Viagem de Charles Darwin no HMS Beagle e suas ideias sobre evolução e seleção natural.

Pontos Principais:

  • Charles Darwin era um naturalista britânico que propôs a teoria da evolução biológica por seleção natural.
  • Darwin definiu evolução como "descender com modificações", a ideia de que as espécies mudam ao longo do tempo, dão origem a novas espécies e compartilham um ancestral comum.
  • O mecanismo que Darwin propôs para evolução é a seleção natural. Em razão dos recursos limitados, organismos com características hereditárias que favoreçam a sobrevivência e a reprodução tendem a deixar mais descendentes do que os demais, o que faz com que essas características aumentem em frequência ao longo das gerações.
  • A seleção natural faz com que as populações se tornem adaptadas, ou cada vez mais bem integradas a seus ambientes ao longo do tempo. A seleção natural depende do ambiente e requer a existência de variações genéticas em um grupo.

O que é evolução?

A ideia básica da evolução biológica é que as populações e espécies de organismos mudam ao longo do tempo. Hoje, quando pensamos em evolução, é provável que lembremos de uma pessoa em específico: o naturalista britânico Charles Darwin.
Em 1850, Darwin escreveu um livro influente e controverso chamado A Origem das Espécies. Nele, Darwin propôs que as espécies evoluem (ou como ele colocou, "descendem com modificações"), e que todas os seres vivos podem ter sua descendência rastreada a um ancestral comum.
Darwin também sugeriu um mecanismo para a evolução: a seleção natural, na qual características herdáveis que contribuem para a sobrevivência e reprodução se tornam mais comuns em uma população ao longo do tempo.
Nesse artigo, vamos examinar as ideias de Darwin. Vamos ver como elas emergiram em sua viagem ao mundo no navio HMS Beagle, e também um exemplo de como a evolução por seleção natural acontece.

Darwin e sua viagem no Beagle

O livro seminal de Darwin, A Origem das Espécies, apresentou suas ideias sobre a evolução e a seleção natural. Essas ideias foram amplamente baseadas em observações diretas das viagens de Darwin ao redor do globo. De 1831 a 1836, ele foi parte de uma expedição de levantamento topográfico feita pelo navio HMS Beagle, a qual incluía paradas na América do sul, Austrália e a ponta sul da África. Em cada uma das paradas da expedição, Darwin teve a oportunidade de estudar e catalogar as plantas e os animais locais.
Durante seu percurso, Darwin começou a observar padrões intrigantes na distribuição e características dos organismos. Podemos ver alguns dos padrões mais importantes que Darwin percebeu na distribuição dos organismos ao examinarmos suas observações nas Ilhas Galápagos ao longo da costa do Equador.
Darwin descobriu que espécies similares de tentilhões, mas não idênticas, habitavam ilhas próximas a Galápagos . Além disso, ele percebeu que cada espécie de tentilhão estava bem adaptada para seu ambiente e sua função. Por exemplo, espécies que comiam sementes grandes e tendiam a ter bico largo e duro, enquanto aquelas que comiam insetos tinham bico fino e afiado. Finalmente, ele observou que os tentilhões (e outros animais) encontrados nas Ilhas Galápagos eram similares às espécies do vizinho continente do Equador, mas diferentes dos encontrados no resto do mundo.
Darwin não percebeu tudo isso em sua viagem. De fato, ele nem mesmo tinha entendido que tentilhões eram espécies relacionadas, porém distintas, até mostrar os espécimes coletados para um ornitólogo especializado (biólogo de aves) anos mais tarde3^3! No entanto, gradualmente, ele teve a ideia que poderia explicar o padrão de tentilhões relacionados, mas diferentes.
Segundo a ideia de Darwin, o padrão faria sentido se as Ilhas Galápagos tivessem sido habitadas, muito tempo antes, por aves das terras continentais vizinhas. Em cada ilha, os tentilhões devem ter se adaptado gradualmente às condições locais (por muitas gerações e longos períodos de tempo). Esse processo pode ter levado a formação de uma ou várias espécies em cada ilha.
Se a ideia estava correta, então por que estava correta? Que mecanismos poderiam explicar como cada população adquiriu adaptações, ou características que as tornaram bem adaptadas àquele ambiente, naquele determinado momento? Durante sua viagem e nos anos posteriores, Darwin desenvolveu e aperfeiçoou um conjunto de ideias que poderiam explicar os padrões que ele observou ao longo de sua viagem. Em seu livro, A Origem das Espécies, Darwin ressaltou duas ideias principais: a evolução e a seleção natural.

Evolução

Darwin propôs que as espécies podem mudar ao longo do tempo, que novas espécies surgem de espécies pré-existentes, e que todas compartilham um ancestral comum. Nesse modelo, cada espécie tem um conjunto único de diferenças herdáveis (genéticas) comparadas ao ancestral comum, que se acumularam gradualmente ao longo do tempo. Eventos repetidos de diferenciação, nos quais espécies novas divergem a partir de seu ancestral comum, produzem uma "árvore" multinível que conecta todos os seres vivos.
Darwin se refere a esse processo no qual os organismos mudam suas características herdáveis através das gerações como "descendência com modificação". Atualmente, nós chamamos de evolução. Os rascunhos de Darwin vistos acima ilustram suas ideias, mostrando como uma espécie pode se diferenciar em duas com o passar do tempo, e como esse processo pode se repetir muitas e muitas vezes na "árvore genealógica" de um grupo de espécies relacionadas.

Seleção natural

Darwin, é importante notar, não propôs apenas que os organismos evoluíam. Se esse tivesse sido o começo e o fim de sua teoria, ele não estaria em tantos livros didáticos como está hoje! Ao invés, Darwin também propôs um mecanismo para a evolução: seleção natural. Esse mecanismo era elegante e lógico, e explicava como populações podiam evoluir (passar por descendência com modificação) de tal maneira que se tornassem melhor adaptadas aos seus ambientes ao longo do tempo.
O conceito de seleção natural de Darwin foi baseado em algumas observações importantes:
  • Características são geralmente herdáveis. Em seres vivos, muitas características são herdadas, ou passadas dos pais para os filhos. (Darwin sabia que era esse o caso, apesar de não saber que as características eram herdadas através de genes.)
  • Nem toda a prole é capaz de sobreviver. Os organismos são capazes de produzir uma prole maior do que o ambiente é capaz de suportar. Por isso, há competição por recursos limitados em cada geração.
  • A prole varia quanto às características herdáveis. Os descendentes, em qualquer geração, serão ligeiramente diferentes em suas características (cor, tamanho, forma, etc) e muitas dessas características serão herdáveis.
Baseado nessas observações, Darwin concluiu que:
  • Em uma população, alguns indivíduos vão herdar características que os ajudam a sobreviver e reproduzir (dadas as condições ambientais, como predadores e fonte de nutrientes disponíveis). Os indivíduos com essas características benéficas vão deixar uma prole maior na próxima geração quando comparados aos demais, já que tais características os tornam mais aptos a sobreviver e reproduzir.
  • Como as características úteis são herdáveis, e os organismos com essas vantagens deixam uma prole maior, elas se tornarão mais comuns (presentes em uma fração maior da população) na próxima geração.
  • Ao longo das gerações, a população se tornará adaptada ao seu ambiente (visto que indivíduos com características úteis a este ambiente têm, consistentemente, maior sucesso reprodutivo que os seus contemporâneos).
O modelo de evolução de Darwin por seleção natural permitiu-lhe explicar os padrões que ele havia visto durante suas viagens. Por exemplo, se as espécies de tentilhão de Galápagos compartilhassem um ancestral comum, faria sentido que elas se assemelhassem fortemente entre si (e aos tentilhões do continente, que provavelmente compartilhavam esse mesmo ancestral comum). Contudo, se grupos de tentilhões tivessem sido isolados em ilhas separadas por muitas gerações, cada grupo teria sido exposto a um ambiente diferente no qual diferentes características herdáveis poderiam ter sido favorecidas, tais como tamanhos e formatos diferentes de bico para a utilização de diferentes fontes de alimento. Esses fatores poderiam ter levado à formação de espécies distintas em cada ilha.

Exemplo: como a seleção natural funciona

Para tornar a seleção natural mais concreta, consideremos um exemplo simplificado, hipotético. Nesse exemplo, um grupo de ratos com variação herdável da cor de pelo (preto vs. amarelo) acabou de se mudar para um nova área onde as rochas são pretas. Esse ambiente apresenta gaviões, que gostam de comer ratos e podem ver os amarelos mais facilmente que os pretos em contraste com a rocha preta.
Já que os gaviões podem ver e pegar os ratos amarelos mais facilmente, uma fração relativamente maior de ratos amarelos são comidos, enquanto uma fração muito menor de ratos pretos serão comidos. Se olharmos para a proporção entre ratos pretos e amarelos dentro do grupo sobrevivente ("não-comidos"), ela será maior do que na população inicial.
A cor do pelo é uma característica herdável (uma que pode ser passada dos pais ao filho). Então, a fração aumentada de ratos pretos no grupo sobrevivente significa uma fração aumentada de filhotes pretos na próxima geração. Após várias gerações de seleção, a população pode ser composta quase inteiramente de ratos pretos. Essa mudança nas características herdáveis da população é um exemplo de evolução.

Pontos principais sobre a seleção natural

Quando eu estava inicialmente aprendendo sobre a seleção natural, eu tinha algumas perguntas (e falsos conceitos!) sobre como ela funcionava. Aqui estão explicações sobre alguns pontos potencialmente confusos, que podem ajudar você a ter um senso melhor de como, quando e por que a seleção natural acontece.

A seleção natural depende do ambiente

A seleção natural não favorece características que são de algum modo inerentemente superiores. Ao invés, ela favorece características que são benéficas (isto é, ajudam um organismo a sobreviver e reproduzir-se mais eficientemente que seus pares) em um ambiente específico. Características que são úteis em um ambiente podem na verdade ser prejudiciais em outro.

A seleção natural age sobre a variação genética

A seleção natural precisa de uma matéria prima, e tal matéria prima é a variação genética. Para que a seleção natural aja sobre uma característica, já deve existir variação (diferenças entre os indivíduos) para aquela característica. Ademais, as características têm que ser herdáveis, determinadas pelos genes do organismo.

A variação genética surge de mutações aleatórias

A fonte original para as novas variantes genéticas que produzem novas características herdáveis, tais como cores de pelo, é a mutação aleatória (mudanças na sequência do DNA). Mutações aleatórias que são passadas à prole tipicamente ocorrem na linhagem de células germinativas (espermatozoides e óvulos) dos organismos. A reprodução sexual "mistura e combina" variantes do gene para fazer mais variações.

Seleção natural e a evolução das espécies

Vamos dar uma passo para trás e considerar como a seleção natural se encaixa na visão mais ampla de Darwin sobre a evolução, na qual todos os seres vivos compartilham um ancestral comum e descendem desse ancestral em uma enorme árvore ramificada. O que está acontecendo em cada um dos pontos de ramificação?
No exemplo dos tentilhões de Darwin, nós vimos que grupos em uma única população podem ficar isolados uns dos outros por barreiras geográficas, como um oceano circundando ilhas, ou por outros mecanismos. Uma vez isolados, os grupos não conseguem mais se reproduzir uns com o outros e são expostos a diferentes ambientes. Em cada ambiente, é provável que a seleção natural favoreça características diferentes (e outras forças evolutivas, como a deriva genética, podem atuar separadamente nos grupos). Ao longo de muitas gerações, diferenças nas características herdáveis podem se acumular entre os grupos até o ponto em que eles sejam considerados espécies distintas.
Baseados nas linhas de evidência, cientistas pensam que esse tipo de processo se repetiu muitas e muitas vezes durante a história da vida na terra. A evolução por seleção natural e outros mecanismos ressalta a incrível diversidade das formas de vida atuais, e a ação da seleção natural pode explicar a combinação entre os organismos atuais e seus ambientes.
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