Exercícios: 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.

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.

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.

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.

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 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).

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.

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

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.

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).

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.

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.

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.

Em uma ilha oceânica recém-formada após uma erupção, uma tempestade arrasta uma pequena jangada de vegetação com 8 besouros de uma espécie continental (6 verdes e 2 marrons). No continente vivem milhões desses besouros, dos quais 95 % são marrons camuflados e apenas 5 % são verdes, já que as aves predam facilmente os verdes. Ao fim de várias gerações, na ilha (onde não existem aves predadoras) 75 % dos besouros são verdes. Justifique a qual mecanismo evolutivo se deve a diferença inicial e preveja como a deriva genética influenciará, em comparação com a seleção natural, se a população da ilha continuar sendo reduzida.

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.

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.

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.

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.

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.

O urso-polar (Ursus maritimus) e o urso-pardo (Ursus arctos) divergiram há cerca de 500.000 anos e apresentam adaptações morfológicas e metabólicas muito distintas. Devido ao recuo do gelo ártico, as suas áreas de distribuição se sobrepõem cada vez mais e foram documentados híbridos férteis em liberdade («ursos-grolar»). Com esses dados: a) Questione as limitações do conceito biológico de espécie aplicado a este caso. b) Preveja e justifique que consequências genéticas a longo prazo esse fluxo gênico poderia ter para a conservação das adaptações específicas do urso-polar se o gelo continuar a desaparecer.