Seleção natural

RKA11C Oi! Eu sou o Hank e sou um ser humano. Mas vamos imaginar, por um momento, que eu sou uma mariposa. Não qualquer tipo de mariposa, uma mariposa noturna. Vamos imaginar também que estou vivendo em Londres, no início de 1800, no momento em que começou a Revolução Industrial. A vida é excelente, o meu corpo de coloração clara permite que eu me misture com líquens claros e com a casca de árvores, o que significa que os pássaros têm dificuldade para me ver, e isso resulta na minha sobrevivência. Está começando a ficar bastante escuro por aqui, graças a essas fábricas movidas a carvão que emitem fuligem no ar e, de repente, todas as árvores deixaram de ter essa aparência, para assumir essa nova aparência. Graças a essa onda de fuligem que cobriu tudo, eu agora tenho problemas. E sabe quem não tem problemas? Meu irmão. Olha como ele é! Ele tem uma forma diferente do gene que afeta a pigmentação. No início da Revolução Industrial, mariposas como ele representam cerca de 2% de toda a nossa espécie, mas em 1985 elas vão representar 95%. Bem, você deve estar supondo que, conforme o meio escurece, as mariposas escuras são comidas com menos frequência e, consequentemente, têm mais oportunidades para se reproduzir, enquanto as claras são as mais comidas, e, com o passar do tempo, a coloração escura será mais comum... em relação a mim. Meu amigo, isso é um exemplo excelente de seleção natural, o processo no qual certos traços herdados permitem que alguns indivíduos prosperem e se multipliquem, mudando a configuração genética das populações com o tempo. Nós temos que agradecer a Charles Darwin por essa revelação que ainda permanece como uma das mais importantes revelações na Biologia. Darwin foi o primeiro a identificar esse processo e apresentou essa ideia da seleção natural em seu livro "Sobre a origem das espécies" publicado em 1859. Vários fatores desempenham papéis na forma como espécies mudam com o tempo, incluindo mutação, migração, derivação genética, que é um processo no qual mudanças aleatórias ocorrem, no qual frequentemente alguns alelos aparecem. Mas não há dúvida que a seleção natural é a mais poderosa e mais importante causa da mudança evolucionária. E é por isso que vamos falar dos princípios por trás dela e das diferentes formas nas quais ela funciona. Darwin entendeu a seleção natural porque ele passou sua vida adulta, e até a maior parte da sua infância, obcecado em observar a natureza. Ele estudou crustáceos, minhocas, pássaros, pedras, tartarugas, fósseis, peixes, insetos... e, em determinada extensão, a sua própria família. Eu vou voltar a falar sobre isso daqui a pouco. Foi durante a famosa viagem de Darwin em seu HMS Beagle, na década de 1830, uma expedição investigativa pelo mundo, que ele começou a formular sua teoria. Darwin foi capaz de estudar todos os tipos de organismos e manteve diários interessantíssimos sobre isso. Enquanto revisava suas anotações, ele chegou a um grupo de fatores especialmente importantes para a sobrevivência das espécies. Um deles foi de vários exemplos de adaptação que ele percebeu em seu diário e as maneiras como organismos pareciam ser idealmente feitos para aumentar sua sobrevivência e reprodução em ambientes específicos. Talvez, o exemplo mais famoso seja o das variações de bico que Darwin observou entre os tentilhões das remotas Ilhas Galápagos fora da costa da América do Sul. Ele observou mais de doze espécies próximas de tentilhões, todas elas eram bem semelhantes às espécies de tentilhões continentais. Espécies de cada ilha tinham bicos, tamanhos e formas diferentes, que eram adaptados à comida disponível em cada ilha específica. Sementes duras, os bicos eram grossos. Insetos, os bicos eram finos e pontudos. Frutas de cactos, os bicos eram afiados para furar a casca da fruta. Esses traços superiores herdados, levaram Darwin a uma outra ideia: os tentilhões aumentam a sua aptidão pelo meio onde vivem, ou seja, sua habilidade relativa de sobreviver e criar sua prole. Explicar os efeitos de adaptação e adequação relativas se tornariam central para a ideia de Darwin da seleção natural. Hoje, frequentemente, nós a definimos e a descrevemos como o que move a mudança evolucionária por meio de quatro princípios baseados nas observações de Darwin. O primeiro deles é que diferentes membros de uma população têm todos os tipos de variações individuais. Essas características, sejam elas tamanho dos corpos, cor do cabelo, tipo sanguíneo, marcas faciais, metabolismos e reflexões são chamados de fenótipos. O segundo é que muitas dessas variações são hereditárias e podem ser passadas para a prole. Se um traço se mostra favorável, ele só será útil se puder ser passado adiante. Terceiro, e esse tende a ser muito encoberto, mesmo sendo o mais interessante, é a observação de Darwin de que populações podem ter muito mais prole do que recursos como comida e água podem suportar. Isso levou ao que Darwin chamou de luta pela existência. Aqui ele foi inspirado por Thomas Malthus, um economista que dizia: "Quando as populações humanas ficarem muito grandes, teremos pragas, fome e guerras, sobrando somente alguns de nós que continuariam a se reproduzir". Se ainda não viu o SciShow "Infusion" que fizemos sobre a população de hoje e as previsões malthusianas, assista. Isso nos leva, finalmente, ao último princípio da seleção natural, que afirma que, devido a toda essa competição por recursos, traços hereditários que afetam a aptidão de um indivíduo podem levar a variações nas suas taxas de sobrevivência e de reprodução, ou seja, aqueles com traços favoráveis têm mais chances de sobreviver, tendo maior sucesso em fazer bebê. Para unir todos esses princípios para que a seleção natural ocorra, a população precisa ter variações, sendo algumas hereditárias. Quando elas despertam a competitividade, essa variação tende a ser selecionada. Como a mariposa, que sobreviveu porque havia uma variação dentro da espécie: a coloração escura, que foi herdada e permitiu que todas as mariposas que herdaram esse traço sobrevivessem aos pássaros famintos de Londres. Perceba como isso funciona: uma única variação em um indivíduo é somente o começo do processo. A ideia principal é que os indivíduos não evoluem, é a seleção natural que produz mudanças evolucionárias, porque ela muda a composição genética de populações inteiras. Isso ocorre por meio da interação entre indivíduos e seu meio. Voltamos a Darwin. Em 1870, ele escreveu para o seu vizinho e parlamentar, John Lubbock, pedindo que uma questão fosse adicionada ao censo inglês acerca da frequência de casamento entre primos e a saúde de sua prole. Seu pedido foi negado, mas a questão foi algo que ocupou muito a mente de Darwin, porque ele era casado com Emma Wedgwood, sua prima de primeiro grau. O avô dela era Josiah Wedgwood, fundador de uma famosa empresa de cerâmica na China, e ele também era avô de Darwin. Na verdade, a árvore genealógica de Darwin era muito complicada... Seu casamento com Emma está longe de ser o primeiro caso da família. Os avós maternos e a mãe de Darwin também eram Wedgwood, e também havia vários outros casamentos entre primos nessa família, alguns com outras famílias. Darwin e, de certa forma, seus filhos carregaram mais material genético originário de Wedgwood que de Darwin. Isso causou alguns problemas, sendo todos bem conhecidos por Darwin graças à sua pesquisa científica. Darwin passou algum tempo estudando os efeitos do cruzamento e da endogamia em plantas e animais. Percebendo que os pares consanguíneos frequentemente resultavam em descendentes fracos e doentes, e o mesmo valia para a família de Darwin. Emma e Charles tiveram dez filhos, três dos quais morreram durante a infância por infecções que afetam mais aqueles que resultaram de cruzamento consanguíneo, enquanto nenhum dos outros sete filhos apresentava deformações. Ele percebeu que eles não eram muito robustos, e três deles eram estéreis, outro possível efeito desse cruzamento. A gente falou até agora da seleção natural em termos de características físicas, como o formato do bico ou a coloração. Mas é importante entender que não é só a forma física de um organismo, o seu fenótipo, que muda, mas também a sua forma genética, o seu genótipo. As variações hereditárias de que falamos são uma função de alelos que os organismos carregam dentro de si. Conforme os organismos obtêm mais sucesso, evolutivamente falando, pela sobrevivência de mais indivíduos e por mais tempo, e por terem mais prole, isso indica que os alelos que marcam sua variação estão ficando mais frequentes. E essas mudanças ocorrem de várias formas. Buscando entender isso, vamos ver os diferentes modos de seleção. Modo, de que falamos muito, é um exemplo de seleção direcional, que é a que favorece um traço que é extremo dentro de um conjunto de traços, como de pequeno para grande, branco para negro, cego para aquele com uma supervisão noturna. Isso leva a mudanças distintas na frequência como esse traço é expresso em uma população quando um único fenótipo é favorecido. Nossa mariposa é um exemplo de troca de distribuição de traços na população, de um extremo. De todas as mariposas claras para o outro extremo, quase todas as mariposas escuras. Outro exemplo é o pescoço da girafa, que ficou longo com o tempo, porque havia uma pressão seletiva contra pequenos pescoços que não alcançavam as altas folhas. Há também a seleção estabilizadora, que funciona contra os fenótipos extremos, favorecendo a maioria que está adaptada àquele meio específico. Um exemplo é o tamanho dos bebês quando nascem. Pequenos bebês têm mais dificuldade em se defender de infecções e permanecerem aquecidos, mas bebês maiores são muito pesados para saírem naturalmente, por isso, a taxa de bebês sobreviventes tem sido historicamente maior para aqueles que estão no meio desses extremos, o que ajuda a estabilizar o peso médio no nascimento, pelo menos até quando a cesariana tornou-se tão comum quanto uma nota de 2... O que acontece quando o meio favorece traços extremos dos dois lados do espectro, enquanto seleciona negativamente traços comuns? Isso se trata da seleção perturbadora. É raro encontrar exemplos, embora cientistas achem que encontraram em 2008, em um lago cheio de pequenos crustáceos Dáfnia que foram pegos por uma epidemia de uma levedura. Depois de seis gerações, uma variação emergiu da forma como os Dáfnias responderem aos parasitas. Alguns ficaram menos propensos à levedura, sendo menores e tendo menos prole. Os outros eram mais suscetíveis, sendo maiores e capazes de se reproduzir mais, pelo menos enquanto vivos. Então, havia dois traços sendo selecionados, dois traços extremos e mutuamente exclusivos: susceptibilidade e fecundidade. Tendo um, não se tem o outro. Esse é um exemplo interessante da seleção conduzida por um parasita. A gente falou dos modos mais comuns pelos quais a seleção atua, mas essa pressão pode vir de outros fatores além dos ligados ao meio, como comida ou predadores e parasitas. Há também a seleção sexual, outro conceito introduzido por Darwin e descrito em "A origem das espécies". Dependendo não de uma luta pela existência, mas da luta entre indivíduos do mesmo sexo e, geralmente, dos machos pela possessão do outro sexo. Para maximizar sua aptidão, os indivíduos não precisam apenas sobreviver, mas também reproduzir-se mais, podendo fazer isso de uma ou duas formas. Primeiro, eles podem se tornar atrativos para o sexo oposto. Ou, segundo, podem pegar a vantagem para si, intimidando, dissuadindo ou derrotando os rivais do mesmo sexo. A primeira estratégia é como terminamos com isso. Digo, o rabo do pavão não é exatamente sua camuflagem: quanto mais impressionante o rabo, maior a chance de um macho encontrar sua fêmea e passar seus genes para a próxima geração. Rabos apagados terão sua frequência reduzida, fazendo dele um bom exemplo da seleção sexual direcional. A outra estratégia envolve lutar ou, pelo menos, fazer parecer que você quer lutar pelo privilégio do acasalamento, o que tende a selecionar os maiores ou mais fortes ou os mais mal-encarados. Finalmente, graças a nós humanos, há outras formas de seleção natural, e que chamamos de seleção artificial. Selecionamos artificialmente plantas e animais por milhares de anos, e Darwin passou muito tempo em "A origem das espécies" falando sobre a criação de pombos, de gado e de plantas, para demonstrar os princípios dessa seleção. Encorajamos a seleção de alguns traços e desencorajamos outros. É assim que temos grãos que produzem todos os nutrientes. É dessa forma que transformamos o lobo cinza em cachorros domésticos, que podem ser dessa forma ou daquela, dois dos meus exemplos favoritos da seleção artificial, duas criações diferentes. Mas onde você está indo? Não, não! Eles ainda são dois cachorros, são da mesma espécie. Tecnicamente, um corgi e um greyhound poderiam ficar juntos e ter um filhote, mas ele seria estranho. Afinal, quando a seleção torna as populações tão diferentes que não podem nem ser da mesma espécie? É sobre isso que vamos falar na próxima aula do curso de Biologia, como uma espécie pode se tornar outra.