são unidades individuais com vida própria. Mesmo com a

teoria celular, por razões físicas, o microscópio óptico não permitia a visualização de detalhes

da estrutura celular. Com a descoberta do elétron no final do século XIX e do microscópio

15 BIOLOGIA GERAL

eletrônico décadas depois, novas estruturas subcelulares foram descobertas, como poros nu-

cleares e a membrana dupla das mitocôndrias.

Experiências práticas em laboratório impulsionaram descobertas importantes: a síntese

de ureia (resíduo biológico) a partir de cianato de amônio (não-biológico), em 1828, por

Wölher; a cristalização da hemoglobina, por Hoppe-Seyler; a descoberta de que as proteínas

são constituídas por aminoácidos. Este último fato chamou a atenção de uma nova técnica – a

cristalografia de raios X – criada para se estudar a estrutura protéica. Através desta técnica a

estrutura da mioglobina (proteína) foi determinada em 1958. Apesar da complexidade do mé-

todo, esse estudo abriu caminho para que Watson e Crick trabalhassem com o DNA (ácido

desoxirribonucléico), marcando o início da bioquímica moderna. Hoje, o uso de computado-

res e algumas inovações experimentais permite estudar enzimas, proteínas e ácidos nucléicos

de modo mais fácil, revelando os princípios do funcionamento no nível básico da vida.

Segundo El-Hani & Videira (2000), para muitos pensadores e cientistas a biologia será

para o século XXI o que a física foi para o século XX. É dos seus avanços que se esperam os

grandes saltos científicos que virão transformar radicalmente a vida. A decifração do genoma

humano, alimentos transgênicos, vida artificial, replicação do DNA, cura de doenças, a vida

em outros planetas, radicais livres, novos conceitos desafiando antigas teorias são algumas das

novidades que já começam a ser anunciadas incessantemente.

A Biologia é um campo muito vasto de conhecimentos que cresce num ritmo acelerado,

ampliando a compreensão do mundo vivo e contribuindo para uma melhoria na qualidade de

vida. Hoje, a biologia em nossa sociedade, deve ser entendida numa abordagem evolutiva,

discutindo temas atuais, enfatizando a bioética, tecnologia, avanços científicos e biológicos,

genética, meio ambiente, sustentabilidade, evolução, dentre outros.

Desta forma, foram criadas várias subdivisões para melhor organizar os temas. Os bió-

logos contemporâneos geralmente tendem a se especializar numa área específica, e seu campo

de investigação pode ser enquadrado em uma das grandes divisões da Biologia. Algumas des-

tas subdivisões são listadas a seguir e descritas brevemente:

Zoologia: Estuda a biodiversidade dos animais e o seu comportamento no meio ambi-

ente.

Botânica: Parte da biologia que estuda e classifica os vegetais considerando a forma, es-

trutura e composição.

Citologia: Estuda a estrutura do componente básico dos seres vivos – a célula.

Histologia: Trata do estudo dos tecidos biológicos, sua formação, estrutura e função.

Anatomia: Ramo da biologia que estuda a estrutura e organização dos seres vivos, tanto

externamente quanto internamente.

Embriologia: Estuda o desenvolvimento embrionário dos animais.

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Sistemática: Estudo científico dos organismos em sua diversidade, de sua evolução no

tempo e no espaço e classificações traduzindo suas relações mútuas.

Taxonomia: Ramo da Biologia responsável por descrever, nomear e classificar os orga-

nismos, atuais e extintos. A taxonomia é considerada como a parte da Sistemática que se ocu-

pa das regras e dos princípios a serem usados para comunicar os resultados da análise sistemá-

tica.

Fisiologia: Estuda o funcionamento das células, tecidos, órgãos e sistemas. É dividida

classicamente em fisiologia vegetal e fisiologia animal.

Genética: Ramo da biologia que estuda a herança biológica e os mecanismos envolvidos

na transmissão dos caracteres hereditários ao longo das gerações.

Ecologia: Ecologia é o estudo das relações entre os seres vivos e o ambiente onde vivem.

O termo "ecologia" (do grego oikos, casa, e logos, ciência) possui muitas definições, mas foi

originalmente empregado em 1866, pelo zoólogo alemão Ernst Haeckel.

Paleontologia: Trata do estudo dos fósseis, que são restos ou vestígios preservados de

animais, plantas e outros seres vivos. Esta ciência analisa os organismos que viveram no pas-

sado da Terra sob uma grande variedade de aspectos, buscando conhecer as relações entre os

seres vivos, entre estes e o meio ambiente e a sua ordem no tempo.

Biogeografia: Ramo que focaliza a distribuição geográfica atual ou pretérita dos seres

vivos, as condições desta distribuição, contemplando compreender os padrões espaciais de

diversidade biológica, a composição das floras e faunas viventes ou fósseis, o determinismo e

as consequências desta composição. A Biogeografia encontra-se na interface de diferentes dis-

ciplinas científicas: Ecologia, Evolução, Sistemática, Biologia Evolutiva, Paleontologia, Geo-

grafia e as Ciências Físicas da Terra.

Os estudos biológicos se aproximam de diferentes áreas científicas ou técnicas para so-

mar esforços e resolver problemas concretos de estudo. A paleontologia, por exemplo, tem

servido de ponte entre a biologia e a geologia; a antropologia levou a uma aproximação com a

arqueologia; e a bioquímica reuniu a biologia e química. Diversas indústrias utilizam métodos

biológicos para fabricação de diferentes produtos e para a eliminação de resíduos. A aplicação

biológica abrange, pois, desde o simples fermento utilizado no pão, até atividades mais com-

plexas, como o controle de pragas e doenças.

17 BIOLOGIA GERAL

O QUE É VIDA?

WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM)

Ao consultarmos um dicionário, encontraremos a palavra vida como sinônimo de exis-

tência ou, ainda, como o conjunto de qualidades que os seres vivos possuem.

Quando tentamos dar uma definição simples à vida, estamos visando propriedades fi-

xas, mantidas através da história vital. Entretanto, as propriedades que a vida exibe atualmente

são muito diferentes daquelas presentes na sua origem. A história da vida mostra mudança

perpétua, que chamamos de evolução. Conforme a genealogia da vida progrediu e ramificou-

se das formas iniciais até os milhões de espécies viventes atualmente, novas propriedades evo-

luíram e passaram dos progenitores às suas proles.

ALGUMAS DEFINIÇÕES DE VIDA

Até os dias atuais o termo vida ainda não recebeu um significado definitivo. Na tentativa

de encontrar definições para a vida, alguns cientistas elaboraram listas buscando ressaltar ca-

racterísticas comuns aos seres vivos. Estas características serviriam como forma de agrupar os

seres vivos e desta maneira diferenciá-los dos não vivos, entretanto a tentativa de caracterizar

a vida por meio de listas de características é cercada por problemas de solução difícil ou até

mesmo impossível (Tavares, 2000). Definições de vida foram propostas por alguns cientistas.

N. Horowitz, em 1959 afirmou que vida caracteriza-se por auto-replicação, mutabilidade e

troca de matéria e energia com o meio ambiente. Em 1986, o biólogo e evolucionista inglês

John Maynard Smith considerou que entidades com propriedade de multiplicação, variação e

18


hereditariedade são vivas ou entidades que não apresentam um ou mais dessas propriedades

não o são. Em 1987 S.J. Wicken definiu vida como uma hierarquia de unidades funcionais

que, através da evolução tem habilidade de armazenar e processar informações necessárias

para sua própria reprodução.

De acordo El-Hani & Videira (2000) outras definições de vida também foram propostas.

Segundo os autores tais tentativas de se definir a vida representam diferentes olhares sobre a

unidade dos sistemas vivos.

Definição fisiológica: Esta definição foi popular por vários anos. Um organismo vivo é

definido como sendo um ser capaz de realizar algumas funções básicas, como comer, metabo-

lizar, excretar, respirar, mover, crescer, reproduzir e reagir a estímulos externos. Várias má-

quinas realizam todas estas funções e, entretanto, não são seres vivos. Um automóvel, por e-

xemplo, “come” e metaboliza a gasolina, e joga seus excrementos pelo escape. “Respira”

oxigênio e “expira” gás carbônico. Por outro lado, algumas bactérias vivem na ausência com-

pleta de oxigênio, isto é, não respiram, e, sem dúvida, são seres vivos. A definição, portanto

apresenta algumas falhas.

Definição metabólica: Esta definição é ainda bastante popular entre muitos biólogos. E

descreve um ser vivo como um objeto finito, que troca matéria continuamente com as vizi-

nhanças, mas sem alterar suas propriedades gerais. A definição parece correta, mas, novamen-

te, existem exceções: certas sementes e esporos são capazes de permanecerem imutáveis, dor-

mentes, durante anos ou séculos e, depois, germinarem depois de semeadas.

Definição bioquímica ou biomolecular: Segundo esta definição os organismos vivos

são seres que contém informação hereditária reproduzível codificada em moléculas de ácidos

nucléicos e que controlam a velocidade das reações metabólicas através de proteínas especiais

chamadas enzimas. Esta é uma definição de vida muito mais sofisticada que a metabólica ou

fisiológica. Existem, também neste caso, alguns contraexemplos: existe um tipo de vírus que

não contém ácido nucléico e é capaz de se reproduzir sem a utilização do ácido nucléico do

hospedeiro.

Definição genética: De acordo esta definição um sistema vivo é um sistema capaz de

evoluir por seleção natural. Em 1859 Charles Darwin publicou o livro que o tornou famoso:

"A Origem das Espécies". Um parafraseamento moderno de sua teoria poderia ser algo como:

informação hereditária é transportada por grandes moléculas conhecidas como genes. Genes

diferentes são responsáveis por características diferentes do organismo. Na reprodução, este

código genético é repassado para o organismo gerado. Ocasionalmente, pequenas "falhas" o-

correm na replicação do código, e surgem indivíduos com pequenas variações – ou mutações.

Algumas mutações podem conferir características especiais que tornam o organismo mais

apto à sobrevivência. Como um resultado, estes genes "mutantes" vão se reproduzir com mais

facilidade do que os normais, e esta será a espécie dominante.

19 BIOLOGIA GERAL

Definição termodinâmica: O segundo princípio da termodinâmica diz que, em um sis-

tema fechado, nenhum processo que conduza a um aumento da ordem interna do sistema

pode ocorrer. O universo, como um todo, está constantemente indo para uma situação de

maior desordem – a entropia do universo aumenta com o passar do tempo. Em um organis-

mo vivo a ordem parece aumentar: uma planta utiliza moléculas simples de água e gás carbô-

nico e as transforma em açúcares e outros carboidratos, moléculas bem mais complexas. Isto

ocorre porque um ser vivo é um sistema aberto, que troca massa e energia com as vizinhanças.

Alguns cientistas concordam que, na maioria dos sistemas abertos, a ordem aumenta quando

se fornece energia para o sistema, e que isto acaba formando ciclos. Entretanto vários ciclos

termodinâmicos existem mesmo na ausência de vida, como é observado em vários processos

químicos.

ORIGEM DA VIDA


Como se formou a Terra?

A Biologia também procura explicar as primeiras formas de vida na terra e como ocor-

rem ao longo do tempo as transformações que deram origem as formas existentes hoje no

nosso planeta. Preocupa-se, portanto, com a origem e evolução dos seres vivos. É importante

observar que a evolução é um processo que continua a ocorrer até os dias de hoje.

A Terra formou-se a 4,56 bilhões de anos. Sua superfície era inicialmente constituída

por magma quente. As rochas teriam se formado a seguir com o resfriamento do nosso plane-

ta. As rochas mais antigas de que se tem conhecimento datam de 3,9 bilhões de anos e nelas se

encontram registros de vida primitiva. Os indícios de seres vivos em eras geológicas passadas

datam de 3,5 bilhões de anos. Um bilhão de anos teriam passado desde a origem do nosso

planeta. Durante este período, modificações importantes teriam surgido nas condições ambi-

entais, possibilitando o aparecimento da vida.

20


TEORIA DO BIG BANG


“Tudo se originou a partir da grande explosão de um átomo primordial.”

Edwin Hubble

Quando observava o espaço através de um telescópio, o astrônomo americano Edwin

Hubble, notou que um grupo de estrelas estavam se afastando uma das outras. Isso gerou re-

flexão geral de todas as teorias existentes até então, se as galáxias estão se afastando significa

que elas já foram mais próximas.

Outros cientistas, seguindo o raciocínio de Hubble, começaram a desvendar ainda mais

o mistério. Segundo esses cientistas, as galáxias se encontravam tão próximas que todas ocu-

pavam o mesmo espaço. A temperatura e densidade eram muito elevadas e, como se sabe que

a tendência de tudo que é muito quente e muito denso é de se esfriar e expandir, eles acredita-

vam que foi isso que aconteceu: tudo se esfriou e houve a explosão. À medida que o tempo

passou, a matéria foi se resfriando e se agrupando, dando origem aos planetas, estrelas e galá-

xias, a partir dos fragmentos da grande explosão. Admite-se que os planetas do Sistema Solar,

inclusive a Terra, formaram-se dos remanescentes de gás e pó, que se moviam em torno do

Sol, na ocasião uma estrela recém-formada.

O prêmio Nobel de Física em 2006 foi concedido a uma dupla de pesquisadores dos Es-

tados Unidos (John Mather e George Smoot). O trabalho da dupla ajudou a consolidar a teo-

ria do Big Bang para a formação do Universo e foi baseado em medições obtidas a partir do

satélite Cobe (Cosmic Background Explorer), lançado em 1989 pela Nasa para estudar o pa-

drão de radiação nos primeiros instantes após a origem do Universo. Enquanto Mather coor-

denou o programa do satélite, Smoot foi o responsável por medir variações de temperatura na

radiação do Universo. “Os resultados forneceram um grande suporte para o Big Bang, pois

21 BIOLOGIA GERAL

mostrou ser esse o único cenário capaz de prever o tipo de radiação cósmica de fundo medida

pelo Cobe”, disse a Academia Real de Ciências da Suécia em comunicado.

Provavelmente os primeiros gases da atmosfera terrestre surgiram ainda durante a for-

mação da Terra. Nesta época a parte sólida da Terra estava em plena formação. Nosso planeta

seria pouco mais que um disco de gás e poeira que girava ao redor do Sol. Conforme esses

discos do sistema solar esfriavam, formavam-se blocos de rochas cada vez maiores, que se tor-

nariam planetas. Inicialmente a superfície do planeta Terra era uma grande massa fundida.

Aos poucos ocorreu o resfriamento e a superfície do planeta tornou-se sólida, sendo que este

processo perdurou por milhares de anos.

ILUSTRAÇÃO DAS CONDIÇÕES INICIAIS DA TERRA PRIMITIVA COM FORMAÇÃO DOS PRIMEIROS GASES: CH4, NH3, H2 E H2O)


Posteriormente se formaram as grandes massas de água como os oceanos, mares, rios e

lagos. Durante este período, teriam ocorrido importantes alterações nas condições ambientais,

possibilitando o aparecimento da vida.

22



Como teria sido então, a origem dos primeiros seres e como estes seres vivos consegui-

ram evoluir e gerar a grande diversidade de formas de vidas encontradas atualmente no nosso

planeta?

Essa questão não é simples, pois não é possível retroceder no tempo e constatar como a

vida se originou.

HIPÓTESES SOBRE A ORIGEM DA VIDA

Abiogênese ou Geração Espontânea:

‘ABIOGÊNESE’


O termo abiogênese (do grego a-bio-genesis, "origem não biológica") designa de modo

geral a origem da vida a partir de matéria não-viva. No entanto há que se fazer distinções en-

tre diferentes ideias ou hipóteses às quais o termo pode ser atribuído. Atualmente, o termo é

usado em referência à origem química da vida a partir de reações em compostos orgânicos

originados abioticamente, entretanto a origem química será abordada mais adiante. Ideias

antigas de abiogênese também recebem o nome de geração espontânea e consistiam basica-

mente na suposição de que organismos mais complexos se originariam não somente de seus

progenitores, mas também a partir da matéria bruta. Tais ideias foram baseadas em observa-

ções descuidadas e sem o rigor científico atual e já foram invalidadas pela ciência.

Um dos defensores mais famosos da geração espontânea foi Aristóteles, há mais de dois

mil anos. Em sua versão Aristóteles supunha a existência de um "princípio ativo" dentro de

certas porções da matéria inanimada. Esse mesmo princípio ativo seria responsável, por e-

xemplo, pelo desenvolvimento de um ovo no animal adulto, e, cada tipo de ovo teria um prin-

cípio organizador diferente de acordo com o tipo de ser vivo. Esse mesmo princípio organiza-

dor também tornaria possível que seres vivos completamente formados eventualmente

surgissem a partir da "matéria bruta". Ainda no século XIII, havia a crença popular de que

23 BIOLOGIA GERAL

certas árvores costeiras originavam gansos; relatava-se que algumas árvores davam frutos si-

milares a melões que continham carneiros completamente formados em seu interior; acredi-

tava-se que vermes, besouros, rãs e salamandras podiam originar-se espontaneamente do pó

ou lodo.

Durante a idade média, a geração espontânea contou com ilustres defensores, tais como

Santo Agostinho, São Tomás de Aquino, René Descartes e Isaac Newton. O médico belga J. B.

Van Helmont (1577-1644), que posteriormente foi responsável por grandes experimentos

sobre fisiologia vegetal, chegou a formular uma "receita" para a produção espontânea de ca-

mundongos em 21 dias. Segundo ele, bastava que se jogasse, num canto qualquer, uma camisa

suja (o princípio ativo no caso estaria no suor da camisa) e sementes de trigo para que após 21

dias fosse constatada a geração espontânea com o aparecimento dos camundongos.

Biogênese: admite que os organismos surgem a partir de outros pré-existentes. Os expe-

rimentos de Francesco Redi, Antony van Leeuwenhoek e Louis Pasteur foram fundamentais

para o fortalecimento da biogênese.

Francesco Redi:

FRANCESCO REDI

FONTE IMAGEM: WWW.MUNDOEDUCACAO.COM.BR

O primeiro passo na refutação científica da abiogênese aristotélica foi dado pelo natura-

lista italiano Francesco Redi. No ano de 1668 Redi provou a partir de seus experimentos que

larvas não nasciam em porções de carne que permanecesse inacessível às moscas, de forma

que elas não pudessem colocar seus ovos. Redi supunha que a geração espontânea teria ocor-

rido apenas durante os primórdios da Terra e postulou que o que aparentava ser geração es-

pontânea na verdade decorria da deposição de ovos por moscas no material em putrefação.

Redi admitiu a necessidade de testar essa hipótese e reformulou o seu experimento limitando

24


as variáveis de forma mais cuidadosa. Ele deixou metade dos frascos com pedaços de carne

vedados e outra metade não-vedada. No entanto, essa metodologia poderia admitir alguma

margem de erro, uma vez que tampar os frascos evitava o acesso das moscas, mas também não

permitia a renovação no ar. Talvez este fato pudesse impedir que o "princípio ativo" propicias-

se a geração espontânea das larvas. Para resolver este problema, Redi aperfeiçoou o experi-

mento recobrindo a abertura dos frascos com gaze de modo a não obstruir a entrada do ar. O

resultado obtido foi o mesmo: embora as larvas não tivessem surgido no material, já que as

moscas não tiveram acesso, apareceram várias larvas no exterior da gaze. Redi provou desta

forma que as larvas apareciam somente onde as moscas pudessem depositar os seus ovos. Esta

experiência parecia negar claramente a abiogênese de organismos macroscópicos e foi aceita

por muitos naturalistas da época.

FONTE IMAGEM: WWW.UFMT.BR/BIONET

Antony Van Leeuwenhoek

ANTONY VAN LEEUWENHOEK


25 BIOLOGIA GERAL

Em 1673, Antony van Leeuwenhoek, após ter aprimorado o microscópio, passou a fazer

observações dos primeiros seres invisíveis ao olho nu, nomeando esses seres microscópicos de

“pequenos animálculos”. Entre 1683 a 1695, Leeuwenhoek enviou descrições de bactérias cole-

tadas na cavidade oral para Sociedade Real de Londres. Após as descobertas realizadas por

Leeuwenhoek surgiram calorosas discussões sobre a origem dos microrganismos, uma vez que

os experimentos de Redi tratavam apenas dos organismos macroscópicos. Muitos pesquisado-

res ainda acreditavam que a vida surgia a partir da matéria bruta (geração espontânea). Por

outro lado, outros defendiam que os animálculos de Leeuwenhoek se originariam de seres

vivos pré-existentes da mesma espécie. Essa teoria ficou conhecida como Biogênese, segundo

a qual a matéria viva procede sempre de matéria viva.

Com o advento do microscópio, a crença na geração espontânea de microorganismos

ressurgiu com vigor. Bastava se colocar alguma substância em decomposição em lugar morno

e logo apareciam pequenas “bestas vivas” para quem se dispusesse a observá-las sob o micros-

cópio. A teoria da abiogênese foi parcialmente reabilitada, pois parecia a única capaz de expli-

car o desenvolvimento dos microrganismos visíveis apenas ao microscópio.

Em 1745, John Needham cozinhou pedaços de carne em infusões para destruir os mi-

crorganismos pré-existentes e colocou em frascos. Esses frascos foram aquecidos e deixados

abertos durante alguns dias. Posteriormente ele observou o rápido crescimento de colônias de

microorganismos nas infusões contendo a carne. Ele interpretou estes resultados pela geração

espontânea de microorganismos por ação do princípio ativo de Aristóteles, concluindo que,

em cada partícula de matéria orgânica, havia uma “força vegetativa” capaz de conduzir o sur-

gimento da vida na matéria orgânica. Os experimentos de Needham reforçaram a hipótese da

abiogênese.

Mas em 1768, o padre italiano Lazzaro Spallanzani aplicou uma metodologia diferente

da de Needham e verificou que a proliferação de microrganismos era proporcional ao contato

com o ar. Spallazani interpretou estes resultados considerando que o ar poderia conter os “o-

vos” destes micro-organismos, logo o surgimento de seres vivos resultaria de outra vida pré-

existente. No entanto, Needham rejeitou estes resultados, alegando que a fervura excessiva

teria destruído o principio ativo presente nas infusões.

A hipótese da abiogênese continuou sendo aceita por parte da opinião pública e por vol-

ta de 1860 a controvérsia tornou-se tão vivaz que a Academia de Ciências de Paris ofereceu

um prêmio às experiências que trouxessem esclarecimentos a questão. Em 1864 o cientista

francês Louis Pasteur candidatou-se ao prêmio apresentando uma série de experimentos clás-

sicos que abateu definitivamente a ideia da geração espontânea.

Louis Pasteur – Demonstração da Biogênese:

26


LOUIS PASTEUR


Louis Pasteur apresentou tais experimentos à Academia de Ciências de Paris com o in-

tuito de provar que o aparecimento de microorganismos em caldos de cultura previamente

preparados não ocorria espontaneamente, mas decorria da presença de contaminantes no ar.

Em seus experimentos Pasteur utilizou balões de vidro com gargalos alongados que permitiam

a entrada de oxigênio, considerado necessário à vida, mas por serem longos e curvos, impedi-

am que bactérias, esporos de fungos e outros germes de natureza microbiana penetrassem nos

frascos. Posteriormente Pasteur adicionou caldo de cultura nos balões e submeteu os mesmos

a fervura até que o vapor saísse livremente das extremidades estreitas. Pasteur verificou que

após resfriamento os líquidos permaneciam inalterados, tanto em odor quanto em sabor. Para

eliminar o argumento de Needham, alguns gargalos dos balões foram quebrados, verificando-

se a infestação dos líquidos por microorganismos. Deste modo Pasteur concluiu que os mi-

crorganismos surgiam a partir de partículas transportadas pelo ar. Nos balões intactos, a en-

trada lenta do ar pelos gargalos estreitos e encurvados impedia a contaminação das infusões.

Ficou definitivamente provado que, ao menos nas condições atuais, a vida surge sempre de

outra vida pré-existente. Num sarau científico, na Universidade de Sorbonne, em Paris, Louis

Pasteur proclamou brilhantemente: “A vida é um germe, e um germe é vida... A doutrina da

geração espontânea nunca se recuperará do golpe mortal que representa este simples experi-

mento!”.

A partir deste experimento Pasteur demonstrou que mesmo após fervura as infusões

nutritivas não perdiam a capacidade de abrigar vida, como argumentaram alguns de seus opo-

sitores. Além disso, não se podia alegar a ausência do ar, uma vez que este entrava e saía li-

vremente (apenas estava sendo filtrado).

27 BIOLOGIA GERAL

MODELO DO EXPERIMENTO REALIZADO POR PASTEUR

(FONTE IMAGEM: WWW.SOBIOLOGIA.COM.BR)

Uma vez aceita a Biogênese para explicar a origem dos seres vivos, surgiu a necessidade

de ser respondida a seguinte questão:

Se os organismos surgem a partir de outros preexistentes, como

foi originado o primeiro?

FONTE IMAGEM: WWW.OPOPULO.BLOGSPOT.COM

EXISTEM TRÊS POSIÇÕES EM RELAÇÃO À ORIGEM DA PRIMEIRA VIDA:

1-CRIACIONISMO:

FONTE IMAGEM: WWW.CIENCIAERELIGIO.BLOGSPOT.COM

O criacionismo é a mais antiga de todas as ideias sobre o surgimento

da vida na Terra e afirma de modo geral que os seres vivos foram criados

individualmente por uma divindade e desde então possuem a mesma forma com que foram

criados. Baseado nos primeiros versos do Gênesis, em 1650 o Arcebispo James Usher (1581-

1656) da cidade irlandesa de Armagh, declarou que a Terra teria sido criada no dia 23 de Ou-

28


tubro, do ano 4004 a.C. Neste caso o universo teria apenas 6.000 anos. Entretanto, com esta

estimativa o bispo Usher estaria ignorando a existência de povos anteriores à criação do mun-

do, como os egípcios, fenícios, sumérios, babilônios, entre outros.

A crença criacionista perdurou durante mais de trinta séculos como uma verdade abso-

luta e era interpretada literalmente da forma como está escrita nos textos sagrados das diver-

sas literaturas religiosas. Nenhuma chance era dada a qualquer opinião discordante, em parte

por imposição das autoridades da época e principalmente por uma ausência de necessidade

prática de um maior questionamento. Somente nos dois últimos séculos, com a valorização do

direito do homem à liberdade de pensamento, uma série de argumentos foi levantada. A in-

terpretação literal do criacionismo passou a ser questionada com maior profundidade. De

modo a contornar a necessidade de intervenção divina na criação das espécies, surgiram várias

teorias alternativas, baseadas na observação de fenômenos naturais, tanto quanto os conheci-

mentos da época permitiam, uma dessas teorias foi a teoria da abiogênese descrita anterior-

mente.

2-ORIGEM EXTRATERRENA DA VIDA – TEORIA COSMOZÓICA OU

PANSPERMIA:

IMAGEM: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM

No final do século XIX vários cientistas alemães como Liebig, Richter e Helmholtz, ten-

taram explicar o aparecimento da Vida na Terra com a hipótese de que esta tivesse sido trazi-

da de outro ponto do Universo sob a forma de esporos resistentes em partículas de poeira ou

em meteoritos de origem extraterrena. A presença de matéria orgânica em meteoritos encon-

trados na Terra tem sido usada como argumento a favor desta teoria, o que não invalida a

possibilidade de contaminação terrestre, após a queda dos meteoritos. Atualmente já foi com-

provada a existência de moléculas orgânicas no espaço, como o formaldeído, álcool etílico e

alguns aminoácidos. No entanto, estas moléculas parecem formar-se espontaneamente, sem

intervenção biológica.

O físico sueco Arrhenius propôs uma hipótese semelhante, chamando-a de teoria da

Panspermia (sementes por todo o lado). Segundo esta teoria a vida teria se originado em espo-

ros impulsionados por energia luminosa vinda numa “onda” do espaço exterior. No entanto

as ideias sobre a origem extraterrena da vida caíram em descrédito, pois é inviável aceitar que

29 BIOLOGIA GERAL

qualquer esporo resistiria a enormes variações de temperatura com o aquecimento da entrada

na atmosfera terrestre e as radiações do espaço.

Apesar disso, em meados da década de 80 no século passado, Crick (um dos descobrido-

res da estrutura do DNA) e Orgel sugeriram a teoria de Panspermia Dirigida, em que o agente

inicial da vida na Terra seriam colônias de microrganismos transportados no espaço. A vida

na Terra teria surgido a partir da multiplicação desses organismos no oceano primitivo. Ape-

sar de todos os esforços envolvidos, nenhuma destas teorias avançou verdadeiramente no es-

clarecimento do problema, pois apenas desloca a questão para outro local, transferindo o pro-

blema da Terra para outro astro e não respondendo a questão fundamental: Como surgiu a

vida?

3- HIPÓTESE HETEROTRÓFICA – ORIGEM POR EVOLUÇÃO QUÍMICA (EVO-

LUÇÃO GRADUAL DOS SISTEMAS QUÍMICOS):

‘HIPÓTESE HETEROTRÓFICA’

(FONTE: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM)

Ainda não existe uma teoria consistente e abrangente para a origem da vida. Essa meta,

por enquanto, é um desafio, pois há diversas teorias restritas apenas a partes do problema, e

muitas não se encaixam umas nas outras. Como não há vestígios materiais para se comprovar

a origem da vida, segundo estudiosos da área o melhor que se pode fazer é propor cenários

que poderiam ter ocorrido. A maior das dificuldades para os cientistas talvez seja a total au-

sência de fósseis dos primeiros seres a habitar a Terra. Mesmo os registros de vida mais anti-

gos que se conhece parecem ser de micróbios bastante desenvolvidos.

Uma das teorias mais populares e de grande valor histórico sobre a origem da vida é a

hipótese heterotrófica, formuladas independentemente pelo bioquímico russo Aleksandr Iva-

novitch Oparin (1894-1980), e pelo biólogo britânico John Burdon Scott Haldane (1892-

1964), ambas no século passado nos meados da década de 1920.

30


HALDANE E OPARIN.


Esta teoria revolucionária tentava explicar a origem da vida na Terra, sem recorrer a fe-

nômenos sobrenaturais ou extraterrestres. Eles formularam a hipótese de uma série de reações

envolvendo a suposta composição química atmosférica na Terra primordial culminariam com

a origem da vida. Não se tratava, porém de geração espontânea, a qual afirma que seres podem

surgir repentinamente da matéria bruta todos os dias. Supunha-se no caso que há quatro bi-

lhões de anos aproximadamente, quando teria surgido a vida, a atmosfera da Terra não tinha

oxigênio. As moléculas que formaram o primeiro micróbio teriam surgido pela ação de re-

lâmpagos em uma mistura gasosa de amônia (NH3), metano (CH4) e hidrogênio (H2), sobre

um “caldeirão” oceânico emanando vapor de água. O cenário exótico ganhou o apelido de

"sopa primordial". Sinteticamente de acordo a hipótese heterotrófica a vida teria surgido por

meio das seguintes etapas: (i) formação de aminoácidos; (ii) formação de proteínas; (iii) for-

mação de coacervados (agregados coloides formados a partir de níveis crescentes de comple-

xidade molecular); (iv) obtenção de energia; (v) capacidade de reprodução; (vi) aparecimento

de seres autotrófos; (vii) predomínio de autotrófos; (viii) aparecimento de organismos aeró-

bios.

AS IDEIAS DE OPARIN E HALDANE

1. A idade aproximada da Terra é de 4,5 bilhões de anos, tendo a crosta se solidificado há

uns 2,5 bilhões de anos.

2. A composição da atmosfera primitiva foi provavelmente diferente da atual; não havia

nela O2 ou N2; existia amônia (NH3), metano (CH4), vapor de água (H2O) e hidro-

gênio (H2).

3. O vapor de água se condensou à medida que a temperatura da crosta diminuiu. Caí-

ram chuvas sobre as rochas quentes, o que provou nova evaporação, nova condensa-

ção e assim por diante. Portanto, um ativo ciclo de chuvas.

31 BIOLOGIA GERAL

4. Radiações ultravioletas e descargas elétricas das tempestades agiram sobre as molécu-

las da atmosfera primitiva: algumas ligações químicas foram desfeitas, outras surgiram;

apareceram assim novos compostos na atmosfera, alguns dos quais orgânicos, como os

aminoácidos, por exemplo.

5. Aminoácidos e outros compostos foram arrastados pela água até a crosta ainda quente.

Compostos orgânicos combinaram-se entre si, formando moléculas maiores, como os

“proteinoides” (ou substâncias similares a proteínas).

6. Quando a temperatura das rochas tornou-se inferior a 100oC, já foi possível a existên-

cia de água líquida na superfície do globo: os mares estavam se formando. As molécu-

las orgânicas foram arrastadas para os mares. Na água, a probabilidade de encontro e

choques entre moléculas aumentaram muito; formaram-se agregados moleculares

maiores, os coacervados.

7. Os coacervados ainda não são seres vivos; no entanto eles continuam se chocando e

reagindo durante um tempo extremamente longo; algum coacervado pôde casualmen-

te atingir a complexidade necessária (lembre-se de que a diferença entre vida e não vi-

da é mera questão de organização). Daí em diante, se tal coacervado teve a propriedade

de duplicar-se, pode-se admitir que surgiu a vida, mesmo que sob uma forma extre-

mamente primitiva.

O EXPERIMENTO DE UREY-MILLER

Em 1953 o estudante de química Stanley Miller e seu professor Harold Urey, ambos da

Universidade de Chicago, realizaram uma experiência concebida para testar a teoria inicial-

mente formulada por Haldane e Oparin e se tornou a experiência clássica sobre a origem da

vida. Neste experimento Urey e Miller tentaram reproduzir em laboratório as supostas condi-

ções da atmosfera primitiva colocando em um balão de vidro os gases metano, amônia, hidro-

gênio e vapor de água. Posteriormente eles submeteram tal mistura a um aquecimento pro-

longado. Uma centelha elétrica de alta tensão cortava continuamente o ambiente onde

estavam contidos os gases e ao fim de certo tempo foi comprovado o aparecimento de molé-

culas de aminoácidos. Com esta experiência Urey e Miller não provavam que aminoácidos

realmente se formaram na atmosfera primitiva, eles apenas demonstraram que, caso as condi-

ções propostas por Oparin e Haldane tivessem ocorrido, a síntese de aminoácidos teria sido

perfeitamente possível.

32


FONTE IMAGEM: BIOLOGIA DE CÉSAR E SEZAR

Pouco tempo depois, em 1957, Sidney Fox submeteu uma mistura de aminoácidos secos

a um aquecimento prolongado e demonstrou que eles reagiam entre si, formando cadeias pep-

tídicas, com aparecimento de moléculas protéicas pequenas.

As experiências de Urey-Miller e Fox têm sido discutidas em muitos aspectos, por e-

xemplo, após alguns anos geólogos sugeriram ser improvável a Terra ter abrigado essa atmos-

fera exótica. Apesar das discussões sobre o experimento de Urey-Miller, atualmente muitos

estudiosos que pesquisam a origem da vida o consideram o marco mais importante da área.

Até 1953, entre os cientistas ainda era disseminada a crença de que a vida poderia ser um pro-

duto de alguma lei misteriosa da natureza e não poderia ser explicada pela química conven-

cional. Entretanto, Urey e Miller demonstraram que a origem da vida era um assunto que po-

deria ser investigado cientificamente.

STANLEY MILLER DIANTE DO APARATO UTILIZADO NO CÉLEBRE

EXPERIMENTO SOBRE A ORIGEM DA VIDA

(FONTE IMAGEM: WWW.NYTIMES.COM)

33 BIOLOGIA GERAL

NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO BIOLÓGICA

Uma característica básica da vida é o seu alto grau de ordem. A organização biológica é

baseada numa hierarquia de níveis estruturais. Os átomos (menor parte da matéria formada

por prótons, nêutrons e elétrons) constituem a matéria que forma os seres vivos e estão orde-

nados em biomoléculas complexas. Na matéria viva entre os elementos químicos mais fre-

quentes podem ser citados o carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N) e fós-

foro (P). Nos seres vivos estes elementos químicos combinam-se entre si por intermédio de

ligações químicas formando biomoléculas denominadas substâncias orgânicas, como as prote-

ínas, glicídios, lipídeos e ácidos nucléicos.

Proteínas: As proteínas são macromoléculas complexas fundamentais sob todos os as-

pectos estruturais e funcionais das células. Nos animais, as proteínas correspondem a cerca de

80% do peso dos músculos desidratados, cerca de 70% da pele, 90% do sangue seco e 50% ou

mais do peso seco de uma célula. Mesmo nos vegetais as proteínas estão presentes. As proteí-

nas são formadas pelo encadeamento de moléculas relativamente simples chamadas aminoá-

cidos que se mantêm unidos através de ligações peptídicas. Os aminoácidos contêm átomos de

carbono, hidrogênio e oxigênio e nitrogênio em sua estrutura. Existem muitas classes diferen-

tes de proteínas, cada qual especializada para uma função biológica diversa. As principais fun-

ções desempenhadas pelas proteínas são: catálise de reações biológicas, elementos estruturais

(colágeno, queratina), energética, condutora de gases (hemoglobina), hormonal, defesa, enzi-

mática e nutricional.

MOLÉCULA DE HEMOGLOBINA – PROTEÍNA PRESENTE NAS HEMÁCIAS QUE

TRANSPORTA O O2 NO SANGUE

FONTE IMAGEM: WWW.ADAM.COM

Curiosidade: A bactéria Escherichia coli (bactéria

parasita comumente encontrada no intestino do homem

e de outros animais de sangue quente) pode conter cerca

de 600 a 800 tipos de proteínas, em um organismo com-

plexo como o do homem, por exemplo, há milhares de

34


proteínas diferentes, cada qual com funções específicas e natureza química distinta.

IMAGEM: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM)

Glicídios: Os glicídios, também conhecidos como carboidratos, hidra-

tos de carbono ou açúcares, são moléculas compostas por átomos de carbo-

no, hidrogênio e oxigênio. Os glicídios representam a principal fonte de e-

nergia para a célula, e também são constituintes estruturais importantes da

parede celular e das substâncias intercelulares.

REPRESENTAÇÃO DA MOLÉCULA DE GLICOSE

FONTE IMAGEM: WWW.PORTALMIE.COM

Lipídios:

Os lipídios são substâncias muito abundantes em animais e vegetais. Compreendem os

óleos, as gorduras, as ceras, os lipídios compostos (fosfolipídios, por exemplo) e os esteroides,

que representam um grupo de moléculas caracterizadas por serem insolúveis em água e solú-

veis em solventes orgânicos, como álcool, éter e clorofórmio. Estas biomoléculas desempe-

nham várias funções biológicas no organismo, entre elas: reserva energética, armazenamento e

transporte de “combustível” metabólico, componente estrutural das membranas biológicas,

isolante (térmico, elétrico e mecânico) e regulação de atividades celulares pela ação de hor-

mônios. Os lipídios se encontram distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas mem-

branas celulares e nas células de gordura e exercem diferentes funções biológicas como repre-

sentado abaixo.

ILUSTRAÇÃO DA MOLÉCULA DE FOSFOLIPÍDIO. CLASSE DE LI-

PÍDIO MAIS IMPORTANTE DO PONTO DE VISTA ESTRUTURAL


35 BIOLOGIA GERAL

TIPOS DE LIPÍDIOS EXEMPLOS PAPEL BIOLÓGICO

ÓLEOS E GORDURAS

(GLICERÍDEOS)

Reserva energética em ani-

mais e vegetais. Nas aves e nos

mamíferos, funcionam como isolante

térmico, impedindo perda de calor

pela pele. Funcionam também como

amortecedores contra impactos me-

cânicos.

LIPÍDIOS SIMPLES

CERAS

Impermeabilização de super-

fícies sujeitas à desidratação, como

superfícies de folhas e frutos.

LIPÍDIOS COMPOSTOS

FOSFOLIPÍDIOS

Componente estrutural nas

membranas plasmáticas das células

animais e vegetais e também abun-

dantes no tecido nervoso.

COLESTEROL

Componente das membranas

celulares, participação na composi-

ção de outros esteroides.

ESTEROIDES TESTOSTERONA,

PROGESTERONA E

ESTRADIOL

Atuam como hormônios rela-

cionados com a atividade sexual, na

formação dos caracteres sexuais

secundários e na gravidez.

Ácidos nucléicos: No interior dos núcleos de todas as células eucariontes existe um

complicado trançado de proteínas e ácidos nucléicos, que dão origem aos cromossomos. Os

ácidos nucléicos são as biomoléculas mais importantes no controle celular, pois carregam as

informações genéticas e hereditárias, através de uma codificação química chamada de código

genético. Há dois tipos de ácidos nucléicos, o ácido desoxirribonucléico (DNA) e o ácido ri-

bonucléico (RNA). O DNA foi descoberto em 1869, mas suas funções na genética só foram

demonstradas em 1943. Em 1953, James Watson e Francis Crick desvendaram a estrutura em

dupla-hélice do DNA. Tanto o DNA quanto o RNA são formados por cadeias de nucleotí-

deos, que por sua vez consistem de três subunidades: um grupo fosfato (PO4), um açúcar com

cinco átomos de carbono e uma base nitrogenada, assim chamada porque sua estrutura em

anel contém nitrogênio além do carbono. O ácido desoxirribonucléico, ou DNA, é uma dupla

hélice, como se fosse dois “cordões” moleculares “enrolados” um no outro, ligados covalente-

mente por ligações entre as bases adjacentes. Pode ser visto como sendo uma escada torcida,

36


em que os lados da escada são formados por uma sequência alternada de açúcares e fosfatos.

Ligado a cada açúcar está uma base nitrogenada. Há dois tipos de bases nitrogenadas, as piri-

midinas, que têm um único anel de nitrogênio e carbono, e purinas, que têm dois desses anéis.

As três pirimidinas encontradas nos ácidos nucléicos são a timina (T), a citosina (C) e a uraci-

la (U); as duas purinas são a adenina (A) e a guanina (G).As moléculas de DNA e RNA se di-

ferenciam principalmente em função do peso molecular, do tipo de açúcar e base nitrogenada

e da configuração espacial. Em relação ao tipo de açúcar em vez de desoxirribose, o RNA con-

tém ribose, que apresenta um átomo de oxigênio a mais que a desoxirribose (desoxi significa

“um oxigênio a menos”). Já em função das bases nitrogenadas, o DNA contém adenina, gua-

nina, timina e citosina; as bases do RNA são a adenina, guanina, uracila e citosina. Apesar de

possuírem composição química semelhante, o DNA e o RNA desempenham papéis biológicos

distintos. O DNA é o ácido nucléico presente nos cromossomos e é portador da informação

genética. A função do RNA consiste em transcrever a mensagem genética presente no DNA e

traduzi-la em proteínas.

ORGANIZAÇÃO DA MATÉRIA VIVA E A ESTRUTURA DAS CÉLULAS

Além das biomoléculas orgânicas (carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos), a

composição química dos seres vivos é representada também por substâncias inorgânicas como

a água e os sais minerais. As moléculas orgânicas e inorgânicas se combinam entre si para

formar as células. Com exceção dos vírus, todos os seres vivos são constituídos de células, uni-

dades funcionais e estruturais dos organismos.

Todos os organismos vivos são constituídos por uma ou mais células. As células são es-

truturas complexas capazes de si nutrir, crescer e reproduzir. A grande maioria das células

apresenta dimensões reduzidas ou microscópicas e desta forma só podem ser observadas com

um aparelho de aumento como o microscópio. Embora as células apresentem a mesma estru-

tura de base, existem variantes por cada tipo, em número suficiente para criar a imensa varie-

dade de formas vivas que conhecemos. No corpo humano, por exemplo, existe cerca de 300

tipos celulares diferentes, cada qual com uma função específica. Cada célula consiste, em geral,

de um núcleo central, esférico, imerso em uma grade solução, o citoplasma, que por sua vez é

envolto por uma membrana celular de natureza fosfolipídica.

MOLÉCULAS DE DNA E RNA

FONTE IMAGEM: BIOLOGIA DE SÔNIA LOPES E SÉRGIO ROSSO – ED. SARAIVA

37 BIOLOGIA GERAL

Membrana celular: A membrana celular ou plasmática é uma delgada película de 5nm

de espessura, composta por uma bicamada lipídica, contínua,com proteínas inseridas na sua

superfície. A membrana plasmática é uma estrutura crucial para a vida de uma célula, ela se-

para o conteúdo da célula do meio externo e controla de forma seletiva as trocas de substân-

cias entre o meio intercelular e extracelular. Nas células vegetais a membrana plasmática é

reforçada pela parede celular e nas células animais é recoberta por uma camada denominada

cobertura celular.

Citoplasma: O citoplasma é o componente celular que se localiza espacialmente entre a

membrana celular e o núcleo e contém uma solução aquosa conhecida como hialoplasma. O

hialoplasma é uma substância aquosa concentrada de substâncias químicas onde estão imersas

diferentes tipos de organelas que executam atividades diversas, como respiração, excreção,

armazenamento de substâncias nutritivas etc. A funções básicas do citoplasma é regular a en-

trada e a saída de substâncias trocadas com o meio externo e estabelecer ligações com as célu-

las vizinhas.

Núcleo: O núcleo se mantém individualizado e separado do restante da célula através de

uma membrana nuclear conhecida como carioteca, esta por sua vez se comunica com o cito-

plasma através de poros nucleares. O núcleo possui duas funções básicas: regular as reações

químicas que ocorrem na célula, e armazenar as informações genéticas da célula. O interior do

núcleo é preenchido por uma matriz denominada de nucleoplasma, um líquido de consistên-

cia gelatinosa, similar ao citoplasma.

Quanto ao número de células os seres vivos podem ser:

UNICELULARES: Uma única célula. Exemplo: Protozoários, bactérias, alguns fungos e

algas.

PLURICELULARES ou MULTICELULARES: Presença de várias células especializadas

que desempenha diversas funções necessárias a sobrevivência do organismo.

De acordo a sua organização estrutural as células podem ser classificadas em dois tipos,

procariontes e eucariontes.

CÉLULAS PROCARIONTES: As células procariontes, foram as primeiras e mais sim-

ples formas de vida que apareceram na Terra – no seu interior, não se distinguem estruturas

ou setores especializados. A principal característica deste tipo celular é a ausência da membra-

na nuclear ou carioteca, de forma que o material nuclear encontra-se misturado ao material

citoplasmático. A este grupo pertencem seres unicelulares ou coloniais como as bactérias e as

algas cianofíceas ou cianobactérias.

38


ALGAS CIANOFÍCEAS OU CIANOBACTÉRIAS, MICROORGANISMOS COM CARAC-

TERÍSTICAS DE BACTÉRIAS, PORÉM COM UM SISTEMA FOTOSSINTETIZANTE

SEMELHANTE AO DAS ALGAS

FONTE IMAGEM: WWW.ENQ.UFSC.BR/CIANOBACTERIAS.HTML

CÉLULAS EUCARIONTES: As células eucariontes são mais complexas que as células

procariontes. Este tipo celular apresenta no seu interior observam-se duas zonas: o núcleo,

envolvido numa membrana e contendo as moléculas de DNA (nas quais se encontra a infor-

mação genética), e o citoplasma, este último está dividido em compartimentos formados a

partir de um retículo de membranas e contêm numerosas organelas, cada uma das quais de-

sempenhando uma tarefa específica na vida da célula. A maioria dos animais e dos vegetais é

dotada deste tipo celular.

CÉLULA EUCARIÓTICA ANIMAL COM NÚCLEO INDIVIDUALIZADO E

ORGANELAS CELULARES ‘MERGULHADAS’ NO CITOPLASMA

FONTE IMAGEM: WWW.SCIENCEPHOTOLYBRARY.COM

SAIBA MAIS SOBRE A ORIGEM DAS CÉLULAS EUCARIÓTICAS

39 BIOLOGIA GERAL

E TUDO COMEÇOU ASSIM...

A vida na Terra surgiu há cerca de 5 bilhões de anos, em um local mais inóspito que

Marte atualmente: uma poça de água em um oceano primitivo cercado por muito pouco

oxigênio e rico em gases tóxicos. Nos 2 bilhões de anos que se seguiram, nosso planeta foi

habitado apenas por bactérias. Porém, um fato extraordinário ocorreu nesse período: al-

gumas delas passaram a explorar o hidrogênio – um recurso abundante por aqui – e a

combiná-lo com oxigênio para obter a energia de uma forma muito mais eficiente que a

usada pelos outros seres da época. Estavam inventadas a fotossíntese e a respiração celular.

Posteriormente, cerca de 3,5 bilhões de anos atrás, outro evento surpreendente ocorreu:

surgiu um novo tipo celular muito mais complexo, maior e eficiente na utilização dos re-

cursos ambientais. Eram as células eucarióticas, que diferem das procarióticas, mais primi-

tivas, pela presença de um núcleo definido pela membrana. Como isso ocorreu é algo mis-

terioso e de verificação praticamente impossível. Esse mistério se deve à natureza das

células, diminutas e de preservação praticamente nula nos registros fósseis.

Atualmente, a hipótese mais aceita para explicar como surgiram as células eucarióticas

é conhecida como teoria endossimbionte (de endo = interna + simbiose = relação ecológi-

ca em que ambos os parceiros ganham). Proposta no começo do século 20 pelo biólogo

russo Konstantin Merezhkovsky (1855-1921), essa teoria foi “redescoberta” em 1967 por

uma professora da Universidade de Massachusetts (EUA) chamada Lynn Margulis em um

artigo inicialmente rejeitado pelo Journal of Theoretical Biology, mas que hoje é conside-

rado um dos clássicos da biologia moderna.

LYNN MARGULIS, BIÓLOGA CONHECIDA POR SUA TEORIA

REFORMULADA SOBRE O SURGIMENTO DAS CÉLULAS EUCA-

RIÓTICAS FONTE IMAGEM: WWW.ZGAPA.PL

A teoria endossimbionte propõe que nossas células surgiram após eventos sucessivos

de fagocitose entre procariotos. Contudo, algumas dessas bactérias primitivas, por uma ra-

zão desconhecida, acabaram não sendo digeridas por seus predadores e permaneceram em

seu interior usufruindo da abundância de compostos semidigeridos presentes no cito-

plasma dessas células. Com o decorrer do tempo, os procariotos fagocitados passaram a

oferecer a suas células capturadoras vantagens como uma maior eficiência de utilização da

40


energia contida nos alimentos, através da fotossíntese ou da respiração celular. Isso fez

com que essas células obtivessem vantagens sobre suas vizinhas, que dependiam de formas

pouco eficientes para a obtenção de energia, como a fermentação.

RICKETTSIAS

A teoria endossimbionte tem sido apoiada por descobertas sobre a natureza e evolução

das mitocôndrias e cloroplastos, organelas celulares que apresentam várias características

de seus antepassados, similares às atuais Rickettsias – grupo de bactérias parasitas intrace-

lulares associadas a doenças como o tifo. Essas organelas possuem tamanho, morfologia,

ribossomos (as pequenas fábricas onde são feitas as proteínas), além de uma série de enzi-

mas e parte do material genético semelhante ao encontrado nas Rickettsias primitivas.

Rickettsia prowazekii, BACILO CAUSADOR DE UMA FORMA DE TIFO. AS Rickett-

sias ATUAIS SÃO SIMILARES AOS ANTEPASSADOS DE MITOCÔNDRIAS E

CLOROPLASTOS, E ATÉ HOJE MANTÊM VÁRIAS DE SUAS CARACTERÍSTICAS


Embora a endossimbiose envolvendo mitocôndrias e cloroplastos seja mais conhecida,

alguns cientistas recorrem a essa teoria para explicar praticamente todas as aquisições das

células eucarióticas, como o núcleo, os lisossomos, peroxissomos, flagelos e cílios. Algumas

pesquisas recentes têm, porém, questionado alguns pontos da teoria endossimbionte. Em

edição recente da revista Science, por exemplo, um grupo liderado por David Penny, da

Universidade de Massey, na Nova Zelândia, ataca a proposta de que o genoma dos eucari-

otos tenha surgido após episódios de fusão entre procariotos. Segundo os autores, embora

essa hipótese pareça atraente, ela não encontra respaldo em dados obtidos após análise das

proteínas encontradas apenas nos eucariotos. Algumas dessas moléculas, alegam eles, não

possuem similares ou ancestrais nos procariotos e, portanto, não poderiam ter evoluído a

41 BIOLOGIA GERAL

partir das células primitivas. Penny e colaboradores propõem que eucariotos e procariotos

tenham derivado de um ancestral comum, provavelmente extinto.

Martin Embley e William Martin, respectivamente da Universidade de Newcastle u-

pon Tyne (Inglaterra) e de Dusseldorf (Alemanha), também publicaram recentemente, na

revista Nature, um artigo sobre a origem dos eucariotos. Esses pesquisadores defendem

que a ocorrência de outros eventos, além daqueles envolvendo mitocôndrias e cloroplas-

tos, é questionável devido à escassez de evidências. Até agora, praticamente todas as pistas

sobre a origem dos eucariotos se baseiam em comparações de seu genoma com o dos pro-

cariotos. Novas evidências poderão surgir à medida que pesquisas sejam realizadas em lo-

cais candidatos a abrigarem formas primitivas de procariotos e de eucariotos (como, por

exemplo, sedimentos abissais marinhos, pântanos e outros locais assustadores). Quem sa-

be esses estudos nos ajudem, no futuro, a elucidar esse elo perdido de nossa criação.

FONTE TEXTO: HTTP://CIENCIAHOJE.UOL.COM.BR

TEORIA CELULAR

A teoria celular foi formulada em princípios do século XIX, pelos alemães Matthias Sc-

hleiden e Theodor Schwann. Estes concluíram que as células constituem todo o tecido do cor-

po de animais e plantas, e que, de certa maneira, elas são unidades individuais com vida pró-

pria. Em outras palavras a teoria celular estabelece a célula como a unidade morfofisiológica

dos seres vivos, ou seja, a célula é a unidade básica da vida.

CÉLULAS EM PROCESSO DE DIVISÃO


IMPORTÂNCIA DA TEORIA CELULAR

O conhecimento da teoria celular foi uma das mais importantes realizações na história

da Biologia, sendo visto até hoje como a base fundamental para a explicação da estrutura e

funcionamento dos organismos animais e vegetais. Tal importância decorre do fato de que

essa teoria estabelece que as células são as unidades básicas morfofisiológicas dos seres vivos,

42


como mencionado anteriormente, além de “que elas são as menores unidades capazes de ter

vida independente”, isto é, são capazes de obter e utilizar substâncias do meio para produzir e

manter o ser vivo.

Outro fato importante decorrente do desenvolvimento da teoria celular é a possibilidade

do entendimento dos níveis mais complexos de organização dos seres vivos, a partir da análise

dos níveis mais simples. Assim, no século XX, os cientistas pensavam que se conhecessem

melhor as células, poderiam saber mais sobre a vida. Com o desenvolvimento da teoria celu-

lar, também foi possível conhecer o mundo dos microrganismos e então esclarecer como os

seres vivos surgiram.

De acordo a teoria celular podemos destacar quatro generalizações:

1) Todos os seres vivos são formados por células, exceto os vírus. Como os vírus são

parasitas intracelulares obrigatórios, ou seja, não conseguem sobreviver sem o hospedeiro,

são considerados acelulares;

2) Todas as reações ocorrem ao nível celular;

3) As células são portadoras de material genético;

4) Toda célula origina-se de outra pré-existente: novas células se formam pela repro-

dução de células preexistentes, por meio da divisão celular.

1.1.2 CONTEÚDO 2. A LÓGICA DA CONDIÇÃO VITAL

VÍRUS: SERES VIVOS OU NÃO VIVOS?

ILUSTRAÇÃO DO VÍRUS INFLUENZA A – H1N1, RESPONSÁVEL PELA GRIPE

SUÍNA

43 BIOLOGIA GERAL


Em 1935, o pesquisador norte-americano Wendel Stanley conseguiu, pela primeira vez,

isolar um vírus: o do mosaico do tabaco (TMV – Tobacco Mosaic Virus). Esse vírus causa a

morte das plantas do fumo, e o suco das folhas infectadas, mesmo depois de passar por micro-

filtros que retêm bactérias, mantém o poder de contaminar outras plantas.

Esses novos organismos revelaram, para surpresa dos biólogos, que não tinham uma es-

trutura celular, como todos os demais seres vivos. Hoje sabemos que os vírus são apenas mo-

léculas de ácido nucléico (DNA – adenovírus ou RNA – retrovírus) envolvidas por uma cáp-

sula protéica e, portanto, muito menores e mais simples do que as bactérias.

OS VÍRUS CONSISTEM TIPICAMENTE DE UMA CÁPSULA DE PROTEÍNA, UMA

ESTRUTURA PROTEINÁCEA (O CAPSÍDEO) QUE ARMAZENA E PROTEGE O

MATERIAL GENÉTICO VIRAL (DNA ADENOVÍRUS OU RNA RETROVÍRUS). O

ENVELOPE, NORMALMENTE DERIVADO DA MEMBRANA CELULAR DO

HOSPEDEIRO ANTERIOR, ENVOLVE O CAPSÍDEO EM ALGUNS VÍRUS, ENQUANTO

EM OUTROS O CAPSÍDEO É A ESTRUTURA MAIS EXTERNA. O CAPSÍDEO PROTEGE

O GENOMA VIRAL CONTIDO NELE E TAMBÉM PROVÉM O MECANISMO PELO

QUAL O VÍRUS INVADE SEU PRÓXIMO HOSPEDEIRO


Os vírus sequestram o mecanismo celular dos seus hospedeiros para produzir mais par-

tículas virais e completar o seu ciclo de vida. Eles podem se reproduzir e transmitir caracterís-

ticas hereditárias, mas são dependentes das complexas enzimas de seus hospedeiros, ou seja,

são parasitas intracelulares obrigatórios e não possuem forma de reprodução independente.

Quando não estão se reproduzindo, os vírus não manifestam nenhuma atividade vital:

não crescem, não reagem a estímulos, não degradam e nem fabricam substâncias. No entanto

a sua capacidade reprodutiva é assombrosa: um único vírus é capaz de produzir, em poucas

horas, milhões de novos indivíduos.

44


As doenças causadas por vírus são conhecidas por viroses. Algumas viroses podem levar

a morte, como a raiva e a AIDS; outras podem passar despercebidas, porém todas precisam ser

estudadas pela ciência, pois os vírus podem se modificar com o tempo, ou seja, evoluir, e de

uma doença simples pode surgir uma doença fatal.

Atualmente não há remédios eficientes para destruir os vírus dentro do organismo hu-

mano. Somente o próprio sistema imunológico ou de defesa de cada indivíduo pode combatê-

los, devido à presença de células capazes de produzir proteínas especiais chamadas de anti-

corpos, que podem se combinar com as substâncias que formam os vírus e assim destruí-los.

Faz-se necessário a presença do vírus ou de uma vacina, que normalmente é o próprio vírus

atenuado ou morto, para que haja a resposta do sistema imune. Ainda assim, a melhor manei-

ra de combater os vírus é manter um hábito de vida saudável e equilibrado, para que o nosso

organismo esteja sadio e forte para que as células do sistema imunológico possam funcionar

adequadamente.

Doenças como a AIDS, gripe, resfriado, rubéola, caxumba, hepatite A, raiva, sarampo e

poliomielite (paralisia infantil), são causadas por vírus, entre outras.

Curiosidade: Você sabe qual o tempo de vida de um vírus ou uma bactéria no ambien-

te?

A capacidade de sobrevivência do vírus fora do hospedeiro ou no ambiente externo

varia muito de uma espécie para outra. Em sua forma extracelular, os vírions (partícula vi-

ral individual completa) podem permanecer inertes por dezenas ou até mesmo centenas de

anos. Esta sobrevivência é influenciada principalmente por fatores ambientais como tem-

peratura, pH, umidade relativa do ar e possivelmente se relaciona também às característi-

cas do envoltório protéico (capsídeo) que envolve o material genético viral e a membrana

glicoprotéica quando presente (adquirida a partir da membrana plasmática da célula para-

sitada).

Estudos têm analisado o tempo de sobrevivência para diferentes tipos de vírus e já fo-

ram obtidas algumas estimativas para este período. Exemplos:

- Os vírus da febre aftosa podem sobreviver nos mais diversos ambientes no período

de 25 horas até 2 anos. Especialmente se estiver associado à matéria orgânica como solo,

plantas forrageiras, pêlos de animais, leite em pó, roupas de algodão, sapatos de couro etc.;

- O vírus da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS) (uma das viroses emergentes

mais preocupantes) pode sobreviver durante horas fora do corpo humano e até quatro dias

em dejetos humanos, ou ainda, pode sobreviver pelo menos 24 horas em uma superfície de

plástico a temperatura ambiente e por amplos períodos de frio;

- O vírus da gripe aviária sob diferentes condições ambientais podem permanecer ati-

vos por períodos que variam desde 30 até 600 dias;

45 BIOLOGIA GERAL

- Estudos apontam que no inverno, vários fatores facilitam o aparecimento e propaga-

ção do vírus da gripe comum humana. As temperaturas baixas e a menor incidência de ra-

diação ultravioleta seriam algumas aumentam as hipóteses de sobrevivência do vírus du-

rante um tempo suficiente para que se possa ser transmitido de um indivíduo infectado

para um indivíduo saudável;

- O HIV aparentemente não sobrevive por muito tempo fora do organismo, estima-se

que pode sobreviver apenas algumas horas (o intervalo de tempo ainda não é preciso) e

uma gota de qualquer detergente comum poderia matá-lo. Vale relembrar que a transmis-

são do HIV ocorre geralmente por meio de sangue, esperma e secreções vaginais contami-

nadas;

Em relação a alguns vírus como hepatite B e C, pouco se sabe também sobre a capaci-

dade de sobrevivência em superfícies inanimadas.

Quanto às bactérias, vale destacar que são organismos altamente adaptáveis capazes de

crescer utilizando um grande número de distintas fontes de carbono e nitrogênio e de o-

cupar uma variedade inesgotável de nichos ecológicos. Considerando-se uma célula isola-

da, o tempo de vida de uma bactéria vai desde o término da divisão celular anterior até o

final da próxima divisão. Contudo, uma população de bactérias pode permanecer ativa por

um tempo indeterminado. Algumas bactérias também podem produzir esporos, estruturas

que as tornam resistentes ao calor, ao frio e até mesmo agentes químicos como desinfetan-

tes. Logo, assim como ocorre com os vírus, é provável que o tempo de sobrevivência varie

de uma espécie para outra. Vários fatores podem afetar o crescimento e sobrevivência de

uma população bacteriana, incluindo: concentração de oxigênio, temperatura, pH, luz, ra-

diação ionizante ou ultravioleta, disponibilidade de nutrientes, interações com outras po-

pulações bacterianas, número de indivíduos, presença de predadores, presença de metabó-

litos tóxicos resultantes do metabolismo das células da população em crescimento ou

presença de agentes antimicrobianos tais como antibióticos. Rossi et al (2008) faz uma sé-

rie de considerações e citações a respeito de fatores que podem influenciar no tempo de

sobrevivência das bactérias. Entre as informações mais relevantes estão: “[...] A capacidade

de adaptação do microorganismo ao estresse ambiental é um importante fator para a sua

sobrevivência e disseminação no meio ambiente. A água é fundamental para a sobrevivên-

cia bacteriana e a sua remoção induz a ocorrência de eventos celulares irreversíveis, como

desnaturação protéica, ruptura da membrana e perda de compostos citoplasmáticos, que

podem ser letais. A literatura ainda relata que a sobrevivência bacteriana é aumentada na

presença de açúcar, sangue e soro, provavelmente pelo fato da solução hipertônica reter

moléculas de água, permitindo maior tempo para as células ajustarem seu metabolismo às

novas condições...”.

Além da reconhecida resistência de alguns microrganismos à dessecação, as diferentes

superfícies nas quais são depositados e substâncias associadas também podem influenciar

46


na preservação da viabilidade. Estudos anteriores apontam que o tempo de sobrevivência

bacteriana em superfícies secas (pisos, tecidos etc.) pode ser aumentado e favorecido na

presença de fluídos biológicos (sangue, escarro, urina etc.), pois a matéria orgânica favore-

ce a adesão bacteriana sobre superfícies inanimadas. Pesquisas apontam, por exemplo, que

o sangue é capaz de preservar a viabilidade de Staphylococcus aureus por 60 a 70 dias, de-

pendendo do suporte carreador (tecido de algodão, fibras sintéticas e piso cerâmico). Sta-

phylococcus aureus estão entre os principais patógenos relacionados à ocorrência de infec-

ções hospitalares. A literatura relata também uma relação direta entre o tempo de

sobrevivência e o grau de contaminação, visto que algumas células bacterianas podem

manter-se viáveis em decorrência de outras servirem de fonte de nutrientes. Já em condi-

ções secas, a viabilidade bacteriana do Staphylococcus aureus já foi mantida por até 14 dias

na ausência de material orgânico, sendo esse período prolongado na presença de saliva ar-

tificial e sangue, evidenciando mais uma vez o efeito protetor de algumas substâncias para

as células bacterianas.

(FONTE TEXTO: ROSSI ET AL, 2008)

Os seres vivos e a matéria inanimada possuem propriedades diferentes. Os organismos

vivos são dotados de um conjunto de características que não existem na matéria bruta (sem

vida). Tais características são listadas a seguir:

1. Composição química, celular complexa e organizada: Na matéria inanimada

como a água, o ar e o solo, os átomos e moléculas se organizam de forma simples

e pouco precisa, já nos seres vivos, as moléculas e átomos se organizam forman-

do as células e suas respectivas estruturas especializadas. Nos seres vivos além

das substâncias inorgânicas (água e sais minerais) também estão presentes com-

postos orgânicos, que são formados por átomos de carbono formando longas

cadeias contendo outros átomos, como os de oxigênio, nitrogênio e hidrogênio.

Estas substâncias orgânicas são os açúcares, proteínas, lipídeos, ácidos nucléicos,

dentre outras.

2. Nutrição, respiração e metabolismo: Os seres vivos estão em constante ativida-

de e isso os obriga a um consumo contínuo de energia. Para que isso ocorra, os

seres vivos realizam a nutrição e a respiração. No processo de nutrição os orga-

nismos vivos absorvem matéria e energia do ambiente para se desenvolver e

manter suas funções vitais. O metabolismo corresponde a uma série de reações

químicas envolvidas na transformação e utilização da matéria em energia pelos

seres vivos. Quanto à forma de nutrição os organismos podem ser classificados

como autótrofos ou heterótrofos. Na nutrição autotrófica, realizada apenas pelas

47 BIOLOGIA GERAL

plantas, algas e certas bactérias, os organismos utilizam matéria inorgânica do

ambiente (gás carbônico, água e sais minerais) para sintetizar matéria orgânica.

Enquanto que na nutrição heterótrofa, realizada pelos animais, protozoários,

fungos e pela maioria das bactérias, os organismos utilizam a matéria orgânica

existente no ambiente. Quanto à forma de respiração os seres vivos podem ser

anaeróbios ou aeróbios. Os organismos anaeróbios produzem energia na ausên-

cia de oxigênio molecular (O2), e os aeróbios utilizam o oxigênio molecular para

obter energia.

Pandorina sp, UM AUTÓTROFO MODERNO. A Pandorina É UM GÊNERO DE

ALGA VERDE COMPOSTA POR ATÉ 32 CÉLULAS, QUE FORMAM UMA COLÔNIA

GLOBULAR E SE MANTÉM UNIDAS POR MATERIAL MUCILAGINOSO. CADA UMA

DESSAS CÉLULAS É FOTOSSINTETIZANTE E PODE SOBREVIVER

INDEPENDENTEMENTE

FONTE IMAGEM: WWW.ALLBIOLOGY.NET/ALGEA

3. Respostas aos estímulos ambientais: Os diferentes organismos reagem de for-

ma variada aos estímulos ou modificações do ambiente. Essa capacidade de res-

posta é considerada uma característica fundamental e universal da vida. As rea-

ções dos seres vivos aos estímulos ambientais são de natureza útil e adaptativa,

contribuindo para a sobrevivência das espécies. O crescimento das raízes dos ve-

getais em direção ao solo; o fechamento de folhas sensitivas quando são tocadas;

o fechamento dos olhos diante de uma luz forte são exemplos de reações dos se-

res vivos a estímulos ambientais.

4. Os seres vivos são homeostáticos: A homeostase é a capacidade de manter o

meio interno em condições adequadas, independente dos fatores externos. Um

dos exemplos mais familiares de homeostase é a capacidade dos mamíferos de

manter a temperatura do corpo constante apesar das mudanças de temperatura

do meio externo.

48


5. Reprodução e crescimento: Diferente da matéria inanimada os seres vivos mos-

tram a capacidade de se reproduzir, gerando “cópias” em gerações sucessivas. A

reprodução é o processo biológico que permite aos seres vivos a perpetuação da

espécie e pode ser classificada como assexuada ou sexuada. Na reprodução asse-

xuada um novo indivíduo se origina a partir de “fragmentos” de um organismo

pré-existente, o novo descendente em questão apresenta material genético idên-

tico ao do indivíduo original. Desta forma na reprodução assexuada não há for-

mação de gametas (células germinativas especializadas) e recombinação de genes

para formar novos indivíduos. A reprodução sexuada por sua vez ocorre sempre

na presença de gametas, que se unem para formar a célula ovo ou zigoto (pri-

meira célula do novo indivíduo). Nos animais, os gametas masculinos são os es-

permatozoides e o gameta feminino é chamado de óvulo. Após a fecundação o

zigoto passa pelos processos de desenvolvimento e crescimento, em que ocorrem

sucessivas divisões celulares, e, após o nascimento se sucede o aumento do ta-

manho físico do corpo. Nos seres vivos o crescimento ocorre devido à incorpo-

ração e transformação dos alimentos.

ESPERMATOZOIDE TENTANDO FERTILIZAR UM ÓVULO


6. Adaptação: Os seres vivos possuem a capacidade de modificar-se ao longo do

tempo, através do processo de evolução, desenvolvendo adaptações adequadas à

sobrevivência.

(FONTE IMAGEM: WWW.OPOPULO.BLOGSPOT.COM)

49 BIOLOGIA GERAL

Para saber mais...

Os menores organismos vivos em nosso planeta são as pleuropneumonias ou mico-

plasmas (PPLO), microorganismos unicelulares patogênicos com cerca de 0,125 a 1,115

mícrons de diâmetro. Os maiores organismos vivos são as sequoias, que podem atingir 100

metros de altura.

1.1.3 CONTEÚDO 3. NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DOS SERES VIVOS

Ao estudar a vida podemos distinguir diversos níveis hierárquicos de organização bioló-

gica que vão desde o nível microscópico ao planetário. Pode-se estudar um ser vivo em qual-

quer um dos seus diversos níveis de organização: organismo, sistemas, órgãos, tecidos e célu-

las.

Cada um dos níveis de organização biológica está contido no nível precedente. Por e-

xemplo: Um organismo é constituído de vários sistemas; cada sistema é formado por vários

órgãos; cada órgão apresenta vários tecidos; qualquer tecido é composto de muitas células. A

célula é considerada a unidade vital de um ser vivo. Entretanto, existem alguns níveis abaixo

do nível celular. As células contêm orgânulos. Os orgânulos por sua vez são constituídos de

moléculas, e estas são constituídas por átomos.

Existem, ainda, níveis de organização situados acima do de organismo. São aqueles es-

tudados pela Ecologia. O conjunto de organismos de uma mesma espécie constitui uma popu-

lação. As várias populações que convivem numa determinada área formam uma comunidade.

Ao conjunto de comunidade e fatores não-vivos damos o nome de ecossistema. Por fim, todos

os ecossistemas da Terra constituem, em conjunto, a biosfera.

ÁTOMOS → MOLÉCULAS→ ORGANELAS → CÉLULAS → TECIDOS → ÓRGÃOS →

SISTEMAS → ORGANISMO → POPULAÇÃO → COMUNIDADE OU BIOCENOSE →

ECOSSISTEMA → BIOSFERA

ÁTOMOS: Componentes básicos das moléculas e da matéria comum.

MOLÉCULA: Conjunto eletricamente neutro de dois ou mais átomos unidos por pares

compartilhados de elétrons (ligações covalentes) que se comportam como uma única partícu-

la.

50


ORGANELAS: Estruturas com funções especializadas que se encontram suspensas no

citoplasma celular.

CÉLULAS: Unidades morfológicas e funcionais dos seres vivos.

TECIDOS: Conjunto de células especializadas, iguais ou diferentes entre si que intera-

gem e desempenham determinada função.

ÓRGÃO – Conjunto de tecidos que interagem para exercer determinada função.

SISTEMAS: Conjunto de órgãos que interagem entre si e que funcionam em harmonio-

sa interdependência.

ORGANISMO: Conjunto integrado dos sistemas.

POPULAÇÃO: Conjunto de indivíduos da mesma espécie que vive num determinado

local.

COMUNIDADE: Conjunto de populações de espécies distintas que vivem em um

mesmo local.

ECOSSISTEMA: Comunidades + Fatores abióticos (luz,água,solo).

BIOSFERA: Conjunto de ecossistemas da terra.

NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO BIOLÓGICA, DO ÁTOMO À BIOSFERA. O GUARÁ,

NO CENTRO DO ESQUEMA, É UMA ESPÉCIE DE LOBO DOS CERRADOS

BRASILEIROS

(FONTE: BIOLOGIA DE SÔNIA LOPES E SÉRGIO ROSSO – ED.SARAIVA)

51 BIOLOGIA GERAL

MAPA CONCEITUAL

52


ESTUDOS DE CASO

GERAÇÃO ESPONTÂNEA

A ideia de que seres vivos pudessem surgir por outros processos além da reprodução foi

muito difundida até meados do século XIX, sendo conhecida como teoria da geração espontâ-

nea ou teoria da abiogênese. Admitia-se, por exemplo, que rãs e crocodilos podiam se formar

a partir da lama do fundo de rios e lagos.

Van Helmont (1648), médico belga, chegou a formular uma “receita” para produzir ca-

mundongos em laboratório a partir da matéria não viva. Ele escreveu: “[...] colocam-se, num

canto sossegado e pouco iluminado, camisas sujas. Sobre elas espalham-se grãos de trigo, e o

resultado será que, em vinte e um dias, surgirão ratos [...]”.

A crença na abiogênese era tamanha, que Van Helmont não considerou a possibilidade

de os ratos serem atraídos pelas condições favoráveis, como o abrigo e o alimento, e não pro-

duzidos espontaneamente.

1. A partir dessa leitura, planeje um experimento para testar essa hipótese, lembrando-se

do controle experimental. A que conclusões deveríamos chegar considerando os co-

nhecimentos atuais sobre a origem dos seres vivos?

2. Discuta com os seus colegas a esse respeito.

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53 BIOLOGIA GERAL

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

QUESTÃO 01

Miller, em 1953, testou a hipótese da Evolução Gradual dos Sistemas Químicos para

provar a origem da vida no planeta. Para isso, ele construiu um aparelho que simulava as con-

dições da Terra primitiva, introduziu nele gases que provavelmente constituíam a atmosfera e

adicionou água, a qual, ao ser fervida, formava vapor. A mistura gasosa foi submetida a des-

cargas elétricas, simulando as condições do clima da época. Após a condensação do material,

verificou-se a presença de aminoácidos.

Baseado no texto e em seus conhecimentos pode-se afirmar que todas as alternativas es-

tão corretas, EXCETO.

a) Provou apenas a formação de moléculas e não a origem do primeiro ser vivo;

provavelmente esse era semelhante a um procarionte atual, apresentando apenas

uma membrana externa, citoplasma e material genético disperso.

b) Provou que, sob certas condições, é possível haver formação de compostos orgâ-

nicos, sem a participação de seres vivos.

c) Não provou a formação de moléculas com função energética, portanto os pri-

meiros seres vivos provavelmente eram heterotróficos, produzindo seu próprio

alimento.

d) Obteve moléculas orgânicas que fazem parte das proteínas, as quais exercem pa-

péis essenciais nas células, como por exemplo, as funções enzimáticas.

e) Não provou a formação de uma molécula com função de gene. Essa molécula

provavelmente tenha sido semelhante ao RNA, pois ele, além de transmitir as ca-

racterísticas, tem capacidade de se autoduplicar.

Texto para as questões 2 e 3.

“Hoje, as células encontram-se envoltas em membranas, semelhantes a sacos, feitas de

substâncias gordurosas, como os fosfolipídios”. Moléculas assim, com a capacidade de se

agregarem em finas películas, formando minúsculas bolhas esféricas ocas, terão produzido

as membranas em redor dos protobiontes. A partir do momento em que isto sucedeu, o

mundo passou a ser habitado pelas primeiras células. Havia, então, na Terra, vida reco-

nhecida como tal.

54


QUESTÃO 02

O pré-requisito fundamental para os eventos citados no texto é:

a) O desenvolvimento de processos bioenergéticos, resultando em autonomia fun-

cional dos protobiontes.

b) A formação de moléculas com propriedades de autorreplicação.

c) O estabelecimento de uma complexa maquinaria para síntese protéica.

d) A utilização de polissacarídeos como fonte primordial de energia.

e) O surgimento de moléculas protéicas complexas, com propriedades catalíticas.

QUESTÃO 03

O ambiente em que os eventos iniciais da História da Vida aconteceram era marcada-

mente diverso do atual. Em razão disso, pode-se destacar como uma das características desse

ambiente a:

a) Existência de uma crosta terrestre rica em óxidos metálicos.

b) Ausência de água na forma líquida.

c) Ocorrência de uma atmosfera altamente redutora.

d) Predominância de baixas temperaturas.

e) Presença de camada de ozônio.

QUESTÃO 04

Considere os princípios biológicos que sustentam a existência dos seres vivos na Terra e

a possibilidade, no futuro, de uma sonda espacial vir a transmitir dados de outro planeta, indi-

cando a presença de sais minerais, água, gás carbônico, ureia e oxigênio. Qual das argumenta-

ções relacionadas abaixo poderia ser biologicamente interpretada como a mais coerente com a

suposição de existência de vida nesse outro planeta?

a) A presença de oxigênio é uma prova irrefutável, porque todo ser vivo depende

dele para respiração.

b) A água, pois devido a sua importância biológica constitui uma evidencia da pos-

sibilidade da existência de vida.

c) Os sais minerais comprovam a presença de vida, pois os fósseis encontrados na

Terra são constituídos de carbonatos e fosfatos.

55 BIOLOGIA GERAL

d) A detecção de gás carbônico revela a presença de reações fotossintéticas e, con-

sequentemente, a presença de plantas.

QUESTÃO 05

A gripe é uma das doenças que mais fez vítimas na história da humanidade. Suas epi-

demias, que ainda ocorrem todo o ano, já assustam tanto quanto a AIDS. As epidemias, quase

sempre no inverno, ocorrem quando o vírus sofre uma mutação que o torna mais virulento e

irreconhecível pelos sistemas imunológicos das pessoas infectadas, Hoje o mundo se assusta

com a nova gripe H1N1. Baseando-se em nossos estudos sobre os vírus e nas notícias na mídia

sobre esta pandemia, é correto afirmar que:

a) A nova gripe é transmitida através da carne de porco.

b) Muitos antibióticos estão sendo usados no combate a esse vírus.

c) As pessoas estão ficando com este tipo de gripe porque se recusam a usar a vacina.

d) É um vírus mutante e o nosso sistema imunológico ainda não possui defesas para ele.

e) A nova gripe se tornou uma pandemia e se iniciou no México.

CONSTRUINDO CONHECIMENTO

(FONTE IMAGEM: WWW.VEJA.ABRIL.COM.BR)

Você sabia que...

INFLUENZA A (H1N1)

A gripe suína é causada pelo vírus influenza A de subtipo H1N1. Todos os anos sur-

gem diversas variantes do vírus influenza A, causador da gripe comum, que podem ir des-

de pequenas alterações no material genético do vírus, até grandes recombinações. Mas, a

cada 30 anos em média, surgem vírus completamente novos, vindos de animais, como as

56


aves e os suínos. Se eles forem facilmente transmitidos entre humanos, tem o potencial de

causar uma pandemia, como o que ocorreu em 1918, com a gripe espanhola.

Anteriormente a gripe era chamada de "suína" porque um teste de laboratório mostrou

que muitos dos genes do novo vírus eram semelhantes ao vírus influenza que normalmen-

te é encontrado nos porcos da América do Norte. Porém, um estudo mais recente mostrou

que o novo vírus é bem diferente daquele que normalmente circula entre os porcos norte-

americanos. O vírus da nova gripe contém material genético dos vírus humanos, de aves e

suínos.

Com o passar do tempo, esses vírus pandêmicos se tornam “reconhecidos” pelo siste-

ma de defesa de nosso organismo e oferecem menos risco à população. Enquanto isso,

medidas preventivas devem ser tomadas como recomenda o Instituto Brasileiro de Audi-

toria em Vigilância Sanitária (Inbravisa), que está repassando aos que o procuram cinco

recomendações dadas pelos Centros de Controle de Enfermidades (CDC, na sigla em in-

glês), dos Estados Unidos. São elas: 1) evitar contato direto com pessoas gripadas; 2) ficar

em casa se estiver em período de transmissão da doença (até cinco dias após o início dos

sintomas); 3) cobrir a boca e o nariz com um lenço de papel ao tossir ou espirrar; 4) lavar

as mãos frequentemente (principalmente antes de comer ou de tocar os olhos, nariz ou

boca e depois de tossir, de espirrar e de usar o banheiro); 5) usar máscara cirúrgica em lo-

cais de grande concentração de pessoas, como aeroportos, ruas movimentadas e shopping

centers. As autoridades sanitárias americanas também orientam, como forma de aumentar

a resistência do organismo, que as pessoas se vacinem contra a gripe comum, tenham no

mínimo 8 horas de sono por dia, bebam líquidos em abundância, consumam alimentos

nutritivos e pratiquem exercícios físicos. De acordo com a Inbravisa, as dicas do CDC de-

vem ser seguidas pelos brasileiros. A elas, o Ministério da Saúde recomenda que o ambien-

te doméstico seja arejado e receba a luz solar, o que ajuda a eliminar os possíveis agentes

das infecções respiratórias e que se evite tocar os olhos, nariz ou boca após contato com

superfícies.

57 BIOLOGIA GERAL

FORMAÇÃO DO NOVO VÍRUS DA GRIPE SUÍNA. O ESQUEMA ILUSTRA DOIS

TIPOS DIFERENTES DE VÍRUS INFLUENZA (ILUSTRADOS NO TOM ROSA E VERDE)

INFECTANDO UMA CÉLULA SUÍNA (ESFERA ROSA). OS VÍRUS UTILIZAM A

MAQUINARIA ENZIMÁTICA DA CÉLULA PARA SE REPRODUZIR. DURANTE ESTE

PROCESSO OS GENOMAS DOS DOIS TIPOS VIRAIS INFECTANTES PODEM SER

RECOMBINADOS PARA FORMAR UMA NOVA CEPA VIRAL (ILUSTRADAS NO TOM

AZUL-ARROXEADO). SE A NOVA ESTIRPE VIRAL SE TORNA HÁBIL PARA

INFECTAR CÉLULAS HUMANAS EM UMA POPULAÇÃO SEM IMUNIDADE PRÉVIA,

SURGE A POSSIBILIDADE DE QUE OCORRA UMA PANDEMIA

TEXTO ADAPTADO DOS SITES: WWW.FOLHAONLINE.COM.BR

WWW.SAUDE.GOV.BR

(FONTE IMAGEM: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM)

AULA PRÁTICA

TEMA: OBSERVANDO CÉLULA ANIMAL E VEGETAL

Introdução

As células são as unidades funcionais e estruturais da vida. Desde os menores organis-

mos, que são compostos por uma única célula (unicelulares), até os organismos mais comple-

xos (multicelulares), todos apresentam essa estrutura que representa um tema unificador para

o estudo da matéria viva.

58


As células apresentam uma grande diversidade, porém cada uma atua como uma unida-

de independente e parcialmente autônoma.

Objetivos:

• Observar células vegetais em folha de Elódea (planta aquática);

• Observar células do epitélio bucal;

• Comparar células vegetais e animais quanto à forma e ao revestimento.

Materiais:

• Microscópio;

• Lâminas e lamínulas;

• Placa de Petri;

• Folhas de Elódea;

• Papel filtro;

• Conta gotas;

• Afastador de língua descartável;

• Corante azul de metileno.

Procedimentos:

Prepare as lâminas da seguinte maneira:

Lâmina 1: Retire uma folha de planta aquática Elódea e coloque-a sobre a lâmina. Adi-

cione uma gota de água sobre ela e cubra-a com a lamínula, retirando o excesso de água com o

auxílio do papel filtro.

Lâmina 2: Raspe delicadamente, com o auxílio do afastador de língua, a parte interna da

sua boca (mucosa bucal), onde obterá uma massa sobre a lâmina. Cubra com a lamínula e

coloque uma gota de corante. Retire o excesso com a ajuda do papel de filtro.

• Focalize as duas lâminas, utilizando o menor aumento do microscópio.

• Passe para o aumento médio e desenhe o que você observou.

Observações:

59 BIOLOGIA GERAL

• Desenhe o que você observou:

Lâmina 1 Lâmina 2

Aumento médio:___x Aumento médio:___x

• Compare as duas lâminas e preencha a tabela abaixo:

CARACTERÍSTICAS CÉLULA VEGETAL CÉLULA ANIMAL

FORMA

PRESENÇA DE

CLOROPLASTOS

REVESTIMENTO

(MEMBRANAS)

• Analise os resultados:

a)Quais são as diferenças que você pode observar entre as células animais e vegetais?

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

b)Quais foram as três partes fundamentais das células observadas pelos primeiros cito-

logistas?

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

c)Em que consiste e qual é a importância da técnica de coloração em citologia?

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

60


d)Quais são as diferenças existentes entre as células procariontes e eucariontes quanto

ao núcleo e citoplasma?

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

Indicação de livro didático

Título do livro: Vida: A Ciência da Biologia. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. Sadava,

D.; Orians, G.; Purves, B.; Heller, C.; Hillis, D.

Sinopse: Tradução brasileira de livro universitário de circulação mundial, que apresenta

a Biologia Geral em 9 volumes. Elaborado por cinco cientistas atuantes em diversas áreas da

biologia básica e aplicada, possui um projeto gráfico moderno, que estimula o leitor e auxilia

no entendimento do conteúdo apresentado, através de diversos recursos de aprendizagem.

Indicação de livro paradidático

Título do livro: O que é vida afinal? Para entender a Biologia do Século XXI. Rio de Ja-

neiro: Relume Dumará. 2000.312p. EL-Hani, C.N. & Videira, A.A.P.

Sinopse: É dos avanços da biologia que se esperam os grandes saltos científicos que virão

transformar radicalmente... a vida. “O que é vida? – Para entender a biologia do século XXI” é

uma coletânea de textos criados para que tanto o grande público como os professores e alunos

das escolas brasileiras possam saber mais sobre as mudanças que já começam a acontecer.

61 BIOLOGIA GERAL

Numa época de incessantes descobertas e de muita velocidade na circulação de notícias, só um

livro como este pode fornecer os esclarecimentos fundamentais aos professores do ensino

médio e universitário, além do público leigo ávido por entender os novos tempos das ciências

da vida. A nova biologia é explicada através de um texto acessível e sério, mas sem as conces-

sões ou simplificações próprias dos livros didáticos.

62


63 BIOLOGIA GERAL

1.2 TEMA 2. OS PROCESSOS BIOENERGÉTICOS E O RECONHECIMENTO DE QUE VIDA É TRABALHO

1.2.1 CONTEÚDO 1. A IMPORTÂNCIA DOS PROCESSOS BIOENERGÉTICOS

Todo ser vivo para sobreviver necessita continuamente de energia, que é obtida a partir

de substâncias orgânicas constituintes dos alimentos.

EM ATIVIDADES FÍSICAS AERÓBICAS COMO A CORRIDA, OS MÚSCULOS ES-

QUELÉTICOS E A MUSCULATURA CARDÍACA EXIGEM GRANDE QUANTIDADE DE

ENERGIA PARA TRABALHAR. A ENERGIA NECESSÁRIA PARA A CONTRAÇÃO

MUSCULAR É SUPRIDA PELAS MITOCÔNDRIAS, ORGANELAS QUE SÃO A SEDE DA

RESPIRAÇÃO CELULAR


Mesmo quando não realizamos nenhuma atividade física, nosso corpo está sempre per-

dendo energia. Observando a tabela abaixo, temos a estimativa da quantidade de calorias des-

pendida por uma pessoa de 64 kg em algumas de suas atividades diárias:

ATIVIDADE Número

de horas x

Massa Cor-

poral x

kcal/kg

=

Kcal (to-

tal)

DORMINDO 8 64 1,0 512,0

SENTADO 3 64 1,4 268,8

64


ESCREVENDO 5 64 1,6 512,0

EM PÉ 2 64 1,8 230,4

ANDANDO 3 64 3,0 576,0

EXERCITANDO-SE 3 64 5,0 960,0

Total=

3,059,2 kcal

A energia que um ser vivo necessita continuamente é utilizada para manter suas diversas

atividades celulares, nas quais moléculas são modificadas, quebradas ou unidas entre si, trans-

formando-se em outras. Essa intensa e incessante atividade de transformação química consti-

tui o que chamamos de metabolismo.

As reações metabólicas podem ser classificadas em: reações de síntese, que são aquelas

em que as moléculas mais simples são unidas para formar moléculas de maior complexidade;

e reações de degradação, nas quais moléculas complexas são quebradas, transformando-se em

outras mais simples.

O conjunto de reações de síntese, por meio do qual um organismo vivo constrói as

complexas moléculas orgânicas que formam seu corpo, constitui o anabolismo. As reações de

degradação de moléculas constituem o catabolismo e é por meio das reações catabólicas que

os seres vivos obtêm a matéria prima e a energia necessária à vida.

A degradação dos alimentos

A DEGRADAÇÃO DOS ALIMENTO


Assim que os alimentos são ingeridos, os lipídeos, proteínas e polissacarídeos que os in-

tegram começam a ser degradados em moléculas cada vez menores por ação de uma grande

quantidade de enzimas.

65 BIOLOGIA GERAL

A primeira etapa da quebra enzimática dos alimentos ocorre na luz do tubo digestivo,

sendo desta forma extracelular. Mediante enzimas produzidas por células do tubo digestivo,

os lipídeos são convertidos em ácidos graxos e glicerol, as proteínas são transformadas em

aminoácidos e os carboidratos são degradados em monossacarídeos (principalmente glicose).

Após absorção pelo epitélio intestinal, as moléculas degradadas ingressam na corrente sanguí-

nea, de onde são conduzidas para o interior das células.

A glicose pode ser utilizada como fonte de energia tanto na presença de oxigênio (con-

dições aeróbicas), quanto na sua ausência (condições anaeróbicas). Entretanto, considera-se

que a produção máxima de energia, a partir da oxidação de compostos orgânicos, só pode ser

atingida sob condições aeróbicas. Quando a energia é extraída dos compostos sem a presença

do oxigênio, o processo é chamado de fermentação, assunto que será discutido mais adiante.

TRÊS TIPOS DE COMBUSTÍVEIS SÃO

USADOS

PELO ORGANISMO PARA GERAR

ENERGIA. A GLICOSE,

ARMAZENADA COMO GLICOGÊNIO,

PERMITE A REGENERAÇÃO

DO ATP (PRINCIPAL FONTE DE

ENERGIA CELULAR) FORA

DA MITOCÔNDRIA E SEM

NECESSIDADE DE OXIGÊNIO, GERANDO

ÁCIDO LÁCTICO (OU LACTATO). OS

ÁCIDOS GRAXOS SÃO ESTOCADOS

COMO TRIGLICERÍDIOS E OS AMINOÁCIDOS VÊM DE ALIMENTOS

OU PROTEÍNAS DO CORPO. ESSES COMBUSTÍVEIS GERAM ÁCIDO

PIRÚVICO OU ACETIL-COENZIMA-A, USADOS NAS MITOCÔNDRIAS

PARA REGENERAR ATP POR DOIS PROCESSOS INTERLIGADOS

EM SEQUÊNCIA (CICLO DE KREBS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA)

FONTE IMAGEM : CIÊNCIA HOJE, AGOSTO 2008

66


O influxo de energia através dos sistemas vivos envolve três processos: O primeiro con-

siste na captura de energia solar e sua conversão em energia química. O segundo processo

equivale à conversão da energia química, produzida pela energia luminosa, em formas de e-

nergia que possam participar de transações celulares e o terceiro processo é a utilização dessa

energia para a manutenção do metabolismo celular.

Em última instância o sol é a fonte geradora da energia proveniente dos alimentos. Nas

plantas, a partir de dióxido de carbono (CO2) e água (H2O), a energia luminosa solar incita

uma série de reações, que após produzir oxigênio (O2) convertem esta energia luminosa em

energia química. A energia nos alimentos de origem vegetal é absorvida pelos animais herbí-

voros, que irão constituir na cadeia alimentar a fonte de energia para os animais carnívoros. O

homem por possuir tanto hábito carnívoro quanto herbívoro recorre às duas fontes de ali-

mento. As substâncias alimentícias (classificadas em carboidratos, gorduras, minerais e H20),

ingressam pelo aparelho digestivo e após a retirada do conteúdo energético os produtos resi-

duais formados serão a H2O e o CO2, que podem se somar aos produtos nitrogenados resul-

tantes do catabolismo (assimilação ou processamento da matéria adquirida para obtenção de

energia) de proteínas.

ATP: A MOLÉCULA CARREADORA DE ENERGIA

Obter energia necessária para o metabolismo sempre foi questão vital para os seres vi-

vos. Durante a evolução eles desenvolveram diferentes mecanismos para conseguir tal energia

e aqueles que não foram bem sucedidos não sobreviveram. A energia numa célula é produzida

por ela mesma a partir dos nutrientes absorvidos. Para que isso ocorra, entretanto, a célula

deve quebrar estas moléculas de nutrientes no citoplasma por reações exotérmicas. A energia

liberada nestas reações é armazenada sob a forma de moléculas de ATP e será utilizada para

promover as demais reações químicas de que o organismo necessita. O melhor desempenho

obtido pelas células se deve a degradação dos alimentos de forma gradual, por meio de enzi-

mas que elas mesmas sintetizam. A seguir será descrito com maior detalhamento como a mo-

lécula de ATP é formada na célula.

Quando substâncias orgânicas são degradadas ou quebradas nos organismos vivos, co-

mo açúcares e gorduras, por exemplo, parte da energia liberada é convertida em calor e outra

parte é armazenada sobre a forma de adenosina trifosfato ou ATP, moléculas presentes em

todas as células vivas e que participam de uma grande variedade de reações bioquímicas.

67 BIOLOGIA GERAL

MOLÉCULA DE ATP OU ADENOSINA TRIFOSFATO)


A adenosina trifosfato é a molécula mais importante na captura e transferência de ener-

gia livre em sistemas biológicos. Embora outras moléculas de energia ocorram nas células, o

ATP é a “moeda corrente” universal de energia química; ela é encontrada em todos os tipos de

organismos e deve ter ocorrido nas primeiras formas de vida.

Para uma maior compreensão sobre as funções realizadas pelo ATP, é necessário conhe-

cer melhor sua estrutura. A molécula de ATP é formada por três componentes: O primeiro

componente é uma base nitrogenada, a adenina; o segundo é um açúcar de cinco átomos de

carbono, chamado de ribose; e terceiro elemento é o fosfato, combinação de um átomo de

fósforo como quatro átomos de oxigênio. Como o próprio nome se refere (adenosina trifosfa-

to), estão presentes três grupos de fosfato. O terceiro fosfato pode ser removido do ATP por

uma reação chamada hidrólise gerando uma molécula de ADP ou adenosina difosfato. A re-

moção do segundo fosfato por sua vez produz AMP ou adenosina monofosfato. Nas reações

em que são retiradas as moléculas de fosfato uma quantidade relativamente grande de energia

é liberada.

CONVERSÃO DE UMA MOLÉCULA DE ADP EM ATP PELO GANHO DE UM Á-

TOMO DE FOSFÓRO (P)


A fotossíntese, respiração aeróbica, fermentação e quimiossíntese representam os prin-

cipais processos bioenergéticos necessários para a sobrevivência dos organismos inferiores e

superiores. A seguir cada um destes processos será descrito com maior detalhamento.

68


1.2.2 CONTEÚDO 2. METABOLISMO ENERGÉTICO I – CONDIÇÕES AERÓBIAS

FOTOSSÍNTESE

FOTOSSÍNTESE


1.Conceito

Fotossíntese é o processo pelo qual plantas, algas marinhas, fitoplâncton e cianobacté-

rias capturam a energia do sol e a convertem em energia química, ou ainda pode ser definido

como a síntese de glicose (C6H12O6) e oxigênio (O2) a partir de dióxido de carbono (CO2) e

água (H2O). Ressaltando-se que o oxigênio liberado provém da água e não do gás carbônico.

A fotossíntese constitui a rota pela qual praticamente toda a energia entra na nossa biosfera e

sua equação tradicional pode ser representada pela seguinte fórmula:

2. Cloroplastos – “A Sede da fotossíntese”

Nos organismos eucarióticos a fotossíntese ocorre em uma especializada organela intra-

celular – o cloroplasto. Os cloroplastos equivalem a uma classe de plasto, organoides caracte-

rísticos das células vegetais que acumulam substâncias em seu interior. Dentre os plastos, os

mais abundantes e importantes no processo de fotossíntese são os cloroplastos, onde estão as

moléculas de clorofila.

69 BIOLOGIA GERAL

CLOROPLASTOS NAS CÉLULAS DE UMA PLANTA


Os produtos imediatos da fotossíntese, NADPH (nicotinamida adenina di-fosfato) e

ATP, são utilizados pelas células fotossintéticas para produzir uma grande variedade de molé-

culas orgânicas. Nas plantas, os produtos incluem um açúcar de baixo peso molecular que é

utilizado posteriormente nos processos metabólicos de muitas células não-fotossintetizantes.

Durante os períodos de fotossíntese intensa, parte dos fotoassimilados é temporariamente

armazenada nos cloroplastos como grãos de amido. À noite, a sacarose (açúcar) produzida a

partir do amido é exportada para a folha.

Tanto os cloroplastos quanto as mitocôndrias – organelas responsáveis pela respiração

celular e que serão apresentados nos próximos tópicos – têm como função primordial produ-

zir energia metabólica, são relacionados à teoria da endossimbiose, contém seu próprio mate-

rial genético e se replicam por divisão. Entretanto os cloroplastos são maiores e mais comple-

xos do que as mitocôndrias e desempenham uma ampla variedade de funções nas células

vegetais. Além de realizar a fotossíntese, os cloroplastos sintetizam aminoácidos e os compo-

nentes lipídicos de suas próprias membranas. A conversão do nitrito (NO2-) em amônia

(NH3), uma etapa essencial na assimilação de nitrogênio nos compostos orgânicos, também

ocorre nos cloroplastos.

3. Estrutura dos cloroplastos

70


CLOROPLASTO DE FOLHA DO TABACO

IMAGEM: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM

Nos vegetais superiores os cloroplastos são organelas de grande dimensão (5 to 10 µm

de comprimento). Eles são envolvidos por uma dupla membrana de natureza protéica conhe-

cida como “envelope”. O espaço interno do envelope é preenchido pelo estroma, uma subs-

tância amorfa (sem forma definida). Em adição as membranas internas e externas do envelo-

pe, os cloroplastos contêm um terceiro sistema interno de membranas, chamado de

membrana tilacoide. A membrana tilacoide delimita uma rede de sacos discoides achatados e

empilhados. Esses sacos são os tilacoides ou lamelas. A palavra "tilacoide" vem do grego tila-

kos, que significa saco. Nos cloroplastos, muitos dos tilacoides ocorrem, caracteristicamente,

em forma de discos empilhados, sendo denominados de grana. No interior de cada grana são

encontrados a clorofila (que são ativos na conversão da energia do sol em energia química) e

outros pigmentos.

De um modo geral, as três membranas dividem os cloroplastos em três compartimentos

internos distintos:

(1) o espaço intermembrana entre as duas membranas do envelope;

(2) o estroma, o qual se encontra dentro do envelope, mas fora da membrana tilacoide;

(3) o lúmen do tilacoide.


MICROFOTOGRAFIA DE DOIS CLOROPLASTOS DA FOLHA DE ERVILHA.

CADA CLOROPLASTO É VISTO COMO UM CORTE LONGITUDINAL E CONTÉM

SACOS OU MEMBRANAS ACHATADAS CONHECIDAS COMO GRANA. OS

CLOROPLASTOS SÃO REVESTIDOS POR UMA DUPLA MEMBRANA. O GRANA CON-

TÉM OS PIGMENTOS DE CLOROFILA, ONDE AS REAÇÕES DE LUZ OCORREM

DURANTE A FOTOSSÍNTESE

71 BIOLOGIA GERAL


REPRESENTAÇÃO DA ESTRUTURA DENOMINADA DE GRANA, NO INTERIOR

DOS CLOROPLASTOS

4. Etapas da fotossíntese:

As reações da fotossíntese ocorrem em duas fases: clara ou fotoquímica e fase escura ou

química.

4.1. Fase clara ou fotoquímica da fotossíntese

A fase clara ou etapa fotoquímica ocorre somente na presença de luz solar. A energia

luminosa é utilizada para formar ATP a partir de ADP bem como para reduzir moléculas

transportadoras de elétrons, principalmente NADHP+. A fase clara da fotossíntese acontece

no interior dos tilacoides, cujas faces internas de suas membranas apresentam moléculas de

clorofila.

No cloroplasto, a clorofila e outras moléculas de pigmentos estão embebidas nos tilacoi-

des em unidades discretas de organização chamadas fotossistemas. Cada fotossistema contém

um conjunto de cerca de 250 a 400 moléculas de pigmentos e consiste em dois componentes

intimamente ligados. Dentro dos fotossistemas, as moléculas de clorofila estão ligadas a prote-

ínas específicas e situadas em locais que permitem a captação eficiente de energia luminosa. A

clorofila, ao ser iluminada, perde elétrons, o que origina. "vazios" na molécula do pigmento. O

destino dos elétrons perdidos e a “reocupação” desses vazios podem obedecer a dois meca-

nismos distintos, chamados fotofosforilação cíclica e fotofosforilação acíclica. Resumida-

mente a etapa fotoquímica pode ser divida em três subfases:

A - Fotofosforilação cíclica

72


B - Fotofosforilação acíclica

C - Fotólise da água

A - Fotofosforilação cíclica

Este mecanismo envolve o sistema fotossintetizante conhecido como fotossistema I. No

chamado fotossistema I, predomina uma classe de clorofila conhecida como clorofila a. A

molécula de clorofila, ao ser iluminada, perde um par de elétrons excitados (ricos em energia).

Estabelece-se, na molécula da clorofila, um "vazio" de elétrons. Os elétrons perdidos são rece-

bidos por um aceptor primário de elétrons (ferredoxina) e posteriormente são recolhidos por

uma série de citocromos, que aceitam elétrons adicionais e tornam-se instáveis, transferindo

esses elétrons para outras moléculas.

À medida que passam pela cadeia de citocromos, os elétrons vão gradativamente per-

dendo energia, que é empregada na fosforilação – produção de ATP pela união de mais um

grupo de fosfato a uma molécula de ADP. Como essa fosforilação é possível graças à energia

luminosa, captada pelos elétrons da clorofila, é chamada fotofosforilação. Após a passagem

pela cadeia de citocromos, os elétrons retornam à molécula da clorofila, ocupando o "vazio"

que haviam deixado anteriormente. Como os elétrons retornam para a clorofila, o processo é

cíclico.


FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA: UMA DAS SUBETAPAS DA FASE CLARA DA

FOTOSSÍNTESE

B - Fotofosforilação acíclica

73 BIOLOGIA GERAL

Esse mecanismo emprega dois sistemas fotossintetizantes: o fotossistema I e o fotossis-

tema II. No fotossistema I, predomina a clorofila a, enquanto no fotossistema II, predomina a

clorofila b.

A clorofila a, iluminada, perde um par de elétrons ativados, recolhidos por um aceptor

especial (ferredoxina). Ao mesmo tempo, a clorofila b, excitada pela luz, perde um par de elé-

trons que, depois de atravessarem uma cadeia de citrocromos, ocupa o "vazio" deixado na mo-

lécula da clorofila a. Durante a passagem desses elétrons pela cadeia de citocromos, há libera-

ção de energia e produção de ATP (fosforilação). Como o "vazio de elétrons" da clorofila a não

é preenchido pelos mesmos elétrons que saíram dessa molécula, o mecanismo é chamado fo-

tofosforilação acíclica.

C – Fotólise da água

Paralelo aos dois processos anteriores (fotofosforilação cíclica e acíclica) ocorre um ter-

ceiro processo chamado fotólise da água (ou reação de Hill). O processo de fotólise da água

ocorre no interior dos cloroplastos e a água é decomposta na presença da luz. Na fotólise da

água ocorre liberação de oxigênio molecular (O2) para atmosfera, além da produção de elé-

trons e prótons de hidrogênio para a estabilização elétrica da clorofila B e do NADP-- produ-

zidos na fotofosforilação acíclica.

Fotólise da água:

2H2O —> 4H+ + 4 e- + O2

4H- + 2NADP-- —> 2NADPH2

4e- + clorofila B —> clorofila B neutralizada

Faça agora uma breve revisão sobre a fase clara da fotossíntese!

De acordo com o que foi estudado pode-se concluir que a fase clara ou fotoquímica da

fotossíntese envolve a ocorrência dos seguintes fenômenos:

1) Absorção de energia luminosa pela clorofila;

2) Síntese de ATP;

3) Fotólise da água com liberação de O2 para a atmosfera;

4) Produção de NADPH2.

74


O ATP e o NADPH2 produzidos na fase clara serão utilizados na fase escura da fotos-

síntese.

4.2. Fase escura ou química da fotossíntese

Na segunda etapa da fotossíntese, a energia produzida sob a forma de ATP e NADPH2

durante a fase clara é utilizada para incorporar carbono em moléculas orgânicas, ou seja, é

nesta fase que se forma a glicose (representada na fórmula geral da fotossíntese) pela reação

entre o gás carbônico do ar e os NADPH2 e ATPs produzidos na fase clara. Essas reações o-

correm no estroma do cloroplasto e não requerem luz, são por isso, denominadas reações de

escuro. Entretanto essa designação traz um erro, sugere que a fase escura da fotossíntese só

ocorre no escuro. Na verdade, trata-se de uma etapa que não depende da luz, embora possa

ocorrer da mesma maneira na presença da mesma.

As reações da fase escura ou química da fotossíntese envolvem um ciclo conhecido co-

mo ciclo de Calvin (nome dado ao seu descobridor, Melvin Calvin, da Universidade da Cali-

fórnia, Berkeley). Neste processo a cada “volta” do ciclo, o produto inicial é regenerado. Ainda

na fase escura, as reações convertem a energia química, produzidas durante a fase clara em

formas adequadas para armazenamento e transporte e, além disso, são elaboradas estruturas

básicas de carbono conhecidas como moléculas de 3-fosfoglicerato (PGA – substância com

três átomos de carbono) a partir das quais todas outras moléculas orgânicas dos sistemas vivos

são produzidas. Este último processo que equivale à conversão do CO2 em compostos orgâni-

cos é conhecido como fixação do carbono. A seguir o ciclo de Calvin é descrito de forma su-

cinta.

Durante o ciclo de Calvin o dióxido de carbono (CO2) e a água deverão reagir com um

composto previamente existente no interior do cloroplasto – a ribulose 1,5-bifosfato (RuBP),

que é uma substância com cinco átomos de carbono e dois grupos fosfato. Quando tal reação

ocorre, são formadas moléculas de 3-fosfoglicerato, do qual podem ser formados glicose e

outros compostos orgânicos. O 3-fosfoglicerato pode ainda ser oxidado para formar ATP. A

glicose é um dos compostos necessários para o funcionamento da célula, sendo submetidas,

por exemplo, aos processos de oxidação da respiração celular.

Embora a glicose seja um dos produtos da fotossíntese nas equações gerais, muito pouca

glicose livre é gerada pelas células fotossintetizantes. A maior parte do carbono fixado é con-

vertida, preferencialmente em sacarose, o principal açúcar de transporte das plantas, ou em

amido, o principal carboidrato de reserva das plantas.

75 BIOLOGIA GERAL

5. Fatores que afetam a fotossíntese

Quando se avalia a taxa fotossintética de uma planta, percebe-se que essa taxa pode au-

mentar ou diminuir, em função de certos parâmetros. Esses parâmetros são conhecidos como

fatores limitantes da fotossíntese.

a) Disponibilidade de pigmentos fotossintetizantes: Como a clorofila é o princi-

pal pigmento fotossintetizante responsável pela captação da energia luminosa, a

sua ausência restringe a possibilidade de captar energia e capacidade de produzir

matéria orgânica.

b) Disponibilidade de enzimas e cofatores: As reações fotossintéticas são regula-

das por enzimas específicas e uma variedade de cofatores. A quantidade desses

elementos deve ser apropriada, para que a fotossíntese ocorra adequadamente.

c) Concentração de CO2: O CO2 (gás carbônico ou dióxido de carbono) é o subs-

trato utilizado na etapa química como fonte de carbono que é incorporado às

moléculas orgânicas. Para as algas e cianobactérias, o dióxido de carbono é en-

contrado dissolvido na própria água circundante. Na maioria das plantas, o CO2

alcança as células fotossintetizantes através de aberturas especiais encontradas

nas folhas e caules verdes, chamados estômatos. Na ausência de CO2, a intensi-

dade da fotossíntese é nula. Aumentando-se a concentração de CO2, a intensi-

dade do processo também aumenta. Entretanto, essa elevação não é constante e

ilimitada. Quando todo o sistema enzimático envolvido na captação do carbono

estiver saturado, aumentos adicionais na concentração de CO2 não serão acom-

panhados pela elevação na taxa fotossintética.

MODELO MOLECULAR DA MOLÉCULA DE DIÓXIDO DE CARBONO OU CO2.

AS ESFERAS VERMELHAS REPRESENTAM O OXIGÊNIO E AS BRANCAS O CARBONO.


76



ELETROMICROGRAFIA ELETRÔNICA DE ESTÔMATOS ABERTOS NA

SUPERFICIE DA FOLHA DA FOLHA DO TABACO. O DIÓXIDO DE CARBONO AL-

CANÇA AS CÉLULAS FOTOSSINTETIZANTES ATRAVÉS DESTAS ESTRUTURAS

d) Temperatura: Qualquer temperatura abaixo ou acima da “temperatura ótima”

(temperatura na qual a atividade fotossintetizante é máxima e que varia entre os

vegetais) resulta em condições limitantes para as reações de fotossíntese. Abaixo

da temperatura “ótima” a energia cinética das moléculas reagentes (CO2 e H2O)

é insuficiente para alcançar o rendimento químico. Na fase escura da fotossíntese

as etapas são reguladas por enzimas, e essas por sua vez apresentam suas ativida-

des influenciadas pela temperatura. Acima da “temperatura ótima” as enzimas

podem sofrer desnaturação e a velocidade das reações tende a diminuir.

e) Comprimento de onda: A absorção de luz pelas clorofilas a e b, principalmente,

e secundariamente pelos pigmentos acessórios, como os carotenoides, determina

o espectro de ação da fotossíntese. Nota-se uma excelente atividade fotossintética

nas faixas do espectro correspondentes à luz violeta/azul e à luz vermelha, e pre-

cária atividade na faixa da luz verde, uma vez que essa luz é quase que comple-

tamente refletida pelas folhas, que apresentam coloração na grande maioria das

vezes também verde.

f) Intensidade luminosa: Quando uma planta é colocada em completa obscurida-

de, ela não realiza fotossíntese. Aumentando-se a intensidade luminosa, a taxa

fotossintética também aumenta. Contudo, a partir de certo ponto, novos aumen-

tos na intensidade de iluminação não são acompanhados por elevação na taxa da

fotossíntese atingindo-se um ponto de saturação luminosa.

77 BIOLOGIA GERAL

FONTE IMAGEM: WWW.BIOTEC-AHG.COM.BR

TEXTO: LESMA-DO-MAR TORNA-SE SER AUTÓTROFO

A fotossíntese é o processo por meio do qual os seres chamados autótrofos ou autotró-

ficos, como vegetais, algumas espécies de microalgas (ex.: diatomáceas e euglenoidinas),

cianófitas e diversas espécies de bactérias, produzem o seu próprio alimento. Teoricamen-

te, os outros seres vivos, conhecidos como heterótrofos, não possuem essa mesma capaci-

dade, por não terem desenvolvido esse processo metabólico.

Uma descoberta feita pela pesquisadora da Universidade de Maine (EUA), Mary Rum-

pho, mostrou a capacidade adaptativa da natureza. Estudando a lesma-do-mar Elysia chlo-

rotica, ela descobriu como essa espécie consegue realizar fotossíntese.

A E.chlorotica é um molusco gastrópode que habita a costa dos E.U.A. e que se ali-

menta de algas verdes, preferencialmente as da espécie Vaucheria litorea. Um diferencial

desse tipo de lesma, em relação aos outros, chamou a atenção da pesquisadora. Após inge-

rir a alga, ele consegue sobreviver, durante um longo período de tempo, produzindo o seu

próprio alimento, através da fotossíntese.

A pesquisadora descobriu que a lesma incorpora, em seu organismo, depois da inges-

tão, os cloroplastos da alga. À incorporação, que ocorre no epitélio digestivo do molusco,

dá-se o nome de kleptoplastia. O cloroplasto, organela que contém clorofila, pigmento

responsável pela realização da fotossíntese, pode durar no organismo do animal por até

nove meses.

De acordo com a cientista, o molusco tem a capacidade de reter, em suas células, os

genes responsáveis pela fotossíntese. Dados de experimentos realizados anteriormente

mostraram que lesmas alimentadas com V. litorea, durante duas semanas, sobreviveram

até o final da vida sem a necessidade de se alimentar. O que intrigou os pesquisadores foi

o fato de o gene responsável pela fotossíntese continuar funcional dentro da lesma, já que

os cloroplastos possuem DNA suficiente para codificar somente 10% das proteínas neces-

sárias para realização do processo fotossintético. O restante do DNA necessário é encon-

trado no núcleo das células da alga. Diante desse fato, Mary Rumpho levantou duas hipó-

teses para o fenômeno. Na primeira, ela acredita que os cloroplastos da alga têm a

78


capacidade de reter todo o genoma necessário para a codificação das proteínas requeridas

pelo processo de fotossíntese. Já a segunda hipótese, mais aceita, inclusive, seria a de que o

molusco forneceria as proteínas que faltam ao genoma do cloroplasto.

A equipe da cientista realizou o sequenciamento do material genético do cloroplasto, e

o resultado mostrou que ele não estava completo para realizar a fotossíntese. Além disso,

foi constatado, também, que o gene psbO (oxygenic photosynthesis) foi expresso na les-

ma-do-mar, integrado as suas células germinativas (sexuais), e que a fonte desse gene é a

alga ingerida pelo molusco.

Apesar de os pesquisadores terem demonstrado que há a retenção e a incorporação do

genoma da alga Vaucheria litorea, nas células da lesma-do-mar Elysia chlorotica, eles ain-

da não compreendem como o gene responsável pela fotossíntese pode manter-se funcio-

nal. Segundo revelou Greg Hurst, da Universidade de Liverpool, Reino Unido, ao site

Checkbiotech, a transferência de DNA entre espécies não é uma novidade, porém o que

intriga os pesquisadores é o fato de o material genético continuar funcionando dentro do

animal que o adquiriu.

Esse estudo pode ajudar os cientistas a compreenderem como ocorre a adaptação do

organismo da lesma ao genoma adquirido, de forma a mantê-lo funcional, o que constitui

uma vantagem adaptativa para o animal. Esse fenômeno é chamado de transferência hori-

zontal.

4/12/2008 - Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG

texto:http://www.biotec-ahg.com.br/index.php/pt/acervo-de-

materias/biotecnologiaanimal/472-lesma-do-mar-torna-se-ser-autotrofo acessado em

23/11/2009)

RESPIRAÇÃO CELULAR

Em Biologia o termo respiração apresenta dois significados. Um deles está relacionado à

inspiração do oxigênio e à expiração do gás carbônico, este significado equivale ao termo não-

técnico, ao uso comum da palavra. O segundo significado de respiração é o de oxidação das

moléculas alimentares pela célula. Tal processo, ás vezes denominado de respiração celular

pode ser ainda explicado como o processo pelo qual a energia química dos carboidratos é

transferida para o ATP – a molécula carreadora de energia universal –, tornando-se assim

disponível para as necessidades imediatas da célula. As células necessitam de energia para rea-

lizar uma grande variedade de funções:

• Síntese e degradação de moléculas,

79 BIOLOGIA GERAL

• Transporte ativo, que equivale ao transporte de solutos contra gradientes eletroquími-

cos através das membranas celulares,

• Endocitose, que corresponde à incorporação de partículas do meio extracelular e ma-

cromoléculas,

• Exocitose, que equivale à secreção de macromoléculas para o meio externo da célula,

• Deslocamento (migração celular) ou contração (das células musculares),

• Deslocamento dos componentes celulares (organelas, macromoléculas etc.),

• Processos de multiplicação celular (mitose, meiose),

• Recebimento de sinais extracelulares e condução destes até os sítios celulares adequa-

dos.

MITOCÔNDRIAS – A “SEDE” DA RESPIRAÇÃO CELULAR

As mitocôndrias são usinas geradoras de moléculas de ATP. Estas organelas celulares re-

tiram a energia depositada nas ligações covalentes das moléculas derivadas dos alimentos e a

transferem para o APD. O ATP formado a partir da molécula de ADP é retirado da mitocôn-

dria e se distribui por toda célula, de modo que sua energia possa ser empregada para realizar

as diversas atividades celulares. A subsequente retirada de energia da molécula de ATP con-

duz a reconstituição da molécula de ADP, que retorna novamente para as mitocôndrias a fim

de serem “recarregadas” de energia.

ESTRUTURA DAS MITOCÔNDRIAS

As mitocôndrias são encontradas em todos os tipos celulares, elas geralmente possuem

forma cilíndrica, mas podem sofrer pequenas modificações decorrentes de sua atividade. Em

média, medem 3 µm de comprimento e 0,5 µm de diâmetro. Seu número varia de acordo tipo

celular. Nos hepatócitos, por exemplo – células que compõem o tecido hepático – estima-se de

1.000 a 2.000 mitocôndrias. Encontram-se localizadas nas regiões de maior demanda de ener-

gia das células e por isso deslocam-se de um lado para outro do citoplasma. Com auxílio de

fotografias sequenciais é possível acompanhar este movimento contínuo, girando e se deslo-

cando de um lado para outro dentro da célula; elas também se fundem e se dividem por fissão.

No entanto em células como os espermatozoides, células musculares e as adiposas, as mito-

côndrias permanecem em lugares fixos. Em células vegetais, como em algas unicelulares e

móveis, as mitocôndrias são tipicamente associadas junto à base do flagelo, provavelmente por

fornecer energia para o movimento flagelar.

80


Assim como os cloroplastos, as mitocôndrias são envolvidas por um sistema de dupla

membrana. Este sistema consiste de uma membrana externa e uma interna, que originam dois

compartimentos, o espaço intermembranoso e a matriz mitocondrial. A matriz, que é envol-

vida pela membrana interna, contém o sistema genético mitocondrial bem como as enzimas

responsáveis pelas reações centrais do metabolismo oxidativo. Especificamente a matriz é

formada por proteínas, RNA (ácido ribonucléico), DNA (ácido desoxirribonucléico), ribos-

somos similares aos das bactérias e outras substâncias dissolvidas.

A membrana externa é permeável aos solutos presentes no citosol, exceto às macromo-

léculas. A membrana interna é intensivamente dobrada formando

pregas conhecidas como cristas mitocondriais que se estendem para

o interior da organela, aumentando consideravelmente a superfície

disponível para as enzimas e as reações que estão associadas a elas. A

forma e o número de cristas variam nos diferentes tipos celulares. A

membrana interna das mitocôndrias apresenta um elevado grau de

especialização e ambas as faces de sua dupla camada lípídica apre-

sentam uma acentuada simetria.

MITOCÔNDRIA DE UMA CÉLULA INTESTINAL. AS MITOCÔNDRIAS SÃO OS

SÍTIOS DE RESPIRAÇÃO CELULAR, PROCESSO PELO QUAL A ENERGIA QUÍMICA

DOS COMPOSTOS DE CARBONO É TRANSFERIDA PARA O ATP. A MAIOR PARTE

DO ATP É PRODUZIDA NA SUPERFÍCIE DAS CRISTAS MITOCONDRIAIS POR

ENZIMAS QUE FAZEM PARTE DA ESTRUTURA DESTAS MEMBRANAS


As mitocôndrias assim como os cloroplastos, são organelas semiautônomas, ou seja, elas

possuem os elementos necessários para a elaboração de algumas de suas próprias proteínas.

As mitocôndrias contêm seu próprio material genético, que é separado e distinto do genoma

nuclear da célula. Os genomas mitocondriais são usualmente moléculas circulares de DNA,

que como nas bactérias, estão presentes em múltiplas cópias por organela. Eles variam consi-

deravelmente em tamanho entre as diferentes espécies. Nos seres humanos e em outros ani-

mais o genoma mitocondrial é considerado pequeno, enquanto que em plantas e leveduras

eles são substancialmente maiores. Entretanto, estes grandes genomas mitocondriais são

compostos substancialmente por sequências não codificáveis e não parece conter de forma

significativa mais informação genética.

81 BIOLOGIA GERAL

Revisando... Origem evolutiva das mitocôndrias e cloroplastos

Assim como as bactérias, os cloroplastos e mitocôndrias se reproduzem por fissão bi-

nária. Mas esta não é a única similaridade com os procariotas. As mitocôndrias e cloro-

plastos também se assemelham em suas formas e medidas e possuem diversas estruturas

biomoleculares comuns. Com base nessas semelhanças algumas teorias acreditam que as

mitocôndrias e cloroplastos seriam um produto evolutivo das bactérias. Pode ser que estas

organelas tenham se originado a partir de bactérias que encontraram abrigo no interior de

grandes células heterotróficas. Estas células maiores que incorporaram tais bactérias seri-

am os precursores dos eucariontes. As células menores, no caso as bactérias, que conti-

nham (e ainda contêm) todos os mecanismos necessários para a conversão de energia dos

seus arredores, transferiram essa útil habilidade para as células maiores. As células meno-

res – agora organelas estabelecidas no interior das células maiores – obtiveram proteção do

meio externo. Enquanto que as células maiores com estes “assistentes” em respiração e/ou

fotossíntese possuíam uma vantagem evidente sobre seus contemporâneos e logo se multi-

plicaram. Com raras exceções, todos os organismos eucariontes apresentam mitocôndrias,

e todos os eucariontes autotróficos possuem cloroplastos; ambos aparentemente foram

adquiridos do meio através de episódios simbióticos independentes.


ESQUEMA ILUSTRATIVO DA TEORIA DA ENDOSSIMBIOSE

82


ETAPAS DA RESPIRAÇÃO

A respiração envolve três etapas distintas: a glicólise, o ciclo de Krebs (ou ciclo do áci-

do cítrico) e a cadeia transportadora de elétrons.

Durante a glicólise a molécula de seis carbonos da glicose é quebrada resultando em du-

as moléculas de três carbonos de ácido pirúvico ou piruvato. O ácido pirúvico dissocia-se

formando piruvato e um íon hidrogênio. O ácido pirúvico e o piruvato permanecem em equi-

líbrio dinâmico e os dois termos podem ser utilizados indistintamente. No ciclo de Krebs, as

moléculas de piruvato são posteriormente oxidadas até o dióxido de carbono (molécula de

dois carbonos) e água. Os elétrons resultantes passam através da cadeia transportadora de

elétrons. Á medida que a molécula de glicose é oxidada, parte de sua energia é removida e

armazenada nas ligações fosfoanidras do ATP, numa sequência de etapas curtas e distintas.

A) Glicólise

A glicólise (de glyco significando “açúcar” e lysis, significando “quebra”) é um processo

anaeróbico que ocorre no citosol ou citoplasma da célula numa sequência de nove etapas, cada

qual catalisada por uma enzima específica. A série de reações da glicólise ocorre em todas as

células vivas, de bactérias a células eucarióticas de plantas e animais. A seguir as etapas da via

glicolítica são descritas resumidamente.

Etapa 1 – Na primeira etapa da glicólise é necessária a entrada de energia sob a forma de

ATP. A enzima hexoquinase (enzima encontrada na maioria das células animais, vegetais e

microbianas) catalisa a transferência do grupo fosfato terminal do ATP para a glicose, produ-

zindo glicose-6-fosfato, uma reação irreversível nas condições intracelulares em que há gasto

de energia.

Etapa 2 – Na segunda etapa a molécula de glicose-6-fosfato é convertida em frutose-6-

fosfato com a ajuda de uma enzima específica – a fosfoglicose isomerase. Em outras palavras

nesta etapa da gicólise, a enzima fosfoglicose isomerase catalisa a isomeração reversível de

glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato, ou seja, a reação pode ocorrer em ambas as direções.

Etapa 3 – Esta etapa resulta na ligação de um fosfato ao primeiro carbono da molécula

de frutose-6-fosfato, o que produz a frutose-1,6-difosfato. A enzima que catalisa a reação de

transferência do grupo fosfato do ATP é a fosfofrutoquinase ou fosfofrutocinase. A conversão

da molécula de glicose na molécula mais energética de frutose-1,6-difosfato é conseguida pelo

gasto de duas moléculas de ATP. Até o momento não houve recuperação de energia, mas a

produção global compensará o investimento inicial.

83 BIOLOGIA GERAL

Etapa 4 – Nesta etapa a molécula de seis carbonos da frutose-1,6-difosfato é quebrada

em duas moléculas de três carbonos interconversíveis – gliceraldeído-3-fosfato e diidroxiace-

tona-fosfato – pela ação da enzima aldolase. Entretanto, em função da utilização do gliceralde-

ído-3-fosfato nas reações subsequentes, toda diidroxiacetona pode ser convertida em gliceral-

deido-3-fosfato pela ação da enzima triosefosfato isomerase.

Etapa 5 – Na quinta etapa da glicólise, moléculas de três carbonos de gliceraldeído-3-

fosfato são oxidadas, ou seja, os átomos de hidrogênio com seus elétrons são removidos, e o

NAD+ (a forma oxidada de nicotinamida adenina dinucleotídeo) é convertido em NADH. A

reação com o NAD+ ocorre pela transferência enzimática de um íon hidreto do gliceraldeído

para a nicotinamida do NAD+. A enzima que catalisa esta reação reversível é a gliceraldeído-

3-fosfato desidrogenase. Esta é a primeira reação a partir da qual a célula captura energia e

conduz a síntese de ATP na próxima etapa. A energia desta reação é utilizada para ligar um

grupo fosfato adicional, o gliceraldeído-3-fosfato é convertido então em 1,3-difosfoglicerato.

Etapa 6 – A energia de ligação do fosfato, liberada a partir da molécula de 1,3-

difosfoglicerato, é usada para recarregar a molécula de ADP. A enzima fosfogliceratoquinase

ou fosfogliceratocinase transfere o grupo fosfato de alta energia para o ADP, formando ATP e

3-fosfoglicerato. A formação de ATP pela transferência enzimática de um grupo fosfato de um

intermediário metabólico para o ADP é denominada fosforilação ao nível de substrato. Essas

reações são reversíveis nas condições celulares.

Etapa 7 – Nesta etapa o grupo fosfato remanescente é transferido ou removido da posi-

ção 3 para a posição 2 da molécula de glicerato. O 3-fosfoglicerato é convertido em 2-

fosfoglicerato pela ação catalítica da enzima fosfogliceromutase. O termo mutase é frequente-

mente empregado para designar enzimas que catalisam deslocamentos intramoleculares de

grupos funcionais.

Etapa 8 – Esta etapa é catalisada pela enzima enolase e consiste na desidratação (remo-

ção reversível de uma molécula de água) do 2-fosfoglicerato com a produção de fosfoenolpi-

ruvato.

Etapa 9 – O último passo da glicólise é a transferência do grupo fosfato de alta energia

do fosfoenolpiruvato para a molécula de ADP, formando outra molécula de ATP. Esta reação

é catalisada pela enzima piruvatoquinase ou piruvatocinase e o produto final são duas molécu-

las de piruvato.

Portanto na primeira fase da respiração celular – a glicólise – uma molécula de glicose é

convertida em duas moléculas de piruvato. O produto líquido (rendimento energético) é de

duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH por molécula de glicose. Além da glicose

muitos outros carboidratos entram na via glicolítica para sofrerem a degradação que libera a

energia livre, os mais importantes são os polissacarídeos de reserva (glicogênio e amido), os

84


dissacarídeos (maltose, lactose e sacarose) e os monossacarídeos livres (frutose, manose e ga-

lactose).

RESUMINDO: Qual a diferença entre respiração celular e fotossíntese?

Como vimos, a respiração emprega gás oxigênio e glicose, produz água e gás carbôni-

co, libera energia para o funcionamento do organismo e acontece todo o tempo, não ape-

nas quando a planta está iluminada. Já a fotossíntese emprega gás carbônico e água, pro-

duz oxigênio e glicose, necessita de energia luminosa e, por isso, ocorre se a planta for

adequadamente iluminada.

IMAGEM: AUTORIA PRÓPRIA

B) Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico

O ciclo de Krebs, ou ciclo do ácido cítrico ou, ainda, ciclo do ácido tricarboxílico é assim

denominado em homenagem a Sir Hans Krebs, o principal o responsável pela sua elucidação.

Krebs propôs esta via metabólica no ano de 1937 e recebeu o prêmio Nobel em reconhecimen-

to ao seu brilhante trabalho. O ciclo é também como ciclo do ácido tricarboxílico porque é

iniciado com a formação de um ácido orgânico (citrato) que apresenta três grupos de ácido

carboxílico.

85 BIOLOGIA GERAL


SIR HANS KREBS (1900 – 1981), BIOQUÍMICO RESPONSÁVEL PELA ELUCIDA-

ÇÃO DO CICLO DE KREBS OU CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO, CONSIDERADA COMO A

UMA DAS DESCOBERTAS MAIS IMPORTANTES DA BIOQUÍMICA METABÓLICA

Por ação de um complexo de enzimas denominado piruvato desidrogenase, presentes

nas mitocôndrias, cada piruvato formado no final da glicólise (3C) se converte em uma molé-

cula de dois carbonos. Esta molécula é um grupamento acetila que se liga a uma coenzima – a

coenzima A (CoA), com a qual compõe a acetilcoenzima A (acetil CoA). O acetil Coa é único

substrato real do ciclo de Krebs. Ao entrar no ciclo, os dois átomos de carbono do grupo acetil

combinam-se com um composto de quatro carbonos (oxaloacetato) para produzir um com-

posto de seis carbonos (citrato). Ao longo do ciclo dois dos seis átomos de carbono são oxida-

dos até CO2 e um oxaloacetato é regenerado, fazendo com que literalmente, esta sequência de

reações complete um ciclo. Cada volta do ciclo de Krebs utiliza um grupo acetil Coa e regene-

ra uma molécula de oxaloacetato, que pode ser utilizado novamente para iniciar o ciclo. Da

energia liberada na oxidação (processo de perda de elétron) dos átomos de carbono nesta eta-

pa, uma pequena fração é utilizada para converter ADP em ATP (uma molécula por ciclo),

porém a maior parte é aproveitada para reduzir três NAD+ – que em seguida, convertem-se

em outros tantos NADH (três moléculas por ciclo). Adicionalmente a energia liberada tam-

bém é utilizada para reduzir (processo de ganho de elétron) um segundo carreador de elétrons

– a coenzima flavina adenina dinucleotídeo (FAD), que do

seu estado oxidado passa a seu estado reduzido, o FADH2.

Uma molécula de FADH2 é formada a partir do FAD a

cada volta do ciclo.

No ciclo de krebs, dois carbonos entram como gru-

po acetil e dois carbonos são oxidados a co2, o átomo de

hidrogênio é transferido para carreadores de elétrons

(nad). como na glicólise, uma enzima específica encontra-

se envolvida a cada etapa


86


C) A cadeia transportadora de elétrons

Na terceira etapa da respiração celular os NADH e os FADH2 são oxidados de maneira

gradual por uma série de moléculas que se agrupam sob o nome de cadeia transportadora de

elétrons – ou cadeia respiratória –, de modo que tornam a se converter em NAD+ e FAD, res-

pectivamente. Quando ambos os dinucleotídeos são oxidados, a energia depositada é liberada

em suas moléculas e esta é transferida para o ADP, presente nas mitocôndrias, no qual ao fos-

forilar converte-se em ATP. Esta etapa que é a última da degradação dos glicídeos e origina a

as oxidações acopladas as fosforilações, recebe o nome fosforilação oxidativa.

1.2.3 CONTEÚDO 3. METABOLISMO ENERGÉTICO II – CONDIÇÕES ANAERÓBIAS

Os seres vivos obtêm energia a partir de diferentes mecanismos. Eucariotas aeróbicos

(células animais e vegetais) e procariotas realizam respiração aeróbica. Entretanto, alguns eu-

cariotas e procariotas produzem sua energia sob condições anaeróbicas. Em ambos os casos há

conversão de energia e produção de ATP, que é utilizado pela célula.

FERMENTAÇÃO

FERMENTAÇÃO


Biologicamente, a glicólise pode ser considerada um processo primitivo, tendo surgido

provavelmente quando não havia oxigênio livre na atmosfera e antes da origem das organelas

celulares. Algumas células atuais na ausência de oxigênio disponível são capazes de extrair sua

energia somente através da glicólise.

Células de levedura, por exemplo, podem viver sem oxigênio. Em condições anaeróbi-

cas, essas células convertem glicose e ácido pirúvico através da sequência glicolítica. O ácido

87 BIOLOGIA GERAL

pirúvico formado é posteriormente convertido em álcool etílico (etanol) num processo co-

nhecido como fermentação alcoólica. Quando o suco de uva e de outras frutas rico em glicose

é extraído e armazenado em barris fortemente vedados para que não entre o ar atmosférico, as

células de levedura, presentes na película que recobre fruta recém-colhida, transformam esse

suco em vinho, pela conversão da glicose em etanol. A levedura, como todos os organismos,

apresentam uma tolerância limitada à concentração de álcool, e quando determinada concen-

tração é alcançada, as células da levedura morrem e a fermentação é cessada.

A fermentação alcoólica é usada na elaboração de bebidas alcoólicas entre as quais te-

mos as fermentadas (vinhos e cervejas) e as fermento-destiladas (aguardente, rum, uísque,

conhaque, tequila, gim etc.). Transforma açúcares solúveis em etanol como produto principal.

A transformação de glicose ou outro monossacarídeo em duas moléculas de álcool e gás car-

bônico é feita graças à presença de certas enzimas elaboradas por leveduras. Entre as leveduras

mais utilizadas na fermentação alcoólica encontra-se Saccharomycies cerevisiae, usada na ela-

boração de vinhos, na produção de cervejas são utilizadas as espécies S. carlsbergensis e S. u-

varum.


VINHOS SÃO PRODUZIDOS A PARTIR DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA

Por causa da importância econômica da indústria do vinho, a fermentação alcoólica

constitui o primeiro processo enzimático a ser estudado intensivamente. O renomado cientis-

ta francês Louis Pasteur foi o pioneiro na compreensão da função da célula de levedura no

processo de produção de vinho. Além do vinho, a produção de cerveja, outra arte milenar,

envolve outros processos enzimáticos em adição às reações da fermentação alcoólica.

FONTE IMAGEM: WWW.BIOGILDE.FILES.WORDPRESS.COM

88


PASTEUR ESTUDOU O PROCESSO DE FERMENTAÇÃO DO PÃO E DO VINHO.

ELE DEMONSTROU QUE A FERMENTAÇÃO NÃO REQUER OXIGÊNIO, MAS

ENVOLVE A PARTICIPAÇÃO DE ORGANISMOS VIVOS

Na ausência de oxigênio, as células dos tecidos animais não produzem álcool a partir de

piruvato, mas sim outra substância chamada ácido láctico. O ácido lático é produzido, por

exemplo, nas células musculares, durante um esforço físico intenso, como por um atleta du-

rante uma competição esportiva. O ácido lático acumulado ocasiona a sensação de câimbra

muscular.

Além da fermentação alcoólica, ocorre também a fermentação láctica. Neste processo a

glicose sofre glicólise exatamente como na fermentação alcoólica, entretanto o produto final

serão alimentos derivados do leite como as coalhadas, iogurtes e queijos. A fermentação lácti-

ca é realizada por microorganismos como bactérias, fungos e protozoários. As bactérias do

gênero Lactobacillus, por exemplo, promovem o desdobramento do açúcar do leite em ácido

lácteo e são muito empregadas pela indústria de alimentos.

Por último, existe ainda a fermentação acética, que na indústria de alimentos também é

largamente utilizada na produção de vinagre, pela oxidação do álcool por bactérias acéticas,

como Acinobacter e Gluconobacter. Porém, várias espécies acéticas podem oxidar o álcool a

ácido acético, mas muitas delas também podem oxidar o ácido acético a gás carbônico e água,

o que é indesejável, quando se tem como objetivo a produção do vinagre.

O VINAGRE É PRODUZIDO A PARTIR DA TRANSFORMA-

ÇÃO DE ÁLCOOL ETÍLICO A ÁLCOOL ACÉTICO.


QUIMIOSSÍNTESE

É um processo de produção de alimentos que os seres vivos realizam para a fabricação

da matéria orgânica através do uso de energia química, ou seja, através da oxidação de subs-

tâncias. Ela é realizada pelas bactérias que não libera gases e usa a energia extraída de algumas

reações químicas. Pode ser dividida em duas fases:

(1) Formação do NADPH e de ATP;

(2) Redução de dióxido de carbono, provocando a síntese de substâncias orgânicas.

89 BIOLOGIA GERAL

A quimiossíntese se refere à produção de compostos orgânicos, utilizando como fonte

de carbono o gás carbônico (CO2) e obtendo energia a partir de compostos inorgânicos redu-

zidos como metano (CH4), amônia (NH4), sulfeto (H2S) e íons de ferro (Fe2+). Este processo

é realizado por bactérias quimioautotróficas, ou ainda, por bactérias classificadas segundo a

fonte dos compostos inorgânicos utilizados – metanobactérias, nitrobactérias, sulfobactérias e

ferrobactérias. A quimiossíntese ocorre em condições microaeróbicas ou anaeróbicas e na

ausência de luz.

Fazendo uma analogia com as vias fotossintéticas, a quimiossíntese representa uma par-

cela pouco significativa no processo de produção de cadeias de carbono, entretanto, tem im-

portância fundamental no ciclo dos compostos nitrogenados.

MICROFOTOGRAFIA ELETRÔNICA DA NITRO-

BACTÉRIA DO GÊNERO Nitrobacter sp. COMO O

PRÓPRIO NOME SUGERE, ESTAS BACTÉRIAS

OXIDAM COMPOSTOS NITROGENADOS

CONVERTENDO NITRITOS EM NITRATOS. CADA

CÉLULA POSSUI UM LONGO FLAGELO QUE PODE

BATER POR PROPULSÃO. ELAS SÃO

ENCONTRADAS NO AMBIENTE MARINHO, NA

ÁGUA DOCE E NO SOLO


Desulphobrio sp: SULFOBACTÉRIA UTILIZADA

EM TRATAMENTOS DE EFLUENTES TÓXICOS EM

CONDIÇÕES ANAERÓBICAS. APÓS O PROCESSO OS

RESÍDUOS TÓXICOS E AS BACTÉRIAS PODEM SER

ISOLADAS POR SEPARAÇÃO MAGNÉTICA.


90


91 BIOLOGIA GERAL

MAPA CONCEITUAL

92


ESTUDO DE CASO

CHAMPANHE NO LIXO!

Até o século XVII, o champanhe era jogado fora. Fabricado, sobretudo em mosteiros euro-

peus, o vinho era descartado quando ficava borbulhando demais. Na fria região de Champag-

ne, no Nordeste da França, esse problema atacava a bebida fabricada no inverno, pois os fun-

gos que provocavam a fermentação do suco de uva perdiam a eficiência com o frio e não

conseguiam transformar o açúcar da fruta em álcool. Com o calor da primavera, os microor-

ganismos reativavam-se e o vinho engarrafado voltava a fermentar, criando espuma. O monge

Pierre Pérignon (1648-1715), de Champagne, tentou acabar com as bolhas. Inventou uma

mistura de vários tipos de vinhas, mas não conseguiu evitar a fermentação extra do clima

quente. Um dia, cansado de tantas tentativas, desistiu e rendeu-se. Resolveu aceitar o novo

sabor e acondicionar o champanhe em garrafas resistentes à pressão do gás produzido pela

espuma. Aos poucos, sua bebida se tornou conhecida. Em 1743, a vinícola Moët & Chandon

começou a produção em escala industrial do “vinho teimoso”.

(FONTE TEXTO: REVISTA SUPERINTERESSANTE, ABRIL DE 2000)


ENTRE AS LEVEDURAS MAIS UTILIZADAS NA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA

ENCONTRA-SE Saccharomyces cerevisiae (ESPÉCIE USADA NA ELABORAÇÃO DE

VINHOS). A LEVEDURA, COMO TODOS OS ORGANISMOS, APRESENTAM UMA TO-

LERÂNCIA LIMITADA À CONCENTRAÇÃO DE ÁLCOOL, E QUANDO

DETERMINADA CONCENTRAÇÃO É ALCANÇADA, AS CÉLULAS DA LEVEDURA

MORREM E A FERMENTAÇÃO É CESSADA.

1. Lendo esta matéria e tendo conhecimento de que os levedos são utilizados para a fabricação

de bebidas alcoólicas, José e Antônio que são dois amigos que moram na cidade de Riachão do

Dantas (Estado de Sergipe) e possuem um canavial, pretendem a partir de um reservatório

93 BIOLOGIA GERAL

que possuem, contendo caldo de cana e levedura de cerveja, produzir álcool. José sugere bor-

bulhar ar no reservatório, constantemente, para acelerar essa produção. Com base nessas pro-

posições, responda:

a) Você aprova a eficiência da técnica sugerida por José?

b) Apresente suas conclusões a respeito.

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QUESTÃO 01

“Pesquisador brasileiro desenvolve uma bactéria que permite produzir álcool a partir do

soro do leite e do bagaço da cana.” (Revista Ecologia, Dezembro/1992). Na produção do álcool

pela bactéria há produção de energia e neste fenômeno ocorrerá:

a) A fermentação com produção de 38 moléculas de ATP.

b) Combustão com a queima de glicose até o final do processo.

c) Presença de NAD e FAD como aceptores finais de hidrogênio e elétrons.

d) Degradação parcial da molécula de glicose com saldo de 2 ATPs.

e) Respiração aeróbia com pouca produção de energia.

QUESTÃO 02

Conseguir energia necessária para o metabolismo sempre foi questão vital para os seres

vivos e, durante a evolução, eles desenvolveram diferentes mecanismos para obtê-la. De acor-

do com a evolução, esses mecanismos ocorreram na seguinte ordem:

a) Respiração→fermentação→fotossíntese.

b) Fotossíntese→respiração→fermentação.

94


c) Fermentação→fotossíntese→respiração.

d) Fotossíntese→fermentação→respiração.

QUESTÃO 03

Analise a figura abaixo e, em seguida, assinale com V a alternativa verdadeira e com F a

falsa.

( ) O processo A representa a fotossíntese.

( ) O processo B é exclusivo dos animais.

( ) O processo B representa a respiração aeróbica.

A sequência correta é:

a) V – V – F.

b) V – F – V.

c) F – V – V.

d) F – F – F.

QUESTÃO 04

Fisiologistas esportivos de um time de futebol desejam monitorar seus atletas para de-

terminar a partir de que ponto seus músculos começam a trabalhar anaerobicamente. É possí-

vel fazer este monitoramento verificando:

a) Excesso de ADP.

b) Diminuição da fadiga muscular.

c) Aumento na quantidade de ATP.

d) Aumento na concentração de ácido lático.

QUESTÃO 05

95 BIOLOGIA GERAL

No processo de fabricação de pão, os padeiros, após prepararem a massa utilizando fer-

mento biológico, separaram uma porção de massa em forma de “bola” e a mergulham num

recipiente com água, aguardando que ela suba. Como pode ser observado, respectivamente,

em I e II do esquema abaixo. Quando isso acontece, a massa está pronta para ir ao forno.

A bola de massa torna-se menos densa que o líquido e sobe. A alteração da densidade

deve-se a fermentação, processo que pode ser resumido pela equação.

Considere as afirmações abaixo:

I. A fermentação dos carboidratos da massa de pão ocorre de maneira espontânea

e não depende da existência de qualquer organismo vivo.

II. Durante a fermentação, ocorre produção de gás carbônico, que vai se acumulan-

do em cavidades no interior da massa, o que faz a bola subir.

III. A fermentação transforma a glicose em álcool. Como o álcool tem maior densi-

dade do que a água, a bola de massa sobe.

Dentre as afirmativas, apenas:

a) I está correta.

b) II está correta.

c) I e II estão corretas.

d) II e III estão corretas.

e) III está correta.

96



Você sabia que...


SAIBA COM MAIS DETALHES COMO A CERVEJA É FABRICADA

A cerveja é fabricada através da fermentação alcoólica dos carboidratos presentes nos

grãos dos cereais, como a cevada. Mas estes carboidratos, principalmente polissacarídeos,

não são atacados pelas enzimas da via glicolítica das células da levedura, as quais podem

trabalhar apenas com monossacarídeos e dissacarídeos. A cevada precisa primeiro sofrer

um processo de maltagem. As sementes do cereal são deixadas para germinar até forma-

rem as enzimas apropriadas e necessárias à hidrólise dos polissacarídeos da reserva ali-

mentar existente no interior das células. A germinação é, então, detida por aquecimento

controlado o que impede a semente continuar a crescer. O produto deste processo é o mal-

te, o qual contém as enzimas α-amilase e maltase capazes de hidrolisar o amido até malto-

se, glicose e outros açúcares simples. O malte também contém enzimas específicas para as

ligações β da celulose e outros polissacarídeos das paredes celulares das sementes da ceva-

da, que precisam ser quebradas para permitir a ação da amilase sobre o amido contido no

interior dos grãos.

No passo seguinte o cervejeiro prepara o mosto, o meio nutriente necessário à fermen-

tação subsequente a ser realizada pelas células da levedura. O malte é misturado com água

e macerado. Isto permite que as enzimas formadas durante a preparação do malte exerçam

sua atividade sobre os polissacarídeos do cereal e produzam maltose, glicose e outros açú-

97 BIOLOGIA GERAL

cares simples que são solúveis em meio aquoso. O material celular restante é separado e o

mosto líquido é fervido com lúpulo para aromatizá-lo. Então, o mosto é resfriado e aerado.

Agora as células da levedura são adicionadas. No mosto aeróbico a levedura se reproduz

muito rapidamente, empregando a energia obtida pela metabolização de parte dos açúca-

res existentes no meio. Nesta fase não ocorre a formação de álcool, pois a levedura, tendo

muito oxigênio à disposição, oxida o piruvato formado pela glicólise no ciclo do ácido cí-

trico até CO2 e H2O. O metabolismo aeróbico da levedura permite uma multiplicação

muito rápida das células e isto é controlado pela adição da quantidade correta de oxigênio.

Quando todo o oxigênio dissolvido existente no tanque de fermentação é consumido, as

células da levedura, que são facultativas, passam a utilizar anaerobicamente o açúcar exis-

tente no mosto. A partir deste ponto a levedura fermenta esses açúcares em etanol e dióxi-

do de carbono. O processo de fermentação é controlado, em parte pela concentração de e-

tanol, que se forma, pelo pH do meio e pela quantidade de açúcar remanescente. Após a

interrupção da fermentação, as células são removidas e a cerveja bruta está pronta para ser

submetida ao processamento final. As cervejas leves têm se tornado muito populares, elas

contêm menor quantidade de açúcar e menos álcool que as cervejas normais, mas conser-

vam o mesmo sabor.

Nos passos finais da fabricação da cerveja, o controle da espuma, ou “colarinho”, for-

mado por proteínas dissolvidas, é realizado. Normalmente este controle é feito pelo em-

prego de enzimas proteolíticas que aparecem no preparo do malte. Caso elas atuem duran-

te um tempo prolongado sobre as proteínas da cerveja, esta produzirá pouca espuma, e se

este tempo de atuação for muito curto a cerveja ficará turva quando gelada. Algumas ve-

zes, enzimas proteolíticas de outras fontes são adicionadas para controlar a espuma. Um

fator importante no sabor da cerveja é a concentração do sulfeto de dimetila, um compos-

to que aparece em diminutas quantidades na cerveja. Quando em alta concentração esta

substância dá à cerveja um sabor desagradável, mas sem ela a cerveja será insípida. O sulfe-

to de dimetila é formado por enzimas que aparecem durante o preparo do malte e precisa

ser cuidadosamente controlado. Muitos ingredientes e cuidados importantes na fabricação

da cerveja são assuntos da competência e habilidades do cervejeiro, e ainda, pouco conhe-

cidos pelos bioquímicos. Talvez seja melhor que uma arte tão antiga e permaneça uma ar-

te!

FONTE TEXTO: LEHNINGER, A. L. PRINCÍPIOS DE BIOQUÍMICA. 7A ED. SÃO

PAULO: SARVIER. PG 307. 1991

98


AULA PRÁTICA

TEMA: FERMENTAÇÃO E SUA RELAÇÃO COM A TEMPERATURA

Introdução:

A fermentação é um processo de liberação de energia que ocorre sem a participação do

oxigênio. As reações químicas da fermentação são equivalentes as da glicólise. A quebra da

glicose é parcial, são produzidos resíduos de tamanho molecular maior que os produzidos na

respiração e o rendimento de ATP é pequeno.

Objetivos

• Observar o processo de fermentação e analisar a influência da temperatura nesse pro-

cesso.

Materiais:

• Fermento biológico fresco;

• 6 balões volumétricos;

• Balões de borracha (bexigas);

• Açúcar;

• Montagem para banho-maria;

• Gelo.

Procedimentos:

1. Dissolva cerca de 30g de fermento biológico (2 tabletes) em 250 ml de água;

2. Numere os balões volumétricos de 1 a 5 e distribua quantidades iguais da solu-

ção de fermento em cada um deles;

99 BIOLOGIA GERAL

3. Em um sexto balão volumétrico, adicione apenas água (será o controle experi-

mental);

4. Coloque uma colher de sopa de açúcar em cada um dos balões volumétricos, ex-

ceto no de número 1;

5. Adapte uma bexiga em cada um dos balões volumétricos;

6. Deixe os balões volumétricos 1, 2, 3 e 6 à temperatura ambiente, coloque o balão

volumétrico de número 4 em banho de gelo e o de número 5, em um banho-

maria de temperatura entre 35 e 40o C.

• Analise os resultados:

a) Observe e descreva o que ocorre com as bexigas com o passar do tempo.

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b) Que tipo de fermentação ocorreu? Escreva a equação dessa reação.

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c) Como a temperatura afeta a fermentação?

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d) No balão volumétrico de número 6 ocorreu fermentação? Justifique sua resposta.

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e) Qual a diferença da fermentação do balão volumétrico de número 1 em relação aos de

números 2 e 3? Por que isso ocorre?

100


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f) No processo de fabricação do pão, um ingrediente indispensável é o fermento, consti-

tuído por organismos anaeróbios facultativos. Por que o fermento faz o pão crescer?

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g) Cite dois seres unicelulares que realizam fermentação e seus respectivos produtos fi-

nais.

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Indicação de livros didáticos

Título do 1ª indicação: Fundamentos da Biologia Celular. 2. ed. Porto Alegre: Artmed,

2006. 864 p. Alberts, B. et al.

Título da 2ª indicação: Biologia. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1977. 964 p.

Curtis, H.

101 BIOLOGIA GERAL

Sinopse: Ambos os livros são referenciais para o início do estudo biológico, pois trazem

os conceitos principais não só a respeito da Biologia Celular como da Ciência Biológica como

um todo, de forma aprofundada e adequada aos estudantes do ensino superior.

102


2 A BIODIVERSIDADE E INTERPRETAÇÃO

DO MUNDO BIOLÓGICO

BLOCO TEMÁTICO

105 BILOGIA GERAL

A BIODIVERSIDADE E INTERPRETAÇÃO DO MUNDO BIOLÓGICO

2.1 TEMA 3. OS MECANISMOS EVOLUTIVOS

2.1.1 CONTEÚDO 1. EVOLUÇÃO BIOLÓGICA


EVOLUÇÃO BIOLÓGICA’

Ainda que o mundo natural demonstre uma aparente estabilidade, a história da vida na

Terra se caracteriza por uma série de mudanças e adaptações. Tais modificações podem ser

observadas em diferentes escalas temporais. Numa curta escala do tempo podemos verificar,

por exemplo, alterações nas frequências de distintas características genéticas dentro de popu-

lações. Em escalas maiores de tempo (de milhares e milhões de anos) podemos perceber o

surgimento de novas espécies (fenômeno conhecido como especiação), mudanças extremas

106 Margarida Patrícia Brito Velame e Vanessa do Espírito Santo Almeida

na aparência dos organismos e grandes episódios de extinção em massa, como é o caso do

registro fossilífero de invertebrados marinhos em camadas sedimentares que evidenciam e-

ventos periódicos de extinção. A vida como se apresenta atualmente constitui o produto de

todas as mudanças evolutivas registradas historicamente no nosso planeta, de modo que a

evolução dos organismos é considerada pelos biólogos contemporâneos como a pedra fun-

damental e a base unificadora de todo o conhecimento biológico. Vale destacar que a ideia de

que os organismos podem sofrer modificações com o tempo não é recente. Os primeiros filó-

sofos gregos já admitiam a possibilidade de novas formas de vida terem se originado a partir

de tipos pré-existentes. Eles reconheciam os fósseis como evidências de formas de vida preté-

ritas que foram devastadas por catástrofes naturais. Entretanto, apesar de todo o esforço inte-

lectual os gregos não definiram um conceito cientificamente testável de evolução biológica e o

tema foi desvalorizado antes do inicio do cristianismo.

Dentre os vários conceitos atribuídos recentemente, a evolução biológica pode ser defi-

nida como um conjunto de modificações adaptativas que ocorrem em populações em um am-

plo intervalo de tempo (escala do tempo geológico). Pequenas modificações apresentadas pe-

los seres vivos foram selecionadas e lentamente acumuladas através de inúmeras gerações

permitindo o desenvolvimento das espécies no meio. Com os conhecimentos modernos da

genética a biologia evolutiva foi dividida em dois ramos: microevolução e macroevolução. A

microevolução refere-se às mudanças evolutivas nas frequências gênicas dentro de popula-

ções. A macroevolução refere-se à evolução em uma escala maior, englobando a origem de

novas estruturas, tendências evolutivas, relações de parentesco entre espécies e grandes extin-

ções em massa. A macroevolução parece resultar do ajustamento contínuo das espécies a um

ambiente em mutação e da formação de novas espécies.

No período que antecedeu o século XVIII, as considerações sobre a origem das espécies

fundamentavam-se em teorias mitológicas e superstições, e não em fatos que pudesses ser

organizados em uma teoria científica testável. Os elementos figurativos da criação teorizavam

que o mundo vivo permaneceu constante desde sua concepção. Contudo, alguns pensadores

sugeriram que o padrão atual da natureza resultou de uma longa história de mudanças gradu-

ais frequentes e irreversíveis. O pensamento evolutivo era considerado rebelde e herético, con-

tudo, ainda assim havia algumas especulações a respeito.

107 BILOGIA GERAL

2.1.2 CONTEÚDO 2. LINHAS EVOLUTIVAS

LAMARCKISMO

LAMARCKISMO


O naturalista francês Jean-Baptiste Lamarck (1744-1929) foi o autor da primeira expli-

cação cientifica da evolução que não recorreu a ideias criacionistas. Ele propôs que todas as

espécies, incluindo o homem, descendiam de outras espécies. Lamarck nasceu em um povoa-

do do nordeste da França. Em 1763, em função de problemas de saúde ele abriu mão da car-

reira militar e passou a se dedicar a pesquisas voltadas para a história natural. Como historia-

dor natural, ele obteve evidência inicial como botânico, mas também se dedicou ao estudo de

protozoários e outros invertebrados. No ano de 1793 tornou-se pesquisador do Museu Nacio-

nal de História Natural de Paris. Contudo o seu lugar de destaque na história da Biologia não

se deu apenas em função de seus trabalhos na área de sistemática e taxonomia, mas sim devi-

do as suas teses evolucionistas. Antes de 1800, Lamarck acreditava que as espécies eram imu-

táveis, mas, após estudar o sistema de classificação de Carolus Linnaeus ele apresentou a sua

teoria evolucionista ao público no ano de 1809 em Philosophie Zoologique – "Filosofia Zooló-

gica", notável obra dividida em dois volumes. Coincidentemente o ano de lançamento desta

publicação ocorreu no ano de nascimento de Charles Darwin e 50 anos antes do lançamento

de A Origem das Espécies. Antes de Lamarck, outros naturalistas esboçaram suposições trans-

formistas, mas nenhum deles formulou ideias de forma tão clara e ordenada como aquelas

apresentadas em Filosofia Zoológica. Ao contrário dos seus contemporâneos que se limitavam

a defender as ideias evolucionistas, Lamarck desenvolveu um estudo acerca do modo como

funcionava a evolução. Ele tentou explicar a origem da vida e a formação das diferentes espé-

cies recorrendo para causas e forças genuinamente naturais. Segundo Lamarck além de gerar

as formas mais simples de seres vivos a partir da matéria inerte, essas forças fizeram com que,

geração após geração, as formas com menor complexidade organizacional cedessem lugar a

outras progressivamente mais complexas. O homem, que nas categorizações gerais dos orga-

nismos vivos invariavelmente era colocado no ápice da escala, representava para Lamarck


apenas o degrau mais alto que a marcha evolutiva havia alcançado (Fonte: A marcha da natu-

reza e seus descaminhos – Ciência Hoje Julho de 2009 pp. 71-73/Hickman et al, 2004).

DOIS TOMOS E FOLHA DE ROSTO DE FILOSOFIA ZOOLÓGICA, DE JEAN-

BAPTISTE LAMARCK

FONTE: IMAGEM 75: CIÊNCIA HOJE ON-LINE, JULHO DE 2009/

FONTE IMAGEM 76:

HTTP://WWW.AREHN.ASSO.FR/CENTREDOC/LIVRES/LAMARCK_PHILOSOPHIE/ILL02.JPG

O princípio evolutivo proposto por Lamarck, que ficou conhecido como Lamarckismo

se baseava em duas leis fundamentais:

1. PRIMEIRA LEI OU LEI DO USO E DESUSO


No processo de adaptação ao meio, um ou mais órgãos seriam mais usa-

dos que outros. O uso faria com que esses órgãos se desenvolvam e o desuso que

se atrofiassem. De acordo essas proposições a Primeira Lei afirmava que os ór-

gãos dos animais tornavam-se mais fortes ou mais fracos, ou ainda, mais ou

menos importantes pelo se uso ou desuso.

2. SEGUNDA LEI OU LEI DA TRANSMISSÃO DOS CARACTERES ADQUIRIDOS

109 BILOGIA GERAL

SEGUNDA LEI


Segundo Lamarck, as modificações provocadas pelo uso ou desuso seriam transmitidas

aos descendentes, provocando o surgimento de novas espécies. Em síntese este mecanismo

evolutivo sugerido, a herança dos caracteres adquiridos, era bastante simples: os organismos,

através de suas tentativas de atender às demandas ambientais, sofrem adaptações e as transmi-

tem hereditariamente para seus descendentes. O conceito de evolução de Lamarck é classifi-

cado como transformacional, pois afirma que cada indivíduo transforma suas características

para gerar a evolução. Um exemplo didático bastante utilizado para ilustrar o Lamarckismo é

o do pescoço das girafas. Na perspectiva de Lamarck, segundo este modelo, as girafas atuais

possuem um longo pescoço porque os seus ancestrais na tentativa de obter alimento na copa

das árvores esticavam os mesmo (uso e desuso) e depois transmitiam o pescoço alongado para

os seus descendentes (transmissão dos caracteres adquiridos). Através de sucessivas gerações

tais mudanças se acumulariam gerando o pescoço longo das girafas modernas. Lamarck foi

ridicularizado na época pelas suas ideias evolucionistas e, infelizmente, a repercussão da sua

frágil teoria acabou resultando na época em cientistas e em um público que se tornou ainda

menos preparados para o pensamento evolucionista.

EXEMPLO DIDÁTICO DO PESCOÇO DAS GIRAFAS QUE ILUSTRA O

ALONGAMENTO PROGRESSIVO DO PESCOÇO E TRANSMISSÃO HEREDITÁRIA DO

NOVO CARACTER SEGUNDO A TEORIA DE LAMARCK.

DE ACORDO LAMARCK NA BUSCA DO ALIMENTO, EXTRAÍDO DE ÁRVORES,

AS GIRAFAS TORNAVAM O SEU PESCOÇO MAIS LONGO À MEDIDA QUE ELAS OS

ESTICAVAM PARA ALCANÇAR AS FOLHAS DE RAMOS MAIS ALTOS. AS GIRAFAS

COM OS PESCOÇOS MAIS COMPRIDOS TRANSMITIRIAM ESTA CARACTERÍSTICA

AOS SEUS DESCENDENTES, QUE POR SUA VEZ TAMBÉM ESTICAVAM O PESCOÇO,

TORNANDO-OS CADA VEZ MAIS ALONGADOS)


FONTE IMAGEM: WWW.BIOLOGIAFACIL.WORDPRESS.COM

Entre 1868 e 1876, o biologista alemão August Weismann (1834-1914), por meio de um

simples experimento, demonstrou que as hipóteses de Lamarck eram baseadas em postulados

vagas e insuficientes. Weismann cortou a cauda de várias gerações de camundongos e consta-

tou que nenhuma das gerações seguintes nascia sem as caudas, ou até mesmo com a cauda

mais curta. Ou seja, as características adquiridas por uma geração de seres vivos não eram

transmitidas para as gerações posteriores.

AUGUST WEISMANN E O SEU EXPERIMENTO COM CAUDAS DE

CAMUNDONGOS)

FONTE IMAGEM 80: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM

FONTE IMAGEM 81: HTTP://WWW.BAHIANOTICIAS.COM.BR/FOTOS/EDITOR/IMAGE/TESOURA.JPG

FONTE IMAGEM 82: WWW.CIENCIAHOJE.UOL.COM.BR

As teorias transformacionais já foram descartadas, uma vez que as pesquisas genéticas

demonstraram que os caracteres adquiridos por um organismo no transcorrer de sua vida,

como músculos mais fortes, não são transmitidos hereditariamente para seus descendentes.

Apesar da hipótese de que a evolução ocorria através dos caracteres adquiridos já ter sido re-

futada, o mérito de Lamarck deve ser reconhecido por seu pioneirismo em discutir cientifica-

mente o pensamento evolutivo. Em 1859, no lançamento da publicação de A Origem das Es-

pécies, Charles Darwin expõe uma ideia totalmente nova: a seleção natural. A teoria

evolucionista de Darwin apresenta distinções em relação à de Lamarck por possuir caráter

variacional. Esta teoria era baseada na distribuição da variabilidade de caracteres nas popula-

111 BILOGIA GERAL

ções e, as modificações evolutivas eram ocasionadas pela sobrevivência e reprodução diferen-

ciais entre organismos que apresentavam diferentes características hereditárias e não através

da transmissão dos caracteres herdados.

MONUMENTO EM HOMENAGEM A LAMARCK NO JARDIM DAS PLANTAS, EM

PARIS, FEITA PELO ESCULTOR LÉON FAGEL (1831-1913). NA BASE DA ESTÁTUA ES-

TÁ GRAVADA A INSCRIÇÃO “FUNDADOR DA DOUTRINA DA EVOLUÇÃO”)

FONTE IMAGEM: HTTP://EVOLUCIONISMO.NING.COM/PROFILES/BLOGS/FILOSOFIA-ZOOLOGICA-DE

DARWINISMO

FONTE IMAGEM: WWW.DARWINHP.VILABOL.UOL.COM.BR/DARWIN1.GIF

Em 1859 o inglês Charles Robert Darwin (1809-1882) publicou o

livro chamado A Origem das Espécies e a Seleção Natural, no qual ele

expõe uma ideia totalmente nova: a seleção natural. Segundo a teoria de

Charles Darwin, todos os seres vivos, inclusive os extintos, teriam ori-

gem a partir de um único ancestral comum e estariam conectados uns aos outros através de

uma árvore da vida. Semelhante a uma bactéria, é possível que este primeiro organismo vivo

sofreu modificações de grande magnitude e evoluiu ao longo do tempo geológico (escala de

milhões de anos), até gerar toda a biodiversidade observada na Terra. A seleção natural atua-

ria como o principal mecanismo de mudança evolutiva. Assim, o homem deixou de ser visto

como um animal especial e mais evoluído para ser encarado como um dos ramos da grande

árvore da vida (Revista Nova Escola, 2009, Abril, no221, pp. 32-39). Desta forma não há uma

espécie menos ou mais evoluída que outra. Todas as espécies emergem como ramificações de

uma grande árvore ou teia da vida. A teoria da evolução biológica foi proposta com base em

uma série de estudos minuciosos e argumentos fundamentados que foram corroborados com

o avanço de outros ramos e áreas correlatas da Biologia, como a fisiologia, embriologia, gené-

tica, paleontologia, geologia, biogeografia, entre outras.


FONTE IMAGEM: HTTP://REVISTAESCOLA.ABRIL.COM.BR/CIENCIAS/FUNDAMENTOS/EVOLUCAO-IDEIA-REVOLUCIONOU-SENTIDO-VIDA-432110.SHTML

PARA ARISTOTELES O HOMEM OCUPAVA O TOPO DE UMA CADEIA DE

SERES, QUE SE APREFEIÇOAVAM ENQUANTO EVOLUÍAM. DARWIN SUBVERTEU

ESSA LÓGICA, PROPONDO A ANCESTRALIDADE COMUM A TODOS. ELE

EXPRESSOU MELHOR SUAS IDEIAS COM O DIAGRAMA ILUSTRADO ACIMA, NO

QUAL ESCREVEU “I THINK” (EU PENSO). DESTE MODELO DERIVARAM OS

MODELOS MODERNOS DE ÁRVORES FILOGENÉTICAS

A ARVORE DA VIDA. CRÉDITO: © TREE OF LIFE WEB PROJECT

FONTE IMAGEM: HTTP://TOLWEB.ORG

113 BILOGIA GERAL

Segundo a seleção natural, no interior de uma população (grupo de indivíduos da mes-

ma espécie que vive e se reproduz em uma determinada área geográfica e em um mesmo in-

tervalo de tempo) os indivíduos não são idênticos, mas possuem pequenas variações e diferem

em vários aspectos, sejam eles anatômicos, fisiológicos ou comportamentais. Assim, os indiví-

duos que se adaptam melhor a um ambiente, tendem a sobreviver deixando um número mai-

or de descendentes do que aqueles que não se adaptaram da mesma forma. Tais características

modificadas seriam transmitidas para as próximas gerações. Como as características adapta-

das também diferem de acordo com cada ambiente, com o passar do tempo, duas populações

da mesma espécie que ocupassem ambientes distintos sofreriam diferenciação dando origem a

espécies distintas, fenômeno conhecido como especiação.

HTTP://WWW.PORTALSAOFRANCISCO.COM.BR/ALFA/EVOLUCAO-DOS-SERES-VIVOS/EVOLUCAO-DOS-ORGANISMOS.PHP

Agora vamos utilizar aquele mesmo exemplo didático do pescoço das girafas, mas ago-

ra sobre a perspectiva darwinista:

• A seta vermelha indica a ideia de tempo, do pretérito ao atual;

• Aplicando a visão darwinista, no passado os indivíduos de uma população de girafas

possuíam pescoço com tamanhos diferenciados, uns seriam mais longos e outros mais cur-

tos;

• Na busca pelo alimento eram favorecidos os indivíduos que apresentavam os pesco-

ços mais longos, uma vez que obteriam alimento com maior facilidade. Já os indivíduos

com pescoços mais curtos, pelo difícil acesso ao alimento, acabariam morrendo e deixari-

am um número cada vez menor de descendentes até deixarem de existir;

• Isso explicaria o fato das nossas formas atuais apresentarem pescoços mais longos e

não curtos.


A VIAGEM DE DESCOBERTAS DE CHARLES DARWIN A

BORDO DO H.M.S. BEAGLE

A VIAGEM DE DESCOBERTAS...

FONTE IMAGEM: WWW.CIENCIAHOJE.UOL.COM.BR

Nascido em uma família abastada do interior da Inglaterra, o jovem Darwin chegou a

cursar Medicina por desejo da família, mas decidiu abandonar o curso para estudar Teologia

na Universidade de Cambridge. Contudo, no ambiente acadêmico Darwin se interessou mais

pelos estudos científicos do que religiosos. Ele aprimorou sua capacidade de observação e se

aproximou de cientistas como o botânico John Henslow (1796-1861), um dos seus professo-

res.

FONTE IMAGEM: WWW.SCIENCEBLOGS.COM.BR

Em 1831, já com 22 anos e recém-graduado, Darwin foi indicado por John Henslow pa-

ra acompanhar o Capitão Robert FiztRoy, da Marinha Real Inglesa, como naturalista bordo

do navio de pesquisas H.M.S. Beagle para uma expedição de reconhecimento ao redor do

mundo, desde a América do Sul até a região do Pacífico. Esta experiência proporcionou a

Darwin um intenso contato com o mundo natural. Suas notas originais sobre organismos en-

contrados no Arquipélago de Galápagos, como tartarugas gigantes, iguanas marinhas e aves

conhecidas como tentilhões foram fundamentais para instigar o seu pensamento evolutivo e

conduzi-lo a elaboração de sua grande teoria. A viagem durou 5 anos, entre dezembro de 1831

e outubro de 1836 e, neste período o Beagle atracou em portos ao longo da costa da América

do Sul e regiões adjacentes. Sempre que possível, nestas circunstâncias, Darwin coletava e ob-

servava exaustivamente uma grande variedade de espécimes de animais e vegetais, além de

explorar os depósitos fossilíferos. Um fato que o impressionou bastante foi a constante mu-

dança da diversidade de organismos que encontrava em cada local. Após a saída na Inglaterra,

115 BILOGIA GERAL

a primeira parada do Beagle foi Cabo Verde. A seguir rumaram para a América do Sul, che-

gando a Fernando de Noronha em fevereiro de 1832 e aportando pouco depois em Salvador,

na Bahia. Em Salvador Darwin estudou a diversidade local e ilustrou em suas anotações ca-

racterísticas detalhadas da fauna e flora encontradas. A expedição seguiu pela costa brasileira e

aportou no Rio de Janeiro em abril do mesmo ano. No Rio de Janeiro, Darwin coletou espé-

cies de insetos e efetuou medições topográficas da costa. Era a primeira vez que o naturalista

se deparava com uma grande floresta tropical intacta. Na Argentina, visitaram a cidade da

província de Buenos Aires, Bahia Branca, a Patagônia e a Terra do Fogo. Na Argentina Dar-

win ficou intrigado ao encontrar uma espécie de ema que lhe pareceu semelhante ao avestruz

do distante continente africano.

EMA AMERICANA E AVESTRUZ AFRICANO, AVES ANALISADAS POR DARWIN

EM SUA PASSAGEM PELA ARGENTINA

FONTE IMAGENS: WWW.CORBIS.COM

Em Ponta Alta, na Bahia Branca, Darwin também encontrou um sítio arqueológico ri-

quíssimo. Ele localizou fósseis gigantes de uma preguiça e um tatu (animais extintos), sendo

que no mesmo local havia espécies vivas semelhantes aos fósseis. Este descoberta proporcio-

nou a Darwin uma reflexão sobre o motivo da extinção destes organismos.


FÓSSIL DE PREGUIÇA GIGANTE EM EXPOSIÇÃO PALEONTOLÓGICA E ILUS-

TRAÇÃO DE PREGUIÇA E TATU GIGANTES CUJOS FÓSSEIS FORAM ENCONTRADOS

POR DARWIN NA ARGENTINA

FONTE IMAGEM 92: HTTP://POLEGAROPOSITOR.COM.BR/?TAG=ECOLOGIA

FONTE IMAGEM 93:

HTTP://4.BP.BLOGSPOT.COM/_VRPY3EU_KFK/R-01PKE2QUI/AAAAAAAABUC/QJY6YXT-VFC/S320/SLIKA13.JPG

Na região andina, Darwin explorou a cordilheira dos Andes, onde encontrou fósseis de

conchas marinhas aprisionadas em rochas de 4.000 metros de altitude. Com base neste acha-

do, ele propôs posteriormente que o local havia sido em alguma época ocupado pelo mar. Em

um ponto próximo, numa fenda entre as montanhas Darwin encontrou uma floresta fóssil

petrificada. Ele verificou que as aves da costa oriental eram bastante diferentes da costa oci-

dental e, à medida que se deslocavam, uma espécie dava lugar a outra. Darwin notou também

que as espécies observadas na América do Sul eram distintas daquelas identificadas na Europa.

Do Chile a expedição partiu para um pequeno grupo de ilhas vulcânicas situado sobre a linha

do Equador, localizado 1.000 km a oeste da costa do Equador. O Beagle aportou no Arquipé-

lago de Galápagos em setembro de 1835, permanecendo nas ilhas por cinco semanas. Durante

esta visita Darwin iniciou a formulação de suas ideias evolucionistas analisando a biota local.

Darwin notou que a maioria dos animais e plantas de Galápagos não era encontrada em ne-

nhum outro lugar do mundo. Ele pode observar que cada ilha possuía usualmente uma espé-

cie relacionada às formas encontradas em outras ilhas. Adicionalmente percebeu que estes

organismos eram semelhantes àqueles existentes na porção continental da América do Sul,

mas que diferiam em alguns aspectos. Há teorias que postulam que a biota de Galápagos se

originou no continente sul-americano e posteriormente sofreu modificações sob condições

ambientais diferenciadas em cada uma das ilhas. Mas que fatores ou mecanismos seriam res-

ponsáveis por tal diferenciação? Após Galápagos, o Beagle partiu para o Taiti, Nova Zelândia,

Austrália, Ilhas Coco e retornou a Brasil. Por fim voltaram para a Inglaterra em 2 de outubro

de 1836.

117 BILOGIA GERAL

BEAGLE - EMBARCAÇÃO INGLESA ONDE O JOVEM DARWIN FEZ A SUA GRANDE VIAGEM DE DESCOBERTAS NAVEGANDO AO SUL DA AMÉRICA DO SUL, EM 1883. TELA PINTADA POR CONRAD MARTENS, UM DOS ARTISTAS OFICIAIS DA VIAGEM.

ROTA ESQUEMÁTICA DE NAVEGAÇÃO DO H.M.S. BEAGLE AO REDOR DO MUNDO ENTRE 1832-1836.

ROTA INDICANDO A CHEGADA DA EXPEDIÇÃO DO BEAGLE ÀS ILHAS GALÁPAGOS, ARQUIPÉLAGO VULCÂNICO SITUADO A CERCA DE 1.000 KM DA COSTA DO EQUADOR

(FONTE IMAGEM 94: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM)

(FONTE IMAGEM 95: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM)

(FONTE IMAGEM 96: HTTP://DARWINHP.VILABOL.UOL.COM.BR/ROTA.JPG)

(FONTE IMAGEM 97: HTTP://WWW.ABOUTDARWIN.COM/VOYAGE/VOYAGE08.HTML)

Tartarugas gigantes de Galápagos da espécie testudo sp. o nome Galápagos foi dado in-

clusive pelas grandes tartarugas (Galápagos em espanhol) que habitam as ilhas e chegam a

pesar mais de 100 quilos. atualmente as tartarugas gigantes são encontradas em apenas uma

das ilhas do arquipélago. elas já foram presentes em grande número, até que foram pratica-

mente exterminadas pelo homem. no período em que eram abundantes, cada ilha possuía

uma espécie diferente de tartaruga e curiosamente os pescadores que as frequentavam sabiam

apontar a que ilha pertencia qualquer uma das variedades. por muito tempo as tartarugas fo-


ram utilizadas como alimento por bucaneiros, baleeiros, caçadores de foca e tripulantes de

navios ingleses e americanos de guerra. Capazes de sobreviver um ano sem água e alimento, as

lentas e virtualmente indefesas tartarugas eram armazenadas para fornecer carne fresca. no

período que Darwin esteve em Galápagos as tartarugas já haviam sido intensamente explora-

das. As formas que permaneceram vivas, sobretudo aquelas encontradas em ilhas áridas, se

deslocam regularmente para as terras altas em busca de água e alimento. Os caminhos batidos

por incontáveis gerações de tartarugas ainda são utilizados pelo ser humano para encontrar

fonte de água. já foram propostas medidas de proteção para as tartarugas contra a predação

humana, mas elas permanecem ameaçadas por outros mamíferos introduzidos nas ilhas, seja

por competição, por alimento ou predação de seus ovos e filhotes

FONTE IMAGENS: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM

As iguanas marinhas da espécie amblyrhynchus cristatus em seu único habitat: as ilhas

Galápagos. estas iguanas são as únicas verdadeiramente de hábito marinho e que possuem a

habilidade de natação. elas formam grandes colônias ao longo dos costões rochosos, permane-

cendo horas captando o calor do sol entre um mergulho e outro. Podem atingir até dois me-

tros de comprimento e se alimentam principalmente de algas. Elas raspam as algas em rochas

costeiras utilizando os seus pequenos dentes adaptados. A população de iguanas já foi maior

nas ilhas, mas a chegada do homem e outros animais ocasionou a redução do número de indi-

víduos

119 BILOGIA GERAL


GARÇA VERDE DA ESPÉCIE Butorides sundevalli SOBRE UMA ROCHA VULCÃ-

NICA. ESTAS PEQUENAS GARÇAS VIVEM APENAS EM GALÁPAGOS E POSSUEM

UMA PLUMAGEM DE COLORAÇÃO CINZA QUE AUXILIAM NA CAMUFLAGEM

ENTRE AS ROCHAS VULCÂNICAS QUE COMPÕEM GRANDE PARTE DAS ILHAS DO

ARQUIPÉLAGO


PIQUERO DA PATA AZUL. AVE MARINHA DA ESPÉCIE Sula nebouxii excisa,

ENCONTRADA EM GALÁPAGOS, CUJA COLORAÇÃO DA PATA ESTÁ ASSOCIADA A

ASPECTOS REPRODUTIVOS, COMO A CORTE. EXISTEM VÁRIAS SUBESPÉCIES

DESTA AVE DISTRIBUÍDAS NA COSTA DA AMÉRICA CENTRAL, NORTE DA AMÉRI-

CA DO SUL E PRÓXIMO AO ÁRQUIPÉLAGO. ESTA É UMA SUBESPÉCIE ENDÊMICA

DE GALÁPAGOS


O RETORNO DE CHARLES DARWIN À INGLATERRA


Os resultados imediatos da viagem do Beagle foram publicados no livro A Viagem do

Beagle (1838), baseado nos diários de Fitzroy e Darwin e nos artigos sobre a geologia da Amé-

rica do Sul, elaborados a partir das observações de Darwin e dos trabalhos de Charles Lyell.

Já de volta à Inglaterra, Darwin leu o trabalho do clérigo e economista britânico Thomas

R. Malthus (1766-1834), intitulado Ensaios Sobre o Princípio da População de 1838. Malthus

calculava que a população humana estava aumentando de modo tão acelerado que logo supe-

raria os recursos da produção de alimentos e espaço disponível. O crescimento descontrolado

conduziria fatalmente à fome.

THOMAS MALTHUS


Darwin já estava acumulando informações sobre a seleção ar-

tificial de animais em cativeiro e cultivo de plantas com característi-

cas desejáveis e, após a leitura do ensaio de Malthus, ele supôs que a disponibilidade de ali-

mento e outros fatores manteriam sob controle o tamanho não somente a população humana,

mas as de todas outras espécies. Darwin intuiu que um processo de seleção na natureza, uma

“luta pela existência” ocasionada pela superpopulação, poderia ser uma importante força ge-

radora para a evolução de organismos selvagens. Ele constatou que, apesar de que exista uma

predisposição da prole se assemelhar aos pais, os filhotes de uma mesma prole não eram ne-

cessariamente idênticos entre si ou aos progenitores. Estas pequenas variações entre os indiví-

duos comprometiam a chance de que um determinado indivíduo sobrevivesse e reproduzisse.

Darwin nomeou esta sobrevivência e reprodução diferenciais entre indivíduos de seleção na-

tural. Em a Origem das Espécies ele reconheceu uma analogia próxima entre a seleção obtida

por criadores e a seleção na natureza. É de fundamental importância destacar que Darwin

compreendeu que as populações que evoluem, e não os indivíduos por si só.

Em 1844 Darwin preparou um longo ensaio sobre a seleção natural, processo que des-

creveu como ponto-chave para a causa da evolução. Mas, ele relutou em publicar imediata-

mente os resultados de suas pesquisas, optando por reunir mais evidências. Em 1856 ele ini-

ciou a organização e redação de seu grande volume de dados, com o intuito de publicar o seu

trabalho sobre a origem das espécies em quatro volumes, o que certamente seria uma extensa

obra. Contudo, este objetivo de Darwin não foi concretizado.

121 BILOGIA GERAL

O lançamento de A Origem das Espécies e a Seleção Natural em 1859 foi impulsionado

após Darwin receber um manuscrito em 1857 do naturalista inglês Alfred Russel Wallace

(1823-1913), um naturalista inglês que estava estudando a biota do arquipélago malaio, com

qual ele trocava correspondências. Neste ensaio Wallace resumia os principais pontos da teo-

ria da seleção natural na qual Darwin já vinha trabalhando há duas décadas após a longa via-

gem no Beagle. Inicialmente Darwin ficou atônito e desanimado, acreditando que Wallace

havia antecipado suas conclusões. Ele estava inclusive disposto a abdicar de suas ideias. Toda-

via dois dos seus amigos, que também tiveram um papel relevante na construção da história

da ciência, o geólogo Charles Lyell e o botânico Hooker, o convenceram a divulgar suas ideias

em um trabalho conjunto com Wallace. Em 1858, foi apresentado a Sociedade Lineana de

Londres um trabalho sobre a variação das espécies e a seleção natural. Posteriormente este

mesmo trabalho foi publicado como artigo no periódico da instituição (Journal of the Linnean

Society). No início de julho de 1858 o artigo foi lido para uma plateia indiferente e, inicial-

mente não causou um impacto muito grande. No ano seguinte Darwin reuniu resumidamente

as suas informações e as publicou em A Origem das Espécies e a Seleção Natural. Inacredita-

velmente as primeiras 1.250 cópias foram vendidas no dia do lançamento causando de ime-

diato alvoroço e muitas reações negativas. Após o lançamento de A Origem das Espécies Dar-

win produziu nos próximos 23 anos outros livros, vindo a falecer em 19 de abril de 1882.

Darwin foi enterrado na Abadia de Westminster, em Londres, próximo a outros nomes de

destaque da ciência como o célebre físico Isaac Newton.

FOLHA DE ROSTO DA PRIMEIRA EDIÇÃO DE A ORIGEM DAS ESPÉCIES, LAN-

ÇADA EM 1859



ALFRED RUSSEL WALLACE E CHARLES ROBERT DARWIN. DARWIN JÁ HAVIA

INICIADO A REDAÇÃO DOS RESULTADOS DE SUAS PESQUISAS QUANDO RECEBEU

A CARTA DE WALLACE SOLICITANDO SUA OPINIÃO SOBRE UM ESTUDO DAS DI-

FERENÇAS ENTRE ESPÉCIES NO ARQUIPÉLAGO MALAIO, ATUAL INDONÉSIA.

COMO WALLACE HAVIA CHEGADO ÀS MESMAS CONCLUSÕES DE DARWIN, ESTE

CONCLUIU QUE NÃO PODERIA ADIAR MAIS A DISCUSSÃO PÚBLICA DE SUAS

IDEIAS E, EM 1858, LANÇOU A ORIGEM DAS ESPÉCIES. É IMPORTANTE DESTACAR

QUE DARWIN JÁ VINHA TRABALHANDO SOBRE A SELEÇÃO NATURAL HÁ MAIS

DE DUAS DÉCADAS, DESDE QUE RETORNOU DE SUA VIAGEM NO NAVIO BEAGLE.


FONTE IMAGEM 110: WWW.CORBIS.COM

RESIDÊNCIA DE CHARLES DARWIN, A DOWN HOUSE, EM KENT,

INGLATERRA, ONDE ELE VIVEU OS ÚLTIMOS 40 ANOS DE SUA VIDA COM ESPOSA

E FILHOS. A CASA CONTÉM ESPÉCIMES PRESERVADOS E COLETADOS NA SUA

VIAGEM A BORDO DO BEAGLE ENTRE 1831 E 1836. ATUALMENTE A DOWN HOUSE

ENCONTRA-SE ABERTA PARA VISITAÇÃO PÚBLICA


123 BILOGIA GERAL

ESTÚDIO DE TRABALHO DE DARWIN NA DOWN HOUSE, ONDE ELE

ESCREVEU A SUA OBRA REVOLUCIONÁRIA, A ORIGEM DAS ESPÉCIES (1859).

SOBRE AS MESAS ESTÃO CANETAS E BLOCOS DE NOTAS ORIGINAIS USADOS POR

DARWIN, ALÉM DE UMA GRANDE VARIEDADE DE AMOSTRAS DE ROCHAS E

PRODUTOS QUÍMICOS UTILIZADOS


A INFLUÊNCIA DE CHARLES LYELL SOBRE OS TRABALHOS DE CHARLES

DARWIN

Não há dúvidas de que Charles Lyell (1797-1875), geólogo inglês, foi uma das pessoas

que mais influenciou Charles Darwin na elaboração de sua teoria evolutiva. Amigo pessoal e

dez anos mais velho que Darwin, Lyell publicou Princípios de Geologia (1830-1833), obra

formada por três volumes em que estabeleceu a ideia de. De modo geral, de acordo o Unifor-

mitarianismo, formações geológicas ou paisagens presentes na crosta terrestres são produtos

de processos naturais lentos, usuais e cumulativos que continuam ocorrendo atualmente (co-

mo processos de erosão, sedimentação e atividade vulcânica) e, não de um passado catastrófi-

co ou eventos sobrenaturais. Estas forças naturais não seriam perceptíveis na escala da vida

humana e já atuavam há bastante tempo. O Uniformitarianismo englobava dois princípios

fundamentais: (1) As leis estabelecidas pela física e química continuaram as mesmas ao longo

da história da Terra e, (2) os fenômenos geológicos pretéritos ocorreram de forma semelhante

aos que são observados nos dias atuais. As pesquisas de Lyell, como a observação de material

fóssil contido em rochas, conduziram a conclusão de que a idade da Terra deveria ser estima-

da em milhões de anos.


Darwin levou em sua bagagem e leu avidamente o primeiro volume da grande obra de

Lyell, enquanto que segundo volume foi encaminhado ao Beagle durante a expedição. Apesar

de Lyell não relacionar os seus argumentos a implicações biológicas, para Darwin estas decor-

rências eram evidentes. Uma vez que a Terra possuía uma história extensa e contínua, tal fato

deveria ocorrer de modo similar para os organismos. A obra de Lyell de certa forma comple-

mentou e forneceu sustentação teórica e fatual à teoria de Darwin.

Além do trabalho de Lyell ter influenciado de forma fundamental nas suposições de

Darwin, o naturalista inglês publicou também outras obras na área de geologia, nas quais fo-

ram discutidos temas como a formação e o desenvolvimento dos recifes de coral, fenômenos

vulcânicos e sísmicos, estratificação de sedimentos, formação de rochas metamórficas, entre

outras abordagens. Dentre estas obras, uma particularmente importante foi a explicação sobre

a floresta fóssil petrificada encontrada nos Andes, cuja origem foi atribuída a movimentos

contínuos de afundamento e elevação do terreno que a sustentava.

CHARLES LYELL, GEOLOGISTA BRITÂNICO QUE PUBLICOU PRINCÍPIOS DA

GEOLOGIA. A OBRA DE LYELL TEVE GRANDE INFLUÊNCIA NO PENSAMENTO DE

CHARLES DARWIN SOBRE O GRADUALISMO DO PROCESSO NATURAL, COMO

PODE SER OBSERVADO NA ESTRUTURA GEOLÓGICA DO GRAND CANYON (EUA).

EM 1963, APÓS QUATROS ANOS DO LANÇAMENTO DE A ORIGEM DAS ESPÉCIES,

LYELL PUBLICOU A OBRA A EVIDÊNCIA GEOLÓGICA DA ANTIGUIDADE DO

HOMEM

FONTE IMAGEM 114: HTTP://DARWINHP.VILABOL.UOL.COM.BR/DARWIN.HTML


125 BILOGIA GERAL

COMO ILUSTRADO NA IMAGEM, PARALELAMENTE À EVOLUÇÃO BIOLÓGI-

CA, OCORREU A EVOLUÇÃO NO PERFIL GEOLÓGICO DO PLANETA

FONTE IMAGEM: BIO - VOL. 3, SÔNIA LOPES, 3ª EDIÇÃO, ED. SARAIVA

VOCÊ SABE O QUE É DARWINSMO?

FONTE: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM

Hoje em dia pergunta-se frequentemente aos biólogos ‘O que é

Darwinismo?’, ‘Os biólogos ainda aceitam a teoria da evolução de

Darwin?’. Estas questões não admitem respostas simples, porque o Darwinismo abrange vá-

rias teorias diferentes, embora mutuamente compatíveis. O Professor Ernst Mayr (um dos

grandes colaboradores para o nosso conhecimento sobre especiação e evolução) ressaltou que

o Darwinismo deveria ser compreendido como um conjunto de 5 teorias principais (Adapta-

do de Hickman & Larson 2004). Estas teorias são:

A) Mudança perpétua: É a teoria básica da evolução sobre a qual todas as outras repou-

sam está documentada no registro fóssil. Afirma que o mundo vivo não é constante, mas está

sempre em mudança. As propriedades dos organismos sofrem transformações ao longo de

gerações através do tempo.

B) Descendência comum: A segunda teoria darwinista afirma que todas as formas de

vida descendem de um ancestral comum através de uma ramificação de linhagens. Estudos de


material genético confirmam a teoria de que a história da vida tem a estrutura de uma árvore

evolutiva ramificada conhecida como filogenia. As espécies que compartilham um ancestral

comum há um tempo recente apresentam mais características semelhantes ou afinidades do

que as espécies que apresentam uma ancestralidade comum mais antiga. A filogenia é utiliza-

da como base complementar para o nosso sistema classificação dos animais.

C) Multiplicação de espécies: A terceira teoria de Darwin estabelece que o processo e-

volutivo produz espécies pela fragmentação e transformação das espécies mais antigas. Os

evolucionistas acreditam que em geral a fragmentação e a transformação de linhagens condu-

zem a formação espécies novas, fenômeno conhecido como especiação.

D) Gradualismo: O gradualismo sugere que as diferenças em estruturas anatômicas que

caracterizam espécies distintas originaram-se através da acumulação de inúmeras pequenas

mudanças incrementais por longos períodos de tempo (milhares e milhões de anos). Uma

maneira simples de enunciar a teoria do gradualismo de Darwin é afirmar que o acúmulo de

mudanças quantitativas conduz a mudanças qualitativas.

E) Seleção natural: A seleção natural – teoria mais famosa de Darwin – é a peça central

da teoria da evolução. Ela oferece uma explicação natural para a origem da adaptação, inclu-

indo as características comportamentais, fisiológicas e anatômicas que potencializam a capa-

cidade de um organismo de explorar os recursos ambientais disponíveis para sua sobrevivên-

cia e reprodução. A seleção natural apoia-se genericamente em três proposições:

→ Primeira (Principio da Variação): Existem pequenas variações entre os membros de

uma mesma população biológica, ou seja, no interior de uma população não ocorrem indiví-

duos exatamente iguais. Podem ser observadas variações em caracteres anatômicos, compor-

tamentais e/ou fisiológicos.

→ Segunda (Principio da Hereditariedade): A variação é pelo menos parcialmente her-

dada e assim a prole tende a ser semelhante aos pais.

→ Terceira (Principio da Seleção Natural): Organismos com formas variantes distintas

deixam proles diferenciadas. As variedades que permitem aos seus possuidores explorar mais

efetivamente seus ambientes (obter mais alimentos, fuga de predadores, resistência a parasitas

etc.) preferencialmente sobreviverão e seus caracteres serão transmitidos às futuras gerações.

Novos caracteres favoráveis serão distribuídos pela população após um grande número de

gerações.

Recapitulando: Agora vamos relembrar as ideias darwi-

nistas resumidamente:

(1) As populações naturais de todas as espécies tendem a

crescer rapidamente devido ao elevado potencial reprodutivo.

127 BILOGIA GERAL

Este fato pode ser verificado, por exemplo, com determinadas espécies em cativeiros, em

que ao garantir condições ambientais favoráveis ao desenvolvimento, se percebe uma ca-

pacidade reprodutiva elevada;

(2) O tamanho das populações naturais, a despeito de seu potencial de crescimento, se

mantém relativamente constante ao longo do tempo, sendo limitado pelo ambiente (dis-

ponibilidade de alimento e locais de procriação, predadores naturais, parasitas etc.);

(3) Os indivíduos de uma mesma população diferem quanto às diversas características,

inclusive aquelas que influem na capacidade de explorar o ambiente com êxito. Os indiví-

duos que sobrevivem e se reproduzem, a cada geração, são preferencialmente os que apre-

sentam características relacionadas à melhor adaptação às condições ambientais;

(4) Grande parte das características apresentadas por uma geração é herdada pelos

descendentes. Uma vez que em cada geração os mais aptos sobrevivem, estes, por sua vez,

tendem a transmitir aos seus descendentes as características relacionadas à maior aptidão

para sobreviver, isto é, para se adaptar. Em outras palavras, a seleção natural favorece, ao

longo de gerações sucessivas, a permanência e o aprimoramento de características relacio-

nadas a adaptação

NEODARWINISMO


O grande ponto vulnerável da teoria evolucionista darwiniana foi a sua insuficiência em

apontar claramente os mecanismos envolvidos na transmissão dos caracteres hereditários. Em

1867, surgiu uma primeira oposição, formulada pelo médico inglês Fleemin Jenkins, relacio-

nada à ideia de herança por consanguinidade: um pai negro e uma mãe branca geram um fi-

lho mulato, com característica de ambos, mas as gerações seguintes descendentes de pais e

mães mulatos supostamente não teriam mais variação. Darwin não conseguiu responder ao

argumento de Jenkins e permaneceu sem compreender o problema da herança consanguínea.

A resposta estava mais adiante nas pesquisas do monge e botânico checo Gregor Mendel, que

não foram conhecidas a tempo por Darwin e nem por seus contemporâneos.

Após anos de experiência cruzando ervilhas Gregor Mendel (1822-1884) descobriu, em

1865, um padrão de transmissão de traços hereditários. Essa seria a base da futura de uma das

mais promissoras áreas da biologia – a genética. Apesar de Mendel ter publicado os resultados


de suas pesquisas, na época o trabalho passou despercebido e sua importância só seria reco-

nhecida 35 anos depois.

GREGOR MENDEL – BOTÂNICO AUSTRÍACO QUE DESCOBRIU AS LEIS BÁSI-

CAS DA HEREDITARIEDADE. SUAS PESQUISAS COM CRUZAMENTO DE ERVILHAS

FORAM IGNORADAS ATÉ 16 ANOS APÓS A SUA MORTE


Posteriormente no século XX, em meados da década de 30, a teoria de Darwin foi reava-

liada pelos geneticistas sob uma nova perspectiva e gradualmente emergiu em uma teoria mais

abrangente que reuniu em uma estrutura neodarwiniana análises sobre a genética de popula-

ções, estudos paleontológicos, biogeográficos, embriológicos, taxonômicos e de comporta-

mento animal. Os estudos destas áreas ao longo do século XX produziram evidências cada vez

mais claras do processo evolutivo proposto por Darwin. Em 1953, o biólogo britânico Francis

Crick e o bioquímico norte-americano James D. Watson, elucidaram a estrutura do DNA,

dando suporte para revelar o processo pelas quais as informações genéticas são transmitidas

através das gerações. Desde então, com o avanço de áreas especializadas da biologia como a

genômica, o conhecimento acumulado é imensamente maior ao que Charles Darwin possuía

na época da publicação de A Origem das Espécies. Por este motivo é normal que algumas de

suas ideias sejam revistas. A da árvore da vida, por exemplo, pode se tornar uma teia.

129 BILOGIA GERAL

JAMES WATSON E FRANCIS CRICK, DESCOBRIDORES DA ESTRUTURA DO

DNA, COM O MODELO MOLECULAR DO ÁCIDO NUCLÉICO EM 1953. TAL

TRABALHO POSSIBILITOU O ESTUDO DA EVOLUCÃO SOB A PERSPECTIVA DA

GENÉTICA E BIOLOGIA MOLECULAR


A teoria da evolução, atualmente aceita, é denominada de Neodarwinismo ou teoria

sintética da evolução. O Neodarwinismo concilia as ideias da seleção natural de Darwin com

os conhecimentos atuais da genética e de outras áreas correlatas da biologia como, por exem-

plo, a paleontologia e a biogeografia. Segundo o Neodarwinismo o que torna os indivíduos de

uma população distintos é a constituição genética de cada um. Por sua vez, os organismos

apresentam materiais genéticos diferentes em função dos processos de mutação e recombina-

ção gênica. Mutações são falhas ocasionais (benéficas ou maléficas) que ocorrem no material

genético. Se o indivíduo mutante é mais apto para enfrentar as dificuldades impostas pelo

ambiente, como por exemplo, uma ave imune a gripe aviária, então a tendência é que este no-

vo caráter benéfico seja transmitido aos descendentes. Mas se esta mutação for maléfica, por

exemplo, tornando um indivíduo incapaz de se reproduzir, como por exemplo, a ausência de

testículos, então tal característica não será transmitida e desaparecerá quando o indivíduo

morrer. Se novas mutações ocorrem nas espécies mutantes, estas se diversificarão cada vez

mais, tendendo a originar indivíduos tão diferentes dos primitivos, a ponto de surgirem novas

variedades.


As mutações podem ser consideradas como a fonte primária da variabilidade, enquanto

que a recombinação atua "misturando" os diferentes genes nos seres vivos. A recombinação

resulta da permuta genética, conhecida como crossing-over. As mutações e a recombinação

atuam conjuntamente: a mutação modifica o DNA e a recombinação realiza uma permuta


entre as partes modificadas. Se não houvesse um modo de reunir as mutações e recombina-

ções de diferentes indivíduos, certamente os processos evolutivos seriam extremamente len-

tos.

A seleção natural elimina as mutações deletérias e preserva as combinações disponíveis

que estão mais bem adaptadas ao ambiente. A maioria das mutações é deletéria, mas a seleção

é efetiva em eliminar as mutações mais destrutivas e preservar as benéficas. Consequentemen-

te o efeito resultante é positivo, ocasionando a produção de novos genes e adaptações. Entre os

seres humanos as doenças infecciosas podem atuar como importantes agentes seletivos. Os

indivíduos infectados pelo vírus HIV (causador da síndrome da imunodeficiência adquirida –

AIDS), por exemplo, exibem diferenças na progressão da doença que podem ser atribuídas,

em parte, a variações genéticas existentes entre eles. Nos locais onde a doença está muito dis-

seminada os indivíduos com variantes genéticas que conferem maior resistência ao vírus HIV

têm maiores chances de sobrevivência. Em estudo recentemente publicado, considerando a

entrada recente do HIV em populações humanas (aproximadamente no final da década de 20)

é bastante provável que, considerando o processo de evolução e adaptação dos organismos,

haja uma tendência a longo prazo de uma relação mais equilibrada entre o HIV e seu "novo"

hospedeiro, no caso o homem, sem causar tanto dano à espécie humana como vemos na atua-

lidade. Entretanto, o tempo no processo evolutivo não corresponde à escala de tempo das ge-

rações humanas e, possivelmente, não teremos oportunidade de assistir ao processo de coevo-

lução vírus-hospedeiro. Será importante, no entanto, investir em estudos que possam avaliar

esta questão e apontar para uma relação menos danosa entre o vírus HIV e seus novos hospe-

deiros humanos, mesmo que seja em futuro distante (Fonte: FIOCRUZ).

2.1.3 CONTEÚDO 3. A BIOLOGIA EVOLUTIVA E A CONSTRUÇÃO DE UMA VISÃO DE MUNDO

FONTE IMAGEM: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM)

131 BILOGIA GERAL

Estudiosos da área afirmam que o evolucionismo moderno não só explica a diversidade

da vida como proporciona uma excelente oportunidade para análises e reflexões que desen-

volvem o espírito crítico daqueles que a estudam. Por essas razões o ensino dessa disciplina

contribui para formar uma cidadania informada, capaz de conduzir a tomada de decisões

ponderadas e de se adaptar a mudanças. Nesse contexto é extremamente oportuno proporcio-

nar reflexões sobre o modo pelo qual o tema está sendo repassado para as gerações futuras de

forma que a qualidade do ensino de ciências e biologia não seja comprometida irremediavel-

mente. Vale destacar ainda que o conhecimento da história evolutiva da vida e das teorias que

a explicam é um elemento importante da cultura científica de qualquer indivíduo. Sendo a

escola o principal local de aquisição de conhecimento científico para a maioria das pessoas, o

tema evolucionismo deve estar contemplado nos programas de ciências de forma mais com-

pleta e adequada. Carneiro (2004) destaca que o processo de evolução biológica, por tratar do

processo que originou todas as espécies, permitiu que diversas áreas como a genética, a botâ-

nica, a zoologia, a embriologia e a fisiologia, se unificassem compondo o que hoje conhecemos

como biologia. Este fato já constitui, na opinião de alguns pesquisadores, a justificativa sufici-

ente para que o ensino da Biologia tenha como princípio organizador a evolução biológica.

Ainda segundo Carneiro (2004) em todo o campo das ciências biológicas, o ponto de vista

evolutivo fornece um arcabouço útil, muitas vezes indispensável, para organizar, explanar

observações e efetuar previsões a curto e longo prazo.

O IMPACTO DAS TEORIAS DARWINIANAS

O IMPACTO DE A ORIGEM DAS ESPÉCIES


(FONTE IMAGEM: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM

Considerando o contexto histórico, social e científico do final do século XIX, o Evolu-

cionismo proposto por Charles Darwin impactou profundamente o pensamento contempo-

râneo em relação à natureza. Nenhuma outra linha cientifica provocou – e ainda provoca –

reação maior que o Darwinismo. Mais quais seriam as razões por trás desse conflito? Em ter-

mos gerais, as reações que a teoria da evolução provocou – e ainda provocam – decorreram

principalmente de que o pensamento darwiniano foi uma proposta inovadora para explicar a

biodiversidade que encontramos no mundo, as adaptações dos organismos, além de incluir os

seres humanos. Sobretudo, na época em que foi apresentado, o darwinismo surgiu como um

contraponto poderoso ao argumento do planejamento dos seres vivos por algum tipo de inte-

ligência superior, questão esta que se mantém controversa até os nossos dias. O darwinismo

repercutiu amplamente no pensamento contemporâneo, influenciando de forma significativa

os campos da biologia evolutiva, ecologia, comportamento animal, biogeografia, taxonomia e

até mesmo em ciências sociais como a filosofia da ciência, sociologia e psicologia.

Afirmar a suposta origem do homem a partir do macaco é um dos equívocos mais co-

muns e difundidos até os dias atuais sobre a teoria evolutiva de Charles Darwin. Esta ideia

equivocada é considerada um dos motivos da resistência que muitas pessoas sentem em rela-

ção às ideias darwinistas. Para esclarecer e desmistificar este equívoco é oportuno remeter ao

texto de Mello, A. C. – “Evolução biológica: concepções de alunos e reflexões didáticas”

(2008):

[...] Ao contrário de uma ideia equivocada que acabou se difundindo

devido a uma má interpretação das ideias de Darwin, o homem não foi ori-

ginado do macaco, mas sim de um ancestral comum. Portanto, humanos e

macacos modernos compartilham um antepassado comum, tendo sido ori-

ginados de uma espécie que não existe mais. Sendo o homem e o macaco

pertencentes ao grupo dos primatas, são naturais as semelhanças existentes

entre as espécies, como, por exemplo, propriedades anatômicas, genéticas e

bioquímicas em comum. É necessário ocorrer a reconstrução dos conheci-

mentos mal estabelecidos no processo de aprendizagem. Caso esse processo

de reconstrução não ocorra, o estudante permanecerá apresentando ideias

confusas ou até mesmo concepções errôneas sobre o tema [...].

133 BILOGIA GERAL

AS CHARGES E CARICATURAS DA ÉPOCA (1860-1880) RIDICULARIZAVAM E

SATIRIZAVAM AS IDEIAS DE DARWIN QUE TEVE UMA ACEITAÇÃO LIMITADA

PELO PÚBLICO DURANTE O PERÍODO QUE DARWIN VIVEU. AS PROPOSIÇÕES DE

DARWIN SOBRE A ORIGEM DO HOMEM PERMANECERAM INICIALMENTE IMPLÍ-

CITAS A ORIGEM DAS ESPÉCIES (1859), ANTES DE SEREM ABORDADAS

INTEGRALMENTE 10 ANOS DEPOIS EM A DESCENDÊNCIA DO HOMEM E A SELE-

ÇÃO EM RELAÇÃO AO SEXO (1871). NESTA SEGUNDA OBRA DARWIN RELACIONA

A LINHAGEM HUMANA A ANCESTRAIS PRIMATAS, GERANDO REVOLTA EM

ALGUNS GRUPOS

FONTE IMAGEM 126: HTTP://COMMONS.WIKIMEDIA.ORG/WIKI/FILE:CARICATURA_DE_DARWIN.JPG) (FONTE IMAGENS 127 E 128: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM) (FONTE IMAGEM 129: WWW.CORBIS.COM

135 BILOGIA GERAL

MAPA CONCEITUAL


ESTUDO DE CASO

VÍRUS DA GRIPE, PANDEMIAS E O ENSINO DA BIOLOGIA EVOLUTIVA

Em nove de maio de 1997, um menino de 3 anos, em Hong Kong, desenvolveu tosse e

febre. A criança foi tratada apenas com antibióticos e aspirina, vindo a falecer seis dias após

desenvolver sintomas como insuficiência respiratória. Pesquisadores coletaram fluido pulmo-

nar antes da morte da criança e verificaram que após adicionar este fluido em uma cultura

laboratorial de células renais, estas começaram a morrer liberando milhares de vírus influenza

(vírus causador da gripe). Os pesquisadores realizaram uma série de testes e verificaram que o

vírus em questão não causava gripe humana típica. Três meses depois foi determinado que o

menino havia sido infectado com o vírus influenza do tipo H5N1, um vírus conhecido por

infectar somente frangos. Na creche que o menino frequentava havia pintos com os quais as

crianças brincavam. Testes genéticos detectaram que uma mutação nos vírus das aves permi-

tiu que o mesmo se tornasse capaz de se ligar e infectar células humanas. Em dezembro do

mesmo ano outros casos de gripe aviária surgiram em Hong Kong. Uma ação eficiente para

eliminar as aves infectadas preveniu a expansão da doença. No ano de 2009 autoridades de

saúde em todo o mundo permaneceram apreensivas com o avanço da gripe suína, causada a

partir de uma nova variante do vírus influenza A de subtipo H1N1. Anualmente, surgem mui-

tas variantes do vírus influenza A, causador da gripe comum. Mas a cada 30-40 anos, em mé-

dia, surgem vírus completamente novos vindos de animais que podem ocasionar pandemias.

Outras pandemias de gripe nos anos de 1918, 1957 e 1968 mataram milhões de pessoas. Nes-

tes casos, do mesmo modo mutações genéticas possibilitaram que vírus influenza de animais

infectassem pessoas. Um dos questionamentos que surgem a partir destes fatos é unânime:

quando ocorrerá a próxima pandemia de gripe? Os pesquisadores já sabem que as respostas

estão na compreensão da genética molecular dos vírus e seus aspectos evolutivos (Texto modi-

ficado de: SADAVA, D. et al. Vida: A Ciência da Biologia. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009.

p. 282-283).

1. Grande parte dos processos evolutivos ocorreu gradativamente ao longo de mi-

lhares de anos na Terra. Contudo, a partir das informações relatadas no texto

sobre vírus da gripe e pandemias é possível constatar a evolução ocorrendo em

tempo real. Neste contexto, de que modo vincularíamos o ensino da evolução

biológica com notícias divulgadas pela mídia, relacionando, por exemplo, con-

ceitos como mutação, variabilidade e diversidade?

137 BILOGIA GERAL

2. Além de promover a discussão da biologia evolutiva, outras doenças virais como

a AIDS, malária, dengue e hepatite, podem promover uma série de debates en-

volvendo aspectos sociais, históricos, de saúde pública, interesses da indústria

farmacêutica, prevenção, combate, entre outros. Neste sentido, que ações educa-

tivas derivadas destes debates poderiam ser desenvolvidas no âmbito escolar e

até mesmo estendidas para a comunidade?

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QUESTÃO 01

Para explicar a diminuição dos membros de lagartos atuais em um estudo hipotético, foi

sugerida a seguinte teoria evolutiva: Os membros maiores presentes nos lagartos ancestrais,


dificultavam a locomoção em possíveis substratos como areia e, gradualmente, sofreram atro-

fiamento. As alterações responsáveis pela atrofia foram transmitidas aos descendentes ao lon-

go de gerações sucessivas. É possível afirma que tal hipótese seria compatível com a teoria evo-

lutiva proposta por:

a) Gregor Mendel

b) Charles Darwin

b) Carolus Linnaeus

c) August Weissman

e) Jean Baptiste Lamarck

QUESTÃO 02

Cepaea nemoralis é uma espécie de caracol terrestre que pode apresentar uma ampla va-

riedade de padrões de coloração da concha, desde tons mais claros até mais escurecidos. Esse

caracol é predado por uma ave que o localiza através da visão. Em uma área habitada por esta

espécie de molusco, houve um acréscimo da cobertura vegetal e, levantamentos efetuados em

distintos períodos do ano apontaram que o número de caracóis com concha escura aumentou

gradativamente. Utilizando os seus conhecimentos adquiridos sobre evolução biológica, ex-

plique porque os caracóis com concha escura passaram a predominar nesta localidade, segun-

do as ideias:

a) Lamarckistas – Resposta: Para os lamarckistas os caracóis de concha escura só po-

deriam ter aparecido devido às modificações do ambiente e essa característica da co-

loração teria sido transmitida a seus descendentes (herança dos caracteres adquiri-

dos)

b) Darwinistas – Resposta: Segundo os darwinistas os dois tipos de caracóis co-

habitavam inicialmente na área. A modificação do ambiente, com adensamento da

vegetação, teria ocasionado uma diminuição da luminosidade, oferecendo uma van-

tagem adaptativa aos animais de concha escura. Pelo fato de não serem mais avista-

dos com facilidade pelos pássaros que os predavam, os moluscos de concha escura

teriam tido maiores chances de sobrevivência e, consequentemente, de gerar um

maior número de descendentes.

QUESTÃO 03

Certa população de abelhas foi registrada, apenas, em uma área remanescente de Mata

Atlântica localizada no extremo sul da Bahia. Estudando esta população, um grupo de pesqui-

139 BILOGIA GERAL

sadores verificou que 90% dos indivíduos da espécie apresentavam a região abdominal de co-

loração amarelada e 10% possuíam abdome preto. Outro padrão observado foi que todas as

abelhas polinizavam flores amarelas, fato que fez com que os pesquisadores deduzissem que as

abelhas de abdome amarelo poderiam se camuflar melhor entre as flores e, deste modo, sobre-

viver, reproduzir e deixar descendentes com maior êxito do que as demais espécies com ab-

dome preto. O texto acima exemplifica o processo evolutivo conhecido como:

a) Mutação

b) Seleção natural

c) Dispersão geográfica

d) Invariabilidade genética

e) Recombinação aleatória

QUESTÃO 04

Analise o questionamento a seguir com base nas teorias de Charles Darwin e na charge

ao lado publicada por caricaturista da época, após o lançamento do livro A Origem das Espé-

cies e a Seleção Natural em 1859 (Fonte imagem:

http://www.educacional.com.br/imagens/reportagens/Darwin/imagem_01.jpg). Em 1860 a

sociedade e o público em geral tiveram uma aceitação limitada às propostas de Darwin, pois

implicitamente as mesmas sugeriam que:

a) Os macacos derivariam de hominídeos modernos.

b) Os homens seriam mais evoluídos que os macacos.

c) Os macacos atuais seriam descendentes de homens.

d) Os macacos poderiam se tornar homens ao longo da evolução

e) Os homens e os macacos compartilhavam um ancestral comum.

QUESTÃO 05

A bactéria Staphylococcus aureus (Imagem ao lado. Fonte

imagem: www.sciencephotolibrary.com), encontrada comu-

mente na pele e mucosa de humanos e outros animais, é respon-

sável por grande parte de óbitos decorrentes de infecções em

ambiente hospitalar Tem sido observado que estas bactérias

desenvolvem resistência após utilização contínua de determina-

dos antibióticos. Possivelmente tal resistência está relacionada a


fatores como o uso indiscriminado e doses inadequadas de medicamentos, interrupção pre-

matura do tratamento de infecções, além do próprio processo de seleção natural. Quanto à

seleção natural, é possível inferir que a resistência bacteriana ocorre devido a (o):

a) Seleção de membros das populações de bactérias mais aptas para sobrevivência e re-

produção mesmo quando expostos a antibióticos.

b) Crescimento explosivo da população de formas menos adaptadas e que provavelmen-

te serão eliminadas mais rapidamente do ambiente.

c) Seleção de indivíduos com características menos adaptadas as condições adversas do

ambiente em relação a outros indivíduos da mesma população

d) Descarte de indivíduos mais adaptados a condições adversas do ambiente que tendem

a sobreviver e gerar uma prole mais numerosa nas gerações seguintes.


POR QUE SOLUÇAMOS? Texto extraído da revista Scientific American Brasil – A

Evolução da Evolução - Ano 7, no 81, Fev. 2009, pág. 54)

POR QUE SOLUÇAMOS?

FONTE IMAGEM: WWW.AFH.BIO.BR/CURIOSIDADES/IMG/SOLUCO.JPG

Uma análise do ponto de vista evolucionista pode ser aplicada a um grande número de

males. Soluços, por exemplo, que variam de um aborrecimento passageiro a uma doença que

pode durar meses, ou, em raríssimos casos anos. O soluço é provocado por um espasmo de

141 BILOGIA GERAL

músculos na garganta e no peito. O som característico é produzido quando inspiramos ar re-

pentinamente enquanto a epiglote, uma aba de tecido macio localizado no fundo da garganta,

se fecha. Todos esses movimentos são involuntários, soluçamos sem nem pensar no assunto.

Muitos são os motivos para os soluços: comer muito rápido, ou em excesso, ou até doenças

mais graves como tumores no peito.

Os soluços revelam pelo menos duas camadas da nossa história: uma parte comparti-

lhada com os peixes e a outra com os anfíbios, de acordo com uma teoria bem fundamentada.

Herdamos dos peixes os nervos principais usados na respiração. Um desses conjuntos, de ner-

vos, chamado nervo frênico, estende-se da base do crânio ao tórax e ao diafragma. Esse cami-

nho sinuoso cria alguns problemas, qualquer coisa que interrompa o trajeto desses nervos

pode interferir na respiração. Uma simples irritação pode deflagrar os soluços. Um projeto

arquitetônico mais racional do corpo humano teria colocado o início dos nervos frênicos em

local mais próximo do diafragma e não do pescoço.



Infelizmente, herdamos esse projeto de nossos ancestrais aquáticos, com as brânquias

mais próximas do pescoço e, não do diafragma. Se esse caminho desencontrado dos nervos é

proveniente de nossa origem aquática, o soluço pode ter vindo do passado em comum com os

anfíbios. Acontece que esse padrão característico dos músculos e nervos na produção do solu-

ço ocorre naturalmente em outros seres, mais especificamente nos girinos, que usam os pul-


mões e brânquias para a respiração. Quando usam a respiração branquial eles enfrentam um

grande problema – precisam bombear água para a boca e garganta e depois para as brânquias,

mas essa água não pode entrar nos pulmões. Como conseguem isso? Enquanto inspiram, eles

fecham a glote, impedindo que a água desça pelas vias respiratórias. Pode-se dizer que eles

respiram com as brânquias usando uma forma estendida de soluço. Remexendo em nossa

história antiga, vemos que uma boa parte dela se deu em oceanos, córregos e savanas, e não

em escritórios, praias e campos de futebol. Esse incrível descompasso entre o passado e o pre-

sente significa que o nosso corpo desaba de maneira previsível. Os ossos principais do joelho,

das costas e dos pulsos dos seres humanos apareceram em criaturas aquáticas há centenas de

milhares de anos. Como podemos nos surpreender quando rompemos a cartilagem dos joe-

lhos e desenvolvemos dores nas costas se andamos em duas pernas? Ou quando adquirimos a

síndrome do túnel do carpo porque digitamos, bordamos ou escrevemos? Nossos antepassa-

dos não faziam nada disso.

BIOEXECUTANDO

Aplicando e resgatando os conhecimentos adquiridos sobre a Biologia Evolutiva, a se-

guir é descrita uma atividade em sala de aula na qual você poderá propiciar que o aluno co-

nheça as adaptações de alguns seres vivos e relacione essas adaptações à sobrevivência dos

mesmos no meio ambiente (modificado de: Centro de Divulgação Científica e Cultural da

USP (CDCC) – USP Experimentoteca do Ensino Fundamental).

Disponível em: <http://www.cdcc.usp.br/exper/fundamental/roteiros/adaptam.pdf>

<http://www.cdcc.usp.br/exper/fundamental/roteiros/adapta.pdf>

INTRODUÇÃO Recomendações – O professor deverá discutir com os alunos a intro-

dução do experimento.

As adaptações dos seres vivos não ocorrem e nem ocorreram de uma hora para outra.

Ao longo do processo evolutivo, alguns organismos sofreram transformações que lhes possibi-

143 BILOGIA GERAL

litaram maiores chances de sobrevivência no meio ambiente. A essas transformações, selecio-

nadas pelo meio e ocasionadas por mutações, denominamos adaptações. As adaptações dos

seres vivos podem estar relacionadas à defesa, à reprodução, à locomoção, a condições clima-

tológicas desfavoráveis, à alimentação etc. Com o experimento a seguir, você irá conhecer al-

gumas dessas adaptações.

MATERIAL: 5 painéis com os temas especificados e descritos abaixo.

• PAINEL 1 – DEFESA: Este painel deverá conter ilustrações de quatro grupos de orga-

nismos que apresentem as seguintes adaptações:

Grupo A: Camuflagem ou mimetismo

Grupo B: Espinho

Grupo C: Veneno

Grupo D: Aumento de tamanho (ato de inflar)

Obs.: Os organismos de cada grupo devem possuir em comum a mesma adaptação indi-

cada (neste caso as adaptações camuflagem, presença de espinho, veneno e o aumento de ta-

manho).

• PAINEL 2 – ALIMENTAÇÃO: Este painel deverá conter ilustrações de cinco grupos

de organismos que apresentem adaptações relacionadas às seguintes características:

Grupo A: Formato do bico

Grupo B: Formato do bico e da garra

Grupo C: Formato da língua

Grupo D: Apêndice locomotor transformado em pinça.

Grupo E: Formato dos dentes.

• PAINEL 3 – REPRODUÇÃO: Este painel deverá conter ilustrações de três grupos de

animais que apresentem os seguintes aspectos reprodutivos em relação ao desenvolvimento:

Grupo A: Dentro do ovo e dentro do corpo (Ovovivíparo)

Grupo B: Dentro do ovo e fora do corpo (Ovíparo)

Grupo C: Dentro do corpo (Vivíparo)


• PAINEL 4 – AMBIENTE ANIMAL: Este painel deverá conter ilustrações de cinco

grupos de animais que apresentem adaptações para se locomover nos seguintes ambientes:

Grupo A: Aquático

Grupo B: Terrestre/Aquático

Grupo C: Terrestre

Grupo D: Terrestre/Arbóreo

Grupo E: Terrestre/Arbóreo/Aéreo

• PAINEL 5 – AMBIENTE VEGETAL: Este painel deverá conter ilustrações de três gru-

pos de vegetais adaptados aos seguintes ambientes:

Grupo A: Ambiente seco

Grupo B: Ambiente úmido

Grupo C: Ambiente aquático

Obs.: As fotos do painel deverão estar presentes vegetais com: sementes aladas, sementes

leguminosas e, especificamente sementes de mamão e melancia.

PROCEDIMENTOS

• A classe deverá ser dividida em 5 grupos;

• Cada grupo receberá um painel;

• O grupo terá o tempo de 10 minutos para analisar o painel;

• Efetuada a análise, os alunos deverão responder as perguntas referentes aquele painel;

• Em seguida, os grupos deverão trocar entre si os respectivos painéis, de forma que ca-

da grupo analisará os 5 tipos de painéis existentes. Para facilitar a troca de painéis, o grupo 1

deverá entregar o painel para o grupo 2; o 2 para o 3 e assim até o grupo 5, que entregará o

painel para o grupo 1.

• Após responder os questionamentos de todos os painéis, o professor poderá organizar

um debate com a classe em que serão discutidos os resultados observados.

145 BILOGIA GERAL

QUESTIONAMENTOS POR PAINEL:

• PAINEL 1 – DEFESA: Quais as adaptações que os animais de cada grupo possuem

possibilitando sua defesa no ambiente em que vivem?

Grupo A _______________________________________________________________

Grupo B _______________________________________________________________

Grupo C _______________________________________________________________

Grupo D _______________________________________________________________

Resposta para conferência durante atividade:

Grupo A: Camuflagem ou mimetismo

Grupo B: Espinho

Grupo C: Veneno

Grupo D: Aumento de tamanho (ato de inflar)

• PAINEL 2 – ALIMENTAÇÃO: Quais as adaptações que possibilitam aos animais deste

painel alimentar-se no ambiente em que vivem?

Grupo A _______________________________________________________________

Grupo B _______________________________________________________________

Grupo C _______________________________________________________________

Grupo D _______________________________________________________________

Grupo E _______________________________________________________________


Grupo A: Formato do bico

Grupo B: Formato do bico e da garra

Grupo C: Formato da língua

Grupo D: Apêndice locomotor transformado em pinça.

Grupo E: Formato dos dentes.


• PAINEL 3 – REPRODUÇÃO: Os seres vivos apresentam diferentes tipos de adapta-

ções que lhes garantem reprodução e perpetuação. Observando atentamente as fotos do pai-

nel, correlacione a coluna da esquerda com a de direita:

1) Onde ocorre o desenvolvimento embrionário destes animais?

Grupo A ( ) Dentro do ovo e fora do corpo (Ovíparo)

Grupo B ( ) Dentro do ovo, dentro do corpo (Vivíparo)

Grupo C ( ) Dentro do corpo (Vivíparo)


(Grupo B) - Dentro do ovo e fora do corpo (Ovíparo)

(Grupo A) - Dentro do ovo e dentro do corpo (Ovovivíparo)

(Grupo C) - Dentro do corpo (Vivíparo)

2) Alguns animais completam seu desenvolvimento dentro de uma “bolsa” localizada

externamente na região ventral da fêmea. Com qual animal deste painel isto acontece? Dê

outro exemplo em que ocorra o mesmo.

___________________________________________________________________

Resposta para conferência durante atividade: cuíca. canguru ou gambá.

3. Alguns animais apresentam fecundação interna e outros externa. Dentre estes animais

do painel, apenas um apresenta fecundação externa. Que animal é este?

___________________________________________________________________

Resposta para conferência durante atividade: sapo

• PAINEL 4 – AMBIENTE ANIMAL: Os animais deste painel apresentam adaptações

para se locomover nos mais diversos ambientes. Relacione cada grupo de animais com o am-

biente onde vivem, correlacionado a coluna da esquerda a da direita:

Grupo A ( ) Terrestre/Arbóreo

Grupo B ( ) Terrestre

Grupo C ( ) Aquático

Grupo D ( ) Terrestre/Arbóreo/Aéreo

Grupo E ( ) Terrestre/Aquático

147 BILOGIA GERAL


(Grupo D) Terrestre/Arbóreo

(Grupo C) Terrestre

(Grupo A) Aquático

(Grupo E) Terrestre/Arbóreo/Aéreo

(Grupo B) Terrestre/Aquático

• PAINEL 4 – AMBIENTE VEGETAL: As plantas apresentam diferentes adaptações pa-

ra sobreviver nos mais diversos ambientes.

1) Observando as plantas deste painel, responda a que ambiente cada grupo pertence.

Grupo A: ____________________________________________________________

Resposta para conferência durante atividade: ambiente seco

Grupo B: ____________________________________________________________

Resposta para conferência durante atividade: ambiente úmido

Grupo C: ____________________________________________________________

Resposta para conferência durante atividade: ambiente aquático

2. Na natureza, a dispersão de sementes ocorre de várias maneiras, possibilitando assim

a perpetuação de cada espécie. Por outro lado, muitas espécies vegetais perderam a necessida-

de da dispersão natural de suas sementes por causa da ação do homem, que passou a cultivá-

las realizando desta forma a propagação das mesmas. Observando as fotos do painel, re-

sponda:

a) Quais sementes são dispersas pelo vento?______________________________

Resposta para conferência durante atividade: sementes aladas

b) Quais sementes se dispersam através de mecanismos existentes na própria planta?

_____________________________________________________________


Resposta para conferência durante atividade: sementes de leguminosas

c) Quais sementes são cultivadas?________________________________________

Resposta para conferência durante atividade: mamão e melancia

PALAVRAS CRUZADAS

Recomendações: Enfatizar, em sala de aula, as palavras contidas nas cruzadas durante a

exposição do conteúdo;

1. Transformações que permitem aos seres vivos

maiores chances de sobrevivência.

2. Tipo de semente cujo principal agente dispersor é

o vento.

3. Estrutura adaptada para locomoção dos peixes no

meio aquático.

4. Órgão da tamanduá adaptado para seu hábito a-

limentar.

5. Estrutura modificada presente em certas plantas,

relacionadas à defesa e/ou à proteção contra perda excessiva de água.

6. Membro adaptado ao vôo nas aves

149 BILOGIA GERAL

Sugestão de livro paradidático:

Título: Troglodita é você! Pequeno guia darwiniano da vi-

da cotidiana/Michel Raymond; [Tradução: Martha Gambini].

São Paulo: Paz e Terra, 2009. 256p.

Sinopse: Este livro traz curiosidades biológicas e mostra

como a evolução se manifesta no comportamento humano. Em

seus seis capítulos, a obra nos mostra que o homem é um animal

altamente especializado, e, mesmo assim, não escapa das regras

da biologia evolutiva. São explicados sob a ótica da teoria da evo-

lução, comportamentos humanos que vão desde a preferência

por algumas comidas até a orientação sexual.


2.2 TEMA 4. EVIDÊNCIAS E ARGUMENTOS DA EVOLUÇÃO

2.2.1 CONTEÚDO 1. EVIDÊNCIAS E ARGUMENTOS DA EVOLUÇÃO

A partir da segunda metade do século XIX, a ideia da evolução biológica passou a ser

amplamente aceita no meio científico, dentre algumas evidências que reforçam esta teoria

podemos considerar as seguintes:

REGISTRO FOSSILÍFERO

REGISTRO FOSSILÍFERO


Os fósseis são restos orgânicos ou vestígios de seres vivos que viveram no passado geo-

lógico. São considerados fósseis restos esqueléticos de vertebrados e invertebrados (ossos, den-

tes, conchas, carapaças), icnofósseis (pegadas, marcas de repouso, excrementos, ovos e ni-

nhos) ou até mesmo organismos preservados completamente (insetos no âmbar e mamutes

preservados em baixas temperaturas). O registro fóssil nos permite comparar os organismos

que viveram no passado com as formas atuais e visualizar as mudanças evolutivas através de

amplas escalas temporais, nos dando uma ideia de quanto e como os organismos se modifica-

ram ao longo de milhares de anos. Os fósseis são depositados em camadas sedimentares estra-

tificadas, com novos depósitos formando-se sobre os mais antigos. Caso não sejam perturba-

dos, o que raramente acontece, uma sequência sedimentar se mantém preservada, com a idade

dos fósseis sendo diretamente proporcional à sua profundidade nas camadas estratificadas. A

evolução dos equídeos (cavalos) através do tempo geológico com mudanças direcionadas em

características marcantes é uma das tendências evolutivas mais bem analisadas a partir de a-

151 BILOGIA GERAL

chados fósseis de um grupo de organismos. O registro fóssil indica uma mudança real não

apenas em características morfológicas nos cavalos (aumento do tamanho do corpo, expansão

da superfície de mastigação dos dentes e redução do número de dedos), mas também no nú-

mero de diferentes gêneros e de espécies que existiram. Os diversos gêneros de cavalos que

viviam em épocas passadas foram extintos e permaneceu apenas o gênero Equus (cavalo mo-

derno). Existem ainda fósseis que apresentam características comuns a espécies que existem

atualmente. É o caso do fóssil da espécie Archaeopteryx lithographica considerada a primeira

ave existente, que possuía características típicas de répteis (escamas na cabeça, dentes, garras e

cauda com ossos) e aves (asas e penas).

REGISTRO FÓSSIL DE DINOSSAURO DA ESPÉCIE Archaeopteryx lithographica,

UM DOS FÓSSEIS MAIS FAMOSOS DO MUNDO. É CONSIDERADO UM DOS

PRIMEIROS PÁSSAROS NA ESCALA EVOLUTIVA OU O PÁSSARO MAIS ANTIGO QUE

SE CONHECE. ESTA ESPÉCIE VIVEU NO PÉRÍODO DO JURÁSSICO ENTRE 200-145

MILHÕES DE ANOS

FONTE IMAGEM:WWW.CORBIS.COM).

LEGENDA: FÓSSIL DE INSETO EM ÂMBAR – 40 MILHÕES DE ANOS. O ÂMBAR

(RESINA POLIMERIZADA PRODUZIDA POR VEGETAIS) APRISIONAVA

INVERTEBRADOS OU PEQUENOS VERTEBRADOS QUE PERMANECIAM


PRESERVADOS NO REGISTRO FÓSSIL COM ESTRUTURAS ORGÂNICAS

PRATICAMENTE INTACTAS)


PEIXE FÓSSIL COM 55 A 38 MILHÕES DE ANOS


OVOS DE DINOSSAUROS COM 135 A 200 MILHÕES DE ANOS


153 BILOGIA GERAL

FILHOTE DE MAMUTE ENCONTRADO PRESERVADO EM PERMAFROST, NO

NORTE DA RÚSSIA. O TERMO PERMAFROST SIGNIFICA SUBSTRATO OU SOLO

PERMANENTEMENTE GELADO. OS MAMUTES ERAM MAMÍFEROS PRÉ-

HISTÓRICOS EXTINTOS HÁ APROXIMADAMENTE 4.000 ANOS. OS MAMUTES

FAZEM PARTE DA MESMA FAMÍLIA DOS ELEFANTES, PORÉM ERAM MAIORES

(PODIAM ATINGIR ATÉ 5 METROS DE ALTURA) E POSSUÍAM GRANDES PRESAS DE

MARFIM. O CORPO DOS MAMUTES ERA COBERTO POR UMA ESPESSA CAMADA DE

PELOS DE COLORAÇÃO CINZA. OS MAMUTES HABITARAM REGIÕES DE CLIMA

FRIO E TEMPERADO. FORAM ENCONTRADOS VÁRIOS FÓSSEIS DESTE ANIMAL EM

PAÍSES DA EUROPA, NORTE DA ÁSIA (PRINCIPALMENTE SIBÉRIA) E AMÉRICA DO

NORTE, COMPROVANDO A SUA OCORRÊNCIA NESTES LOCAIS. SERVIRAM DE

ALIMENTO PARA OS HOMENS QUE VIVERAM NO PERÍODO NEOLÍTICO (IDADE

DA PEDRA POLIDA


ÓRGÃOS HOMÓLOGOS

Richard Owen (1804-1892) contemporâneo de Charles Darwin utilizou o termo homo-

logia para designar o mesmo órgão em organismos diferentes, variando em forma e função.

Pode ser citada como exemplo clássico de homologia a estrutura óssea dos membros anterio-

res nos vertebrados (pata de elefante, asa de morcego, nadadeira de baleia e mão de um prima-

ta). Estes ossos mantêm estruturas e padrões de conexão característicos a despeito das diversas

modificações evolutivas para exercer funções específicas. Uma justificativa razoável da homo-

logia seria que os diferentes organismos teriam uma origem evolutiva comum: quanto mais

recente o ancestral, maior a semelhança estrutural. Logo as estruturas que chamamos de ho-

mólogas representam características herdadas com algumas modificações de uma característi-

ca correspondente em um ancestral comum. Sob a ação ambiental modificações poderiam

ocorrer, mas a estrutura fundamental permaneceria. Os órgãos homólogos seriam o resultado

da chamada evolução divergente, em que pressões seletivas (conjunto de fatores que condi-

cionam a vida dos indivíduos e que os obrigam a evoluir em determinada direção) e outros

fatores evolutivos atuariam sobre a variabilidade genética.


ESTRUTURAS HOMÓLOGAS EM OSSOS DOS MEMBROS ANTERIORES DE

VERTEBRADOS)

FONTE IMAGEM: HTTP://MEDIA.PHOTOBUCKET.COM/IMAGE/ESTRUTURAS%20HOM%2525C3%2525B3LOGAS/INIBACE_2007/ESTRUTURASHOMLOGAS.JP

G

ÓRGÃOS ANÁLOGOS

O termo analogia refere-se a órgãos que desempenham funções similares, porém possu-

em origens embrionárias e evolutivas diferentes. Além disso, suas estruturas anatômicas são

distintas e não há uma relação de ancestralidade comum. Como exemplo, podemos citar as

asas de insetos, aves e morcegos; as nadadeiras de peixes, baleias e lagostas; as pernas articula-

das de insetos e vertebrados. Apesar de estas estruturas apresentarem a mesma função (voar,

nadar e caminhar, respectivamente), elas possuem desenvolvimentos embrionários caracterís-

ticos para cada organismo. Os órgãos análogos seriam o resultado da chamada evolução con-

vergente. De acordo este fenômeno, sob condições ambientais análogas ou por terem sido

submetidas a pressões seletivas similares, estruturas morfológicas fundamentalmente diferen-

tes em distintos grupos de organismos podem sofrer modificações ou adaptações para que

tenham funcionalidade semelhante. Diferente dos órgãos homólogos, os órgãos análogos não

são utilizados em estudos que visam estabelecer relações de parentesco evolutivo.

155 BILOGIA GERAL

FONTE: HTTP://STI.BR.INTER.NET/RAFAAS/BIOLOGIA-AR/IMAGES/489-2.JPG

ÓRGÃOS VESTIGIAIS

Os órgãos vestigiais referem-se a estruturas rudimentares e/ou reduzidas em tamanho e

geralmente sem função, que correspondem a órgãos maiores e funcionais em outros organis-

mos. No corpo humano podemos citar como órgãos vestigiais o cóccix e o apêndice cecal. O

cóccix é um osso recurvado formado por vértebras fusionadas, localizado no final da coluna

vertebral. Essa estrutura óssea é considerada um vestígio caudal presente em muitos mamífe-

ros. O apêndice cecal do intestino humano, também conhecido apêndice vermiforme, é um

órgão de tamanho reduzido, mas que se apresenta bastante desenvolvido em herbívoros e au-

xilia no processo de digestão da celulose. A existência de órgãos vestigiais poderia ser explica-

da em termos de mudanças ambientais ou modos de vida da espécie e indicam uma ancestra-

lidade comum. Ou seja, supõe-se que esses órgãos eram funcionais em espécies ancestrais,

mas tornaram-se não funcionais ou até mesmo desnecessários em outras espécies.

FONTE IMAGEM: HTTP://GRANDEABOBORA.COM/WP-CONTENT/IMAGES/COCCIX.JPG


ESPECIAÇÃO

A especiação é a formação de uma ou mais espécies novas. Os evolucionistas pensam

nas espécies como ramos na árvore da vida. Cada espécie tem uma história que se inicia em

um evento de especiação e finaliza por um evento de extinção ou outro episódio de especia-

ção. Na especiação podem ser geradas duas espécies filhas que passam a evoluir como espécies

distintas.

Mas afinal, o que é uma espécie? Literalmente o vocábulo espécie significa ‘tipos’. Mas

como os especialistas, em particular os biólogos, interpretam ‘tipos’? Este é um tema compli-

cado para se responder com exatidão e ainda não há um consenso quanto à definição de espé-

cie. Há mais de 200 anos, o botânico sueco Carollus Linnaeus (1707-1778) na sua grande obra

Systema Naturae (1748), publicou o sistema binomial de nomenclatura que indicava a deno-

minação de uma espécie. Este trabalho constituiu a base para o nosso sistema atual de classifi-

cação. Ele procedeu à descrição e organização de diversas espécies em coleções, tomando co-

mo base apenas as características morfológicas. Logo, Lineu utilizou um conceito morfológico

de espécie. Somente nos séculos seguintes os estudos genéticos e de comportamento reprodu-

tivo seriam alavancados e auxiliaram para a diferenciação entre espécies. Os membros dos

grupos que Lineu classificou como pertencentes à mesma espécie pela aparência que possuí-

am, em verdade compartilhavam muitos alelos que determinam suas estruturas corporais.

Em 1940 o biólogo alemão Ernst Mayr (1904-2005) propôs uma definição de espécie,

conhecida como conceito biológico, no qual afirmava que espécies são grupos de populações

naturais que se intercruzam real ou potencialmente, permanecendo reprodutivamente isola-

dos de outros grupos. Um conceito mais recente de Terrel H. Hamilton (1967) já utilizando

elementos da genética, afirma que uma espécie pode ser considerada um ‘pool’ isolado de ge-

nes fluindo no espaço e no tempo, adaptando-se continuamente às modificações do seu ambi-

ente, assim como a novos ambientes encontrados. Contudo outras definições podem surgir à

medida que alguns questionamentos são colocados, como, por exemplo: De que forma as es-

pécies surgem? Como podemos distinguir e identificar diferentes espécies? Qual o mecanismo

que mantém as espécies individualizadas? Porém, há um consenso que alguns critérios signifi-

cantes podem ser utilizados para se reconhecer espécies, entre os quais podem ser citados:

1. Descendência de todos os membros de uma população ancestral comum,

2. Compatibilidade reprodutiva ou capacidade de cruzamento entre indivíduos da mes-

ma espécie, e, incompatibilidade reprodutiva entre espécies diferentes (critério mais impor-

tante segundo a definição de Ernest Mayr);

3. Manutenção de coesão genética dentro da espécie, sem grandes alterações gênicas e

características fenotípicas (externas).

157 BILOGIA GERAL

ERNST MAYR, GÊNIO DA BIOLOGIA MODERNA, QUE DEU GRANDES CON-

TRIBUIÇÕES PARA O ESTUDO DA ESPECIAÇÃO E EVOLUÇÃO DE MODO GERAL

FONTE IMAGEM: HTTP://WWW.PBS.ORG/WGBH/EVOLUTION/LIBRARY/06/2/IMAGE_POP/L_062_01.HTML

Dentre os fatores de maior destaque no processo de especiação podemos citar o isola-

mento reprodutivo e genético de uma população, a disponibilidade de um novo nicho ecoló-

gico e o tempo. As ilhas Galápagos ofereceram uma situação que atenderam a estes três crité-

rios. Para que a especiação ocorra é necessária a interrupção do fluxo gênico (fluxo de

transmissão das características genéticas de uma determinada espécie) que ocorria anterior-

mente em uma população cujos membros permutavam genes. O fluxo gênico pode ser des-

continuado de duas formas principais e ocasionar modos diferenciados de especiação: a espe-

ciação alopátrica (ou geográfica) e a especiação não-alopátrica (também conhecida como

especiação simpátrica).

Especiação alopátrica

A especiação do tipo alopátrica é resultante da divisão de uma população por uma bar-

reira física ou geográfica. Como as populações alopátricas (allo – diferente; patrys – país) pas-

sam a ocupar áreas geograficamente separadas, há o desenvolvimento do isolamento reprodu-

tivo. As populações separadas por uma barreira física evoluem independentemente,

adaptando-se a seus diferentes ambientes, gerando barreiras reprodutivas entre si em decor-

rência de seus caminhos evolutivos distintos. Logo, além da própria interrupção de fluxo gêni-

co, as espécies se diferenciam também porque os ambientes em que vivem tornam-se distin-

tos. Postula-se que a especiação alopátrica seja o tipo mais comum e dominante entre os

grupos de organismos.


Dentre algumas barreiras físicas que promovem a separação geográfica de uma popula-

ção podemos citar cadeias montanhosas e cursos d’água, formados por eventos que ocorrem

até os dias atuais ou episódios geológicos pretéritos (exemplo: separação ou movimentação de

massas continentais, afundamento e inundação de falhas geológicas), mudanças climáticas

(exemplo: avanço de áreas desérticas sobre habitats florestais), elevação do nível do mar, avan-

ço ou recuo de geleiras, dentre outros eventos. Nos Estados Unidos, por exemplo, há grandes

barreiras geográficas naturais como Grand Canyon e o Rio Colorado, situados na divisa entre

os estados do Arizona e Utah. Embora não constituam uma barreira física para aves, estes e-

lementos da paisagem americana atuam como agentes eficazes na separação de animais que

vivem no continente. Da mesma forma a Baía de São Francisco, no Estado da Califórnia, tam-

bém dos EUA, atua como uma importante barreira física para mamíferos de pequeno porte.

Algumas espécies destes mamíferos são encontradas apenas ao norte ou ao sul, enquanto que

outras são observadas em ambos os lados da baía.

A especiação alopátrica ocorre também quando um reduzido número de indivíduos

dispersa para um local distante ou atravessa uma barreira pré-existente, onde não há outros

membros da sua espécie. Os membros dispersores podem então estabelecer uma nova popula-

ção, ocorrendo assim a especiação alopátrica através do fenômeno conhecido como efeito

fundador.


Um exemplo típico de especiação alopátrica por efeito fundador pode ser ilustrado por

14 espécies de tentilhões encontradas no arquipélago de Galápagos. O estudo deste grupo de

aves conhecidos como os tentilhões de Darwin (nome popularizado na década de 1940 pelo

ornitólogo britânico David Lack, pois Darwin foi o primeiro cientista a estudá-lo, é conside-

rado um dos estopins para que Darwin desenvolvesse o pensamento evolutivo do mecanismo

de seleção natural e surgimento de novas espécies. Os admiradores de Darwin consideram que

159 BILOGIA GERAL

o modelo de evolução dos tentilhões, constitui um dos melhores exemplos do processo de

especiação.

Nas ilhas Galápagos Darwin observou as 14 espécies de tentilhões que diferiam pelo ta-

manho do corpo, forma do bico e tipo de alimento que buscavam. Ele analisou a diferença dos

hábitos alimentares e relacionou esta diferença com o bico das aves. Posteriormente, após uma

análise sistemática mais aprofundada, Darwin pôde se certificar de que se tratava de espécies

diferentes. Ele supôs ainda que possivelmente cada ilha fosse habitada por uma espécie e não

por “variedades” de uma mesma espécie. Provavelmente as14 espécies tentilhões evoluíram a

partir de um ancestral comum, casal ou grupo que imigrou ou foram transportados do conti-

nente sul-americano para Galápagos. É possível também que o número reduzido de tentilhões

fundadores foi um dos fatores primordiais para as mudanças consideráveis que surgiram pos-

teriormente. Adicionalmente, modelos evolutivos propõem que as espécies fundadoras, ori-

undas do continente, devem ter alcançado as ilhas maiores, onde conseguiram sobreviver e

permaneceram durante algum tempo. Esporadicamente, indivíduos do grupo eram transpor-

tados ou se deslocavam para outras ilhas. Cada novo grupo sobrevivente ou população, por

sua vez, deve ter permanecido isolado por um tempo suficiente para que ocorressem modifi-

cações genéticas. Nestes modelos leva-se em conta que as ilhas do arquipélago de Galápagos

são distantes e não favorecem os eventos de dispersão com frequência. Além disso, as próprias

condições ambientais diferem bastantes entre as ilhas, algumas são mais elevadas e recobertas

por florestas tropicais e úmidas, enquanto que outras são mais planas e áridas.


AS DISTÂNCIAS E DIFERENTES CONDIÇÕES AMBIENTAIS OBSERVADAS NAS

ILHAS DE GALÁPAGOS PROVAVELMENTE FAVORECERAM OS PRECESSOS DE DI-

FERENCIAÇÃO NOS TENTILHÕES DE DARWIN


Além do evento de especiação, os tentilhões de Galápagos ilustram também um meca-

nismo evolutivo conhecido como irradiação, neste caso o fenômeno ocorreu em um arquipé-

lago oceânico. A irradiação adaptativa equivale ao surgimento de espécie a partir de um esto-

que ancestral comum.

Já na Inglaterra, em 1837, após retornar da viagem do Beagle, em uma reunião na Socie-

dade Geológica de Londres, Darwin apresentou as diferentes espécies muito particulares de

tentilhões, distintas uma da outra principalmente pelo bico. Atualmente são reconhecidos três

grupos de acordo o hábito alimentar e formato do bico:

1. Os granívoros, com bico adaptado para segurar e quebrar sementes;

2. Os vegetarianos, com bico forte adaptado para apanhar e arrancar brotos de ár-

vores;

3. Os insetívoros com bicos de formato variável, pois cada espécie se alimenta de

insetos com tamanhos diversos, capturando-os de forma variável.

161 BILOGIA GERAL

TENTILHÕES DAS ILHAS GALÁPAGOS COM TIPOS DE BICOS DISTINTOS

ADAPTADOS A HÁBITOS ALIMENTARES. (1) E (2) POSSUEM BICOS ESMAGADORES

DE SEMENTES; (3) POSSUI BICO MANIPULADOR (INSETOS E FRUTAS) E (4)

APRESENTA PERFURADOR (INSETOS E CACTOS). O PROCESSO DE ESPECIAÇÃO

DOS TENTILHÕES DE DARWIN CONSTITUI UMA EVIDÊNCIA EVOLUTIVA DA

DESCENDÊNCIA COMUM E DO GRADUALISMO


Recapitulando: Modelo preliminar para a evolução dos 13 tentilhões de Darwin (Fon-

te: Hickman & Larson, 2004, p. 112): O modelo postula três passos:

(1) Tentilhões imigrantes ou que foram transportados do continente sul-americano al-

cançaram Galápagos e colonizaram uma ilha;

(2) Uma vez que a população tenha se estabelecido, os tentilhões dispersaram para ou-

tras ilhas onde se adaptaram a novas condições e modificaram-se geneticamente;

(3) Após um período de isolamento, se estabeleceu um contato secundário entre dife-

rentes populações. As duas populações são então reconhecidas como distintas e não po-

dem acasalar-se com sucesso.


TENTILHÃO GRANÍVORO DA ESPÉCIE Geospiza magnirostris, CUJO BICO É DO

TIPO ESMAGADOR) (FONTE IMAGEM: WWW.SCIENCEPHOTOLIBRARY.COM

TENTILHÃO INSETÍVORO COM BICO DO TIPO MANIPULADOR. ESTA ESPÉ-

CIE, CONHECIDA VULGARMENTE COMO TENTILHÃO PICA-PAU, ALIMENTA-SE

DE INSETOS E FRUTAS COM O AUXÍLIO DE INSTRUMENTOS RECOLHIDOS NO

MEIO, NESTE CASO UM ESPINHO


A JARARACA ILHOA (Bothrops insularis) É UMA ESPÉCIE ENDÊMICA DE

JARARACA ENCONTRADA NA ILHA DE QUEIMADA GRANDE (30 KM DA COSTA

SUL DE SÃO PAULO). NO CONTINENTE, A ESPÉCIE MAIS APARENTADA À

JARARACA-ILHOA É A JARARACA COMUM DA ESPÉCIE Bothrops jararaca. AS DUAS

ESPÉCIES SÃO FACILMENTE DISTINGUIDAS PELO PADRÃO DE COLORAÇÃO, MAS

APRESENTAM OUTRAS CARACTERÍSTICAS DISTINTAS. A DIFERENCIAÇÃO ENTRE

A JARARACA-ILHOA E A DO CONTINENTE É EXPLICADA PELO MODELO DE ESPE-

CIAÇÃO ALOPÁTRICA, SEGUNDO O QUAL DUAS POPULAÇÕES SEPARADAS POR

163 BILOGIA GERAL

ALGUMA BARREIRA GEOGRÁFICA PODEM SOFRER MODIFICAÇÃO AO LONGO DO

TEMPO, GERANDO ESPÉCIES DIFERENTES. É CONSENSO QUE CERTAS CARACTE-

RÍSTICAS DA JARARACA-ILHOA, COMO SEU VENENO (CINCO VEZES MAIS

POTENTE PARA MATAR UMA AVE QUE O DA JARARACA COMUM) E HÁBITO AR-

BORÍCOLA, TERIAM SURGIDO COMO RESPOSTA ADAPTATIVA ÀS CONDIÇÕES

AMBIENTAIS DA ILHA. UM ASPECTO EVIDENTE NA COLORAÇÃO DA JARARACA-

ILHOA É A PONTA ESCURECIDA DA CAUDA. EM DIVERSAS ESPÉCIES DE

JARARACAS CONTINENTAIS, A EXTREMIDADE DA CAUDA DOS JOVENS É

CONTRASTANTE (CLARO OU ESCURO) COM A COR DO RESTO DO CORPO. SE UM

ANFÍBIO OU LAGARTO CRUZA PRÓXIMO A ALGUMA SERPENTE EM BUSCA DE

ALIMENTO, ESTA SIMULA, COM A PONTA DA CAUDA, OS MOVIMENTOS DE UMA

LARVA DE INSETO. A ‘FALSA LARVA’ ATRAI A PRESA, O QUE A FACILITA SUA

CAPTURA. COMO A JARARACA-ILHOA ALIMENTA-SE DE AVES (QUE TAMBÉM SE

ALIMENTAM DE LARVAS DE INSETOS) É POSSÍVEL QUE ESTAS SERPENTES

UTILIZEM ESTA MESMA ESTRATÉGIA DE CAÇA.

(FONTE IMAGEM 151: WWW.ICB.USP.BR/~CEWINTER/GIF/JARARACA.GIF)

(FONTE IMAGEM 152: HTTP://ECOBLOGANDO.FILES.WORDPRESS.COM/2009/02/QUEIMADA-GRANDE-WEB-THUMB.JPG)

Especiação Simpátrica

Ao contrário do tipo alopátrico, a especiação simpátrica (“mesmo local” ou sym – jun-

to com; patry – país) não decorre da separação geográfica ou isolamento físico de subpopula-

ções. Neste caso, o isolamento genético se dá a partir de uma ação seletiva na qual, determi-

nadas variedades ou genótipos tem alto valor adaptativo para explorar diferentes tipos de

recursos. Ou seja, diferentes indivíduos de uma mesma espécie especializam-se na ocupação

de elementos diferentes de um ambiente. Através da seleção e da utilização de habitats muito

característicos em uma mesma região geográfica ou localidade, distintas populações alcançam

um isolamento físico e adaptação necessários para constituir barreiras reprodutivas.

A especiação simpátrica a partir de isolamento ecológico ocorre, por exemplo, com mui-

tas espécies de insetos que convivem no mesmo ambiente, mas se alimentam apenas de uma

variedade de fruta. O mesmo fenômeno pode ser observado para insetos com hábitos parasi-

tas, em que populações diversas podem utilizar espécies diferentes de hospedeiros, conduzin-

do a formação de uma barreira física suficiente para manter o isolamento genético. Outro e-

xemplo de especiação simpátrica pode ser aplicado aos lagos da África como Malawi,

Tanganyika e Victoria que abrigam muitas espécies exclusivas de peixes que possuem diferen-

tes hábitos alimentares. Uma situação similar ocorre no lago Baikal na Sibéria, que contém

algumas espécies endêmicas de peixes – ou seja, espécies que não são encontradas em nenhu-


ma outra localidade. Como estes grandes lagos apresentam uma história evolutiva relativa-

mente recente, é muito provável que as espécies de peixes presentes surgiram através do pro-

cesso de especiação simpátrica, uma vez que não foram formadas barreiras ambientais eviden-

tes capazes de fragmentar as populações.

EVIDÊNCIAS MOLECULARES


Quando analisamos os componentes bioquímicos das várias

espécies, podemos perceber que quanto maior a semelhança na

sua constituição bioquímica, maior o grau de parentesco ou filo-

genia que pode ser estabelecido. Deste modo, quanto maior a similaridade nas sequências das

bases nitrogenadas dos ácidos nucléicos (RNA e DNA) e/ou proteínas entre as espécies, maior

será a proximidade evolutiva entre elas. Pesquisadores como Sergio Danilo Pena, professor e

geneticista da Universidade Federal de Minas Gerais, afirmam que a genômica comparada foi

a “cereja no topo do sorvete”, ou seja, o elemento que nos deu a prova final da verdade incon-

testável da evolução. Os dados gerados pelo Projeto Genoma em humanos e em outros orga-

nismos indicaram que a sequência de DNA do nosso genoma é 99% idêntica à do chimpanzé,

além de ter em comum 65% com o camundongo, 47% com a mosca de frutas Drosophila me-

lanogaster 20% com uma pequena mostarda chamada Arabidopsis thaliana e até 15% igual à

da levedura Saccharomyces cerevisiae, que produz para nós o pão e a cerveja. Esse alto grau de

compartilhamento genômico aponta que toda a biosfera é, como nós, herdeira de um genoma

primordial que deu origem ao primeiro ser vivo na Terra, a partir do qual todos os outros de-

rivaram. Sérgio Pena afirma ainda que:

Não temos o direito de destruir nossos primos animais e plantas a

nosso bel-prazer, mas que somos parte de uma rede de vida e, se esfacelar-

mos essa rede, destruiremos a nós próprios. A consciência do nosso paren-

tesco genômico com os outros organismos terrestres, da origem única e da

herança do DNA que une todos os seres vivos deve nos motivar para tratar o

nosso planeta com renovado respeito (Disponível em:

http://www.cienciahoje.org.br/154459).

165 BILOGIA GERAL


Especificamente, em relação à similaridade de 99% do DNA humano com o chimpanzé,

as pesquisas realizadas, mostram que estes primatas são mais próximos do homem do que são

de qualquer outro macaco. O sequenciamento do genoma do chimpanzé foi considerado uma

das realizações mais entusiásticas da genômica, pois a comparação com o genoma humano

pode auxiliar na compreensão de diversos aspectos da evolução humana. Segundo os pesqui-

sadores a análise comparativa dos genomas permite identificar as diferenças genéticas entre o

homem e o chimpanzé. Entretanto entre essas diferenças, é necessário determinar aquelas que

correspondem a características legitimamente humanas. Para mais informações realize a leitu-

ra dos seguintes artigos: The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium. 2005. Initial

sequence of the chimpanzee genome and comparison with the human genome.

Artigos disponíveis em:

http://www.nature.com/nature/journal/v437/n7055/full/nature04072.html/Li, W.H. & Saun-

ders, M. A..2005. News & Views: The chimpanzee and us. Disponível em:

http://striz.org/docs/chimpc.pdf

Aprofundando informações: Alguns aspectos da evolução humana



Em A Origem das Espécies (1859) Darwin discute os processos evolutivos de organis-

mos desde flores até mamíferos como a baleia, mas não cita ou aborda diretamente a origem

do homem a partir de um ancestral comum. Contudo não fica dúvida nenhuma de que Dar-

win incluía o homem entre os produtos da seleção natural. Apenas no último capítulo do li-

vro, no qual é feita uma recapitulação e conclusão do livro, ele escreveu: "No futuro distante,

visualizo novos campos que se estendem para pesquisas ainda mais importantes. Nova luz

será lançada sobre o problema da origem do homem e de sua história". Thomas Huxley, co-

nhecido como o “buldogue de Darwin” por defender veementemente suas ideias, lançou qua-

tro anos após (1863) a obra com título original em inglês Evidence as to Man´s Place in Natu-

re, na qual relacionou diretamente a teoria evolutiva de Darwin aos homens. Passaram-se

doze anos, para que, em 1971, Darwin publicasse A Origem do Homem e a Seleção Sexual

(Título original em inglês: The Descent of Man and Selection in Relation to Sex). Contanto

esta publicação ficou à sombra de A Origem das Espécies. Nesta obra, que também foi van-

guardista para a sua época, ele desenvolve melhor a sua teoria da seleção sexual e discute mais

detalhadamente sobre a origem do homem. Darwin declarava o chimpanzé e o gorila como

nossos parentes vivos mais próximos na árvore da vida, e ainda previa que o nosso ancestral

comum com estes primatas poderia ser encontrado na África, onde estão os habitats naturais

destas espécies nos dias atuais. Posteriormente os estudos genéticos e paleontológicos só vie-

ram a corroborar as previsões de Darwin sobre este parentesco.


No primeiro capítulo de A Origem do Homem e a Seleção Sexual, a respeito das provas

da origem do homem de alguma forma inferior, Darwin, entre outras coisas, escreve:

O homem pode receber dos animais inferiores algumas de suas doen-

ças e transmiti-las. Esse fato demonstra a afinidade de seus tecidos e do san-

gue, tanto na estrutura mínima como na composição, bem melhor do que se

possa fazer com seu confronto no microscópio ou através da análise química

167 BILOGIA GERAL

mais acurada [...]. O homem e todos os outros animais vertebrados foram

construídos com base no mesmo modelo geral, passam através dos mesmos

estágios primitivos de desenvolvimento e conservam certas características

em comum.

Hoje sabemos que o nosso parente mais próximo evolutivamente é o chimpanzé, com

99% de similaridade genética. O registro fóssil indica que os primeiros hominídeos se origina-

ram entre cinco e sete milhões de anos com o aparecimento de um pequeno proto-humano no

continente africano após diversificação de um ancestral comum da linhagem dos primatas.

ESTUDOS APOIADOS EM EVIDÊNCIAS BIOQUÍMICAS E PALEONTOLÓGICAS

APONTAM QUE O HOMEM E O CHIMPANZÉ EVOLUIRAM A PARTIR DE UM

ANCESTRAL COMUM NA ÁRVORE DA VIDA ENTRE 5 A 7 MILHÕES DE ANOS A-

TRÁS


Desde então a família humana tem apresentado um número variado de espécies. Cada

nova espécie evoluiu quando algum grupo de hominídeos se separou de alguma forma de uma

população maior por muitas gerações e se encontrou em novas condições ambientais, o que

favoreceu o desenvolvimento de um conjunto de adaptações. Há teorias inclusive que sugerem

que durante a pré-história os nossos ancestrais co-habitaram com uma ou mais espécies de

hominídeos.


CRÂNIOS ENCONTRADOS POR PALEONTOLÓGOS PERTENCENTES A ALGUNS

ANCESTRAIS HUMANOS. DA ESQUERDA PARA A DIREITA, OS CRÂNIOS SÃO DE:

Adapis (ANIMAL SEMELHANTE AO LÊMURE QUE VIVEU HÁ APROXIMADAMENTE

50 MILHÕES DE ANOS); PROCONSUL (UM PRIMATA DATADO DE 23-15 MILHÕES

DE ANOS); Australopithecus africanus (3-1.8 MILHÕES DE ANOS), Homo habilis (2,1-1,6

MILHÕES DE ANOS), Homo erectus (1,8-0,3 MILHÕES DE ANOS), HOMEM MODERNO

(Homo sapiens) DE ISRAEL E UM HOMEM DE CRO-MAGNON COM CERCA DE 22.000

ANOS


Por volta de 10 mil anos atrás, humanos modernos colonizaram com sucesso cada um

dos continentes, com exceção da Antártida e, adaptações a essa variedade de ambientes, entre

outras forças evolucionárias, conduziram ao que genericamente chamamos de raças. A res-

posta definitiva e consensual se nós continuamos a evoluir ainda está longe de ser resolvida.

Recentemente uma matéria nomeada ‘Que futuro espera pelo Homo sapiens?’ publicada na

revista Scientific American Brasil sobre a Teoria da Evolução (Ano 7, no 81, Fev. 2009, pág.

56) aborda muitos contrapontos deste tema. Algumas informações desta matéria serão pon-

tuadas a seguir. De fato o homem evoluiu bastante ao longo do tempo geológico e, por este

motivo, é considerado “evoluidor” de primeira classe. Com o planeta razoavelmente habitado

pelos hominídeos modernos supostamente o tempo de evoluir teria se esgotado. Mas aparen-

temente não é o que tem sido observado. Em estudos publicados há cerca de um ano foram

analisados material genético de indivíduos de ancestralidade norte-europeia, chinesa, japone-

sa e africana e se descobriu que ao menos 7% dos genes humanos sofreram evolução relativa-

mente recente no tempo geológico, há cerca de 5 mil anos. Muitas mudanças envolveram alte-

rações nos esqueletos, disposição dentária e o aparecimento de respostas genéticas a doenças e

dietas. Outro estudo semelhante buscou sinais de seleção natural no genoma humano e foi

constatado que mais de 300 regiões mostraram evidências de alterações recentes que elevaram

as chances de sobrevivência e reprodução. Exemplos incluem resistência parcial a doenças

como malária, mudanças na pigmentação da pele e desenvolvimento de folículos capilares em

asiáticos. No século XX as condições em que se encontram a espécie humana mudaram dras-

ticamente. Diante da facilidade de transporte e diminuição de barreiras sociais, o isolamento

geográfico foi bastante reduzido e, consequentemente, o conjunto de genes humanos está sen-

do continuamente misturado. Por outro lado, o processo de seleção natural tem sido burlado

pelo homem com os avanços da biotecnologia e da indústria farmacêutica, bem como os pre-

dadores naturais não afetam mais as regras de sobrevivência. Outro contraponto é que ten-

demos a pensar na evolução como algo que envolve mudança estrutural, porém, ela pode afe-

tar também aspectos não tão perceptíveis a primeira vista como o comportamento. As

169 BILOGIA GERAL

pesquisas indicam que muitas pessoas carregam genes que as tornam suscetíveis ao alcoolis-

mo, vício em drogas e outros problemas. Muitos não sucumbem, porque genes não significam

destino e os seus efeitos dependem também do ambiente em que se vive. Enquanto que em

outros indivíduos tais genes aparentemente se manifestam e afetam a sobrevivência e o núme-

ro de descendentes. As mudanças na fertilidade são suficientes para a ação da seleção natural.

A matéria conclui que, logo, muito da futura evolução da humanidade envolve e depende de

novos conjuntos de comportamentos que se disseminam em resposta a mudanças sociais e

condições ambientais.

2.2.2 CONTEÚDO 2. ISOLAMENTO REPRODUTIVO

Muitas espécies permanecem separadas por barreiras físicas suficientes para manter o

isolamento genético e propiciar o evento de especiação. Contudo mesmo após o estabeleci-

mento de diferentes espécies, indivíduos das diferentes populações podem ocorrer na mesma

localidade. Que mecanismos impediriam o intercruzamento ou de que forma seria mantida a

identidade genética destas espécies? Neste caso, a incompatibilidade reprodutiva pode surgir

por meio de processos: mecanismos pré-zigóticos e pós-zigóticos de isolamento.

MECANISMOS PRÉ-ZIGÓTICOS

Os mecanismos pré-zigóticos atuam antes da fecundação evitando que os indivíduos de

diferentes populações se intercruze. Dentre estes mecanismos se destacam:

• Isolamento ecológico ou de habitat: Neste caso há uma ocupação diferencial de habi-

tat em uma mesma área onde os indivíduos de populações diferentes vivem e se re-

produzem. Ocorre com frequência entre insetos.

• Isolamento temporal ou estacional: Equivale a diferenças de épocas reprodutivas,

quando os períodos reprodutivos de diferentes espécies não se sobrepõem tempo-

ralmente.

• Isolamento mecânico: Decorre das diferenças morfológicas e anatômicas de órgãos

reprodutores que impedem a cópula e fertilização do gameta feminino. É o caso de

muitas espécies de machos de insetos que possuem genitais elaborados de modo que

a inseminação em fêmeas de outras espécies não é viável.


• Isolamento etológico ou comportamental: Neste caso os indivíduos de uma popula-

ção não reconhecem ou rejeitam indivíduos de outras populações como aptas para o

acasalamento.

A ESPECIAÇÃO DAS AVES-DO-PARÁISO, AVES ENCONTRADAS EM

FLORESTAS TROPICAIS DA AUSTRÁLIA, PAPUA NOVA GUINÉ E INDONÉSIA, PODE

TER SIDO CAUSADA A PARTIR DO MECANISMO DE ISOLAMENTO ETOLÓGICO OU

COMPORTAMENTAL


• Isolamento gamético: Decorre de mecanismos que inviabilizam a fusão entre os ga-

metas sexuais, como em situações que os espermatozoides não reconhecem quimi-

camente o óvulo ou até mesmo os óvulos não liberam substâncias químicas apropri-

adas para atrair o espermatozoide.

MECANISMOS PÓS-ZIGÓTICOS

Caso indivíduos de populações distintas venham a se intercruzar, ou seja, as barreiras

pré-zigóticas não foram suficientemente efetivas, barreiras reprodutivas pós-zigóticas a partir

de zigotos híbridos, podem ainda evitar a permuta gênica. A sobrevivência e reprodução de

indivíduos híbridos podem ser reduzidas de diferentes formas, como através da:

• Mortalidade ou inviabilidade do zigoto: Os zigotos híbridos podem sofrer mortan-

dade ao longo do desenvolvimento ou apresentar um desenvolvimento irregular ge-

rando adultos com anomalias severas que os tornam reprodutivamente inaptos.

171 BILOGIA GERAL

• Baixa viabilidade do híbrido: Os adultos híbridos podem sobreviver de forma menos

saudável que uma prole gerada entre indivíduos da mesma população.

• Esterilidade ou infertilidade do híbrido: Os híbridos podem se desenvolver usual-

mente, mas serem reprodutivamente inférteis quando adultos. É o que ocorre com

as mulas, híbridos produzidos a partir do cruzamento entre burros e cavalos, que

quando adultos se mantém saudáveis, mas apresentam infertilidade e não geram

descendentes

MULA, HÍBRIDO ESTÉRIL FORMADO A PARTIR DO CRUZAMENTO ENTRE O

CAVALO E O BURRO


2.2.3 CONTEÚDO 3. SISTEMÁTICA E TAXONOMIA



BREVE HISTÓRICO E IMPORTÂNCIA

Compreender as bases do sistema de classificação biológica é indispensável para com-

preender a ordenação da diversidade da vida. Na verdade um ramo do conhecimento não po-

de ser compreendido totalmente se não se conhece o objeto ou problema com o qual se está

lidando. No caso da sistemática o problema em questão é a diversidade biológica. A impor-

tância fundamental da identificação dos organismos já tem sido reconhecida desde a antigui-

dade. Os sistematas consideram a sua profissão a primeira do mundo, já que, segundo a Bíblia,

o Livro do Gênese, por exemplo, fornece uma explicação sobre a origem e atribuição dos no-

mes a plantas e animais. Esse registro é considerado um dos mais antigos sobre o interesse

formal do homem pela diversidade dos seres vivos e elaboração de um sistema de classifica-

ção. Classificar consiste em agrupar os organismos em categorias naturais em função de carac-

terísticas compartilhadas. Na prática, o termo tem dois sentidos: a colocação dos organismos

em grupos supostamente naturais e a criação do esquema de classificação resultante desse ato.

Classificações antigas chegaram a ser delineadas por culturas humanas com base em cri-

térios diversos, como nocividade, papéis mitológicos, utilidades que cada organismo apresen-

tava, entre outros. Apesar destes primeiros sistemas não serem mais utilizados atualmente,

eles atendiam as necessidades das sociedades que as criavam. Além da identificação em si dos

organismos, os sistematas atuais aplicam classificações biológicas também com o intuito de

expressar as relações evolutivas entre os organismos. De um modo geral o trabalho sistemático

possui os seguintes focos:

- Identificar a totalidade das espécies, buscando descrever essa diversidade;

- Encontrar o tipo de ordem existente subjacente a diversidade;

- Compreender os processos responsáveis pela geração da diversidade;

- E mais recentemente, avaliar as relações evolutivas entre as espécies (análises filogené-

ticas) e, expressar os relacionamentos evolutivos observados, classificando e reunindo as espé-

cies em categorias ou grupos taxonômicos.

Das classificações biológicas espera-se que uma espécie pertença a um grupo particular

ou entidade, denominado de táxon, que possui um número de caracteres diferentes e, com

base nestes caracteres, possa ser discernido dos demais grupos ou táxons. Os caracteres podem

ser mensurados de diferentes formas, utilizando para isso desde a análise conjunta de varia-

ções morfológicas, anatômicas e comportamentais, quanto acessando diretamente a informa-

ção genética de cada organismo.

173 BILOGIA GERAL

No meado do século XX a sistemática ganhou uma importância tão grande quanto o seu

florescimento no século XVIII como veremos mais adiante. Em 1950 o entomólogo alemão

Willi Henning lançou um livro com uma abordagem diferenciada dos estudos sistemáticos

lançando as bases da sistemática filogenética. Essa escola era fundamentada em uma visão de

que os organismos constituem sistemas biológicos em contínua transformação. Com este tra-

balho sabemos que Henning não lançou o pensamento evolucionista, mas foi possível recons-

truir de modo mais criterioso a história das relações evolutivas ou filogenéticas entre espécies.

Anteriormente as relações de parentesco entre espécies eram avaliadas apenas de forma intui-

tiva e a classificação era realizada sem levar em consideração o conhecimento filogenético.

Desde então foi possível desenvolver uma sistemática baseada também no conhecimento evo-

lutivo e não apenas empregar uma abordagem essencialista da diversidade biológica. A siste-

mática filogenética facilitou a compreensão dos estudos em botânica, zoologia, anatomia

comparada, embriologia, fisiologia, biologia molecular, entre outros ramos e passou a ser um

dos componentes unificadores na formação dos profissionais das áreas biológicas (AMORIM,

1994).

Segundo a visão da sistemática filogenética um grupo distinto de espécies pode ser rela-

cionado historicamente ou evolutivamente, contendo um ancestral comum a todos os mem-

bros que o formam e, gerando um ramo completo da árvore da vida conhecido como clado. O

clado pode ser ‘removido’ da árvore da vida para ser analisado à parte. Quando o grupo inclui

o seu ancestral comum e todos os seus descendentes, ele é chamado de monofilético, mas nem

sempre todas as informações são disponíveis para a organização de um grupo monofilético.

Um grupo que não contém seu ancestral comum é conhecido como polifilético. Já um grupo

que não possui todos os descendentes de um ancestral comum é denominado parafilético.

Frequentemente os termos Taxonomia e Sistemática são utilizados de forma sinônima.

No entanto, podemos atualmente distinguir taxonomia de sistemática filogenética. Especifi-

camente a sistemática estuda a diversidade dos seres vivos e seus padrões de parentesco, inclu-

indo a taxonomia e a filogenia (estudos das relações evolutivas entre os seres vivos). O termo

taxonomia (“leis da ordenação”) provém das palavras gregas taxis (arranjo) e nomos (lei) e

refere-se à ciência que produz um sistema formal para que nominar e classificar as espécies

ordenadamente. A Taxonomia pode ser considerada a parte da sistemática que se ocupa das

regras e dos princípios de nomenclatura biológica. Vários conjuntos de regras conduzem o

uso de nomes científicos e os especialistas utilizam estas regras para favorecer e uniformizar a

comunicação. Deste modo as regras da nomenclatura científica são projetadas com o objetivo

de que exista apenas um nome científico correto para qualquer grupo de organismos tratados

como unidade em um sistema de classificação biológica permitindo aos cientistas se referir de

modo não-ambíguo aos mesmos organismos.


Aristóteles, filósofo e naturalista, foi o primeiro a classificar os organismos a partir de

suas afinidades estruturais na Grécia Antiga.


Contudo, o florescimento da sistemática culminou no século

VXIII com o trabalho de Carolus Linnaeus (1707-1778), botânico

sueco que elaborou um amplo sistema de classificação para plantas e

animais. Tal sistema, divulgado em sua obra Systema Naturae, utiliza-

va a morfologia (estudo comparado das formas dos organismos) para

organizar espécimes em coleções. O estudo da Taxonomia antecede à biologia evolutiva e a

maioria das aplicações taxonômicas é considerada remanescente do período pré-evolutivo.

Linnaeus já reconhecia que a vida apresentava uma hierarquia e, embora ele desconhecesse a

base desta hierarquia, os biólogos admitem atualmente o modelo da árvore comum da vida

como a base organizacional para a classificação biológica.

CAROLUS LINNAEUS E A SUA GRANDE OBRA, SYSTEMA NATURAE

(FONTE IMAGEM 164: WWW.SCIENCEPHOTOLYBRARY.COM)

(FONTE IMAGEM 165: WWW.LIBRARY.OTAGO.AC.NZ/EXHIBITIONS/LINNAEUS/CABINET7/7-GENERAL-SYSTEM-VOL-I.JPG)

175 BILOGIA GERAL

NOMENCLATURA BINOMIAL

Linnaeus designou cada espécie por dois nomes, um dos nomes identifica a espécie pro-

priamente dita (epíteto) e, o outro, indica o gênero a qual espécie pertence. O gênero abrange

um grupo de espécies fortemente relacionadas e é sempre redigido com letra inicial maiúscula.

O epíteto da espécie, restritivo da espécie ou característico para aquela espécie do gênero, é

sempre escrito com letra inicial minúscula. Deste modo, a espécie é designada por um nome

formado por dois termos que são escritos em itálico ou devem ser sublinhados se manuscritos

ou datilografados. Muitas vezes o nome do gênero é um substantivo, sendo o epíteto de espé-

cie quase sempre um adjetivo. Por exemplo, o nome científico do sabiá comum norte-

americano é Turdus migratorius, do latim turdus = sabiá; migratorius = de hábito migratório.

O epíteto da espécie não pode ser citado isoladamente, o binômio completo deve ser sempre

utilizado para nomear as espécies. Opcionalmente o nome do taxonomista que primeiro pro-

pôs o nomenclatura da espécie pode ser indicado ao final, exemplo: Turdus migratorius

(LINNAEUS, 1766).

SABIÁ MIGRATÓRIO NORTE-AMERICANO DA ESPÉCIE Turdus migratorius


Curiosamente foi Linnaeus quem propôs o nome científico da espécie humana moder-

na. Homo é o nome do gênero o qual a espécie pertence e sapiens é o epíteto que identifica a

espécie particular do gênero. Todas as categorias acima de espécie são nomeadas utilizando

apenas um termo, com letra inicial maiúscula. Em algumas ocasiões a espécie é subdividida

em subespécies. Nesta situação é utilizada a nomenclatura trinomial. Por exemplo, para dife-

renciar sabias migratórios do sul e do leste dos EUA, o nome científico Turdus migratorius

achrustera (de cor mais pálida) é utilizado para designar o sabiá do sul.

Grande parte do sistema de classificação proposto por Linnaeus foi modificado, mas os

seus princípios básicos ainda são utilizados. No sistema de Linnaeus, espécies e gêneros são

adicionalmente agrupados em um sistema hierárquico de categorias taxonômicas superiores.


Complementando o que foi citado anteriormente, qualquer agrupamento de organismos a-

bordados como unidade em um sistema de classificação biológica chama-se táxon. Deste mo-

do o gênero Turdus ou todos os pássaros, é referido como um táxon. O táxon acima de gênero

é a Família. Para os animais as denominações relativas à família sempre são finalizadas com o

sufixo “-idae”. O homem moderno (Homo sapiens) está incluso na família Hominidae, bem

como os nossos ancestrais fósseis e parentes próximos viventes como os gorilas e chimpanzés.

Nas plantas o sufixo “-aceae” é usado para nomes de famílias. A planta que produz a flor po-

pularmente conhecida como rosa pertence ao gênero Rosa, que está inclusa na família Rosace-

ae. Famílias, por sua vez, agrupam-se em Ordens, ordens em Classes, classes em Filos e filos

em Reinos.

ESQUEMA ILUSTRATIVO DAS SETE CATEGORIAS TAXONÔMICAS BÁSICAS.

NO SISTEMA HIERÁRQUICO DE CLASSIFICAÇÃO OS ORGANISMOS SÃO

ORDENADOS EM SÉRIES ASCENDENTES, NAS QUAIS CATEGORIAS TAXONÔMICAS

MENORES SÃO SEMPRE INCLUSAS EM CATEGORIAS MAIORES. A HIERARQUIA DAS

CATEGORIAS TAXONÔMICAS SE DESENVOLVEU CONSIDERAVELMENTE DESDE O

PERÍODO DE LINNAEUS E ABRANGE SETE CATEGORIAS PRINCIPAIS, EM ORDEM

CRESCENTE: ESPÉCIE, GÊNERO, FAMÍLIA, ORDEM, CLASSE, FILO E REINO. AS

CATEGORIAS PODEM SER ANALISADAS TAMBÉM EM ORDEM DECRESCENTE:

REINO, FILO, CLASSE, ORDEM, FAMÍLIA, GÊNERO E ESPÉCIE. TODOS OS

ORGANISMOS CLASSIFICADOS DEVEM PERTENCER AO MENOS A ESTAS SETE

CATEGORIAS. NO TOTAL SÃO RECONHECIDAS MAIS DE 30 CATEGORIAS TAXO-

NÔMICAS. NO CASO DE GRANDES GRUPOS COMO PEIXES E INSETOS ESTAS

SUBCATEGORIAS COMPLEMENTARES SÃO NECESSÁRIAS PARA EXPRESSAR GRAUS

DISTINTOS DE CISÃO EVOLUTIVA. ENTRETANTO, TAIS SUBCATEGORIAS

CONTRIBUEM TAMBÉM PARA TORNAR O SISTEMA MAIS COMPLEXO.

FONTE IMAGEM: AUTORIA DE EQUIPE DA DISCIPLINA BIOLOGIA GERAL

177 BILOGIA GERAL

EXEMPLOS DE CLASSIFICAÇÃO BIOLÓGICA:

Classificação do sabiá migratório

Reino: Animalia

Filo: Chordata

Subfilo: Vertebrata

Classe: Aves

Ordem: Passeriformes

Familia: Turdidae

Gênero: Turdus

Espécie: Turdus migratorius

CLASSIFICAÇÃO DO SABIÁ MIGRATÓRIO


Classificação do homem moderno

Reino: Animalia

Filo: Chordata

Classe: Mammalia

Ordem: Primata

Família: Hominidae

Gênero: Homo

Espécie: Homo sapiens



Classificação do gorila

Reino: Animalia

Filo: Chordata

Classe: Mammalia

Ordem: Primata

Família: Hominidae

Gênero: Gorilla

Espécie: Gorilla gorilla


OS GRANDES REINOS DA VIDA

Inicialmente, nos períodos de Aristóteles e Linnaeus, séculos IV e XVIII, respectivamen-

te, os organismos vivos foram divididos em dois reinos claramente distintos: as plantas e os

animais. Neste tipo de classificação, as plantas consistiam de todos os organismos fixos e sem

uma forma claramente definida, capazes de fabricar matéria orgânica a partir de fontes inor-

gânicas (autotrofia). Já os animais eram todos os restantes organismos, de vida livre, com

forma definida e dependentes da matéria orgânica (plantas ou outros animais) para a sua nu-

trição (heterotrofia). Esta divisão simples dos organismos parecia tão óbvia e bem definida

para os organismos macroscópicos que o problema causado pelos fungos, que não encaixavam

bem no grupo nas plantas, era facilmente menosprezado. Após a invenção do microscópio foi

revelada uma grande variedade de organismos microscópicos não visíveis apenas a olho nu.

Desde então outros esquemas de classificação foram propostos, como a classificação em três

reinos por Haeckel (1834), classificação em quatro reinos de Copeland (1956), classificação

em dois domínios de Margulis (1988-1996), classificação em quatro subdomínios de Mayr

(1990), classificação em três domínios de Woese (1990), classificação em seis reinos de Cavali-

er-Smith (1998) e classificação em cinco reinos de Whittaker (1969). Este último é o sistema

de classificação mais utilizado atualmente. Whittaker utilizou três critérios no seu sistema:

- Organização celular: Unicelular – Multicelular. Procarionte – Eucarionte.

- Tipo de nutrição: Autotrofismo – Heterotrofismo.

- Interação nos ecossistemas: Produtores – Macroconsumidores – Microconsumidores.

Resumidamente, os cinco reinos de Wittaker são:

179 BILOGIA GERAL

1. Reino Bacteria: Com seus dois sub-reinos, Archaea e Eubacteria. Organismos proca-

riontes, unicelulares ou de organização colonial simples.

BACTÉRIA DA ESPÉCIE Helycobacter pylori. ESTA

BACTÉRIA APRESENTA UM FORMATO TÍPICO

ESPIRALADO E É COMUMENTE ENCONTRADA NA

MUCOSA ESTOMACAL, SENDO UMA DAS CAUSAS

MAIS COMUNS DE GASTRITE E ÚLCERA. A SUA PRE-

SENÇA PODE AUMENTAR A PREDISPOSIÇÃO AO

DESENVOLVIMENTO DE TUMORES CANCERÍGENOS).


2. Reino Protoctista:. Equivale ao antigo Reino Protista, com

inclusão de todas as algas. Compreendem os eucariontes unicelulares

microbianos, unicelulares coloniais ou multicelulares sem diferencia-

ção de tecidos. Inclui algas (abrangendo as multicelulares), fungos

ameboides, protozoários e outros organismos aquáticos pouco conhe-

cidos. Todas as células protoctistas contêm núcleos e outros atributos

caracteristicamente eucarióticos. Alguns são fotossintéticos e aeróbios

(apresentam mitocôndrias em suas estruturas celulares).

PROTOZOÁRIO DO GÊNERO Paramecium sp: ORGANISMO UNICELULAR

RECOBERTO POR NUMEROSOS CÍLIOS QUE GERAM O MOVIMENTO DO

ORGANISMO POR PROPULSÃO E AUXILIAM NA ALIMENTAÇÃO. ESTES PROTOZO-

ÁRIOS SÃO DULCIAQUÍCOLAS E SE ALIMENTAM PRINCIPALMENTE DE BACTÉ-

RIAS E OUTROS PROTOZOÁRIOS MENORES


3. Reino Fungi: Representados por organismos comumente conhecidos como mofos,

bolores, cogumelos e leveduras. São seres desprovidos de clorofila (não realizam fotossíntese),

são heterotróficos e podem ser unicelulares ou pluricelulares. Não possuem um tecido verda-

deiro e suas células apresentam parede celular de quitina. Os fungos constituem o objeto de

estudo da micologia. Geralmente eles são aeróbios, entretanto alguns estão envolvidos em

processos fermentativos. Os fungos exercem uma função importante e contínua no ambiente,


eles são os principais decompositores da natureza, reciclando a matéria orgânica que muitas

vezes se constitui em poluentes ou que contém nutrientes em formas não aproveitáveis por

outros organismos.

COGUMELOS SOBRE O TRONCO DE ÁRVORE


4. Reino Plantae: Fazem parte deste reino os musgos,

samambaias e outras plantas portadoras de esporos ou semente. Compreendem seres eucari-

ontes, pluricelulares, autotróficos fotossintetizantes, cujas células possuem parede celular.

Como já sabemos o ramo da biologia que estuda as plantas é a Botânica.


5. Reino Animalia: Reino bastante diversificado representado por seres eucariontes,

pluricelulares e heterotróficos. Diferente dos representantes do Reino Plantae, as células ani-

mais não possuem parede celular e grande parte destes organismos possui capacidade de des-

locamento, permitindo sua distribuição nos mais diversos ambientes. Os animais podem ser

encontrados em praticamente todos os habitats do planeta. Outra informação importante é

que apenas neste reino são encontrados tecido nervoso e muscular. Abrange animais com ou

sem coluna vertebral como anelídeos, artrópodes, moluscos, peixes, anfíbios, répteis, aves,

mamíferos, dentre outros grupos. O ramo da biologia que estuda os animais é a Zoologia.

181 BILOGIA GERAL

FONTE IMAGEM: HTTP://UPLOAD.WIKIMEDIA.ORG/WIKIPEDIA/COMMONS/D/D5/ANIMALIA_DIVERSITY.JPG

183 BILOGIA GERAL

MAPA CONCEITUAL


ESTUDO DE CASO

ANÁLISES FILOGENÉTICAS NO TRIBUNAL

A transmissão do vírus HIV, causador da AIDS, raramente é denunciada ou julgada

como crime. Entretanto em uma situação real, após se certificar que era soro-positivo, uma

mulher anonimamente chamada de Vitória, denunciou ter sido vítima de seu ex-namorado

Raul, que também era seu médico pessoal. Ela levantou a hipótese de ter adquirido o vírus,

quando Raul, sob pretexto de conduzir uma terapia com vitaminas, poderia ter injetado nela

sangue infectado de um dos seus pacientes. Após investigação foi constatado que Raul havia

realizado coleta de sangue em um paciente soro-positivo antes de proceder a suposto trata-

mento com Vitória. Mas era necessário comprovar que o HIV que a infectou tinha origem do

paciente de Raul, e não de outras fontes. A justiça então lançou mão de análises filogenéticas –

métodos utilizados para reconstruir as relações evolutivas entre organismos. Havia ainda um

segundo problema, o HIV possui uma taxa evolutiva bastante elevada, o que significa que após

a infecção e reprodução no organismo, tanto a fonte da infecção quanto o receptor, tornam-se

hospedeiros de uma população viral geneticamente diversa. Contudo, as análises filogenéticas

confirmaram que o HIV de Vitória era mais intimamente relacionado àquele do paciente de

Raul e menos relacionado do que qualquer outro soropositivo da comunidade local. Com este

resultado e outras evidências, Raul foi julgado e condenado por tentativa de homicídio (texto

modificado de: Sadava, D. et al. Vida: A ciência da biologia. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009.

p. 142-143).

1. Aplicando-se os conhecimentos adquiridos sobre teoria celular, vírus e biologia

evolutiva (principalmente Darwinismo e Neodarwinismo), que conceitos rela-

cionados a tais conteúdos poderiam ser explorados em sala de aula associados a

uma discussão paralela do caso descrito?

2. Do ponto de vista sistemático e taxonômico, como as classificações biológicas

podem ser relacionadas às análises filogenéticas?

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185 BILOGIA GERAL

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QUESTÃO 01

Analise as afirmações abaixo:

I. Mutações são geradoras primárias de variabilidade.

II. Algumas formas de variação geográfica são adaptativas.

III. As características adquiridas por um organismo durante a vida não são herdáveis.

IV. O tamanho da maioria das populações naturais é limitado pela disponibilidade de

recursos naturais.

Utilizando os seus conhecimentos construídos sobre aspectos da biologia evolutiva, po-

de-se afirmar que o conjunto completo de contribuições dos geneticistas para a teoria neo-

darwinista ou teoria sintética da evolução, reúne os itens:

a) I, II e III

b) I, III e IV

c) II, III e IV

d) I e II

e) I, II, III e IV

QUESTÃO 02

A especiação do Homo sapiens tem pouca chance de ocorrer, considerando a condição

atual da espécie humana. Das afirmações abaixo a que melhor sustentaria está hipótese, é:

a) Os processos de recombinações genéticas são pouco relevantes no contexto atual.

b) As modificações ambientais que propiciam o evento de especiação são cada vez me-

nos relevantes.

c) As técnicas modernas de manipulação genética têm suprimido as chances de que mu-

tações em humanos ocorram.

d) De modo geral, os meios modernos de comunicação e locomoção têm desfavorecido

a ocorrência de isolamentos geográficos.


QUESTÃO 03

Os fósseis são restos orgânicos ou vestígios da atividade de organismos que viveram no

passado geológico e, que foram depositados em estratos sedimentares ou preservados de ou-

tras formas. Alguns exemplares de fósseis já foram mencionados diversas vezes como a com-

provação da teoria da evolução proposta pelos naturalistas ingleses Charles Darwin e Alfred

Russel Wallace. Considerando a contribuição do registro fóssil para o estudo dos processos

evolutivos, analise as proposições abaixo e indique o que poderia revelar o estudo de sequên-

cias de fósseis existentes desde camadas rochosas mais antigas até as mais recentes.

I – Permitiria a observação de formas de transição entre grupos biológicos primitivos e

atuais.

II – Poderia revelar alterações morfológicas e anatômicas progressivas que ocorreram

em espécies no transcorrer do tempo geológico.

III - Revelaria o aumento ou diminuição em diversidade e também em complexidade

nas formas dos organismos fósseis em determinados períodos geológicos.

Das proposições acima, está (ão) correta(s), apenas:

a) I e II

b) II e III

c) I, II e III

d) I e III

QUESTÃO 04

Considere a seguinte situação hipotética: uma população de formigas foi separada pela

construção de uma estrada em sua área de ocorrência. As duas populações resultantes perma-

neceram isoladas fisicamente durante bastante tempo. Analisadas em laboratório, observou-se

que as populações não mais constituíam uma única espécie. Inicialmente, este relato exempli-

ficaria o processo de especiação a partir do isolamento do tipo:

a) Mecânico

b) Etológico

c) Estacional

d) Geográfico

187 BILOGIA GERAL

QUESTÃO 05

Observando as asas de um morcego, de uma ave e de um inseto, podemos deduzir que

tais estruturas constituem uma adaptação para o vôo. Entretanto, as asas evoluíram indepen-

dentemente e possuem origem embriológica distintas nos três grupos. Tais traços similares –

as asas propriamente ditas constituem um exemplo típico de:

a) Órgãos vestigiais

b) Órgãos análogos

c) Órgãos homólogos

d) Órgãos hibridizados


EVOLUÇÃO EM TEMPO REAL

De um modo geral, as mudanças evolutivas mais visíveis que presumivelmente deram

origem à grande diversidade da vida atual (organizada nos cinco reinos de seres vivos), ocor-

reram de forma gradativa ao longo do tempo geológico – escala de tempo que envolve milha-

res de anos. Após se alcançar os elevados níveis de diversidade, ainda assim os processos evo-

lutivos não cessaram. É possível inclusive observar alguns organismos que estão evoluindo em

tempo real, ou seja, em poucas gerações é possível observar modificações de grandes magni-

tudes, como é caso dos vírus (com o surgimento de novos subtipos. Exemplo: vírus da gripe

suína) e bactérias que cada vez mais tem adquirido resistência a diversos antibióticos dando

origem a superbactérias, como ocorre com a espécie Staphylococcus aureus.


UNIDADES VIRAIS DO VÍRUS DA GRIPE SUÍNA INFLUENZA A (H1N1)

PROCEDENTE DA CIDADE MÉXICO E BACTÉRIAS DO GÊNERO Staphylococcus NA

MUCOSA NASAL


Temos outros exemplos de evolução em atividade. Em alguns animais, as alterações de

adaptação se desenvolveram de forma suficientemente rápida que podem ser observadas atu-

almente. É o caso do coelho selvagem da Austrália, animal trazido da Europa que sofreu alte-

rações do tamanho corporal, peso e tamanho das orelhas à medida que se adaptava ao clima

quente e seco australiano. Outro exemplo são algumas aves do Havaí, como as da espécie Ves-

tiaria coccinea, cujos bicos se tornaram mais curtos, uma vez que sua fonte favorita de néctar

começou a desaparecer em função de prováveis desequilíbrios e a ave passou a buscar néctar

em outros locais. Há também o relato de uma espécie europeia de caramujo que teve sua con-

cha modificada em forma e espessura (se tornou mais grossa e resistente) provavelmente em

resposta à predação por crustáceos como caranguejos. Estes são apenas alguns exemplos de

evolução ocorrendo em tempo real.

189 BILOGIA GERAL

COELHO SELVAGEM DA AUSTRÁLIA E AVE DO HAVAÍ COM BICO ENCURTADO.

FONTE: IMAGEM 178:

HTTP://4.BP.BLOGSPOT.COM/CROMZLWZYP0/SRFUYHYKFGI/AAAAAAAALRW/OU33ETWOGKA/S400/KILLER-BUNNY.GIF

FONTE IMAGEM 179: HTTP://WWW.HAWAIIECOREGIONPLAN.INFO/IIWI350.JPG

BIOEXECUTANDO

Aplique os seus conhecimentos sobre especiação e demais processos evolutivos observa-

dos nos “tentilhões de Darwin” realizando a seguinte atividade prática em sala de aula.

Centro de Divulgação Científica e Cultural da USP (CDCC) – USP Experimentoteca do

Ensino Médio. Disponível em:

< http://www.cdcc.usp.br/exper/medio/biologia/4evolucao_al.pdf>. Acesso, 23 nov.

2009.

Quando Charles Darwin passou pelo arquipélago de Galápagos – grupo de pequenas i-

lhas no Pacífico, ele começava a reunir argumentos em favor da sua Teoria da Evolução das

Espécies. Segundo essa teoria, as atuais espécies são o resultado da modificação de espécies

anteriores. Assim, um mesmo ancestral pode originar descendentes diferentes. Nas Galápagos

ele identificou treze espécies de uma ave chamada tentilhão. Cada espécie apresentava uma

forma altamente característica de bico. Darwin propôs uma história evolutiva explicando a

origem das várias espécies de tentilhões a partir de um ancestral comum vindo da América do

Sul. Como você explica a existência destas diferentes espécies?

MATERIAL

• Potinho plástico contendo diversas sementes;


• Bandeja de plástico transparente;

• 01 tesoura sem ponta;

• 01 alicate de unha;

• 01 pinça de sobrancelha;

• 01 prendedor de roupa.

PROCEDIMENTO

• Colocar as sementes misturadas sobre a bandeja;

• Cada aluno escolhe um dos instrumentos (tesoura, alicate, pinça ou prendedor) que

representará o bico de uma ave;

• Cada aluno com seu “bico” deverá pegar o maior número e variedade de sementes que

conseguir durante 10 minutos;

• Montar uma tabela para registrar o número e a variedade de sementes que cada “bico”

conseguiu pegar.

QUESTÕES PARA DISCUSSÃO:

1. Observando os dados da tabela faça uma análise dos resultados obtidos.

2. Se a área onde viviam estas aves fosse degradada, diminuindo a diversidade de espé-

cies vegetais, quais pássaros teriam maior chance de sobreviver? E quais teriam menor chan-

ce? O que você considerou para chegar a essa conclusão?

3. Depois de realizada esta atividade, como você explica a existência de diferentes espé-

cies a partir de um ancestral comum? Compare com sua resposta inicial.

191 BILOGIA GERAL

Indicação de livro didático:

FONTE IMAGEN: WWW.SARAIVA.COM.BR

Título: Futuyma, D. J. Biologia Evolutiva. 2. ed. Ribeirão Preto: Funpec, 2002. 632 p.

Sinopse: Esta obra analisa de forma atual e sem distorções, a maioria dos aspectos im-

portantes e polêmicos da Biologia Evolutiva. O autor discute desde as alterações provocadas

pelos novos avanços na pesquisa da biologia molecular até o papel do documentário fossilífero

no estudo do processo biológico. O livro apresenta uma ampla visão do impacto provocado

sobre o processo evolutivo, nas últimas duas décadas, pelo estudo de populações de pequeno

tamanho e alterações genéticas que ocorreram no desenvolvimento dos seres vivos.

193 BILOGIA GERAL

GLOSSÁRIO

ÁCIDO NUCLÉICO – Substância que recebe essa denominação por apresentar características ácidas e ter sido originalmente descoberta no núcleo das células.

ADAPTAÇÃO – Estrutura anatômica, processo fisiológico ou comportamento característico que evoluíram por seleção natural.

ADP – Adenosina difosfato. Molécula precursora do ATP.

ALOPÁTRICO – Em regiões geográficas distintas afastadas e mutuamente exclusivas.

AMP – Adenosina monofosfato. Molécula precursora do ADP.

ANALOGIA – Similaridade de função, mas não de origem.

ANCESTRAL COMUM – Organismos a partir do qual todas as formas de vida atuais e preté-ritas descendem através de uma ramificação de linhagens.

ANTICORPO – Substância de natureza protéica, produzida pelos linfócitos B do sangue, que ataca e inativa substâncias ou microrganismos estranhos ao corpo, os quais são genericamente chamados de antígenos.

ÁRVORE DA VIDA – Termo utilizado para documentar a ideia de que todos os seres vivos são aparentados uns aos outros e de que novas formas vivas se originam a partir das pré-existentes.

ATP – Adenosina trifosfato. Molécula que armazena energia a ser empregada nos processos celulares.

BASE NITROGENADA – Componente dos ácidos nucléicos, podendo ser: adenina, citosina, guanina, timina ou uracila.

CELULOSE – Glicídio insolúvel, de peso molecular elevado, constituinte da parede celular das células vegetais.

CERA – Lipídio constituído por uma molécula de álcool (que não seja o glicerol), unida a uma ou mais moléculas de ácidos graxos.

CLADO – Um táxon ou outro grupo constituído por uma espécie ancestral e todos os seus descendentes, formando um ramo distinto em uma árvore filogenética.

CLOROFILA – Pigmento capaz de absorver energia luminosa e transformá-la em energia po-tencial química.

COMPETIÇÃO – Situação na qual a partir de uma mesma fonte de recursos naturais, como alimento, abrigo e outros variados, duas espécies de uma mesma comunidade estão justapos-tos em um determinado grau, o que afeta negativamente a sobrevivência de ambas.


DARWINISMO – Processo evolutivo proposto por Charles Darwin em A origem das espécies de 1859 que enfatiza a descendência dos organismos vivos a partir de um ancestral comum.

ESPECIAÇÃO – Processo ou evento evolutivo através dos qual surgem novas espécies.

EVOLUÇÃO – Modificações adaptativas ou evolução orgânica nas características e diversida-de da vida na Terra ao longo do tempo histórico.

FILOGENIA – História evolutiva ou origem e diversificação de um táxon.

FÓSSIL – Todo resto ou vestígio deixado por um organismo em uma época geológico passada preservados por processos naturais.

FOTOFOSFORILAÇÃO – Forma de produção de ATP no cloroplasto na qual a energia utili-zada no bombeamento de íons H+ para o lúmen do tilacoide vem da luz.

HABITAT – Lugar onde normalmente um organismo ou população vive.

HEREDITARIEDADE – Transmissão de traços biológicos dos pais a sua prole.

HOMINÍDEOS – Membros da família Hominidae, atualmente representada por uma única espécie, a Homo sapiens.

HOMOLOGIA – Semelhança de partes de órgãos de organismos distintos, causada pela deri-vação evolutiva a partir de um órgão correspondente de um ancestral anterior.

ISOLAMENTO REPRODUTIVO – Impossibilidade de indivíduos de espécies diferentes se cruzarem-se ou cruzando-se, de produzir descendentes férteis.

LAMARCKISMO – Teoria evolucionista proposta por Jean-Baptiste Lamarck com a publica-ção do livro Filosofia Zoológica em 1809, que afirmava que as características adquiridas por um organismo ao longo de sua vida são transmitidas aos seus descendentes.

MEMBRANA TILACOIDE – Membrana lipoprotéica que delimita internamente o cloroplas-to e apresenta inúmeras dobras em forma de tubos e bolsas achatadas.

METABOLISMO – Conjunto de atividades de transformação química que ocorrem no interi-or da célula.

MICROSCÓPIO ELETRÔNICO – Microscópio que emprega feixes de elétrons para observa-ção de diversos materiais, inclusive biológicos. Hoje limite de resolução de um microscópio eletrônico de transmissão é 40.000 vezes melhor do que a resolução do microscópio óptico e 2 milhões de vezes melhor que a resolução do olho humano

MUTAÇÃO – Mudança abrupta no material genético estável de um indivíduo. Ocorrem ao acaso. Podem ser benéficas ou maléficas.

NEODARWINISMO – Combinação do processo evolutivo proposto por Charles Darwin com os conhecimentos da genética, ainda não conhecidos por Darwin. Elimina os elementos la-marckistas de características adquiridas.

NUCLEOTÍDEO – Trio molecular que constitui os ácidos nucléicos – uma ribose ou desoxir-ribose, ligada a um ácido fosfórico e uma base nitrogenada.

PAREDE CELULAR – Envoltório, em geral espesso e resistente, localizado externamente à membrana plasmática de células de algas, fungos, plantas e bactérias.

195 BILOGIA GERAL

RECOMBINAÇÃO GÊNICA – Processo que resulta da permuta genética ou crossing-over.

RESPIRAÇÃO AERÓBICA – Processo de obtenção de energia que utiliza o gás oxigênio na oxidação de substâncias orgânicas dos alimentos, gerando como produtos gás carbônico e água.

SIMPÁTRICA – Que apresenta a mesma distribuição geográfica ou distribuição geográfica sobreposta.

TÁXON – Qualquer um dos grupos ou entidades taxonômicas.

VACINA – Suspensão de antígenos isolados de microrganismos causadores de certa doença ou mesmo dos próprios microrganismos vivos previamente atenuados (de modo a não causar a doença). Os antígenos presentes na vacina desencadeiam no organismo vacinado, uma res-posta imunitária primária, na qual há produção de células de memória. Caso o organismo seja invadido pelo microrganismo contra o qual foi imunizado, ocorrerá resposta secundária, mui-to mais rápida e intensa que a primeira, e os invasores serão destruídos antes de causar a do-ença.


REFERÊNCIAS

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REVISTAS

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Revista Scientific American Brasil – A Evolução da Evolução – Ano 7, no 81, Fev. 2009.

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SITES

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