CAPÍTULO

4 Evolução dos seres vivos

Analise as imagens a seguir.

A imagem A apresenta o fóssil do esqueleto de uma preguiça-gigante, e a imagem B, uma reconstituição desse animal e seu filhote. Esse é um exemplo de animal extinto. Essa espécie viveu em regiões da América do Sul há, aproximadamente, 500 a 8.500 anos e tinha cerca de 6 metros de comprimento e massa de até 5 toneladas.

Questão 1. Para fazer a reconstituição de um ser vivo já extinto, como no caso da preguiça-gigante, os cientistas realizam vários estudos, entre eles a análise de fósseis. Para você, o que é um fóssil?

Resposta pessoal. Espera-se que os alunos comentem que os fósseis são restos de seres vivos, ou de partes deles, que viveram em tempos passados, ou evidências de sua existência, como impressões e rastros, conservados ao longo do tempo.

Questão 2. A extinção é um processo natural. No entanto, mesmo com a extinção de alguns seres vivos, como a preguiça-gigante, atualmente há uma grande variedade de espécies na Terra. Em sua opinião, como isso é possível?

Resposta pessoal. Espera-se que os alunos respondam que as espécies estão constantemente mudando. Assim, enquanto algumas se extinguem, outras surgem na Terra, resultado de alterações nas espécies preexistentes.

Questão 3. Para você, o que é evolução?

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levantar os conhecimentos prévios dos alunos a respeito de um conceito que será central para o estudo deste capítulo. Eles podem citar que evolução é um processo que envolve mudanças ao longo do tempo e que possibilita o surgimento de novas espécies, por exemplo.

A história da vida na Terra começou aproximadamente 3,5 a 4 bilhões de anos atrás, quando surgiram os primeiros seres vivos no planeta. Desde então, esses seres vêm evoluindo, ou seja, sofrendo modificações, o que permite tanto o surgimento de novas espécies como a extinção de outras. Assim, a vida está em constante evolução. Por isso, a grande variedade de seres vivos existentes atualmente pode ser explicada pelo processo de evolução das espécies.

As teorias evolutivas

Ao estudar as diferentes teorias e hipóteses sobre a origem da vida na Terra, verificamos que, de maneira geral, elas defendem que os primeiros seres vivos tinham metabolismo simples. No entanto, se olharmos ao nosso redor, veremos uma grande variedade de seres vivos, muitos com estrutura e metabolismo complexos.

Além de tentar entender como os seres vivos surgiram na Terra, outra questão intrigava os cientistas que investigavam a história da vida terrestre: como surgiram tantas espécies? A resposta a essa e a outras questões pode ser encontrada no estudo da evolução dos seres vivos.

Durante muitos séculos, a ideia predominante na comunidade científica era a de que as espécies permaneciam imutáveis, ou seja, não sofriam mudanças desde a sua criação. Essa ideia, chamada fixismo, afirmava que a Terra e os seres vivos sempre apresentaram as mesmas características. Muitos defensores dessa ideia acreditavam que a existência de seres vivos se devia a um ser ou força superior.

No final do século XVIII, uma das explicações bastante aceitas do fixismo era a escala natural. De acordo com ela, todos os seres vivos e elementos não vivos do planeta teriam sido criados em uma sequência ordenada, dos mais simples aos mais complexos.

Assim, seria possível verificar essa hierarquia da criação, que se iniciaria com elementos não vivos – como rochas e minerais –, seguiria para plantas, animais invertebrados, animais vertebrados e, por fim, ser humano. Essa explicação fixista posicionava o ser humano no topo da escala, ocupando o nível mais elevado de complexidade.

Muitos naturalistas importantes na época aceitavam o fixismo e a escala natural. No entanto, com o desenvolvimento da ciência experimental no final do século XVIII, o fixismo começou a ser questionado.

Novas descobertas e estudos, como os de rochas e fósseis, demonstravam que a Terra teria sofrido mudanças ao longo do tempo e que várias espécies de seres vivos já teriam sido extintas. Além disso, os cientistas observaram que alguns desses seres vivos extintos não se pareciam com as espécies atuais. Assim, alguns estudiosos passaram a se questionar sobre essas diferenças e acreditar que os seres vivos teriam sofrido mudanças ao longo do tempo. Essa ideia ficou conhecida como transformismo ou evolucionismo.

A seguir, estudaremos algumas das teorias mais conhecidas do evolucionismo.

As ideias evolucionistas de Lamarck

Uma das teorias científicas que buscou explicar a modificação dos seres vivos ao longo do tempo foi proposta pelo naturalista francês Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet (1744-1829), conhecido como Cavaleiro de Lamarck.

Lamarck defendia a ideia de que a evolução seria um processo linear, dos seres vivos mais simples para os mais complexos. De acordo com esse estudioso, os organismos mais simples, como os microrganismos, seriam gerados pelo processo de geração espontânea, que ocorria de modo contínuo. Naturalmente, esses organismos simples se tornariam cada vez mais complexos ao longo das gerações, criando uma sequência linear de aumento de complexidade.

Dessa maneira, os organismos mais simples teriam se originado mais recentemente, por geração espontânea. Já as espécies complexas teriam se originado há mais tempo, ou seja, elas estariam evoluindo por um período de tempo mais longo. Analise a representação a seguir.

Fonte de pesquisa: FUTUYMA, Douglas; KIRKPATRICK, Mark. Evolution. 4. ed. Sunderland: Sinauer Associates, 2017. p. 10.

Nesse esquema, cada um dos círculos brancos apresentados no eixo X representa as espécies mais simples, formadas por geração espontânea. Já os círculos azuis representam os organismos mais complexos.

À medida que os seres vivos simples evoluem com o passar do tempo, o tom de azul se torna mais escuro.

Apesar de Lamarck defender a evolução linear dos seres vivos, ele percebeu que algumas espécies não se encaixavam nesse esquema evolutivo. Para explicar essa observação, o estudioso defendeu que determinadas espécies se desviavam da sequência linear para se adaptar ao ambiente em que viviam. Ou seja, para ele, o ambiente influenciava as mudanças observadas nas espécies, como os hábitos e o formato do corpo.

Para embasar suas ideias, Lamarck recorreu a duas leis já existentes e difundidas entre a comunidade científica daquela época: a lei do uso e desuso e a lei da herança de características adquiridas, apresentadas a seguir.

Para facilitar a compreensão dessas ideias, vamos analisar uma característica das girafas – o comprimento do pescoço – com base nessas duas leis. Acompanhe a seguir.

Fonte de pesquisa: EARLY concepts of evolution: Jean Baptiste Lamarck. Understanding Evolution. Disponível em: https://oeds.link/itEzoz. Acesso em: 28 jul. 2022.

A. Fósseis de girafas indicavam que o tamanho dos pescoços variava. Sendo assim, supõe-se que os ancestrais delas tinham o pescoço curto e se alimentavam das folhas em posições mais baixas nas árvores.

B. Ao longo da história evolutiva, houve a necessidade de as girafas se alimentarem das folhas em posições mais altas nas árvores. Para isso, esses animais precisavam forçar frequentemente seus pescoços para alcançar as folhas.

C. De acordo com a ideia de uso e desuso, a ação de esticar o pescoço para alcançar as folhas resultaria no alongamento do pescoço das girafas, que se tornou mais longo com o passar do tempo. Essa alteração possibilitava que as girafas se alimentassem das folhas em diferentes alturas nas árvores e facilitava a visualização de possíveis predadores no ambiente. Por isso, de acordo com a ideia da herança das características adquiridas, o "pescoço comprido" teria sido transmitido ao longo das gerações até resultar na espécie atual.

As ideias de Lamarck não foram totalmente aceitas entre os estudiosos da época, que defendiam o fixismo. No entanto, seus estudos foram essenciais para as propostas evolucionistas posteriores, pois se baseavam em evidências científicas. Com isso, tais estudos estão entre os primeiros a propor uma teoria científica de que os seres vivos evoluíam com o passar do tempo.

As ideias evolucionistas de Darwin e Wallace

O avanço do conhecimento a respeito dos seres vivos resultou em novas teorias para tentar explicar como ocorre a evolução. Entre elas, destaca-se a dos naturalistas ingleses Charles Darwin (1809-1882) e Alfred Russel Wallace (1823-1913).

Darwin aprofundou suas reflexões acerca da possibilidade de evolução das espécies durante sua viagem a bordo do navio HMS Beagle, que teve início em dezembro de 1831. Durante essa viagem ao redor do mundo, com passagem pelo Brasil, ele fez diversas observações e coletas de seres vivos que o ajudaram, nos anos seguintes, a desenvolver sua teoria evolutiva.

Um dos locais mais marcantes que ele visitou durante a viagem foi o arquipélago de Galápagos, no oceano Pacífico. Nesse local, Darwin observou, por exemplo, que os animais de uma ilha eram diferentes dos animais das demais ilhas do arquipélago. Sobre isso, leia o texto a seguir.

KEYNES, Richard. Aventuras e descobertas de Darwin a bordo do Beagle. Tradução: Sergio Goes de Paula. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2004. p. 294.

Como citado no texto, Darwin reconheceu variações no formato e no tamanho do casco de répteis, conhecidos como tartarugas-das-galápagos. Essas e outras observações feitas durante a viagem levaram Darwin a acreditar que os seres vivos sofriam mudanças ao longo das gerações, ou seja, que eles evoluíam. Desse modo, o estudioso elaborou explicações científicas a respeito da evolução das espécies com base em observações e evidências. Entre suas ideias, estão a ancestralidade comum e a seleção natural.

Alfred Russel Wallace também visitou diferentes lugares do mundo, inclusive o Brasil, a fim de observar e estudar os seres vivos. Em sua visita à Amazônia, ele começou a perceber que a presença de barreiras naturais afetava a distribuição dos animais. Entre 1854 e 1862, o pesquisador participou de uma expedição no arquipélago Malaio, onde refletiu sobre como a evolução das espécies aconteceria. Em ambas as viagens, ele coletou e observou seres vivos, o que o ajudou a formular sua teoria.

Após formulá-la, Wallace pediu à Darwin que lesse o trabalho antes de sua publicação. Ao ler, Darwin percebeu imediatamente as similaridades das ideias, e ambos decidiram apresentar simultaneamente a teoria evolutiva à sociedade científica.

Darwin escreveu suas ideias na obra intitulada A origem das espécies, publicada em 1859. Nesse livro, o autor descreveu sua teoria evolutiva e apresentou evidências de que os seres vivos evoluíam, explicando a grande diversidade de seres vivos, tanto dos que vivem atualmente quanto dos que já foram extintos.

Em 1874, Wallace publicou um livro intitulado O arquipélago Malaio, no qual descreveu as observações que o levaram a formular sua teoria de evolução, incluindo a teoria da seleção natural como mecanismo de origem de outras espécies.

Inicialmente, houve grande resistência às ideias de Darwin e Wallace tanto por alguns membros da comunidade científica quanto fora do meio científico e também no meio religioso. No entanto, a teoria da evolução proposta por esses estudiosos servia de base para a teoria atualmente aceita entre os cientistas. A seguir, vamos estudar com mais detalhes algumas ideias defendidas nessa teoria evolutiva.

Ancestral comum

Em sua viagem a Galápagos, Darwin também notou que algumas aves, conhecidas como tentilhões, de uma ilha eram diferentes das presentes em outra ilha e que cada espécie estava adaptada às condições do local em que vivia. A imagem a seguir representa quatro espécies diferentes dessas aves, observadas pelo pesquisador.

Cada uma das espécies habitava uma ilha. Para explicar a variação do formato do bico entre essas espécies, Darwin propôs que indivíduos de uma espécie ancestral comum teriam migrado do continente para as diferentes ilhas.

Com o tempo, nos diferentes ambientes, os indivíduos dessa espécie ancestral foram se modificando, de uma geração a outra, nos diferentes ambientes em que viviam, dando origem a novas espécies.

De acordo com a ideia do ancestral comum, todos os seres vivos da Terra descenderiam de uma única espécie. As espécies mais semelhantes entre si têm um ancestral comum mais recente. Já as espécies menos semelhantes apresentam um ancestral comum mais distante em sua história evolutiva. Essas semelhanças não se referem apenas à aparência física, mas também às características internas, como a genética.

Para entendermos melhor essa ideia, vamos analisar o diagrama a seguir, chamado árvore filogenética.

Fonte de pesquisa: GULLAN, Penny J.; CRANSTON, Peter S. Os insetos: um resumo de entomologia. Tradução: Sonia Maria Marques Hoenen. 3. ed. São Paulo: Roca, 2007. p. 160.

Todas as espécies apresentam um ancestral comum (1), a partir do qual evoluíram. Dessa maneira, todas têm certo grau de parentesco evolutivo.

Os piolhos e os percevejos estão evolutivamente mais próximos, pois compartilham um ancestral comum exclusivo (2) mais recente em suas histórias evolutivas.

O ancestral comum (3) é compartilhado por besouros, vespas, moscas, pulgas, moscas d'água e mariposas.

A onça-pintada e o leopardo-africano apresentam muitas semelhanças entre si, apesar de habitarem regiões distantes na Terra. Analise as imagens a seguir.

As espécies Panthera onca e Panthera pardus apresentam um ancestral comum recente, por isso, compartilham diversas características. De acordo com as ideias de Darwin e Wallace, os seres vivos existentes são todos aparentados, pois descendem de um ancestral comum, e as novas espécies são fruto de modificações em espécies preexistentes.

Seleção natural

Darwin e Wallace também formularam explicações para o fato de as espécies se diferenciarem de seus ancestrais comuns ao longo do tempo. Uma dessas ideias é chamada seleção natural.

Para Darwin, a evolução dos seres vivos ocorria por meio de um processo lento e gradual, com acúmulo de pequenas modificações, sobre as quais atuava a seleção natural. Já Wallace acreditava que os seres vivos que sobreviviam seriam os mais adaptados e apresentariam características que favoreceriam sua manutenção no ambiente. Além disso, esses seres vivos estariam mais aptos a gerar descendentes, os quais herdariam as mesmas características.

Leia a seguir algumas observações de Darwin e Wallace acerca da seleção natural.

Darwin também propôs que os indivíduos da mesma espécie já apresentavam certa variação genética entre si, o que poderia favorecer ou não sua sobrevivência no ambiente em que viviam. Dessa maneira, os indivíduos mais aptos a sobreviver seriam naturalmente selecionados.

A seguir, vamos analisar novamente a situação hipotética envolvendo a característica do comprimento do pescoço das girafas. Agora, no entanto, a análise será feita do ponto de vista da seleção natural.

Fonte de pesquisa: HOLDREGE, Craig. The Giraffe's Short Neck. The Nature Institute, 2003. Disponível em: https://oeds.link/B7Mfr0. Acesso em: 28 jul. 2022.

A. De acordo com a teoria da seleção natural, em determinado ambiente, existiam tanto girafas de pescoço curto quanto de pescoço mais longo. Estas últimas tinham vantagens em relação às de pescoço curto, pois conseguiam alcançar o alimento no alto das árvores. Essa condição favorecia a sobrevivência desses indivíduos, aumentando suas chances de reprodução e, portanto, a transmissão dessa característica para seus descendentes.

B. Já as girafas de pescoço curto não conseguiam alcançar determinadas fontes de alimento, como as folhas nos galhos mais altos. Essa condição prejudicava sua sobrevivência e, consequentemente, a transmissão dessas características para seus descendentes. Com isso, ao longo do tempo, a população de girafas passou a ter cada vez mais indivíduos com pescoço comprido.

A variação genética existente em uma mesma espécie é a base para a formação de novas espécies e sobre a qual age a seleção natural. Esse processo não é direcionado, ou seja, a seleção natural ocorre ao acaso e apenas "seleciona" características que, para aquele momento e aquele ambiente, favorecem a sobrevivência e a reprodução dos indivíduos de uma população.

Com o avanço das ciências, várias descobertas foram feitas desde a época de Darwin e Wallace. Por isso, as teorias originais desses estudiosos sofreram algumas alterações, principalmente após os avanços da Genética. Apesar disso, as teorias desses dois pesquisadores ainda são a base da compreensão da evolução dos seres vivos.

Professor, professa: Ao comentar os avanços científicos e as mudanças na teoria evolutiva de Darwin e Wallace, enfatize aos alunos que a Ciência e suas teorias não são imutáveis. Elas podem ser revistas e até mesmo alteradas ou substituídas por outras de acordo com estudos mais recentes.

Seleção sexual

Darwin também propôs a teoria da seleção sexual. De acordo com essa teoria, as características que aumentam as chances de reprodução de um indivíduo em relação aos demais da mesma espécie e do mesmo sexo são selecionadas ao longo das gerações.

A seleção sexual é comum em espécies nas quais os machos competem pelas fêmeas, como ocorre com o veado-vermelho. Confira a seguir.

Na espécie do veado-vermelho, os indivíduos machos têm chifres grandes, utilizados em disputas com outros machos pelas fêmeas. O macho vencedor, em geral, conseguirá se acasalar com a fêmea, transmitindo suas características aos descendentes.

Ao longo da evolução dessa espécie, indivíduos com chifres grandes foram selecionados, pois essa característica lhes conferia vantagem nas disputas com outros machos. Consequentemente, as chances de reprodução desses indivíduos eram maiores, assim como as de transmitir essa característica aos descendentes.

A seleção sexual também está relacionada com as diferenças entre machos e fêmeas, como se verifica com a ave-do-paraíso, abordada a seguir.

Note que, na seleção sexual, os atributos relevantes estão relacionados à reprodução. No caso do veado-vermelho, são os chifres grandes. Já no caso da ave-do-paraíso, é a plumagem atrativa.

Síntese moderna evolutiva

As ideias de Darwin e Wallace tiveram papel essencial no entendimento sobre a evolução das espécies. Entretanto, quando os cientistas analisavam indivíduos de uma mesma população, percebiam que havia pequenas diferenças entre eles. Como explicar que esses indivíduos, aparentemente tão semelhantes, poderiam originar espécies diferentes?

As respostas viriam posteriormente com os avanços da Genética e estudos como os de Mendel. No século XX, outros cientistas buscaram unir as teorias de Mendel, Darwin e Wallace e elaboraram a chamada Síntese moderna da evolução, também conhecida como Síntese moderna evolutiva ou Teoria sintética da evolução. Verifique a seguir três pontos principais dessa teoria.

Para entender melhor a deriva genética, analise o exemplo hipotético a seguir.

Representação de deriva genética em uma situação hipotética. Nessa imagem, as diferentes cores dos indivíduos representam a diversidade genética entre eles.

Fonte de pesquisa: DERIVA genética. Entendendo a evolução. Disponível em: https://oeds.link/RD8Mdw. Acesso em: 13 mar. 2022.

Considere uma pequena população de besouros com a mesma quantidade de indivíduos amarelos e vermelhos (A). Considere que um terremoto atingiu o local onde vive essa população de besouros e matou a maior parte dos indivíduos amarelos (B). Com isso, a população passou a ter mais indivíduos vermelhos, os quais foram selecionados ao acaso, e não por apresentarem uma característica que favorecesse sua sobrevivência (C). Nesse caso, se a população recuperar seu tamanho original, os indivíduos amarelos podem existir em menor quantidade na população ou até mesmo deixar de existir.

Especiação

Se perguntassem a você o que é espécie, como você responderia a essa pergunta? A resposta pode parecer simples, mas não é. Leia o texto a seguir, que apresenta uma definição de espécie.

MAYR, Ernst. Biologia, ciência única: reflexões sobre a autonomia de uma disciplina científica. São Paulo: Companhia das Letras, 2004.

Como você pôde identificar no texto, a definição biológica de espécie se baseia, principalmente, em questões reprodutivas e no fluxo de genes entre seus membros. Desse modo, indivíduos da mesma espécie são capazes de gerar descendentes férteis, que também são capazes de se reproduzir, promovendo um fluxo de genes.

Até o momento, estudamos que as espécies sofrem modificações ao longo do tempo e que essas modificações podem resultar em novas espécies. O surgimento de novas espécies ocorre por meio da chamada especiação. Nesse processo, uma linhagem sofre separação, gerando duas ou mais espécies diferentes.

Fonte de pesquisa: CAUSAS da especiação. Entendendo a evolução. Disponível em: https://oeds.link/RadYGx. Acesso em: 2 abr. 2022.

Considere que inicialmente existam duas populações de uma única espécie (A), que trocam genes entre si. Com o tempo, surge uma barreira geográfica (B), impedindo a reprodução entre os indivíduos dessas populações e, consequentemente, o fluxo de genes entre elas. Após várias gerações, as populações se tornam distintas (C). Assim, mesmo com a retirada da barreira, os indivíduos dessas populações não voltam a se reproduzir, uma vez que se tornaram espécies distintas.

Se uma população é encontrada em uma grande extensão territorial, é possível que indivíduos que vivem nos extremos desse território não consigam se cruzar, impedindo o fluxo gênico e levando à especiação. Assim, é preciso ressaltar que não é necessária uma barreira geográfica para reduzir o fluxo gênico entre populações.

Atividades

Faça as atividades no caderno.

1. Considere as ideias evolucionistas de Lamarck e de Darwin e Wallace e identifique a alternativa que apresenta informações incorretas sobre elas. Em seguida, em seu caderno, justifique o erro contido na alternativa escolhida.

a) As ideias evolucionistas de Lamarck e de Darwin e Wallace correspondem à ideia do transformismo, pois defendem que os seres vivos sofreram mudanças ao longo do tempo.

b) Um dos pontos que diferenciam as teorias de Lamarck e de Darwin e Wallace é que, para Darwin e Wallace, o meio exerce pressão de seleção sobre determinada população, favorecendo indivíduos com características vantajosas. A teoria de Lamarck, por sua vez, afirma que o meio impõe necessidades aos indivíduos que direcionam modificações nesses organismos.

c) Para Lamarck, a evolução é um processo linear, no qual organismos simples se tornariam cada vez mais complexos ao longo das gerações.

d) Para Darwin e Wallace, espécies semelhantes entre si partilham um ancestral comum, do qual divergiram ao longo do tempo e do processo evolutivo.

e) A teoria evolutiva de Lamarck é a que melhor explica a resistência de bactérias a antibióticos.

Resposta: Alternativa e. Espera-se que os alunos justifiquem essa escolha comentando que a teoria que melhor explica a resistência aos antibióticos por bactérias é a teoria de Darwin e Wallace. Isso porque o meio, representado pelo antibiótico, seleciona as bactérias da população com genes de resistência a esse antibiótico, as quais, por apresentarem essa característica favorável, sobrevivem e se reproduzem, ficando em maior quantidade na população.

2. A mariposa Biston betularia é comum em determinadas regiões da Inglaterra. Sobre essa espécie, analise a imagem e leia o texto a seguir.

Os indivíduos desta espécie podem ser claros (A) ou escuros (B), como os retratados na foto. Antes do desenvolvimento industrial, notou-se que a quantidade de indivíduos claros sobre o tronco das árvores era maior que a de indivíduos escuros. Com a industrialização, muita fuligem^✚ passou a se depositar nos troncos das árvores, deixando-os escuros. Nesse cenário, verificou-se que a quantidade de indivíduos escuros tinha aumentado em relação aos de coloração clara. Assim, a diferença de cor pode representar uma vantagem evolutiva em diferentes situações, pois permite uma melhor ou pior camuflagem no tronco da árvore, dependendo das condições do ambiente – com ou sem fuligem.

Glossário

a) Explique a mudança na população de mariposas relatada no texto de acordo com a seleção natural proposta por Darwin e Wallace.

Resposta nas orientações ao professor.

3. Os diagramas a seguir representam o fixismo, a teoria da evolução proposta por Lamarck e a teoria da evolução por seleção natural de Darwin e Wallace. As setas azuis indicam que uma espécie origina outra, e a seta vermelha indica que a espécie não sofreu alteração. Analise essas imagens e identifique o diagrama que representa cada uma das teorias evolutivas citadas, justificando sua resposta.

Resposta nas orientações ao professor.

Professor, professora: As legendas das imagens A, B e C, da atividade 3, não foram inseridas para não comprometer a realização dela.

4. A falsa-coral se assemelha à coral-verdadeira, uma serpente peçonhenta com veneno. Essa característica faz os diversos predadores evitarem a falsa-coral. Imagine que, no passado, existia uma população ancestral de falsas-corais com diferentes níveis de semelhança com a coral-verdadeira, sendo alguns indivíduos mais semelhantes a essa serpente peçonhenta e outros menos parecidos. Ou seja, havia uma variação entre as falsas-corais.

a) Explique, com suas palavras, como a seleção natural pode interferir na população de falsa-coral.

Resposta nas orientações ao professor.

b) Qual é o principal agente seletivo atuando nas populações de falsa-coral?

Resposta: Os predadores dessas serpentes.

c) O que aconteceria com a população das falsas-corais se não houvesse predadores no ambiente?

Resposta: Na ausência de predadores, as serpentes não sofreriam a pressão da predação e não seriam selecionadas. Assim, a população de falsas-corais não tenderia a aumentar a frequência de serpentes mais semelhantes às corais-verdadeiras.

Evidências da evolução

Como estudamos anteriormente, os seres vivos evoluem. De agora em diante, vamos estudar duas evidências dessa evolução, as quais são utilizadas pelos cientistas para realizar diferentes estudos.

Registro fóssil

Os fósseis são restos ou vestígios, preservados ao longo do tempo, de seres vivos que viveram no passado. Por meio deles, é possível, por exemplo, conhecer a estrutura de seres vivos extintos e entender seu modo de vida. Além de compreender como eram os seres vivos no passado, podemos compará-los aos atuais e identificar as alterações ocorridas ao longo do tempo, ou seja, a evolução desses seres. Analise o exemplo a seguir.

Fonte de pesquisa: FORMAS de transição. Instituto de Biociências da USP. Disponível em: https://oeds.link/3u5msC. Acesso em: 4 jun. 2022.

Na comparação entre os fósseis dos crânios das três espécies, os cientistas encontraram evidências de que a espécie Pakicetus (imagem A) é um antepassado primitivo da baleia-cinzenta (imagem C). No entanto, as narinas nessas duas espécies estão em posições diferentes no crânio. Na Pakicetus, as narinas estão localizadas em uma região mais anterior, enquanto na baleia-cinzenta, elas se encontram no topo do crânio. Isso levou os pesquisadores a crer que a posição das narinas nesses animais havia mudado ao longo do tempo. Ao estudar fósseis da espécie Aetiocetus (imagem B), considerada um antepassado extinto da baleia-cinzenta, os cientistas descobriram que suas narinas estavam localizadas em uma posição intermediária entre a Pakicetus e a baleia-cinzenta. Com isso, Aetiocetus (B) foi considerada um ancestral intermediário entre as duas espécies (A e C).

Análises genéticas

O DNA é a molécula que carrega as informações genéticas dos seres vivos. As análises desse material genético podem auxiliar a identificar o parentesco evolutivo entre espécies distintas.

Por exemplo, o estudo dos genes humanos mostrou que apresentamos $32\%$ de genes em comum com todos os seres vivos eucarióticos e $21\%$ em comum com todos os seres vivos, incluindo as bactérias. Isso indicaria que o ancestral comum entre os seres humanos e os outros seres eucarióticos é mais recente do que o ancestral comum entre nós e as bactérias.

Anatomia comparada

A anatomia comparada é outro instrumento que permite analisar o parentesco evolutivo de indivíduos de diferentes espécies.

Há estruturas e órgãos que são anatomicamente diferentes e desempenham papéis iguais ou diferentes no organismo, mas que têm uma origem embrionária comum. Trata-se de uma homologia, com órgãos homólogos, indicando alto grau de parentesco evolutivo. Analise a seguir.

Fonte de pesquisa: HOMOLOGIES. Understanding Evolution. Disponível em: https://oeds.link/fHishc. Acesso em: 12 mar. 2022.

A ave, o lagarto, o sapo e a baleia pertencem a diferentes espécies de vertebrados, mas todos eles têm os membros anteriores formados pelo mesmo conjunto de ossos e apresentam a mesma origem embrionária. Apesar disso, seus membros anteriores desempenham papéis diferentes em cada ser vivo.

Alguns órgãos ou estruturas desempenham o mesmo papel no organismo, porém, apresentam origem embrionária distinta. Esses órgãos e estruturas são chamados análogos e, assim como as homologias, fornecem evidências evolutivas dos seres vivos.

As asas dos morcegos e das borboletas são exemplos de órgãos análogos. Isso porque tanto a borboleta quanto o morcego apresentam asas como estruturas de locomoção, apesar de elas terem origem embrionária distinta.

A evolução e a espécie humana

Leia o trecho da reportagem a seguir.

O uso de ferramentas, por exemplo, é a principal característica do Homo habilis, que viveu na África entre 2,4 milhões e 1,6 milhão de anos atrás. Além disso, atualmente, essa espécie é considerada uma das mais antigas do gênero Homo, ao qual pertence o ser humano moderno (Homo sapiens).

O Homo habilis e outras espécies desse gênero viveram em um período conhecido como Pré-História ou Idade da Pedra, o qual se estende da origem dos primeiros hominíneos até o desenvolvimento da escrita, há cerca de 5,5 mil anos.

Ao longo do tempo geológico^✚, os seres vivos evoluíram e deram origem a novas espécies, entre elas a Homo sapiens. Antes de estudarmos a evolução e origem dessa espécie, vamos conhecer algumas de suas características.

Glossário

Seres humanos modernos

Possivelmente, você já deve ter ouvido falar sobre a proximidade evolutiva do ser humano com os chimpanzés. Essa proximidade se deve, por exemplo, ao fato de ambos pertencerem à ordem dos primatas e, consequentemente, apresentarem um ancestral comum recente.

A maioria dos primatas apresenta hábito arbóreo, mãos e pés com capacidade de segurar e manipular objetos, garras modificadas em unhas, visão bem desenvolvida, geralmente olhos voltados para frente, entre outras características. Além disso, tanto seres humanos quanto chimpanzés estão inclusos na mesma família, a dos hominídeos.

Há evidências de que, entre 10 milhões e 7 milhões de anos atrás, o ancestral comum de chimpanzés e seres humanos divergiu evolutivamente dos demais primatas. Além disso, estima-se que entre 8 milhões e 5 milhões de anos atrás tenha surgido a linhagem dos hominíneos, à qual pertence a espécie humana.

Os hominíneos se caracterizam pelo andar bípede, postura ereta, ausência de cauda, encéfalo proporcionalmente grande em relação ao corpo e ossos do maxilar e da mandíbula menores do que nos demais hominídeos.

A seguir, vamos estudar com mais detalhes algumas características gerais de primatas e específicas de seres humanos.

Muitos primatas apresentam a característica de o polegar das mãos ser opositor aos demais dedos.

Questão 4. Qual é a importância de o polegar ser opositor aos demais dedos das mãos?

Resposta: Espera-se que os alunos respondam que essa característica possibilita que os primatas consigam pegar, segurar e manipular objetos e alimentos de modo mais preciso. Isso porque os polegares atuam como pinças.

Além da disposição oposta do polegar das mãos, nos seres humanos o polegar é proporcionalmente maior quando comparado ao de outros animais.

A disposição dos ossos das mãos humanas também permite manipular ferramentas com maior precisão e amplitude de movimentos. Além disso, características anatômicas da mão humana possibilitam a execução de atividades que requerem habilidades, como tocar violão.

Enquanto a característica de polegar opositor nas mãos é comum a muitos primatas, somente o ser humano apresenta o hálux não opositor aos demais dedos. Analise a seguir.

O andar bípede é uma das principais características dos hominídeos, como os seres humanos. Se observarmos o esqueleto humano, é possível identificar diversas características relacionadas ao andar bípede. Analise o esquema a seguir.

O crânio (A) tem estrutura que possibilita sua posição vertical em relação à coluna vertebral.

A curvatura em forma de S da coluna vertebral (B) contribui para a realização do andar bípede, pois favorece o equilíbrio e está associada à flexibilidade da coluna vertebral ao caminhar.

A caixa torácica (C) é organizada de modo que o tronco possa se flexionar e manter os membros superiores livres, ajudando no equilíbrio corporal durante o andar bípede.

Modificações na pelve (D) possibilitam suportar a parte superior do corpo e manter o equilíbrio durante o andar bípede.

Diferentemente de outros primatas, os dedos dos pés (E) dos seres humanos são alinhados, e o solado (F) apresenta um arco definido. Essas características favorecem a impulsão do corpo para o caminhar e o amortecimento de impactos durante o andar sobre duas pernas.

Fonte de pesquisa: PARKER, Steve. O livro do corpo humano: um guia ilustrado de sua estrutura, funções e disfunções. Barueri: Ciranda Cultural, 2007. p. 40.

Outras espécies de animais são capazes de executar o andar bípede. Entretanto, o ser humano é o único totalmente bípede e capaz de sustentar essa posição por longas distâncias.

A coluna dos mamíferos quadrúpedes apresenta alteração com relação à coluna vertebral dos seres humanos. Analise a seguir.

Fonte de pesquisa: CAT Anatomy Tutorial. Kenyon College. Disponível em: https://oeds.link/LJddTd. Acesso em: 13 mar. 2022.

A coluna vertebral de um quadrúpede não apresenta curvatura em forma de S, como nos seres humanos. Além disso, a junção do fêmur com o osso do quadril tem um posicionamento diferente do observado no ser humano.

Outra característica do ser humano está relacionada ao volume do encéfalo. Esse órgão se encontra no interior do crânio e exerce diferentes papéis no organismo, como controlar e regular outros órgãos do corpo, interpretar estímulos do ambiente e integrar e armazenar informações.

O estudo de crânios de grupos ancestrais dos seres humanos modernos permitiu identificar que, ao longo do tempo, houve aumento no volume do encéfalo. Esse aumento provavelmente permitiu o desenvolvimento de relações sociais mais complexas e o aperfeiçoamento da linguagem, por exemplo.

Além disso, o aumento do volume do encéfalo teria possibilitado ao ser humano aprender a fabricar e manipular ferramentas complexas, facilitando sua sobrevivência em diferentes ambientes. Analise as imagens a seguir.

Gorila, chimpanzé e ser humano são exemplos de primatas. No gorila (A), o espaço destinado ao encéfalo é de aproximadamente $650{\text{cm}}^3$. No chimpanzé (B), esse espaço é de aproximadamente $400{\text{cm}}^3$. Já no ser humano (C), o volume médio ocupado pelo encéfalo é de $1.350{\text{cm}}^3$.

Questão 5. Verificando as imagens e as informações anteriores, o que você pode dizer a respeito do encéfalo de gorila, chimpanzé e ser humano? E em relação ao formato da face?

Resposta nas orientações ao professor.

Estudamos que, na Pré-História, o ser humano preparava habilmente suas ferramentas. Com o tempo, elas se tornaram cada vez mais complexas e permitiram que fossem realizadas grandes transformações no ambiente. Em geral, essas modificações eram feitas para suprir necessidades, como alimentação, obtenção de energia e moradia.

Há cerca de 11 mil anos, o ser humano aprendeu a cultivar vegetais e a criar animais, aumentando suas possibilidades de sobrevivência.

Essa inovação permitiu que os indivíduos não precisassem mais se deslocar por grandes distâncias para caçar e coletar alimentos, por exemplo. Além disso, o ser humano começou a construir moradias e se estabelecer nos lugares, o que possibilitou a formação das primeiras comunidades.

O desenvolvimento da capacidade de raciocínio e de comunicação permitiu ao ser humano viver em uma sociedade complexa. Ao longo de sua evolução, a espécie humana moderna desenvolveu uma rica linguagem simbólica com um conjunto de palavras e representações expressas por gestos, desenhos, letras e números, o que possibilitou uma comunicação elaborada. A existência dessa comunicação, por sua vez, possibilitou que o ser humano fosse capaz de criar uma tradição oral muito antes da invenção da escrita.

Questão 6. Cite duas formas de comunicação que você geralmente utiliza no seu dia a dia.

Resposta pessoal. Os alunos podem citar, por exemplo, comunicação oral, comunicação escrita por meio de aplicativos de mensagens, bilhetes, e-mails, redes sociais e por símbolos e gestos.

A capacidade de comunicação também auxiliou na transmissão de conhecimentos ao longo das gerações, possibilitando a consolidação da cultura, que é uma das características da espécie humana.

A cultura se refere aos conhecimentos aprendidos, compartilhados e propagados em uma população. Entre os seres humanos, o compartilhamento da cultura pode ocorrer de diversas maneiras, como nas escolas.

Evolução humana

Estima-se que os primeiros hominíneos com características semelhantes às do ser humano moderno, como a postura ereta e o andar bípede, tenham surgido entre 8 milhões e 5 milhões de anos atrás. Embora estejam extintos, algumas das características desses primeiros hominíneos são conhecidas graças ao estudo dos fósseis.

A maioria dos fósseis das diferentes espécies de hominíneos foi encontrada no continente africano. Confira a seguir.

Fonte de pesquisa: WHAT does it mean to be human? Smithsonian National Museum of Natural History. Disponível em: https://oeds.link/9szl1j. Acesso em: 3 maio 2022.

1. País: Chade. Espécie: Sahelanthropus tchadensis.

2. País: Etiópia. Espécies: Ardipithecus kadabba, Ardipithecus ramidus, Australopithecus garhi, Australopithecus anamensis, Paranthropus aethiopicus, Australopithecus afarensis e Paranthropus boisei.

3. País: Quênia. Espécies: Orrorin tugenensis, Kenyanthropus platyops, Australopithecus anamensis, Paranthropus aethiopicus, Australopithecus afarensis, Paranthropus boisei e Homo rudolfensis.

4. País: Tanzânia. Espécies: Australopithecus afarensis, Paranthropus boisei e Homo rudolfensis.

5. País: Malauí. Espécies: Paranthropus boisei e Homo rudolfensis.

6. País: África do Sul. Espécies: Paranthropus robustus, Australopithecus africanus, Australopithecus sediba e Homo nadeli.

As espécies Homo habilis, Homo erectus e Homo heidelbergensis ocuparam as regiões da África Oriental e Meridional, sendo que H. erectus também ocupou a África setentrional. Já a espécie Homo sapiens teve origem na África e se espalhou por todas as áreas da Terra.

Como você pôde perceber no mapa, de acordo com registros fósseis, várias espécies de hominíneos viveram no continente africano. A seguir, vamos conhecer com mais detalhes algumas delas, que fazem parte da história evolutiva do Homo sapiens.

Em 2001, foi descoberto o fóssil Sahelanthropus tchadensis, considerado por muitos paleontólogos como o fóssil mais antigo de uma espécie de hominíneo. S. tchadensis apresentava algumas características humanas, como dentes caninos menos proeminentes e posição da coluna vertebral abaixo do crânio, sugerindo que o andar era bípede. Estudos indicam que esse fóssil tenha entre 6 milhões e 7 milhões de anos.

Outro gênero provavelmente ancestral do ser humano é o Australopithecus. Esses primatas viviam nas savanas africanas e se locomoviam de forma bípede. Porém, ainda viviam nas árvores e tinham braços longos.

A espécie Australopithecus afarensis é uma das mais conhecidas desse gênero e estima-se que esse ancestral tenha vivido entre 3,7 milhões e 3 milhões de anos atrás. O primeiro fóssil dessa espécie foi encontrado na Etiópia, no continente africano, na década de 1970. Trata-se de uma jovem de aproximadamente um metro de altura, chamada pelos cientistas de Lucy.

Uma alteração marcante que pode ser percebida na história dos prováveis ancestrais do ser humano é a transição do bipedalismo e da vida nas árvores dos Australopithecus para o bipedalismo terrestre do gênero Homo.

De acordo com estudos atuais, umas das primeiras espécies desse gênero foi Homo habilis. Ela viveu no continente africano, entre 2,4 milhões e 1,6 milhão de anos atrás.

Outra espécie desse gênero é Homo rudolfensis, que viveu na África, entre 1,9 milhão e 1,8 milhão de anos atrás. Essa datação indica que, provavelmente, H. habilis e H. rudolfensis coexistiram no ambiente.

Os fósseis que estudamos até o momento foram encontrados no continente africano. Outras espécies de hominíneos conhecidos povoaram outros continentes, além do africano.

Homo erectus teria vivido entre 1,8 milhão e 110 mil anos atrás e teria cerca de $\mathrm{1,3}\text{m}$ e $\mathrm{1,65}\text{m}$ de altura. Essa espécie apresenta algumas características semelhantes ao ser humano moderno e que não eram observadas nos hominíneos anteriores, como os braços mais curtos em relação ao corpo. O crânio de H. erectus era cerca de 50% maior do que o dos primatas do gênero Australopithecus.

Homo erectus utilizavam ferramentas simples feitas de rocha e também eram hábeis no uso do fogo.

A espécie Homo neanderthalensis, conhecida popularmente como o homem de Neandertal, viveu, possivelmente, entre 350 mil e 28 mil anos atrás e tinha entre $\mathrm{1,5}\text{m}$ e $\mathrm{1,7}\text{m}$ de altura. Essa espécie teria vivido na Europa e em parte da Ásia.

Evidências fósseis indicam que esses hominídeos eram robustos, com membros mais espessos que os observados nos seres humanos, e sua alimentação era composta de alimentos duros. Os indivíduos dessa espécie fabricavam diversas ferramentas e utilizavam roupas feitas de pele de animais.

Alguns milhares de anos depois, o homem de Neandertal teria sido extinto, provavelmente em razão das mudanças climáticas ou das interferências causadas pelo Homo sapiens.

Acredita-se que o Homo sapiens tenha surgido há aproximadamente 200 mil anos. A organização social dessa espécie é mais complexa quando comparada à de outras espécies do gênero Homo. Além disso, tal espécie desenvolveu uma comunicação falada complexa.

Alguns dos primeiros fósseis de Homo sapiens foram encontrados em uma caverna na França e ficaram conhecidos como homens do Cro-Magnon. Esse grupo de Homo sapiens colonizou a Europa, tinha uma cultura complexa e deixou diversas pinturas em cavernas, as quais ajudam, por exemplo, a compreender como era a sociedade daquela época.

Professor, professora: Ao abordar os primeiros fósseis de Homo sapiens, comente com os alunos que o termo homem usado em "homens de Cro-Magnon" se refere ao grupo, e não ao gênero masculino.

O Homo sapiens apresenta crânio bastante volumoso, sendo considerado o maior, proporcionalmente ao tamanho do corpo, entre todos os primatas. O tecido nervoso exige grande gasto energético do ser humano, tanto para o crescimento do encéfalo como para a sua manutenção.

O fóssil mais antigo de Homo sapiens encontrado no Brasil é de uma mulher de mais ou menos 20 anos, que teria vivido há cerca de 11 mil anos. Esse fóssil recebeu o nome de Luzia.

Alguns ancestrais dos seres humanos se alimentavam de frutos e raízes cruas, o que resultava em uma dieta pobre em energia.

Houve um momento na história evolutiva em que os ancestrais dos seres humanos modernos passaram a se alimentar de carne, aproveitando restos de caça de outros animais ou aprendendo a caçá-los, em grupos e com o uso de ferramentas que produziam. Isso aumentou o valor energético de sua dieta.

Embora as informações sobre a evolução humana e o modo de vida dos nossos antepassados sejam reveladas pelo estudo de fósseis, essas descobertas são fragmentadas. Por isso, ainda existem muitas lacunas a serem preenchidas e muito a se conhecer a respeito da evolução humana. Cada nova descoberta pode confirmar, complementar ou reconstruir as informações que temos hoje.

O que se sabe é que a evolução da espécie humana, assim como a das demais espécies de seres vivos, não foi linear, com uma espécie substituindo a outra. Embora, atualmente, Homo sapiens seja a única espécie do gênero Homo existente, muitas espécies coexistiram no ambiente no passado, como Homo habilis e Homo rudolfensis.

Atividades

Faça as atividades no caderno.

1. A imagem a seguir apresenta relação filogenética entre alguns primatas.

Fonte de pesquisa: FUTUYMA, Douglas J. Biologia evolutiva. Tradução: Mario de Vivo (coord.). 2. ed. Ribeirão Preto: Funpec-RP, 2002. p. 536.

a) Que número representa o ancestral comum a todos esses seres vivos?

Resposta: O número 1.

b) A espécie 4 se diferenciou antes das espécies 5 e 6?

Resposta: Não, 5 e 6 se diferenciaram antes de 2, 3 e 4.

c) O número 2 representa o ancestral comum a 3 e 4?

Resposta: Não, 2, 3 e 4 têm o mesmo ancestral comum.

d) Qual é a primeira espécie a se diferenciar na evolução desse grupo de primatas?

Resposta: A espécie 6.

e) Quem é mais próximo evolutivamente, as espécies 2, 3 e 4 ou as espécies 5 e 6? Justifique sua resposta.

Resposta: As espécies 2, 3 e 4 estão mais próximas evolutivamente entre si, pois têm um ancestral comum exclusivo.

2. Analise a árvore filogenética a seguir.

Fonte de pesquisa: A HISTÓRIA da vida: observando os padrões. Instituto de Biociências da USP. Disponível em: https://oeds.link/wFdcb2. Acesso em: 5 maio 2022.

a) Analisando a imagem, foi feita a seguinte afirmação: "Os primatas apresentam um ancestral comum mais próximo evolutivamente dos anfíbios do que dos roedores e coelhos". Você concorda com a afirmação? Justifique sua resposta.

Resposta pessoal. Espera-se que os alunos não concordem com a afirmação, pois, analisando a árvore filogenética, os primatas apresentam um ancestral comum com roedores e coelhos mais recente do que o ancestral comum com os anfíbios.

b) Em seguida, fez-se outra afirmação: "As aves têm grau de parentesco evolutivo maior com os roedores e os coelhos do que com os primatas". Essa afirmação está correta ou incorreta? Justifique sua resposta.

Resposta: A afirmação está incorreta, pois as aves têm o mesmo grau de parentesco evolutivo com primatas, roedores e coelhos, uma vez que os primatas, roedores e coelhos têm o mesmo ancestral comum mais recente.

c) De acordo com a árvore filogenética, quais são os seres vivos com parentesco evolutivo mais próximo dos primatas e com parentesco evolutivo mais distante?

Resposta: Os seres vivos que apresentam parentesco evolutivo mais próximo dos primatas são os roedores e os coelhos, e os que apresentam parentesco evolutivo mais distante são os tubarões.

3. A etóloga inglesa Valerie Jane Morris-Goodall (1934 -) visitou a África ainda jovem, onde começou a estudar o comportamento dos primatas. Ao se aproximar de chimpanzés, ela descobriu que eles utilizavam galhos como ferramentas para auxiliar na alimentação. Até sua descoberta, acreditava-se que a capacidade de construir ferramentas era exclusiva de seres humanos.

a) Explique como a habilidade humana de construir ferramentas e modificar o ambiente se diferencia da habilidade dos chimpanzés e por que ela pode ser relacionada a problemas ambientais e sociais modernos.

Resposta nas orientações ao professor.

b) Por que podemos afirmar que os estudos de Goodall mudaram a visão do ser humano com relação a outros primatas, como os chimpanzés, e quanto à percepção de si mesmo com relação a esses primatas?

Resposta nas orientações ao professor.

4. Leia o trecho da reportagem a seguir sobre uma nova espécie de hominíneo encontrada na Ásia.

DOMÍNGUEZ, Nuño. Cientistas chineses apresentam o "homem dragão", a nova espécie humana "irmã" do ‘Homo sapiens'. El País, 25 jun. 2021. Disponível em: https://oeds.link/Md78Ih. Acesso em: 13 mar. 2022.

a) Identifique uma característica do novo fóssil que o torna mais próximo do Homo sapiens e uma que o torna mais distante dessa espécie.

Resposta: O tamanho do crânio torna o novo fóssil mais próximo ao Homo sapiens. No entanto, a cabeça achatada, os arcos grossos e a boca larga o afasta da espécie Homo sapiens, mas o aproxima do Homo erectus.

b) Por que os pesquisadores propuseram a criação de uma nova espécie para classificar o fóssil descoberto?

Resposta: Porque ele apresenta características de mais de uma espécie de hominíneo.

5. Suponha que você encontre em um grupo de mensagens a seguinte postagem: "A evolução dos seres humanos ocorreu de modo linear. Por isso, podemos afirmar que nós descendemos dos macacos, como os chimpanzés". Junte-se a um colega e listem argumentos para responder a essa mensagem no grupo de modo a explicar os equívocos dessa informação.

Resposta nas orientações ao professor.