A evolução das espécies

Explique o que é uma espécie de acordo com o critério biológico (cruzamento com descendência fértil) e apresente um exemplo de dois animais com parentesco próximo que pertençam a espécies distintas.

Defina biodiversidade e cite seus três níveis, apresentando um exemplo de cada um.

Distinga população de comunidade com um exemplo do mesmo local: todos os pardais de um parque em comparação com todos os seres vivos desse parque. Por que o conceito de espécie se aplica a populações e não a comunidades?

Um cavalo e um burro podem cruzar e originar uma mula, mas pertencem a espécies distintas. Explique, aplicando o critério biológico de espécie, por que a mula não «une» as duas espécies.

Distinga isolamento geográfico de isolamento reprodutivo e explique por que razão o segundo é o que determina que duas populações já constituem espécies diferentes.

Desafio do tema. Cite três exemplos de barreiras geográficas que podem dividir uma população de seres vivos (por exemplo, uma cordilheira, um rio que muda de curso ou um braço de mar) e explique o que exatamente cada barreira impede nos indivíduos de ambos os lados.

Será valorizado que você nomeie três barreiras geográficas diferentes e explique que elas impedem que os indivíduos de ambos os lados se encontrem e se cruzem entre si.

Observe o esquema, que mostra três etapas na evolução de uma população que fica dividida por uma barreira geográfica. O que é a especiação? Explique, etapa por etapa, como o isolamento geográfico pode levar à formação de uma nova espécie, e indique o que você verificaria nos dois grupos assinalados com ? para saber se já são espécies distintas.

De cada lado do Grand Canyon vivem espécies de esquilos muito semelhantes, mas distintas. Explique que tipo de especiação este exemplo ilustra e reconstitua o processo que a originou.

Algumas moscas põem seus ovos em macieiras e outras, muito aparentadas com elas, em espinheiros, e cada grupo se cruza quase sempre dentro de sua planta hospedeira. Explique o que é a especiação simpátrica e em que ela se distingue do caso clássico da barreira geográfica.

Certas moscas-da-fruta estão há centenas de gerações sendo criadas em um laboratório, isoladas das selvagens, e já quase não se cruzam com elas quando colocadas juntas. Raciocine, aplicando o critério biológico de espécie, se podemos afirmar que as de laboratório estão a caminho de se tornar uma espécie distinta.

Em uma população de besouros existem indivíduos com carapaças mais claras e mais escuras, e os predadores enxergam melhor os claros sobre a casca escura das árvores. Explique passo a passo como a seleção natural atuará sobre a frequência de cada cor nas gerações seguintes.

Um paciente diagnosticado com uma infecção bacteriana interrompe aos 4 dias um tratamento com antibiótico prescrito para 10 dias porque já não tem sintomas. Duas semanas depois, a infecção reaparece com maior agressividade e o mesmo antibiótico se mostra ineficaz. O familiar dele afirma: «As bactérias se habituaram ao medicamento para sobreviver e agora se tornaram imunes». Refute a afirmação do familiar com base na teoria da seleção natural e preveja, de forma fundamentada, como devem ter mudado as frequências de bactérias sensíveis e resistentes na população bacteriana entre o início do tratamento, o dia 4 e a recaída.

Um centro de pesquisa agrícola produz uma variedade de trigo clonado (geneticamente idêntico em 100 %) que rende 40 % mais do que qualquer variedade tradicional sob seca moderada. O agrônomo afirma: «Atingimos o fenótipo ideal; eliminar a variabilidade genética das nossas lavouras é a estratégia evolutiva mais segura a longo prazo». Preveja, de forma fundamentada, o que acontecerá com essa cultura se surgir uma nova praga fúngica imprevista, em comparação com uma cultura tradicional diversa, e justifique por que, em ambientes mutáveis, conservar variabilidade genética é vantajoso para as populações naturais em vez de se homogeneizarem em um único tipo supostamente ideal.

Explique o que é uma radiação adaptativa e descreva-a com o exemplo dos tentilhões das ilhas Galápagos: de uma espécie ancestral chegada do continente surgiram várias espécies com bicos adaptados a diferentes alimentos.

Explique por que as ilhas são consideradas «laboratórios naturais de evolução»: qual é o papel do isolamento, dos novos ambientes com poucos competidores e das radiações adaptativas. Apresente um exemplo (Galápagos, Havaí ou Madagascar).

No lago Vitória coexistem centenas de espécies de ciclídeos originadas em apenas 15.000 anos graças à exploração de micronichos e ao fato de as fêmeas escolherem os machos guiadas visualmente por padrões de coloração muito vivos em águas transparentes. Nas últimas décadas, as descargas de efluentes e o desmatamento turvaram gravemente a água do lago. Preveja e justifique que consequências evolutivas imediatas a perda de visibilidade tem sobre as barreiras reprodutivas entre espécies de ciclídeos e fundamente o que acontecerá com a diversidade genética e o número de espécies diferenciadas.

O tubarão (peixe), o pinguim (ave) e o golfinho (mamífero) possuem um corpo hidrodinâmico muito semelhante sem serem parentes próximos. Explique o que é a convergência evolutiva, como ambientes semelhantes selecionam soluções parecidas e por que a semelhança não é indicador de parentesco.

Uma ilustração clássica de um livro antigo mostra a evolução do cavalo como uma fila indiana: o pequeno Hyracotherium (de quatro dedos, que se alimentava de folhas em florestas) caminha atrás de formas intermediárias que vão aumentando de tamanho e perdendo dedos de forma constante até chegar ao cavalo moderno (Equus, de grande porte, corredor de pradarias com um único dedo). A legenda diz: «A evolução segue uma direção fixa rumo a formas maiores, complexas e perfeitas». Refute essa afirmação apontando pelo menos dois erros conceituais e justifique por que os paleontólogos representam hoje a filogenia do cavalo como um arbusto ramificado adaptado a mudanças climáticas e não como uma escada progressiva.

O peixe subterrâneo Astyanax mexicanus carece de olhos funcionais e de pigmentação, ao contrário dos indivíduos da mesma espécie que habitam rios iluminados na superfície. Um aluno propõe duas hipóteses: 1) «Ao viverem na escuridão, deixaram de usar os olhos, que atrofiaram, e seus descendentes herdaram essa falta de visão»; 2) «Perder órgãos não pode ser evolução por seleção natural, porque evoluir consiste sempre em ganhar estruturas mais complexas». Refute ambas as hipóteses: demonstre o erro lamarckista da primeira e justifique, em termos de custo metabólico e balanço energético em um meio com pouco alimento, por que a atrofia ocular e pigmentar pode ter representado uma vantagem adaptativa.

Explique o que é uma extinção e quando se fala de extinção em massa, citando dois exemplos da história da Terra (por exemplo, a do final do Permiano ou a que extinguiu os dinossauros no final do Cretáceo).

Cite as principais causas pelas quais as atividades humanas aceleram hoje a perda de biodiversidade (destruição de habitats, espécies invasoras, sobre-exploração, poluição e mudanças climáticas) e explique resumidamente como cada uma delas atua.

A taxa de extinção fóssil natural («de fundo») é estimada em 1 espécie para cada milhão de espécies por ano, enquanto a taxa atual devida à ação humana é entre 100 e 1.000 vezes maior. Sabendo que, após as grandes extinções em massa do passado (como a do Permiano ou a do Cretáceo), a biosfera demorou entre 5 e 10 milhões de anos para recuperar a sua biodiversidade por meio da radiação adaptativa, analise e justifique por que razão o ritmo atual de destruição de habitats não pode ser amortecido pelo aparecimento de novas espécies e qual impacto isso terá, em escala geológica, na árvore da vida.

Desafio do tema. Imagine que você trabalha como biólogo evolutivo e deve avaliar o impacto potencial das mudanças climáticas na fauna da sua região.

1. Obtenção de dados: Acesse o site oficial do INMET (seção de séries climáticas ou visualizador de mudanças climáticas) e anote a anomalia ou variação da temperatura média anual no seu estado durante as últimas décadas (por exemplo, $+1,4$ ºC).

2. Seleção do modelo: Escolha uma espécie nativa (como o pardal ou o lagarto-teiú) e pesquise uma característica fenotípica associada à termorregulação (por exemplo, comprimento médio corporal de $14,2$ cm ou tonalidade da pele/plumagem).

3. Relatório evolutivo: Redija um relatório breve ($1$ página) com uma tabela comparativa na qual você explique como interpretariam a adaptação dessa população a esse aumento térmico: a) o lamarckismo (necessidade, uso/desuso e herança dos caracteres adquiridos) e b) a teoria sintética (mutação aleatória, variabilidade preexistente e seleção natural). Conclua com uma proposta fundamentada sobre como um isolamento geográfico prolongado entre populações urbanas e rurais poderia culminar em uma especiação.

Será avaliado:

• Precisão na coleta e na interpretação do dado climático real do INMET.

• Distinção rigorosa e contrastada entre os mecanismos da teoria de Lamarck e da teoria sintética.

• Coerência na justificativa da seleção natural e das etapas de especiação.