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quarta-feira, 29 de janeiro de 2020

Sobre a minha tatuagem evolutiva/biológica

Darwin em 1837 desenhou em seu caderno de notas uma espécie de "árvore filogenética", muito tempo antes dos trabalhos de Emil Hans Willi Hennig. Nesta anotação ele já estava pensando sobre o que viria a ser sua teoria da Seleção Natural, um dos alicerces para a teoria da Evolução na qual toda a biodiversidade (Letras A a D) surgiu com modificações a partir de um único ancestral comum (Número 1). Claro que alguns pressupostos do método da sistemática filogenética, como a quebra dos clados em somente dois ramos, não foram retratados corretamente, mas o mais importante aqui é o valor histórico e a concepção de uma ideia válida até hoje.
  
Minha tattoo no antebraço esquerdo
Imagem original da anotação de Darwin em seu caderno de notas de 1837
Foi essa a ideia por trás da minha primeira tatuagem. Procurei gravar na pele essa anotação de Darwin, cujo conceito perdura até hoje, obviamente após vários ajustes posteriores, feitos por diversos pesquisadores.
Por ser evolucionista não poderia deixar de homenagear essa percepção da natureza aos olhos daquele exímio naturalista que embarcou no Beagle e notou o óbvio.
E nada melhor para finalizar essa postagem do que a célebre frase de Theodosius Dobzhansky: "Nada na Biologia faz sentido exceto à luz da evolução.”
Até!

sexta-feira, 23 de agosto de 2019

Parcimônia


Menos é mais. Segundo o dicionário parcimônia é 1. “Qualidade ou característica de parco”; 2. “Ação ou hábito de fazer economia, de poupar”. Parafraseando Ricklefs seria uma espécie de “Economia da Natureza”.
Mas onde quero chegar com isso ou porque estou falando sobre esse conceito?
Recentemente estava ministrando uma aula sobre sistemática filogenética e, como faz parte do método cladístico, falei sobre.
A ideia da parcimônia aplicada à sistemática filogenética é basicamente a primeira frase deste post. Menos é mais. A natureza, por ser econômica, realiza seus processos através do menor número de passos possíveis, inclusive em aspectos evolutivos.
Caso hajam duas hipóteses de origem de uma característica, por exemplo, em que uma novidade evolutiva surge uma única vez ou outra em que ocorrem dois ou mais processos independentes, considera-se a melhor conclusão aquela que exige menor número de passos, no caso a primeira hipótese.
Quando, após uma análise filogenética, surgem vários cladogramas possíveis (inferências filogenéticas), usa-se aquele (ou aqueles) mais parcimoniosos.
Assim, parcimônia é um conceito amplamente usado na biologia e que flerta com a economia.


Até!

sexta-feira, 22 de fevereiro de 2019

Os sistemas de Classificação ao longo do tempo


Desde muito tempo atrás o ser humano visualizou a importância de se classificar os organismos vivos, indo nos mesmos moldes da classificação que se fazia para objetos.
Assim, por essa necessidade de se classificar para, principalmente, abstrair informações e conhecimento do material foco, surgiu a ciência da Taxonomia e da Sistemática Filogenética. Mas vamos pelo começo.
Aristóteles, o qual já falei do seu papel na zoologia nesse post, desenvolveu um sistema aristotélico de classificação usado até hoje nos primeiros anos do ensino fundamental. Nesse sistema o universo material poderia ser dividido em três reinos: Animal, Vegetal e Mineral. Sendo que apenas dois reinos eram reconhecidos para os organismos vivos.
As ideias de Aristóteles permaneceram na história e foram redescobertas e remodeladas pelo sueco Carl von Linné, o qual descreveu em seu Systema Naturae a forma pela qual devemos nomear os organismos. Para Linné, assim como era para Aristóteles, a vida também era dividida em dois reinos: Animalia e Plantae.
Em 1866, E. Haeckel, um famoso ecólogo, verificando a existência de “pequenos animais” ou de “animálculos”, criaturas unicelulares, mas com capacidade de movimento, determinou um reino para estes, denominando-o de Reino Protista. Assim, Haeckel propôs três reinos para organizar a vida: Animalia, Plantae e Protista.
Outro autor, no ano de 1938, Copeland propôs uma divisão dos organismos vivos em quatro reinos: Animalia, Plantae, Protista e Monera. Este último, criado pelo próprio Copeland, reunia as bactérias, organismos unicelulares que não apresentavam núcleo celular organizado, ou seja, sem membrana nuclear ou carioteca.
O tempo passou e no ano de 1969, Whittaker veio a propor os cinco reinos da vida, com a criação do reino mais novo: Fungi. Os cinco reinos propostos por Whittaker eram: Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia. Os indivíduos pertencentes ao agrupamento Fungi foram por muito tempo tratados como plantas, mas várias características foram verificadas pertencerem tanto a plantas quanto a animais.
Em 1977, outro pesquisador, C. Woese, propôs a separação do reino Monera de Copeland em dois grupos Bacteria e Archaea, essa separação se daria por conta da bioquímica das membranas celulares que são completamente diferentes, além de Archaea conter seres mais extremófilos. Posteriormente, um novo nível hierárquico foi proposto acima de Reinos: os Domínios. Woese definiu que acima dos reinos a vida era dividida em três domínios: Bacteria, Archaea e Eukarya.
Assim, o Reino Monera não seria mais um grupo monofilético, sendo separado nos Domínios Bacteria e Archaea; em Eukarya estariam todos os organismos que apresentam membrana nuclear ou também chamada de Carioteca.
Houveram, também, algumas proposições para os taxa internos à Eukarya. Essas proposições foram organizadas por Fehling, Stoecker & Bauldaf (2007).
E o que temos atualmente?
Hoje se reconhece tanto Reinos quanto Domínios os níveis hierárquicos mais elevados da classificação dos seres vivos. Sendo que muitos ainda consideram a ideia dos Cinco Reinos, bem como a de Domínios, mesmo sabendo que um Reino deixa de ser monofilético.
Dúvidas, Críticas e Sugestões: lourivaldias@gmail.com
Até!

quinta-feira, 20 de dezembro de 2018

A separação evolutiva de Bacteria e Archaea


Em 1977, Carl Woese descreveu as bactérias Archaea, divindo o então Reino Monera (organismos unicelulares sem carioteca- membrana que circunda o núcleo) em dois grupos: Bacteria (ou Eubacteria) e Archaea. Nessa mesma época Woese desenvolveu o que ele chamou de Domínios, um nível de classificação de hierarquia superior aos então já conhecidos Reinos. Há, desse modo, três reinos: Bacteria, Archaea e Eukaryota (neste todos os organismos eucariotos – com membrana nuclear – estariam: Protista, Fungi, Platae e Metazoa/Animalia).
A grande questão que intriga toda a comunidade científica é quando Bacteria e Archaea se separaram filogeneticamente.
O que torna Bacteria e Archaea diferentes a ponto de serem alocadas em taxa distintos é a composição de suas membranas plasmáticas, estas apresentam tipos de lipídios diferentes. Uma hipótese clássica que explicava a separação desses dois grupos era que, no passado, há bilhões de anos atrás, havia um organismo primitivo com uma membrana contendo ambos tipos de lipídios, esta se tornaria instável e provavelmente permeável, de modo que aquelas formas que, por conta da variabilidade, tivessem apenas um tipo de lipídio nessa membrana plasmática teriam uma estrutura mais estável.


Mas não foi isso que pesquisadores, estudando E. coli, descobriram e publicaram em abril de 2018 na Proceedings of the National Academy of Sciences USA.
No trabalho eles enxertaram genes para lipídios de Archaea em bactérias E. coli produzindo uma cepa com uma membrana celular que continha até 30% de lipídios arqueanos e 70% de lipídios bacterianos. Essas células mistas, porém, ao contrário do que antiga hipótese afirmava, não apresentaram instabilidade em sua membrana.
Isso indicou que, provavelmente, “outras causas para a separação” ocorreram no passado, como argumentou Eugene Koonin, editor do artigo.
Para Arnold Driessen, um dos colaboradores do trabalho, não houve um ancestral comum para esses dois grupos, o que existia seria “uma mistura de múltiplas formas de vida” ou esse “ancestral” não teria nem mesmo membrana, mas seria “apenas uma sopa protegida por partículas de argila”.
Mais estudos serão necessários para desvendar esse mistério dos primórdios da vida na Terra.
Críticas, dúvidas e sugestões: lourivaldias@gmail.com
Até!

FONTE:
            A. Caforio; M; F. Siliakus; M. Exterkate; S. Jain; V. R. Jumde; R. L. H. Andringa; S. W. M. Kengen; A. J. Minnaard; A. J. M. Driessen & J. van der Oost. 2018. Converting Escherichia coli into an archaebacterium with a hybrid heterochiral membrane. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1-6.
            Scientific American Brasil nº 187 (Setembro/2018) http://www.lojanastari.com.br/produto/155945/o-setimo-sentido-setembro-2018-ed-no-187-scientific-american-brasil

quinta-feira, 16 de agosto de 2018

Agrupamentos filogenéticos e como são formados


Quando falamos em filogenia devemos começar a entender alguns conceitos básicos. O primeiro é o de que a vida surgiu uma única vez e que a partir desse organismo todos os outros evoluíram. Essa é a ideia básica de Darwin na qual todos os indivíduos descendem de um único ancestral comum.
O outro conceito base é o de homologia. Para comparar homologia devemos comparar órgãos/estruturas de duas espécies ou de dois organismos distintos. Caso essas estruturas tenham: 1) mesma posição; 2) mesma forma/estrutura; e 3) mesma origem ontogenética/embriológica, então estamos diante de órgãos homólogos!
Mas o que a homologia significa? Ela indica que se duas espécies ou dois organismos apresentam aquele órgão (que é homólogo) muito provavelmente o seu ancestral comum também o possuía.
Podemos usar a metáfora do idioma ou do sotaque. “Dois primos tem o mesmo sotaque, muito provavelmente o seu ancestral comum também o possuía” (claro que aqui nem sempre é assim, outros fatores sociais estariam relacionados, por isso é apenas uma metáfora). Assim, se duas espécies de tucano tem um bico robusto e longo, muito provavelmente a espécie ancestral e comum destas duas também apresentaria tal bico.
Para saber o que a homologia, do ponto de vista evolutivo, nos indica voltaremos mais à frente. Vamos agora ver alguns outros conceitos importantes:
Uma determinada estrutura pode mudar no decorrer do tempo, além dessa estrutura mudar ela pode ser compartilhada com outras espécies. Para continuar temos que saber os seguintes termos aplicados à sistemática filogenética:
Plesiomorfia: É um estado de caráter ancestral.
Apomorfia: É um estado de caráter derivado (novidade evolutiva).
Simplesiomorfia: É um estado de caráter ancestral compartilhado.
Sinapomorfia: É um estado de caráter derivado compartilhado.

De uma forma bem simplória podemos representar a mudança dos estados de caráter ao longo de uma determinada história evolutiva do seguinte modo: Estado de caráter ancestral (Plesiomorfia) -> Estado de caráter derivado (Apomorfia).
Por exemplo, a ausência de vértebras precede a presença de vértebras, de modo que podemos dizer que ausência de vértebras em um inseto é um estado de caráter ancestral (plesiomorfia) e que a presença de vértebras em um peixe é um estado de caráter derivado (apomorfia). É claro que temos que ter em mente que tais estados de caráter não ocorrem de modo isolado na natureza, eles são compartilhados por vários organismos. Por exemplo, as vértebras são compartilhadas com todos os vertebrados (peixes, anfíbios, répteis e mamíferos – Por que não citei as Aves? Leia aqui nesse post).

Agora vamos aos tipos de agrupamentos filogenéticos para então seguir para o modo como são formados.
Grupos monofiléticos (ou grupos naturais) são aqueles que reúnem ancestral e todos os seus descendentes.
Grupos parafiléticos e polifiléticos são aqueles que não reúnem todos os descendentes. Eles são diferenciados do seguinte modo:
Grupos parafiléticos são aqueles que a partir de um grupo monofilético maior, deixam de considerar um grupo monofilético menor.
Grupos polifiléticos são aqueles que a partir de um grupo monofilético maior, deixam de considerar dois ou mais grupos monofiléticos menores.

Agora vamos às formações dos tipos de agrupamentos filogenéticos.

Grupos monofiléticos são sempre formados por sinapomorfias. Estes são caracterizados por novidades evolutivas, homólogas e que são compartilhadas por todos os descendentes daquele grupo. Assim, há a formação desses grupos que são os grupos naturais. É o único grupo considerado como correto do ponto de vista da sistemática filogenética.
Como exemplos de grupos monofiléticos temos (com as sinapomorfias entre parênteses): Vertebrados (presença de vértebras); Gnathostomata (presença de maxilas); Amniota (presença de membranas extraembrionárias, dentre elas o âmnio), entre outros.
Grupos parafiléticos são aqueles formados por simplesiomorfias. Aqui é muito mais fácil entender utilizando exemplos. Tomemos como modelo o táxon dos animais (Metazoa), neste grupo existem os Invertebrados e os Vertebrados, já vimos anteriormente que os Vertebrados são grupos monofiléticos e quanto aos Invertebrados?
Os invertebrados são caracterizados pela ausência de vértebras, este estado de caráter precede a presença de vértebras, então é uma plesiomorfia. Todos os invertebrados compartilham essa ausência de vértebras, assim sendo uma simplesiomorfia. Caso consideremos os invertebrados como um grupo monofilético maior, deixa-se de considerar os vertebrados que é um grupo monofilético menor, de modo que os Invertebrados compõem um agrupamento parafilético. Igual ao agrupamento dos répteis que falei nesse post.
Grupos polifiléticos, por outro lado, são formados a partir de homoplasias, estas são estados de caráter que tem surgimento independente em vários ramos filogenéticos. Elas podem ser paralelismo, convergência ou reversão. Quando consideramos homoplasias para unir táxons em um grupo, temos a formação de um agrupamento com várias origens evolutivas (o próprio significado do termo “polifilético”). Por exemplo, vamos considerar a união dos táxons insetos e aves por apresentarem asas.
Asas são estados de caráter que têm diversas origens. Porém, insetos e aves estão em clados filogenéticos muito distantes, veja no cladograma abaixo. Quando vamos atrás do ancestral comum deles e consideramos o grupo monofilético formado a partir deste ancestral, deixamos de considerar vários pequenos grupos monofiléticos. Assim, esse grupo hipotético das aves e insetos é polifilético.

Cladograma dos Tetrapoda

Espero que tenham compreendido o que queria compartilhar com vocês.
Críticas e sugestões: lourivaldias@gmail.com