tais casos, os possíveis genótipos do pai e da mãe a) A ou AB. são, respectivamente: b) A ou B. a) IBIBRhRh × IAIArhrh. c) apenas A. b) iirhrh × IAIArhrh. d) apenas O. c) IAIArhrh × iirhrh. e) A ou O. d) IBIBrhrh × iiRhRh. e) IBIBRhRh × IBIBRhRh. Questões para análise 1 Em um dia nasceram quatro bebês em uma ma-11 (Unip-SP) Na genealogia a seguir aparecem os ternidade, cada um filho de um casal. Com base grupos sanguíneos do sistema ABO. Qual é a pro- nos grupos sanguíneos dos bebês e dos grupos babilidade de 6 ser heterozigoto? dos casais de pais, identifique quais os pais de cada bebê.BO ?12 4 bebê 1: grupo A casal I: A e AB B O bebê 2: grupo B casal II: A e O 3 7 bebê 3: grupo AB casal III: AB e O AB ? 56 bebê 4: grupo O casal IV: O e Oa) 25% c) 50% e) 75% 2 (Unirio-RJ) Para verificação da tipagem sanguí-b) 33% d) 66% nea de um homem, foram colocadas 3 gotas dos12 (PUC-RS) Antônio, que pertence ao grupo sanguí- soros anti-A, anti-B e anti-Rh sobre uma lâmina e em cada uma foi acrescida uma gota do sangue aneo B, casa-se com Renata, que é do grupo A. O ser testado. O resultado está representado na fi- gura seguinte:primeiro filho desse casal apresenta o grupo san-guíneo O. Qual a probabilidade de que o próximo fi-lho desse casal seja do grupo sanguíneo A?a) 0% c) 50% e) 80% anti-A anti-B anti-Rhb) 25% d) 75%13 (UFV-MG) Após uma primeira gravidez bem-suce- ausência de aglutinação aglutinação dida, uma mãe abortou três vezes. Seu caso foi diagnosticado, em consulta médica, como eritro- Sabendo que a mãe do referido homem é doado- blastose fetal. Em relação à patologia observada ra universal e sua esposa tem sangue AB negati- nessa família, assinale a alternativa correta. vo, pergunta-se: a) O pai é Rh positivo. a) Qual o genótipo do homem para os grupos b) Os abortados certamente eram Rh negativo. c) A mãe é Rh positivo. sanguíneos ABO e Rh? d) A criança é Rh negativo. b) Qual a probabilidade de nascer uma criança A e) Esse casal jamais poderá ter outros filhos. positivo?14 (Vunesp-SP) Um casal, em que o marido é do tipo 3 (Fuvest-SP) Um casal afirma que determinada sanguíneo A, tem um filho do grupo O. Quais os possíveis genótipos dos pais? criança encontrada pela polícia é seu filho desa- a) Pai IAIA e mãe IAi ou IBi ou ii. parecido. Os resultados dos testes para grupos b) Pai IAi e mãe IAi ou IBi ou ii. sanguíneos foram: c) Pai IAi e mãe IAi ou IBi ou IAIB. • suposto pai: Rh+, A, M; d) Pai IAIA e mãe IAi ou IBi ou IAIB. • suposta mãe: Rh+, B, N; e) Pai IAIB e mãe IAIA ou IBIB ou IAIB. • criança: Rh–, O, MN.15 (Fuvest-SP) Uma mulher do grupo sanguíneo A, GenŽtica 49 cuja mãe era do grupo O, casa-se com um ho- mem doador universal. Os grupos sanguíneos dos prováveis filhos do casal poderão ser:
Explique como esses resultados excluem ou n‹o a 12 34 possibilidade de que a crian•a em quest‹o seja filha do casal. AB, Rh+ O, RhÐ O, RhÐ AB, Rh+ 5 64 (UFV-MG) Ao descobrir que seu gen—tipo era ho- B, Rh+ ? A, RhÐ mozigoto, o Sr. Lalau (indivíduo II-1) elaborou o seguinte heredograma sobre a heran•a de grupos a) Qual a probabilidade de o casal formado por 5 sanguíneos do sistema ABO: e 6 ter duas crian•as com sangue AB, Rh+? IA b) Se o casal em quest‹o j‡ tiver uma crian•a com 12 sangue AB Rh+, qual a probabilidade de ter outra com os mesmos fen—tipos sanguíneos?II A OB B Observação: indique os passos que voc• seguiu para chegar ˆs duas respostas.1 23 45 6 8 (PUC-SP) Duas mulheres disputam a maternida-III AB 2 A 1 3 45 de de uma crian•a que, ao nascer, apresentou a doen•a hemolítica ou eritroblastose fetal. O san- IV O AB O gue das duas mulheres foi testado com o uso do soro anti-Rh (anti-D), e os resultados s‹o apre- 1 23 sentados abaixo. a) Identifique o grupo sanguíneo do indivíduo I-1. sangue da mulher n. 1 sangue da mulher n. 2 b) Qual o gen—tipo do indivíduo II-5? + soro anti-Rh + soro anti-Rh c) O Sr. Lalau poder‡ ser receptor de sangue de aglutinação ausência de aglutinação seu genro para transfus‹o? d) O indivíduo III-5 n‹o poder‡ ser de qual grupo Qual das mulheres poderia ser a verdadeira m‹e daquela crian•a? Justifique sua resposta. sanguíneo? e) No caso do casal III-3 e III-4 ter uma segunda 9 (Vunesp-SP) Em coelhos, conhecem-se os se- crian•a, qual Ž a probabilidade de ela ser uma guintes alelos para a cor da pelagem: C (selvagem), menina e do grupo sanguíneo ÒBÓ? cch (chinchila), ch (himalaia) e ca (albino). A rela•‹o de domin‰ncia entre os quatro alelos dessa sŽrie Ž 5 (Fuvest-SP) O pai e a m‹e de um par de g•meos C > cch > ch > ca. Observe a genealogia. dizig—ticos t•m tipo sanguíneo AB. Qual a proba- I 2 Legenda bilidade de ambos os g•meos terem sangue do 1 34 ou selvagem tipo AB? Por qu•? ou chinchila II 2 himalaia 6 (UFU-MG) A cor da pelagem dos coelhos Ž deter- 1 albino minada por quatro genes alelos: C (selvagem), III 234 cch (chinchila), ch (himalaia), ca (albino), que apre- 1 sentam a seguinte rela•‹o de domin‰ncia: C > cch > > ch > ca. Do cruzamento entre um macho selva- Analisando essa genealogia: gem com uma f•mea himalaia nasceram des- a) Quais s‹o os gen—tipos dos animais I.1, I.2, II.3 cendentes selvagens e chinchilas na propor•‹o de 1 : 1. Responda: e II.4? a) Quais s‹o os possíveis gen—tipos do macho e b) Se o coelho III.1 for cruzado com a coelha I.1 e da f•mea em quest‹o? produzirem 12 descendentes, quantos se espe- b) Quantos genes para cor da pelagem podem ra que sejam chinchilas? E himalaias? E albinos? ser encontrados em um cromossomo da f•- mea? Por qu•? c) Quantos genes para cor da pelagem podem ser encontrados no par de cromossomos ho- m—logos do macho? 7 (Unicamp-SP) Com base no heredograma a seguir:•50 Capítulo 4 Polialelia e grupos sanguíneos
5capítulo Sexo e herança genética Na maioria das espécies, o sexo é determinado meiose. Assim, metade dos espermatozoides do macho pelos genes. Em geral, esses genes estão situados em possui o cromossomo X e a outra metade o cromossomo cromossomos especiais. Como esses cromossomos Y (é heterogamético). Nas fêmeas, todos os óvulos apre- possuem também genes para outras características, a sentam cromossomo X (são homogaméticas). transmissão desses caracteres guarda alguma relação com o sexo do indivíduo. O sexo é determinado no momento da fecundação: se o óvulo for fecundado por um espermatozoide X, o 1 Cromossomos sexuais embrião formado originará uma fêmea; se por um es- permatozoide Y, nascerá um macho. Ou seja, a determi- Na maioria dos vertebrados, em muitos inverte- nação do sexo depende exclusivamente do esperma- brados e nas plantas com flores em que os sexos são tozoide. (Reveja a determinação do sexo em outros separados, o sexo é determinado pelo sistema XY, no animais no capítulo 1.) qual as fêmeas apresentam dois cromossomos sexuais idênticos (XX) e os machos um cromossomo idêntico 2 Herança ligada ao sexo ao das fêmeas e outro diferente (XY). Nos mamíferos o cromossomo Y possui um gene que determina o desen- Os cromossomos X e Y possuem pequenas regiões volvimento dos testículos e, consequentemente, o sexo homólogas (pseudoautossômicas) nas extremidades masculino do indivíduo. que se emparelham na meiose. Na parte não homóloga do X (a maior) estão situados vários genes que controlam Como nas células diploides há dois autossomos de diversas funções no organismo, entre elas a produção de cada tipo, podemos representar os machos por 2AXY e pigmentos nas células da retina, que possibilitam a visão as fêmeas por 2AXX (A representa um conjunto haploide de cores e a produção de uma proteína importante para de autossomos). Na espécie humana, há 44 autossomos a coagulação do sangue. Mutações nesses genes podem e 2 cromossomos sexuais, o que pode ser representado causar distúrbios, como o daltonismo (dificuldade de assim: mulher: 46, XX; homem: 46, XY. Como sabemos, percepção de certas cores) e a hemofilia (dificuldade de o processo de divisão celular que origina os gametas é a coagulação do sangue). Veja a figura 5.1.Science Photo Library/Latinstock distrofia muscular de Duchenne síndrome de Menkes SRY um tipo de imunodeficiência cromossomo Y Cromossomos sexuais vistos cromossomo X ao microscópio cromossomo Y síndrome do X frágil eletrônico adrenoleucodistrofia de varredura. hemofilia A cromossomo X 5.1 No cromossomo X estão indicados alguns genes mutantes que causam doenças. O gene SRY no cromossomo Y promove o desenvolvimento de testículos no embrião. Foram identificados 1 098 genes no cromossomo X, dos quais 54 têm contrapartida funcional no cromossomo Y. Genética 51
Os genes situados nessa regi‹o especial do cro- alelo alterado de um gene do cromossomo X, o que Annabella Bluesky/Science Photo mossomo X s‹o chamados de genes ligados ao sexo ou leva ˆ aus•ncia de cones para a cor verde ou ˆ menor Library/Latinstock genes ligados ao cromossomo X. Esse tipo de herança produç‹o de pigmentos desse cone (figura 5.2). Essa Ž chamado de herança ligada ao sexo ou herança ligada forma de daltonismo Ž provocada por um alelo reces- Alexander Kaludov/Shutterstock/Glow Images ao cromossomo X. Os alelos desses genes podem apa- sivo d, ligado ao sexo; seu alelo D Ž respons‡vel pela recer em dose dupla nas mulheres; mas o homem (XY) vis‹o normal. s— apresenta um deles. Por isso a mulher pode ser ho- mozig—tica ou heterozig—tica para esses alelos; o ho- 5.2 Testes de daltonismo. mem Ž caracterizado como hemizigótico. Assim, se ele possuir um alelo para um car‡ter recessivo ligado ao sexo (como o daltonismo e a hemofilia), esse car‡ter poder‡ manifestar-se. Na mulher esse car‡ter recessi- vo s— se manifestar‡ quando o alelo estiver em dose dupla. Essa situaç‹o acarreta a exist•ncia de um nœme- ro maior de homens que de mulheres com caracteres recessivos ligados ao sexo. Para entender esse fato convŽm lembrar que a probabilidade de ocorrerem dois alelos no mesmo in- div’duo Ž o produto das probabilidades desses alelos isoladamente. Por exemplo, se um determinado alelo a tem frequ•ncia de 10%, esta ser‡ a frequ•ncia de ma- chos portadores da caracter’stica, representados por XaY (os alelos exclusivos do cromossomo X s‹o repre- sentados ˆ direita e acima ou, ˆs vezes, ˆ direita e abai- xo do cromossomo). Para apresentar essa caracter’s- tica uma f•mea deve ser XaXa: a probabilidade ser‡ de 10% ⋅ 10% = 1%.Daltonismo O termo daltonismo vem do nome do qu’mico in- gl•s John Dalton (1766-1844), que em 1794 publicou um estudo revelando que tinha dificuldade para distinguir certas cores. Esse problema tambŽm Ž conhecido como cegueira parcial para cores. A vis‹o em cores depende de pigmentos (prote’- nas) sens’veis ˆ luz presentes em tr•s tipos de cŽlulas especiais da retina (os cones), cada um com um tipo de pigmento: os que s‹o ativados principalmente pelo com- primento de onda da luz vermelha, os ativados pela luz verde e os ativados pela luz azul. A percepç‹o de deter- minada cor depende da quantidade relativa de cada tipo de cone ativado. A dificuldade de percepç‹o de cores pode ocorrer pela falta de um ou mais tipos de cones ou pela menor produç‹o de alguns pigmentos. Um gene autoss™mico controla a produç‹o de cones azuis, e a produç‹o de co- nes verdes e vermelhos Ž controlada por genes no cro- mossomo X. Em uma das formas de daltonismo, h‡ dificulda- de para distinguir entre certos tons de verde, ama- relo e vermelho. Isso pode acontecer por causa de um•52 Capítulo 5 Sexo e herança genŽtica
Vamos analisar como é a transmissão de um gene vo provoca a hemofilia pela ausência desse fator. Naligado ao sexo (exclusivo do cromossomo X). hemofilia B está ausente o fator IX, também sintetizado por um gene no cromossomo X. Na hemofilia C está Considere uma mulher com visão normal, mas por- ausente o fator XI, sintetizado por um gene autossômico.tadora de um alelo para daltonismo (genótipo XDXd). Ima- A doença pode ser controlada por meio de injeções comgine que seu marido também apresente percepção nor- o fator que está ausente no sangue.mal de cores (genótipo XDY). A figura 5.3 mostra comopoderiam ser os filhos desse casal. Observe que o ho- A herança da hemofilia A segue o mesmo padrãomem daltônico herda essa característica sempre da mãe do daltonismo. A proporção de homens hemofílicos é dee não do pai (que fornece apenas o cromossomo Y). cerca de 6 em 10 mil. normal normal Se um homem com hemofilia A (XhY) se casar com uma mulher não hemofílica (XHXH), nenhum dos seus XDXd 3 XDY filhos e filhas terá a doença, mas as filhas serão porta- doras do alelo para a doença (XHXh) e poderão ter filhos hemofílicos, mesmo que se casem com homens não hemofílicos (figura 5.4). Portanto, a hemofilia (e outros caracteres ligados ao sexo) transfere-se de pai para neto por meio da filha.XD Xd gametas XD Y XhY XHXH hemofílicoXDXD XDXd XDY XdY XHY XHXh XHYnormal normal normal daltônico portadora 5.3 Exemplo de cruzamento em daltonismo. XhYHemofilia hemofílico A hemofilia é uma doença genética em que a ca- 5.4 Hemofilia: exemplo de herança de avô para neto.pacidade de coagulação do sangue é muito reduzida. Ademora na coagulação provoca sangramentos prolon- As mulheres hemofílicas são muito raras (XhXh),gados em ferimentos ou hemorragias internas nas ar- pois as uniões capazes de produzi-las têm chance mui-ticulações e músculos. to pequena de ocorrer. É necessário que um homem hemofílico (XhY, pouco comum) se case com uma mu- Essa doença ocorre por causa da falta de um dos lher XHXh, também pouco comum, para nascerem filhasfatores de coagulação presentes no plasma. O tipo mais hemofílicas. As raras mulheres portadoras da anoma-comum, responsável por cerca de 85% dos casos, é a lia precisam receber tratamento intensivo com fatorhemofilia A, causada pela deficiência do fator VIII de coa- anti-hemofílico. Há casos em que é necessário inibir ogulação. A síntese desse fator é controlada por um gene ciclo menstrual com hormônios para evitar a perda depresente no cromossomo X. O alelo mutante e recessi- sangue na menstruação. Genética 53
Aprofunde seus conhecimentos Mosaico nas f•meas dos mam’feros A maior parte dos cromossomos de uma cŽlula mado por regi›es com cŽlulas com X paterno ativo que n‹o est‡ em per’odo de divis‹o permanece na misturadas a regi›es com X materno ativo. forma de fios longos e finos, de dif’cil visualiza•‹o ao microsc—pio. Isso n‹o ocorre com um dos cromosso- Essa mistura funciona como uma espŽcie de mos X das cŽlulas femininas, que aparece condensa- mosaico, que pode ser constatado em mulheres por- do, como um corpœsculo corado, chamado de croma- tadoras de um alelo alterado que n‹o leva ˆ forma•‹o tina sexual. de gl‰ndulas sudor’paras (displasia ectodŽrmica anidr—tica). As mulheres heterozigotas para esse Mary Lyon (1925-), geneticista brit‰nica, ela- gene possuem regi›es da pele com e sem gl‰ndulas borou em 1961 a hip—tese de que a maior parte dos sudor’paras. genes desse cromossomo n‹o est‡ em atividade na cŽlula, ou seja, a cromatina sexual seria um cromos- Outro exemplo desse mosaico em f•meas de somo X com a maioria dos genes ÒdesligadosÓ ou ina- mam’feros Ž o de gatas malhadas de branco, amarelo tivos (hip—tese de Lyon). Essa inativa•‹o ocorre ao e preto (gata calico). Os alelos para amarelo e preto acaso, no in’cio do desenvolvimento do embri‹o atŽ o est‹o situados no cromossomo X. A gata malhada Ž 16o dia ap—s a fecunda•‹o. Isso significa que o cro- heterozigota e tem regi›es em que o X com alelo para mossomo X que se torna inativo pode ser tanto de preto Ž funcional misturadas com regi›es em que Ž origem paterna como de origem materna. funcional o X com alelo para amarelo. O pelo branco depende de um gene autoss™mico (os machos n‹o A hip—tese de Lyon foi confirmada por outros podem ter pelo preto e amarelo ao mesmo tempo, pois pesquisadores e explica por que uma mulher ho- s— possuem um cromossomo X; ˆs vezes, eles podem mozigota em rela•‹o a genes do cromossomo X n‹o apresentar duas cores Ð preto e branco ou amarelo e tem, em rela•‹o ao homem, o dobro das subst‰ncias branco Ð, mas nunca tr•s). Veja a figura 5.5. produzidas por esses genes. Esse fen™meno Ž chama- do de compensa•‹o de dose. No entanto, alguns genes Outra consequ•ncia da mistura de tecidos Ž a do cromossomo X que forma a cromatina sexual per- varia•‹o na intensidade dos distœrbios de mulheres manecem ativos, o que explica por que mulheres com heterozigotas para um alelo alterado. Essa varia•‹o apenas um cromossomo X (s’ndrome de Turner, es- explica por que algumas mulheres heterozigotas para tudada no pr—ximo cap’tulo) apresentam algumas um alelo recessivo ligado ao sexo, como o daltonismo, anomalias. AlŽm disso, nas cŽlulas germinativas a podem apresentar o problema: o X com o alelo reces- inativa•‹o Ž revers’vel, de modo que no —vulo ne- sivo Ž o que ficou ativo na maioria das cŽlulas da reti- nhum X fica inativo. A inativa•‹o pode ocorrer com o na. E explica ainda por que algumas mulheres hetero- cromossomo de origem paterna ou com o de origem zigotas para o alelo do daltonismo podem ter um dos materna. Desse modo, o indiv’duo ter‡ seu corpo for- olhos normal e o outro dalt™nico: os cromossomos ativos que predominam em cada olho s‹o diferentes.W. Laye/Easypix 5.5 Gata calico.•54 Capítulo 5 Sexo e herança genética
3 Outros tipos de herança homem seja calvo. Na mulher são necessários dois ale- relacionada ao sexo los para que o fenótipo se manifeste. Há outros dois tipos de herança relacionada ao Alguns genes situados em autossomos, em con-sexo: a relacionada aos genes exclusivos do cromosso- dições normais, se expressam somente em um dosmo Y e aquela relacionada a genes autossômicos cujos sexos. Por exemplo, em mamíferos a produção de leiteefeitos podem ser modificados pelo sexo. é limitada às fêmeas. Esse tipo de herança é chamado de herança limitada ao sexo.Herança ligada ao cromossomo Y 4 An‡lise de heredogramas O cromossomo Y é muito pequeno e apresentaapenas 78 genes, que codificam 23 tipos de proteínas. Um Em uma genealogia, às vezes temos de determinardeles, chamado de SRY (do inglês, sex-determinating se o caráter em questão é autossômico ou se tem algu-region Y; reveja a figura 5.1), promove a transformação de ma relação com o sexo. Assim, devemos investigar se ouma gônada indiferenciada do embrião em testículo. Este caráter aparece mais em um sexo que no outro.produz testosterona, que, em ação com outros hormô-nios, promove o desenvolvimento dos órgãos genitais Se em cada geração a distribuição do caráter formasculinos e outras características. mais ou menos a mesma em ambos os sexos, podemos suspeitar de herança autossômica. Se a herança apare- Em certas famílias da Índia, há transferência do pai cer em muitos indivíduos masculinos e em nenhum fe-para seus filhos homens de um aumento da quantidade minino, sendo transferida do pai para os filhos homens,de pelos nas orelhas. Chamada de hipertricose auricular, ela provavelmente será holândrica, embora não possa-essa característica foi considerada determinada por um mos excluir a possibilidade de genes limitados ao sexogene do cromossomo Y, que não tem alelo no X. Por isso ou influenciados por ele.foi chamada de holândrica (holo = inteiro; andro = homem)ou restrita ao sexo. Estudos mais recentes indicam que Quando a herança afeta um número maior de ho-essa característica é determinada por um gene autos- mens que de mulheres e passa de uma mulher normalsômico, que, praticamente, só se manifesta no homem. (portadora) para o filho, suspeitamos de alelos recessivos ligados ao cromossomo X. Nesse caso, a característicaInflu•ncia do sexo no efeito não é transmitida de pai para filho homem (o pai passa parade um gene autoss™mico o filho homem o cromossomo Y). Mas ele pode passar para seus netos por meio das suas filhas heterozigotas. O sexo de um indivíduo pode modificar a expres-são de um gene. Um exemplo de caráter influenciado Nas características dominantes ligadas ao sexo, hápelo sexo é a calvície na espécie humana. Esse caráter mais mulheres afetadas que homens. O que também per-pode ser consequência de fatores ambientais (certas mite distinguir essa característica de uma autossômica édoenças adquiridas podem levar à queda de cabelo), que um homem afetado não tem nenhum filho afetado,mas, na maioria das vezes, é hereditário. mas todas as suas filhas apresentarão a característica. Na presença de testosterona, o alelo para calvície Observe o heredograma abaixo. Teoricamente, ase expressa melhor e age como dominante. Na ausência característica indicada com cor negra poderia ser umadesse hormônio masculino, sua expressão é menos herança autossômica recessiva, pois os indivíduos 1 e 2,acentuada e ele age como recessivo. Por isso a presen- normais, originaram o indivíduo 6, afetado. No entanto,ça de um alelo para calvície já é suficiente para que o ela só está presente em indivíduos do sexo masculino, o que é uma evidência de que se trata de herança ligada ao sexo (exclusiva do cromossomo X) e recessiva. 123 456 789 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 Genética 55
5 Problemas resolvidos Se tivŽssemos perguntado qual a chance de um menino Vejamos a resolu•‹o de alguns problemas de he- ser dalt™nico, a resposta tambŽm seria 1/2.ran•a ligada ao sexo. b) Algumas pessoas possuem na hem‡cia o ant’geno Xga) Uma mulher com vis‹o normal, filha de pai dalt™- e outras n‹o. Esse ant’geno Ž codificado por um alelo nico, casa-se com um homem de vis‹o normal. dominante (Xg+) ligado ao cromossomo X. O alelo re- Qual a chance de nascer uma crian•a dalt™nica? E cessivo (Xg) n‹o produz o ant’geno. Como ser‹o os fi- um menino dalt™nico? Se o casal j‡ tem um meni- no, qual a chance de ele ser dalt™nico? lhos de um homem portador do ant’geno com uma O homem com vis‹o normal Ž XDY. Como a mulher mulher n‹o portadora?com vis‹o normal Ž filha de pai dalt™nico (XdY), ela re- O homem portador Ž Xg+Y e a mulher n‹o porta-cebeu o Xd do pai e Ž XDXd. Os filhos ser‹o: dora Ž XgXg. Os filhos do casal ser‹o XgY Ð todos os ho- XD Y mens n‹o portadores Ð e Xg+Xg Ð todas as mulheresXD XDXD XDY portadoras.Xd XDXd XDY c) Um homem n‹o calvo casa-se com uma mulher calva. Como ser‹o seus filhos e filhas? Vamos chamar de C o alelo para a calv’cie e de c o alelo para a n‹o calv’cie. Um homem calvo pode ser CC ou Cc; um n‹o calvo, cc. Uma mulher calva ser‡ CC; uma n‹o calva, Cc ou cc. Assim: Pelo quadro vemos que a chance de nascer uma cc ϫ CCcrian•a dalt™nica Ž de 1/4. A chance de nascer um me-nino dalt™nico tambŽm Ž de 1/4. Observe que, entre os homem não calvo mulher calvameninos, a chance de ser dalt™nico Ž de 1/2, mas o casalpode ter um menino ou uma menina. Como o casal tem gametas c C50% de chance de ter um menino, a probabilidade de serdalt™nico e menino Ž de 1/2 ⋅ 1/2 = 1/4. Se j‡ tiver nas- filhos Cc Cccido um menino, n‹o precisamos considerar a probabi-lidade de nascer uma menina. Nesse caso, a probabili- calvo não calvadade de o menino que j‡ nasceu ser dalt™nico Ž de 1/2. Portanto, todos os homens ser‹o calvos e nenhu- ma mulher ser‡ calva.Biologia e história Morgan e a herança ligada ao sexo Em seus estudos com drosófilas, Thomas Mor- Dr. Jeremy Burgess/Science Photo Librarygan cruzou um macho de olhos mutantes brancoscom uma fêmea selvagem de olhos vermelhos e 5.6 Drosófila selvagem, com olho vermelho, e drosófilaobteve 100% dos filhotes, machos e fêmeas, com mutante com olho branco (as moscas têm 2 a 3 mm deolhos vermelhos. Ao analisar a segunda geração – re- comprimento).sultante do cruzamento de um macho e uma fêmeada geração obtida do primeiro cruzamento –, Morganobteve machos de olhos brancos e de olhos verme-lhos na mesma proporção. No entanto, não aparece-ram fêmeas de olhos brancos. Morgan concluiu, então, que o gene para a cordos olhos devia estar situado no cromossomo X.Como o alelo para vermelho é dominante e o alelopara branco é recessivo, as fêmeas de olhos brancossó podem se formar quando cruzamos machos deolhos brancos (XbY) com fêmeas portadoras de pelomenos um gene b (XBXb).•56 Capítulo 5 Sexo e heran•a genŽtica
Biologia e tecnologiaProblemas genéticos e escolha do sexo Embora o cromossomo X tenha somente 4% de o desempenho e a qualidade de vida do paciente.todos os genes humanos, já foram identificadas nele O diagnóstico dessa e de algumas outras doen-muitas alterações genéticas que provocam doenças. ças genéticas pode ser feito com testes de DNA, mas Uma das causas de retardo mental transmitido é preciso uma cuidadosa avaliação médica para sabergeneticamente é a síndrome do X frágil, descoberta se o teste é, de fato, necessário e para se tomar umaem 1991, cuja causa é uma mutação do gene FMR-1 decisão fundamentada. Em geral, o teste é indicado(fragile X mental retardation 1), presente no cromos- apenas quando há um histórico da doença na família.somo X. Essa mutação impede a produção de umaproteína, o que leva à deficiência intelectual em graus O Conselho Federal de Medicina proíbe o uso devariados. O nome da síndrome deve-se à presença de técnicas de reprodução assistida, utilizadas por al-uma região frágil do braço maior do cromossomo X. guns casais com dificuldade para engravidar, com oSua incidência é maior nos homens: 1 em cada 1 500; objetivo de selecionar o sexo ou qualquer outra carac-nas mulheres, acomete 1 em cada 2 500. terística biológica do futuro filho, mas permite que o médico use essas técnicas para evitar doenças he- O alelo normal apresenta até 50 repetições da reditárias relacionadas ao sexo, por exemplo, retiran-sequência de nucleotídeos citosina, guanina e gua- do óvulos, fertilizando-os e removendo uma célula denina (CGG), nessa ordem. No alelo mutante há grande cada embrião, com cerca de três dias e oito células,número dessa sequência repetida. Algumas pessoas para exame genético.com a síndrome apresentam de 55 a 230 repetições e,em geral, não apresentam sintomas ou apresentam No entanto, é preciso lembrar que as técnicas depoucos. Outras têm mais de 230 repetições, que po- reprodução assistida são caras, nem sempre sãodem chegar a 800, e apresentam sintomas com se- bem-sucedidas e aumentam o risco de complicações.veridade maior. Embora não haja cura, uma educação E em relação a essas técnicas e ao exame de embriõesapropriada, fisioterapia e apoio psicológico melhoram entram em cena também questões éticas e valores culturais e religiosos.Aplique seus conhecimentos Leia o texto abaixo e responda às questões. A herança materna No DNA das mitocôndrias há alguns genes que Essas doenças são de origem exclusivamentenão estão presentes no núcleo da célula (são exclu- materna. Como a mitocôndria é responsável pelasivos das mitocôndrias). Como na formação da célu- produção de energia na respiração aeróbia, essesla-ovo o espermatozoide contribui apenas com o problemas costumam afetar mais as células ner-núcleo, as mitocôndrias do embrião são todas de ori- vosas e musculares, que consomem grande quan-gem materna, vindas do óvulo. À medida que o zigo- tidade de energia.to se divide, as mitocôndrias também se dividem epassam para todas as células do embrião. Dependendo da etapa do metabolismo afetada, pode haver falta de coordenação motora, demência, O DNA da mitocôndria está sujeito a muta- fraqueza muscular, problemas cardíacos, entre outrosções, que podem provocar doenças no organismo. problemas com gravidade variável.1 Um homem possui em seu DNA mitocondrial um gene que causa uma doença grave. Seus filhos ou suas filhas têm probabilidade de herdar a doença desse homem? Justifique sua resposta.2 Suponha que uma mulher seja portadora do gene em questão. Nesse caso, quem tem maior probabilida- de de herdar a doença: seus filhos ou suas filhas? Genética 57
Compreendendo o texto indica, na segunda e terceira gerações, três famí- 1 Por que afirmamos que os homens são hemizi- lias (A, B e C) que apresentam, em comum, um progenitor afetado por essa anomalia. gotos em relação aos genes ligados ao sexo? Fenótipos 2 Por que um homem herda sempre da mãe os ge- normais nes ligados ao sexo? I afetados 3 Explique o que são daltonismo e hemofilia. 12 4 Como podem ser os próximos filhos de uma mu- II 2 34 56 lher não hemofílica casada com um homem 1 também não hemofílico e que já teve um filho hemofílico? III 34 56 B C 5 Uma mulher com visão normal, cujo pai é daltôni- 12 A co, casa-se com um homem daltônico. Qual a probabilidade de ela ter uma criança daltônica? Analisando o heredograma, é correto afirmar, exceto: 6 Qual a probabilidade de o casal apresentado na a) Na família A, pelo menos dois indivíduos apre- questão 5 ter um filho homem daltônico? sentam o gene causador de hemofilia. b) Não existem indivíduos portadores do gene 7 Por que as mulheres daltônicas são raras na po- da hemofilia na família B. pulação? c) Na família C, pelo menos um indivíduo apre- 8 Como se explica o fato de certos caracteres passa- senta o gene causador de hemofilia. d) A chance de o casal II-5 × II-6 ter uma criança rem do pai para as filhas e da mãe para os filhos? afetada por esse caráter é de 1/4. Atividade em grupo 2 (UFJF-MG) Um homem possui uma anomalia do- Formem grupos e escolham um dos temas abai- xo para pesquisar. minante ligada ao cromossomo X e é casado com a) Os experimentos de Mendel: razões do su- uma mulher normal. Em relação aos descenden- tes desse casal é correto afirmar que: cesso, uso da Estatística, técnicas de fecun- a) essa anomalia será transmitida a todos os fi- dação cruzada, etc. b) Exemplos de doenças genéticas: em que cro- lhos do sexo masculino. mossomos estão localizadas, quais seus sin- b) essa anomalia será transmitida à metade dos tomas, se são dominantes ou recessivas, fre- quência na população, como são feitos o diag- filhos do sexo masculino. nóstico e o tratamento, etc. c) essa anomalia será transmitida a todas as fi- Sugestões: fibrose cística, doença de Hunting- ton, acondroplasia, galactosemia, doença de lhas. Tay-Sachs, distrofia muscular de Duchenne. d) essa anomalia será transmitida à metade das c) Requisitos para que uma pessoa possa doar sangue (idade, peso, histórico de doenças, filhas. etc.). Elaborem uma campanha, com folhe- e) essa anomalia não será transmitida a ne- tos, etc., para estimular a doação de sangue. nhum descendente. Refletindo e concluindo 1 (PUC-MG) A hemofilia é um distúrbio genético 3 (Fuvest-SP) No heredograma a seguir, os qua- humano, que se caracteriza pela falta de um dos drados cheios representam meninos afetados fatores de coagulação sanguínea. O gene que co- por uma doença genética. Se a doença for con- difica para a produção desse fator está localizado dicionada por um par de alelos recessivos locali- no cromossomo X em uma região que não apre- zados em cromossomos autossômicos, as pro- senta homologia em Y. O heredograma a seguir babilidades de o pai (A) e de a mãe (B) do menino (C) serem portadores desse alelo são, respecti-•58 Capítulo 5 Sexo e herança genética vamente, (I) e (II). Caso a anomalia seja condicio- nada por um alelo recessivo ligado ao cromos- somo X, num segmento sem homologia com o cromossomo Y, as probabilidades de o pai e de a mãe serem portadores desse alelo são, respec-
tivamente, (III) e (IV). Assinale a alternativa que Legenda: indivíduos sem a manifesta-mostra as porcentagens que preenchem corre- ção da característicatamente os espaços I, II, III e IV. indivíduos com a manifesta- ção da característicapai (A) mãe (B) Com base nessa análise, indique a opção que apresenta a afirmativa correta sobre a herança da C característica referida no heredograma. a) É do tipo recessiva autossômica porque o ge- I II III IVa) 50% 50% 100% 0% nótipo pode estar presente na prole de ambosb) 100% 100% 100% 0% os sexos sem estar presente nos pais.c) 100% 100% 0% 100% b) É do tipo dominante autossômica porque od) 50% 50% 0% 100% genótipo pode estar presente na prole de am- 100% 50% 50% bos os sexos sem estar presente nos pais.e) 100% c) É do tipo recessiva autossômica porque o nú- mero de indivíduos afetados é menor do que o4 (UFU-MG) Observe a genealogia abaixo sobre de não afetados. d) É do tipo recessiva ligada ao sexo porque todo uma família que apresenta pessoas afetadas por progenitor masculino afetado transmite a ca- uma anomalia hereditária. racterística para suas filhas. e) É do tipo dominante ligada ao sexo porque to- dos os filhos homens herdam a característica da mãe.mulher afetada mulher normal 6 (UFRGS-RS) Nos gatos domésticos, a cor do pelohomem afetado homem normal é ligada ao cromossomo X. Assim, os machos po- dem ser pretos ou amarelos e as fêmeas podemA anomalia em questão é transmitida por meio de ser pretas, amarelas ou malhadas. Quando meta-um gene: de das fêmeas de uma ninhada é malhada, a outraa) recessivo ligado ao cromossomo X. metade é preta, e metade dos machos é amarela,b) autossômico recessivo. de que cores são os pais?c) dominante ligado ao cromossomo X. a) A mãe é malhada e o pai, preto.d) autossômico dominante. b) A mãe é malhada e o pai, amarelo. c) A mãe é amarela e o pai, preto. d) A mãe é preta e o pai, amarelo. e) A mãe e o pai são pretos.5 (PUC-RJ) Analise o seguinte heredograma de uma 7 (PUC-SP) João é daltônico e casado com Lúcia, característica transmitida geneticamente: cuja visão é normal para as cores. O casal tem dois filhos gêmeos, Paulo e Ricardo, ambos daltô- nicos. Como o daltonismo deve-se a um gene re- cessivo (d) ligado ao sexo, é correto afirmar que os gêmeos Paulo e Ricardo: a) são univitelinos e receberam o gene d de Lúcia. b) são univitelinos e receberam o gene d de João. c) podem ou não ser univitelinos e receberam o gene d de Lúcia. d) podem ou não ser univitelinos e receberam o gene d de João. e) são univitelinos e podem ter recebido o gene d de João ou de Lúcia. Genética 59
8 (Fatec-SP) A hemofilia tem herança recessiva ligada 11 (Unisinos-RS)Umamulherdaltônica,cujo irm‹o ao cromossomo X. Analise o heredograma abaixo. tem vis‹o normal, casou-se com um homem de vis‹o normal. Sabendo que o daltonismo Ž umaI 2 herança ligada ao sexo, podemos estabelecer 1 que os gen—tipos dos envolvidos s‹o, respecti- vamente:II a) XdXd; XdY; XDY. b) XdXd; XDY; XDY. 1 2 34 5 c) XDXd; XdY; XdY. d) XDXd; XDY; XDY.III e) XdXd; XDY; XdY. 1 12 (UFPE) Foram analisados dados de fam’lias nasA probabilidade de II-5 ser portadora do alelo que quais ocorriam casos de uma determinada ano- malia e verificou-se que, em todas, os casamen-causa a hemofilia Ž: tos entre homens afetados e mulheres normais culminavam, sempre, em proles nas quais todasa) 3/8. d) 1/2. as f•meas eram afetadas e todos os machos eram normais. De posse desses dados, pode-seb) 1/8. e) 1/4. concluir que a referida molŽstia Ž condicionada por um alelo:c) 3/4. a) dominante autossômico. b) autossômico recessivo.9 (Uece) A geraç‹o F1, resultante do cruzamento hi- c) dominante ligado ao Y. d) recessivo ligado ao X. potŽtico de determinada espŽcie animal, apre- e) dominante ligado ao X.sentava cor marrom. Na geraç‹o parental, a f•- 13 (Mack-SP) No heredograma a seguir, os indiv’-mea era pura e apresentava cor amarela, en- duos marcados possuem daltonismo, doença causada por um gene recessivo situado no cro-quanto os machos, tambŽm puros, apresenta- mossomo X. S‹o obrigatoriamente heterozigo- tos os indiv’duos:vam cor marrom. J‡ na geraç‹o F2, todos os ma-chos apresentavam cor marrom, enquanto asf•meas apresentavam-se com cor marrom eamarela, na proporç‹o 50% para cada tipo de cor.O cari—tipo revelou que as f•meas apresenta-vam um cromossomo a menos que os machos.Da an‡lise do problema conclu’mos que essetipo de herança Ž ligada ao sexo, onde os ma-chos e as f•meas s‹o, respectivamente:a) XY e YY. c) ZZ e ZW.b) XO e XX. d) ZZ e ZO.10 (Cesgranrio-RJ) ÒTem sido verificado que aproxi- 12 34 madamente 25% dos casos de hemofilia A em 5678 9 10 meninos s‹o decorrentes de mutaç›es novas, isto Ž, a doença se manifesta em meninos que 11 12 n‹o t•m hist—ria familiar de hemofilia.Ó (R. I. Han- din, Blood and practice of Hematology, 1955.) a) 2, 4, 6 e 8. Quando nos debruçamos sobre a hemofilia, apren- b) 2, 4 e 11. demos que ela Ž mais comum nos homens porque: c) 2, 4, 6, 8 e 11. a) os homens s‹o mais propensos ˆ doença de- d) 1, 3 e 5. e) 7 e 10. vido ˆ influ•ncia do hormônio testosterona. b) mulheres hemof’licas morrem nos primeiros 14 (Unip-SP) Na genealogia a seguir, os indiv’duos sangramentos menstruais. com s’mbolos pretos apresentam uma anomalia c) mulheres hemof’licas precisam de dois alelos determinada por um gene dominante. O gene causador da anomalia Ž: dominantes, ao passo que homens s— neces- sitam de um alelo. d) Ž causada por um alelo t’pico do cromossomo Y, que Ž masculinizante. e) sendo uma herança ligada ao sexo, Ž suficiente nos homens apenas um alelo para que a doen- ça se manifeste.•60 Capítulo 5 Sexo e herança genŽtica
I 34 a) bisnetos do sexo masculino e do sexo femi- 12 2 nino que poderiam ser identificados com aproximadamente 100% de certeza porII tŽcnicas que determinam a homologia entre 1 amostras de DNA extranuclear e justifique sua resposta;III b) netos e bisnetos de Jo‹o e Maria que possuí- 1 2345 ram ou possuem o cromossomo Y id•ntico ao de Jo‹o e justifique sua resposta.a) hol‰ndrico. d) epist‡tico.b) ligado ao sexo. e) influenciado pelo sexo. 2 (UFRN) Os heredogramas a seguir representamc) autoss™mico. duas famílias com doen•as heredit‡rias distintas.15 (UFPB) Fazendo um estudo sobre uma determi- A doen•a que acomete a família 1 provoca retar- damento mental acentuado, enquanto a da família nada doen•a, observou-se que todos os homens 2 Ž uma doen•a degenerativa fatal que aparece afetados, casados com mulheres normais, tinham em torno dos 40 anos de idade. filhas sempre afetadas e filhos sempre normais. Esses dados indicam que o tipo de heran•a envol- família 1 vido na transmiss‹o da doen•a Ž: I a) autoss™mica recessiva. b) autoss™mica dominante. II c) ligada ao sexo, com gene dominante localiza- III do no cromossomo X. d) ligada ao sexo, com gene localizado no cro- família 2 I mossomo Y. e) ligada ao sexo, com gene recessivo localizado II no cromossomo X. IIIQuestões para análise IV 1 (Uerj) Os conhecimentos atuais de Biologia celu- Ap—s analisar os heredogramas, atenda ˆs solici- lar, Biologia molecular e Engenharia genŽtica po- ta•›es a seguir. dem, muitas vezes, estabelecer com seguran•a o a) Quais os tipos de heran•a envolvidos na trans- parentesco entre pessoas, mesmo quando elas pertencem a gera•›es afastadas entre si. O here- miss‹o das doen•as de cada família? Justifi- dograma a seguir mostra os descendentes do ca- que sua resposta. sal Jo‹o e Maria. b) Considerando que a sele•‹o natural pode eli- minar doen•as genŽticas, explique por que a Jo‹o Maria doen•a da família 2 ainda poderia ser encon- trada em indivíduos da gera•‹o VI (netos daAtualmente, de toda essa família, apenas Maria e gera•‹o IV).todos os seus bisnetos est‹o vivos, e se apresen-taram para a identifica•‹o de herdeiros do casal 3 (UFRJ) Os heredogramas A, B e C a seguir repre-citado. Por n‹o haver documentos legais com-probat—rios da rela•‹o de parentesco, nem ser sentam tr•s famílias diferentes. Os círculos re-possível a coleta de material genŽtico dos mem- presentam mulheres e os quadrados, homens.bros falecidos da família, foi utilizada, dentre ou- Quadrados ou círculos escuros representam in-tras, a tŽcnica de identifica•‹o por meio do estudo divíduos afetados por uma característica co-do DNA extranuclear. mum na popula•‹o.Indique o nœmero de: ABC Genética 61
a) Identifique os heredogramas que são compa- b) Qual será a proporção de machos e fêmeas tíveis com uma herança autossômica recessi- nas duas gerações? Justifique. va. Justifique sua resposta para cada família. 7 (UFRJ) Fazendeiros que criam gado leiteiro po- b) Determine se em algum dos casos apresenta- dos existe herança ligada ao cromossomo Y. dem, atualmente, determinar o sexo dos em- Justifique. briões logo após a fertilização usando um kit que determina a presença do cromossomo Y. Se o4 (Fuvest-SP) Um casal de não hemofílicos tem um embrião for fêmea, é reimplantado no útero da vaca. Caso contrário, ele é eliminado ou congelado filho com hemofilia. Responda: para uso futuro. a) Qual é a probabilidade de que uma filha desse a) Para esses fazendeiros, qual a vantagem casal apresente a doença? dessa prévia determinação do sexo dos em- b) Qual é a probabilidade de que outro filho (ho- briões? b) Por que o kit pesquisa somente a presença do mem) desse casal seja também hemofílico? cromossomo Y?5 (UFRJ) A cor do pelo dos gatos depende de um 8 (Unicamp-SP) A determinação do sexo em pei- par de genes alelos situados no cromossomo X. xes segue o sistema XY, como no ser humano. Um deles é responsável pela cor preta e o outro Um alelo de um lócus do cromossomo Y do peixe pela cor amarela. Existe um terceiro gene autos- Lebistes determina a ocorrência de manchas na sômico (não localizado nos cromossomos se- nadadeira dorsal. Um peixe macho com manchas xuais) que é responsável pela cor branca. Com na nadadeira foi cruzado com uma fêmea sem essas informações, explique por que o pelo de manchas. uma gata pode ter três cores, enquanto o pelo de a) Quais são os fenótipos de F1 e de F2 desse cru- um gato só pode ter duas cores. zamento?6 (Unicamp-SP; adaptada) No gênero Drosophila, a b) Como seria o resultado em F1 e F2 se o alelo cor vermelha ou branca dos olhos é determinada fosse dominante e estivesse no cromossomo por um gene localizado no cromossomo X. Res- X do macho? Demonstre através de um cru- ponda às questões abaixo considerando o cruza- zamento. mento de uma mosca fêmea de olhos vermelhos, de uma linhagem pura para cor de olhos, com um 9 (Fuvest-SP) A hemofilia é uma doença de heran- macho de olhos brancos, e o cruzamento das moscas de F1 entre si. Represente como B o alelo ça recessiva ligada ao cromossomo X. Um ho- dominante para olhos vermelhos e como b o alelo mem que trabalha em uma usina nuclear teve um recessivo para olhos brancos. filho hemofílico. Sua mulher concluiu que a doen- a) Qual será a cor dos olhos dos machos e das ça do menino foi consequência da radiação que o marido recebeu na época da fecundação. Ela tem fêmeas na primeira geração (F1)? E na segun- ou não razão? da (F2)? Justifique.¥62 Capítulo 5 Sexo e herança genética
6capítulo Alterações cromossômicas Erros durante a divisão celular podem alterar os Em outros casos, a ação de substâncias químicas,cromossomos da célula. Essas alterações (mutações, de vírus ou de radiação pode provocar ruptura apenasanomalias ou aberrações) cromossômicas podem ser em determinadas fibras do fuso acromático ou em de-numéricas (no número de cromossomos) ou estruturais terminado centrômero. Se essa ruptura ocorrer em cé-(na sequência de genes de um cromossomo). lulas germinativas, os cromossomos homólogos podem não se separar e deixam de migrar um para cada polo, 1 Alterações numéricas como normalmente ocorre na meiose (figura 6.1). Cha- mado de não disjunção, esse fenômeno pode ocorrer Podem ser classificadas em: também na segunda divisão da meiose: as cromátides não se separam e migram ambas para o mesmo polo.• euploidia – ocorre quando há redução ou aumento O resultado é a formação de gametas defeituosos, em toda a coleção de cromossomos, com a formação com falta ou excesso de cromossomos, dos quais pode- de células n (haploidia ou monoploidia), 3n (triploidia), rão se formar zigotos com número anormal de cromos- 4n (tetraploidia), e assim por diante; somos. Se o embrião se desenvolver, forma-se um indi- víduo com número anormal de cromossomos em todas• aneuploidia – acontece quando apenas o número de as células e que, em geral, desenvolverá alguma síndrome. certo tipo de cromossomo sofre alteração para mais ou Esse fenômeno pode ocorrer também durante a para menos. Nesse caso, pode haver trissomia (três primeira mitose do zigoto, no decorrer do desenvolvi- cromossomos de determinado tipo), monossomia (um mento embrionário ou na regeneração de tecidos do cromossomo apenas) e nulissomia (falta um par de indivíduo já formado. Nessas situações, o indivíduo homólogos). apresentará células com padrões diferentes, o que ca- racteriza o mosaicismo, ou seja, tecidos com células Vejamos como essas alterações surgem. normais misturados a outros com células portadoras de Se uma substância, como a colchicina, interferir na padrão cromossômico anormal. Mas os efeitos sobre oformação do fuso acromático durante a divisão celular, organismo costumam ser pequenos.os cromossomos podem duplicar-se sem que haja ali-nhamento no equador e migração para os polos. Com não disjunção na segunda divisão da meioseisso, forma-se uma célula com o dobro do número decromossomos. não disjunção na primeira divisão da meioseeste par vai para um dos polos as cromátides Luis Moura/Arquivo da editora não se separam gametas gametas n+1 n+1 n–1 n–1 n+1 n–1 n n número de cromossomos por gameta número de cromossomos por gameta6.1 Esquemas da ocorrência de não disjunção. Genética 63
Em animais as euploidias são raras e provocam, em embrião para depois se fazer o cariótipo, ou após o nas-geral, um desequilíbrio genético tão grande que leva à mor- cimento. Em 95% dos casos ela acontece por falha nate do embrião. Entre os vegetais há grande número de meiose (em geral, na primeira divisão) durante a forma-plantas poliploides. Algumas vezes é difícil distinguir, pelo ção do óvulo. Apenas cerca de 5% se devem a erros naaspecto, uma planta poliploide; outras, o número maior de formação do espermatozoide.cromossomos ocasiona tamanho maior na planta; por issosão mais procuradas para o cultivo que as variedades nor- A chance de nascer uma criança com síndrome demais, como acontece com as formas poliploides da maçã, Down aumenta com a idade da mãe, principalmente de-do café, do morango, do trigo e da batata, entre outras. pois dos 35 anos.Síndrome de Down Embora ainda não exista cura para essa síndrome, a qualidade de vida dos portadores pode melhorar se A síndrome de Down afeta um em cada mil recém- houver cuidados e estímulos adequados.-nascidos. O termo Down vem do nome do médico in-glês John Langdom Down (1828-1896), que descreveu Alterações nos cromossomosesse problema em 1866. sexuais Os portadores dessa síndrome apresentam sinais Nas células de uma mulher existe uma manchacaracterísticos (figura 6.2), como língua protrusa (para mais corada que o resto do núcleo, a cromatina sexualfora da boca), altura abaixo da média, orelhas com im- ou corpúsculo de Barr (essa mancha não existe no nú-plantação baixa, pescoço grosso e adiposo, mãos curtas cleo das células masculinas). Ela corresponde a um cro-e largas, com uma única linha palmar, e olhos oblíquos, mossomo X que permanece “enrolado” durante a intér-com uma prega cutânea na pálpebra superior (essa pre- fase; portanto, é um cromossomo formado inteiramen-ga foi associada, erroneamente, à prega dos olhos dos te, ou quase, de heterocromatina, com quase todos osorientais; por isso essa anomalia também era chamada seus genes inativos.de mongolismo, termo hoje abandonado). Além dessascaracterísticas, eles apresentam deficiência mental, pro- Com o exame da cromatina sexual é possível iden-blemas cardíacos e maior risco de infecções e leucemia. tificar diversas anomalias sexuais, como a síndrome de Turner, a de Klinefelter e a do poli-X. Essa anomalia corresponde a uma trissomia docromossomo 21 (figura 6.2). O cariótipo dos portadores Síndrome de Turner (figura 6.3). Em geral, resultaé representado por 47, XY + 21 (homens) ou 47, XX + 21 de uma não disjunção durante a formação do esperma-(mulheres). tozoide, e a pessoa afetada é uma mulher com monos- somia do cromossomo X. O cariótipo é 45, X (45 cro- A alteração pode ser descoberta logo no início da mossomos com falta de um cromossomo X; portanto,gravidez, por meio de técnicas que recolhem células do não apresenta cromatina sexual). Sua ocorrência está em torno de 1 em 5 mil meninas. A portadora apresenta Lauren Shear/Science Photo Library L. Willat, East Anglian Regional Genetics Service/Science Photo Library 6.2 Pessoa com síndrome de Down e seu cariótipo. Com atendimento e cuidados precoces, essas pessoas podem vir a ter uma participação ativa na sociedade e exercer sua cidadania.•64 Capítulo 6 Alterações cromossômicas
Ilustra•›es: Hiroe Sasaki/Arquivo da editora XX dobra da pele cromatina XX XY sexual n‹o disjun•‹o seios pouco núcleo X0 citoplasma meiose normal XY desenvolvidos fecunda•‹o ovários e órgãos X sexuais pouco desenvolvidos XO mulher Turner núcleo citoplasma estatura baixa 6.3 Mulher com síndrome de Turner. Observe a ausência de cromatina sexual em suas células. baixa estatura, órgãos sexuais e caracteres sexuais se- (ginecomastia). A altura é acima da média. O tratamen- cundários pouco desenvolvidos (por falta de hormônios to hormonal pode ajudar a diminuir esses sintomas, sexuais), tórax largo em barril, pescoço alado (com pre- mas não a baixa fertilidade. gas cutâneas bilaterais), malformação das orelhas, maior frequência de problemas renais e cardiovasculares, e é Síndrome do poli-X. Ocorre em mulheres com cro- quase sempre estéril (os ovários não produzem óvulos). mossomos X extras (cariótipos com 47, XXX; 48, XXXX; O médico pode indicar tratamento hormonal a partir da 49, XXXXX; etc.). O número de cromatinas sexuais é puberdade. igual ao de cromossomos X menos 1. A frequência de mulheres com três cromossomos X é de uma em mil Síndrome de Klinefelter (figura 6.4). Uma em cer- nascimentos. Essas mulheres têm aspecto normal, mas ca de mil crianças nasce com um cromossomo X extra algumas podem ter dificuldade inicial na aprendizagem. (47, XXY), resultante, geralmente, de uma não disjun- A fertilidade pode ser reduzida. ção na formação do óvulo. Embora apresente croma- tina sexual, é do sexo masculino (este é determinado Homens duplo Y. Um em cerca de mil meninos pelo cromossomo Y, mesmo quando acompanhado de nasce com um cromossomo Y extra (47, XYY). Pode mais de um cromossomo X). Mas a fertilidade é baixa, ser fisicamente mais ativo e apresentar amadureci- com nenhuma ou pouca produção de espermatozoides mento mental um pouco mais lento, que pode ser com- (os testículos são pouco desenvolvidos) e, às vezes, pensado por mais atividades e estímulos em casa e na desenvolvimento exagerado das glândulas mamárias escola. Tem estatura acima da média e a fertilidade é normal. poucos pelos XY XXY faciais cromatina desenvolvimento sexual XX XY de seios meiose normal cromatina n‹o disjun•‹o núcleo sexual fecunda•‹o YX citoplasma XX XXXY XXY testículos pouco homem desenvolvidos Klinefelter 6.4 Homem com síndrome de Klinefelter. Observe a presença de uma cromatina sexual em homem XXY e de duas cromatinas sexuais em homem XXXY. Genética 65
2 Alterações estruturais tecido, faz-se o cariótipo do feto para verificar se há algum problema. As alterações cromossômicas estruturais corres-pondem a modificações na sequência dos genes ao Esses exames envolvem um pequeno risco delongo do filamento. Elas podem ser provocadas, por aborto involuntário (em torno de 1%); por isso são indi-exemplo, por vírus, radiação e substâncias químicas. cados para mães com idade acima de 35 anos ou que já tiveram um filho com alguma alteração cromossomial. Quando ocorrem durante a mitose, seus efeitossão mínimos, pois apenas algumas células serão atingi- Para a síndrome de Down, o médico pode pedirdas, embora, em alguns casos, a célula alterada possa também exames de ultrassonografia especiais e testesse transformar em célula cancerosa e formar um tumor. de sangue.Se acontecerem na meiose, como resultado, por exem-plo, de uma permutação anormal, elas podem ser trans- ruptura e troca de pedaçosmitidas aos descendentes, que terão cromossomos entre dois cromossomosanormais em todas as células. abc d As consequências variarão de acordo com o tipode alteração, que pode ser: inversão, deficiência ou de- a b cdleção, duplicação e translocação (figura 6.5). ad d Suponha que haja ruptura (provocada por radia- cromossomoção, por exemplo) em determinado trecho de um cro- com deleção cmossomo e que um pedaço desse cromossomo sesolte. Se ele sofrer uma ressoldagem em posição in- a bvertida, ocorrerá inversão na sequência de genes. Caso cele se desloque e se fixe em outro cromossomo ho- bmólogo (que contém genes para as mesmas caracte- arísticas), o cromossomo original apresentará deficiên-cia, e o que recebeu o novo pedaço apresentará dupli- cromossomocação na sequência de seus genes. Se esse pedaço se com duplicaçãoliga ao cromossomo não homólogo, há translocação. b cd Um exemplo de deleção é a síndrome do miado dogato, em que falta um segmento do cromossomo 5, o ressoldagem adque provoca malformação na face, defeitos na laringe ruptura(por causa disso o choro da criança portadora dessa dsíndrome se assemelha a um miado de gato) e defi- ab cbciência neuromotora e mental. c Em 3% a 4% dos casos de síndrome de Down, ocromossomo 21 extra está preso a outro cromossomo.Em 2% a 4% dos casos ocorre uma não disjunção namitose na fase embrionária e se formam células trissô-micas em meio a células normais. 3 Exames na gravidez a c bd a ressoldagem dos pedaços faz surgir um cromossomo com inversão A mulher grávida precisa consultar o médico desde o início da gravidez e fazer alguns exames im- translocação: troca de portantes ao longo de todo esse período. Dependen- pedaços entre cromossomos do da idade da mãe e de outros fatores, o médico ana- não homólogos lisará e discutirá com a mãe a necessidade de realizar exames adicionais, como a amniocentese, para des- 6.5 Esquemas dos quatro tipos de anomalias estruturais. cobrir a existência de algumas anomalias cromosso- As letras indicam regiões dos cromossomos com muitos miais. Esse exame consiste na retirada de uma peque- genes. na quantidade de líquido amniótico, que contém célu- las do feto. Examinando essas células após cultura de•66 Capítulo 6 Alterações cromossômicas
Aplique seus conhecimentos Leia o texto abaixo e responda ˆ quest‹o.Alterações estruturais na meiose As altera•›es estruturais modificam a sequ•n- A figura abaixo mostra dois pares de cromosso-cia de genes ao longo de um cromossomo. Quando mos hom—logos, um amarelo e outro azul. Os cro-ocorrem na meiose, elas podem ser transmitidas aos mossomos est‹o emparelhados na primeira divis‹odescendentes, e suas consequ•ncias variar‹o de da meiose.acordo com o seu tipo.Explique que tipo de alteração estrutural ocorreu entre os cromossomos e por que estão dispostos des-sa maneira.Compreendendo o texto c) um cromossomo sexual, X ou Y, na gameto- 1 O que são euploidias e aneuploidias? gênese do pai ou da mãe das crianças. 2 Como a meiose pode originar aneuploidias? 3 Cite três características de um indivíduo com sín- d) um cromossomo X quando da divisão mitótica do zigoto. drome de Down. Qual o seu cariótipo? e) um cromossomo Y quando da divisão mitótica 4 Classifique as síndromes de Turner e de Klinefelter do zigoto. quanto ao número de cromatinas sexuais, dê sua 2 (Unifesp) Os gatos possuem 38 cromossomos, fórmula cromossomial e cite as principais caracte- rísticas de um indivíduo portador dessas anomalias. com o sistema XX/XY de determinação sexual. No desenvolvimento embrionário de fêmeas, 5 O que é translocação? um dos cromossomos X é inativado aleatoria- mente em todas as células do organismo. EmRefletindo e concluindo gatos domésticos, a pelagem de cor preta (do- 1 (FGV-SP) O médico confirmou que se tratava de minante) e amarela (recessiva) são determina- das por alelos de um gene localizado no cromos- gêmeos monozigóticos, contudo um deles era somo X. Fêmeas heterozigóticas para cor da menino e o outro menina. A análise cromossômi- pelagem são manchadas de amarelo e preto. Um ca dos gêmeos indicou que o menino era normal, geneticista colocou um anúncio oferecendo re- porém a menina era portadora da síndrome de compensa por gatos machos manchados de Turner. Tal fato deve-se à perda de: amarelo e preto. A constituição cromossômica a) um cromossomo X na gametogênese da mãe desses gatos é: a) 37, YO. das crianças. b) 37, XO. b) um cromossomo Y na gametogênese do pai c) 38, XX. d) 39, XXY. das crianças. e) 39, XXX. Genética 67
3 (UFRN) A síndrome de Down, uma aneuploidia Com base nas informações desse gráfico, todas as afirmativas sobre a correlação entre o nasci- autossômica, caracteriza-se pela trissomia do mento de crianças com síndrome de Down e a cromossomo 21 e decorre do(a): idade materna estão corretas, exceto: a) erro de disjunção do cromossomo 21 durante a a) A frequência aumenta com a idade avançada. b) A frequência esperada aos 40 anos é de cerca formação dos gametas. b) fecundação de um gameta feminino diploide de 0,5%. c) A incidência aos 35 anos é, aproximadamente, por um gameta masculino haploide. c) senilidade dos ovócitos em mulheres com ida- a metade da incidência aos 40 anos. d) A incidência aos 45 anos é, aproximadamente, de a partir dos 35 anos. d) fato de as células autossômicas dos portado- três vezes maior que aos 40 anos. e) A probabilidade de incidência abaixo de 20 res terem 46 cromossomos. anos é zero.4 (PUC-SP) Uma mulher com síndrome de Turner é 7 (Cesgranrio-RJ) Assinale a alternativa que apre- cromatina negativa e daltônica. Sabe-se que é filha de um casal cujo pai é daltônico e a mãe, normal e senta três casos de aberração cromossômica que homozigótica para a visão das cores. O responsá- envolvem alteração numérica nos cromossomos. vel pelo gameta cromossomicamente anormal foi: a) deleção, monossomia e inversão a) o pai, pois ele é daltônico e lhe deu o cromos- b) inversão, poliploidia e monossomia c) haploidia, triploidia e trissomia somo X. d) deleção, inversão e duplicação b) a mãe, pois ela é normal e homozigótica. e) poliploidia, nulissomia e translocação c) o pai, pois ele lhe deu o cromossomo X. d) o pai ou a mãe, pois ambos apresentam, no 8 (Ufes) O esquema A representa uma célula com gameta, cromossomos X. 2n cromossomos. Os esquemas B e C represen- tam, respectivamente, os fenômenos de:5 (PUCC-SP) Observe o cariótipo a seguir, obtido a a) monossomia e trissomia. b) haploidia e trissomia. partir de células diploides de uma pessoa. c) monossomia e triploidia. d) haploidia e triploidia. 1 2 3 4 56 7 89 e) euploidia e aneuploidia. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 AA CC BB19 20 21 22 XSua análise permite afirmar que ele pode perten- 9 (PUC-RJ) Na espécie humana, se um óvulo nor-cer a uma mulher: mal for fecundado por um espermatozoide por-a) normal, com 47 cromossomos. tador de 24 cromossomos, será originado um in-b) com síndrome de Down. divíduo:c) com síndrome de Klinefelter. a) 2n = 46, normal. d) 2n = 48, tetrassômico.d) com daltonismo. b) 2n = 47, trissômico. e) 2n = 48, tetraploide.e) com polidactilia. c) 2n = 47, triploide.6 (UFMG) Analise o gráfico: 10 (PUC-RJ) Qual das alternativas apresenta a consti- Incidência por mil nativivos tuição cromossômica de um indivíduo que possui25 dois corpúsculos de Barr nas células interfásicas?20 a) 45, XO b) 46, XX15 c) 46, XY10 d) 47, XXY 5 e) 48, XXXY 0 Idade materna 20 25 30 35 40 45 50•68 Capítulo 6 Alterações cromossômicas
11 (FCC-SP) Considere o seguinte esquema: terminadas por um gene A (cor amarela) e outro gene P (cor preta), ambos ligados ao sexo, e ocromossomo A malhado apresenta os dois genes (A e P). B a) O que é e qual o tipo de aneuploidia que o gato I C A de José apresenta? B D b) Qual a explicação dada pelo veterinário rela- C E D cionando a anomalia com as cores do animal? E 3 (Faap-SP) Sabe-se que as anomalias cromossô-cromossomo x D II y E micas na espécie humana causam doenças ou z x síndromes, características que são representadas y por seus respectivos cariótipos. Dê o nome de z cada síndrome abaixo relacionada quando os ca- riótipos de cada caso são, pela ordem:A mutação cromossômica representada chama-se: a) 47, XXY; b) 45, XO;a) deleção. d) duplicação. c) 47, XX + 21; d) 47, XY + 21.b) inversão. e) não disjunção. 4 (Unicamp-SP) Considere as duas fases da meio-c) translocação. se de um organismo com 2n = 6 cromossomos12 (PUC-SP) Uma mulher triplo-X é fértil e produz esquematizadas abaixo e responda: óvulos normais e óvulos com dois cromossomos AA B X. Sendo casada com um homem cromossomi- camente normal, essa mulher terá chance de BB apresentar: a) apenas descendentes cromossomicamente a) Que fases estão representadas na figura A e na B? Justifique. normais. b) apenas descendentes cromossomicamente b) Que tipo de alteração aparece em uma das fi- guras? Em relação aos cromossomos, como anormais. serão as células resultantes de um processo c) 50% dos descendentes cromossomicamente de divisão com essa alteração? normais e 50% cromossomicamente anormais. c) Dê um exemplo de anomalia que seja causada d) 25% dos descendentes cromossomicamente por esse tipo de alteração na espécie humana, cujo número normal de cromossomos é 2n = 46. normais e 75% cromossomicamente anormais. e) 75% dos descendentes cromossomicamente 5 (Unip-SP) O número diploide (2n) de um organis- normais e 25% cromossomicamente anormais. mo é 18. Quantos cromossomos podemos en- contrar em um tetrassômico?Questões para análise Genética 69 1 (UFRJ) Ao analisar o cariótipo de células obtidas de uma criança com síndrome de Down, obser- vou-se que 70% das células apresentavam 47 cromossomos, por exibirem a trissomia do cro- mossomo 21, e que 30% das cAélulas apresenta- vam um cariótipo normal, ou seja, 46 cromosso- mos, sem trissomia do 21. Responda se o fenô- meno da não disjunção do par de cromossomos 21 ocorreu antes ou depois da formação do zigo- to. Justifique sua resposta. 2 (Vunesp-SP) José é uma pessoa muito interessa- da na criação de gatos. Um de seus gatos apre- senta hipoplasia testicular (testículos atrofiados) e é totalmente estéril. José procurou um veteriná- rio que, ao ver as cores preta e amarela do animal, imediatamente fez o seguinte diagnóstico: trata- -se de um caso de aneuploidia de cromossomos sexuais. As cores nos gatos domésticos são de-
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EvoluçãoCom a teoria da evolução é possível explicar comoos seres vivos se transformam, se adaptam aoambiente em que vivem e originam novas espécies. 71
capítulo 7 Teorias evolutivas Segundo o pensamento predominante atŽ meadosScience Photo Library/LatinstockNa lei da heran•a dos caracteres adquiridos Lamarck do sŽculo XVIII, cada espŽcie teria surgido de maneira afirma que o car‡ter adquirido (resultante do desenvol- independente e permaneceria sempre com as mesmas vimento pelo uso ou da atrofia pelo desuso) seria trans- caracter’sticas. AtŽ o naturalista Lineu, que criou em 1735 mitido aos descendentes. o primeiro sistema de classifica•‹o biol—gica, aceitava essa ideia, conhecida como criacionismo ou fixismo. Assim, por exemplo, a l’ngua comprida do taman- du‡ ou a do camale‹o teriam se desenvolvido em res- No in’cio do sŽculo XIX, a hip—tese de uma transfor- posta ˆs necessidades alimentares desses animais e ao ma•‹o das espŽcies passou a ser defendida por alguns uso desse —rg‹o Ð o tamandu‡ e o camale‹o usam a cientistas para explicar a diversidade das espŽcies e a l’ngua para capturar e comer insetos. Do mesmo modo, exist•ncia de f—sseis de organismos diferentes dos orga- um halterofilista desenvolveria seus mœsculos com exer- nismos atuais. c’cios e essa caracter’stica passaria para os seus filhos. 1 Lamarckismo Por tudo que sabemos hoje, apenas uma modifi- ca•‹o nos genes (muta•‹o) pode ser transmitida ˆs Segundo Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829; fi- gera•›es seguintes, e mesmo assim se esses genes gura 7.1), os organismos atuais surgiram de outros e, ˆ estiverem nas cŽlulas germinativas. Assim, ao desen- medida que o ambiente muda, os organismos tambŽm volver seus mœsculos com exerc’cios, um halterofilista mudam, o que explicaria a sequ•ncia de f—sseis. n‹o altera os genes de seus espermatozoides respon- s‡veis pelo desenvolvimento dos mœsculos. Por isso Lamarck Ž hoje mais conhecido por defender duas seus filhos n‹o ter‹o mœsculos mais desenvolvidos. leis para explicar a evolu•‹o: a lei do uso e desuso dos órgãos e a lei da herança dos caracteres adquiridos. AlŽm disso, para que o resultado de um esfor•o mus- cular ficasse ÒinscritoÓ nos genes e passasse para os filhos, De acordo com a lei do uso e desuso, um —rg‹o seria preciso um sistema complexo de mudan•as genŽ- desenvolvia-se com o uso e atrofiava-se com o desuso. ticas. Em primeiro lugar, teria de ser fabricada uma molŽ- Nessa lei h‡ uma verdade apenas parcial, pois o ambien- cula com informa•›es espec’ficas para modificar os genes te s— pode variar as caracter’sticas fenot’picas dentro que influenciam a for•a muscular. Essa molŽcula teria de de certos limites predeterminados pelo gen—tipo (norma se dirigir aos gametas, localizar os genes que influenciam de rea•‹o). AlŽm disso, para certas caracter’sticas o uso a for•a dos mœsculos e modificar de forma espec’fica a e o desuso n‹o t•m nenhuma influ•ncia. sequ•ncia de seus nucleot’deos. O novo gene teria de produzir uma prote’na que aumentasse a for•a muscular. 7.1 Em uma época na qual a maioria dos cientistas era fixista, Mas n‹o h‡ nenhuma evid•ncia de que esse complexo Lamarck defendeu a teoria de que as espécies mudam mecanismo de Òtransforma•‹o dirigidaÓ ocorra. com o tempo. Entre 1870 e 1875, o bi—logo alem‹o August Weis-72 mann (1834-1914) estabeleceu a exist•ncia de duas linhagens de cŽlulas Ð as germinativas (que originam os gametas) e as som‡ticas (que formam o corpo) Ð e mostrou que apenas as modifica•›es surgidas na linha- gem germinativa se transferem aos descendentes. Em uma de suas experi•ncias, ele cortou o rabo de camundongos por v‡rias gera•›es, mas nenhum dos descendentes nasceu com rabo menor. O experimento de Weismann foi mais uma evid•ncia contr‡ria ao lamar- ckismo. No entanto, Lamarck teve o mŽrito de ter sido o primeiro cientista a propor uma explica•‹o para a evo- lu•‹o dos seres vivos, isto Ž, uma teoria da evolu•‹o.
Aprofunde seus conhecimentosControvérsias sobre o pescoço das girafas A girafa (Giraffa camelopardalis) e o ocapi mais de 5 metros de altura, na extensão máxima de(Okapia johnstoni) formam a família Giraffidae (figura seu pescoço.7.2). O ocapi vive em florestas na região do Congo, naÁfrica. A girafa é encontrada nas savanas da África. Em 2007 os pesquisadores E. Cameron e J. du ToitAmbos devem ter evoluído a partir de um ancestral publicaram um artigo (em American Naturalist, v. 169,comum durante o período Mioceno, que durou de 23,3 p. 130-5) em que mostram que as girafas geralmentemilhões a 5,2 milhões de anos atrás. comem folhas das partes mais altas das árvores, inaces- síveis a outros herbívoros, e que suas observações A explicação clássica para o aumento do apoiam a hipótese de que o aumento do pescoço resul-pescoço da girafa é que o longo pescoço permitia que tou da competição com outros herbívoros pelo alimento.o animal conseguisse comer folhas no alto das ár-vores nas savanas da África nas épocas de seca, ancestral ocapi Adilson Secco/Arquivo da editoraquando as plantas rasteiras perdem as folhas. comum da girafa e do ocapi No entanto, alguns pesquisadores observaramque, durante a época da seca, as girafas se alimentam girafana maior parte do tempo de folhas de arbustos baixosou de árvores de altura inferior ao tamanho de seu 7.2 A girafa e o ocapi descendem de um ancestral comum.pescoço. Os pesquisadores Robert Simmons e LueScheepers propuseram, então, a hipótese de que oaumento do pescoço ao longo das gerações se deve àvantagem que ele confere quando dois machos lutamem disputa pelas fêmeas. Na luta, os machos usam opescoço para golpear o adversário, o que provocalesões que levam um deles a desistir da luta. Outros autores, porém, apontam que a primeirae a segunda vértebras no pescoço da girafa estãoposicionadas de modo a permitir a extensão comple-ta do pescoço e que as girafas comem folhagens a2 Darwinismo Science Photo Library/Latinstock Em uma viagem às ilhas Galápagos (arquipélago a 7.3 Charles Darwin. Embora a seleção natural lembre logo ooeste do Equador), Charles Darwin (1809-1882; figura nome de Darwin, o cientista inglês Alfred Russell Wallace7.3) observou espécies características que diferiam li- (1823-1913) chegou independentemente à mesmageiramente umas das outras, como os tentilhões. Co- conclusão de Darwin. O mérito deste foi ter apresentadomeçou a perceber que cada população poderia ser o uma série de evidências a favor de sua teoria.início de uma nova espécie. Evolução 73 Após sua volta à Inglaterra, Darwin continuou re-colhendo fatos relacionados com as variações de ani-mais e plantas, até que, em 1838, leu um livro do eco-nomista e clérigo inglês Thomas Malthus (1766-1834)sobre população. Nesse livro, chamou a atenção deDarwin o fato de que, apesar de muitas espécies pro-duzirem grande número de descendentes, poucos in-divíduos conseguiam sobreviver. Concluiu que os in-divíduos com mais oportunidades de sobrevivênciaseriam aqueles cujas características fossem maisapropriadas para enfrentar as condições ambientais.
Esses indivíduos teriam mais probabilidade de se • Portanto, apenas alguns, chamados por Darwin dereproduzir e deixar descendentes. Nessas condições,as variações favoráveis tenderiam a ser preservadas mais aptos, sobrevivem e deixam filhos (seleção na-e as desfavoráveis eliminadas. tural). A sobrevivência e a possibilidade de reprodu- ção dependem das características desses indivíduos, Darwin começou a suspeitar também que o me- que, por serem hereditárias, serão transmitidas acanismo da evolução poderia ter alguma semelhança seus filhos.com a seleção artificial, processo em que o ser humanoseleciona para reprodução espécies animais e vegetais • Pela seleção natural as espécies serão representadascom características desejáveis e despreza as demais.Assim surgiram, por exemplo, todas as raças de cães, por indivíduos adaptados ao ambiente em que vivem.carneiros, cavalos, vacas; as variedades de milho, frutos, Veja como seria uma explicação darwinista para aetc. (figura 7.4). língua comprida do camaleão (ou do tamanduá): em uma Desse modo, nascia o conceito de seleção natural, população inicial de camaleões, alguns indivíduos pos-sobre o qual Darwin afirmou: “A essa preservação de suíam língua mais comprida que outros. Essa caracte-variações favoráveis e rejeição de variações prejudiciais rística seria hereditária e os indivíduos com língua maioreu chamo de seleção natural”. passaram a ter maiores chances de capturar insetos. O processo repetiu-se ao longo das gerações e a frequên- Pelo constante e lento processo de seleção ao lon- cia de animais de língua mais comprida aumentou dego das gerações, as espécies podem se diversificar e maneira gradativa.tornar-se adaptadas ao ambiente em que vivem. O principal problema da teoria darwiniana foi nãoEvolução por seleção natural explicar a origem e a transmissão das variações; as mutações e as leis de Mendel não eram conhecidas na O mecanismo da evolução por seleção natural pro- época.posto por Darwin apresenta seis etapas: 3 Neodarwinismo• Os indivíduos de uma mesma espécie mostram mui- A teoria atualmente aceita para explicar a evolução tas variações na forma e na fisiologia. é o neodarwinismo ou teoria sintética, desenvolvida a partir da década de 1930 com a contribuição de vários• Boa parte dessas variações é transmitida aos des- cientistas, como J. B. S. Haldane (1892-1964), R. A. Fisher (1890-1962), T. Dobzhansky (1900-1975), Sewall Wright cendentes. (1889-1988), George Gaylord Simpson (1902-1984), G. Ledyard Stebbins (1906-2000) e Ernst Mayr (1904-• Se todos os indivíduos de uma espécie se reprodu- -2005), entre outros. zissem, as populações cresceriam aceleradamente, em progressão geométrica.• Como os recursos naturais são limitados, os indivídu- os de uma população lutam por sua sobrevivência e pela sobrevivência de sua prole. Pictor International/Keystone Dale C. Sparta/Corbis Robert Dowling/CorbisDálmata Pointer alemão Chinese crested toy dog7.4 As diversas raças de cães foram criadas pelo ser humano por meio de cruzamentos seletivos, provavelmente a partir do lobo. Esse processo é chamado de seleção artificial. Darwin supôs que um processo semelhante poderia ter ocorrido na natureza e ter eliminado as formas menos adaptadas e favorecido as mais adaptadas.•74 Capítulo 7 Teorias evolutivas
O neodarwinismo demonstra que a evolu•‹o Ž re- Entretanto, como a popula•‹o est‡ normalmentesultado da a•‹o de v‡rios fatores, como a sele•‹o natu- bem adaptada ao seu ambiente, Ž bem mais prov‡velral, a muta•‹o, a deriva genŽtica e a migra•‹o. Mostra que uma muta•‹o provoque o surgimento de caracte-ainda que todos esses fatores alteram a frequ•ncia re- r’sticas desvantajosas. As muta•›es que provocam mu-lativa dos genes, o que torna poss’vel um estudo mate- dan•as pequenas e que, eventualmente, tragam algumam‡tico da evolu•‹o. vantagem podem acumular-se ao longo das gera•›es por meio da sele•‹o natural e contribuir para a melhor Um fato importante para o desenvolvimento da adapta•‹o do organismo ao seu ambiente.teoria da evolu•‹o foi a redescoberta, em 1900, das leisde Mendel, que, apesar de terem sido publicadas em A reprodu•‹o sexuada n‹o cria novos genes (papel1866, tinham permanecido ignoradas pela comunidade da muta•‹o), mas os reœne em novas combina•›es, ocient’fica da Žpoca. Eliminava-se, assim, uma das obje- que aumenta a variedade genŽtica, combust’vel da evo-•›es contra Darwin: a de que os fatores respons‡veis lu•‹o. Sem variedade, n‹o pode haver sele•‹o naturalpelas caracter’sticas se misturam nos filhos. nem evolu•‹o. Ao produzir grande nœmero de indiv’duos diferentes, esse tipo de reprodu•‹o fornece vasto campoVariedade genética: mutações para a sele•‹o natural e aumenta a velocidade do pro-e reprodução sexuada cesso evolutivo. A longo prazo, tambŽm ajuda as espŽ- cies a se espalharem por uma diversidade de ambientes. Foram os trabalhos de Thomas Morgan, a partir de Um indiv’duo menos adaptado em determinado am-1909, que introduziram a express‹o alteração genética. biente pode ser mais adaptado em outro.Depois, com a descoberta de que o gene corresponde aum trecho da molŽcula de DNA, essa altera•‹o, chama- AlŽm disso, a reprodu•‹o sexuada Ž uma prote•‹oda de muta•‹o, p™de ser explicada como uma mudan•a contra parasitas, pois, por produzir indiv’duos genetica-na sequ•ncia de bases nitrogenadas do DNA, matŽria- mente diferentes, alguns poder‹o possuir prote’nas que-prima para a sele•‹o natural. n‹o se encaixam nas do parasita e este n‹o conseguir‡ penetrar nas cŽlulas. Desse modo, a reprodu•‹o sexuada A muta•‹o pode ser provocada por um defeito no produz indiv’duos mais resistentes ˆs doen•as que ata-pr—prio mecanismo de duplica•‹o do DNA ou por fatores cavam seus pais. Uma observa•‹o que parece apoiar essaambientais, como os raios ultravioleta, a radioatividade, hip—tese Ž que espŽcies que se reproduzem sexuada-certos v’rus e a a•‹o de produtos qu’micos, como ben- mente s‹o mais resistentes ˆ invas‹o de parasitas quezimidazol, ‡cido nitroso, hidrazina, g‡s mostarda, meta- espŽcies assexuadas.nol e outros. A resistência de insetos Algumas muta•›es, como a da anemia falciforme, aos inseticidasalteram genes isoladamente (muta•›es g•nicas). Outraspodem alterar peda•os inteiros de cromossomos e mo- Os cientistas j‡ estudaram v‡rios casos de sele•‹odificar a sequ•ncia de genes em um cromossomo ou natural. O processo Ž mais facilmente observado emmesmo o nœmero de cromossomos (altera•›es ou mu- popula•›es que se reproduzem de forma r‡pida, comota•›es cromoss™micas). bactŽrias e certos insetos que atacam planta•›es. Quando ocorrem nas cŽlulas som‡ticas, as muta- Em uma popula•‹o de insetos, a alta taxa de re-•›es n‹o s‹o transmitidas aos descendentes. Se s‹o produ•‹o por via sexuada fornece popula•›es extre-produzidas nas cŽlulas germinativas, podem passar ˆs mamente variadas, nas quais a quantidade de genesgera•›es seguintes, nas quais podem fazer surgir novas mutantes diferentes Ž muito alta. Quando essa popula-caracter’sticas. •‹o Ž submetida a determinado inseticida por um per’o- do prolongado, os indiv’duos sens’veis morrem e os As muta•›es s‹o um acontecimento raro; portan- mutantes resistentes sobrevivem. Gradativamente,to, em princ’pio, sua frequ•ncia Ž muito baixa na popu- gera•‹o ap—s gera•‹o, diminui a quantidade de sens’veisla•‹o. Elas ocorrem ao acaso, sem nenhuma liga•‹o com e aumenta a de resistentes.as caracter’sticas do meio. Por exemplo, se um organis-mo vive em um lugar frio, esse ambiente n‹o favorece Podemos entender a sele•‹o natural como umao aparecimento de muta•›es que aumentem a defesa reprodu•‹o diferencial: no in’cio, os mutantes resistentescontra o frio. Diversas muta•›es n‹o relacionadas ao frio s‹o raros; a partir do momento em que o inseticida apa-poder‹o ocorrer. Mas, se por acaso aparecer uma mu- rece, esses mutantes passam a ter muito mais possibi-ta•‹o favor‡vel, ela ser‡ selecionada positivamente e, lidade de sobreviver que os indiv’duos sens’veis, quecom isso, o nœmero de indiv’duos portadores dessa mu- s‹o a maioria da popula•‹o. Assim, esses mutantesta•‹o aumentar‡ com o tempo. Evolução 75
podem deixar uma prole maior e os indivíduos sensíveis Michael Gore/Frank Lane Picture Agency/Corbis morrem antes de se reproduzirem ou vivem pouco tem- po, deixando poucos descendentes. Por isso a frequên- 7.5 O tentilhão de solo (Geospiza magnirostis) estudado pelo cia de indivíduos resistentes aumenta aos poucos e eles casal Grant. acabam constituindo praticamente toda a população. grandes, as quais os pássaros de bico pequeno eram ƒ importante ressaltar que a mutação resistente incapazes de consumir. Os pesquisadores verificaram ao inseticida não foi provocada pelo produto. Ela já exis- que, justamente durante a seca, a mortalidade foi maior tia em baixa frequência. A ação do inseticida consistiu entre esses pássaros. em selecionar positivamente a mutação e espalhá-la na população. ƒ claro que esse tipo de inseticida se torna Comparando o tamanho do bico dos pássaros an- incapaz de controlar o crescimento dos insetos a partir tes e depois da seca, os pesquisadores constataram que, do momento em que toda a população for constituída na média, ele aumentou. por mutantes resistentes. Nesse exemplo, indivíduos com determinado fe-A resistência de bactérias aos nótipo extremo da variação normal de uma populaçãoantibióticos (pássaros de bico grande) foram favorecidos em relação aos pássaros de bico pequeno e médio. Essa seleção é Com bactérias e antibióticos ocorre fen™meno se- chamada de seleção direcional. melhante ao da resistência de insetos a inseticidas. Eventualmente aparece um mutante capaz de, por Em outros casos, a seleção natural elimina indiví- exemplo, fabricar uma enzima que pode destruir o an- duos muito diferentes da média, com características tibiótico (essa nova bactéria pode surgir também por extremas, favorecendo indivíduos com fenótipos inter- conjugação, ao receber genes de outra bactéria que mediários. Em algumas espécies de lagartos, por exem- conferem resistência ao antibiótico). Se não houver anti- plo, foi observado que as formas muito pequenas tinham biótico no meio em que esse mutante se encontra, sua dificuldade de defender seu território contra outros la- característica não lhe traz nenhuma vantagem. Pelo gartos, e as formas muito grandes tinham mais chance contrário, o tempo e a energia gastos para fabricar a en- de ser capturadas por corujas. Essa seleção é chamada zima diminuem sua velocidade de reprodução. Portanto, de seleção estabilizadora e ocorre em populações adap- esse indivíduo é menos adaptado, não aumenta de nú- tadas a um ambiente relativamente estável. mero na população e perde-se por seleção natural. A presença do antibiótico pode alterar essa situação: as Na seleção disruptiva, os indivíduos com fenótipos bactérias sensíveis morrem e as resistentes sobrevivem extremos são favorecidos em relação aos indivíduos e aumentam de número na população. com fenótipos intermediários. Suponhamos, por exem- plo, que na ilha Dafne Maior houvesse apenas dois tiposO bico dos tentilhões de alimento disponíveis para os pássaros: sementes duras e sementes pequenas em fendas estreitas nas A partir de 1973, Peter e Rosemary Grant, pesqui- rochas. Os pássaros de bico grande conseguiriam so- sadores da Universidade de Princeton (Estados Unidos), breviver comendo as sementes duras e os pássaros de e seus colaboradores estudaram a evolução do bico de bico pequeno também conseguiriam sobreviver comen- tentilhões em Dafne Maior, pequena ilha de Galápagos. do as sementes nas fendas das rochas. Os pássaros de bico médio seriam selecionados negativamente. Eles observaram que, entre os tentilhões do solo (do gênero Geospiza), os de bico maior e mais forte Anemia falciforme conseguiam abrir e comer sementes grandes e peque- nas, enquanto os pássaros de bico menor só conse- Com a seleção natural é possível explicar, ainda, por guiam comer sementes pequenas. Quanto maior e mais que, em certas regiões da çfrica, a frequência do gene forte o bico, maior a semente que o pássaro era capaz para anemia falciforme (ou siclemia) tornou-se muito alta. de comer. O tamanho do bico é uma característica Os indivíduos homozigotos para esse gene (que possuem genética: pássaros de bico grande originam filhotes dois alelos que condicionam a anemia falciforme) apre- também de bico grande (figura 7.5). De 1976 a 1977, a ilha passou por um período de seca muito forte, o que provocou grande redução na produção de sementes. A maioria das plantas que so- breviveram à seca era do tipo que produzia sementes¥76 Cap’tulo 7 Teorias evolutivas
sentam anemia e problemas circulatórios que podem ser lar em função das características que os tornam maisfatais. Os heterozigotos (indivíduos com um alelo que atraentes. Por exemplo, os pavões exibem-se para ascondiciona a anemia e outro alelo normal) ou não têm a fêmeas, que escolhem aqueles com cauda mais vistosa;doença ou a têm em forma muito branda, que não preju- o resultado é que, ao longo das gerações, a cauda dodica a sobrevivência. Além disso, eles são resistentes à pavão torna-se maior e mais vistosa.malária, doença provocada pelo protozoário plasmódio,comum na região e que parasita a hemácia e o fígado. O processo pelo qual certas características se- xuais se espalham, por causa da maior facilidade para Assim, os indivíduos heterozigotos têm vantagem conseguir parceiros para a reprodução, é chamado desobre as pessoas sem alelos para anemia falciforme (pois seleção sexual.estas podem contrair a doença) e sobre os portadores dealelos para a doença em homozigose (pois eles morrem Para alguns pesquisadores, características como acedo). A sobrevivência dos heterozigotos garante, naque- cauda do pavão e o colorido das penas de muitos pássa-las regiões africanas, uma frequência maior de indivíduos ros ou das escamas de várias espécies de peixes funcio-heterozigotos do que em regiões onde não há malária. nam como um sinal de que o animal não tem doenças causadas por parasitas. Nesse caso, a fêmea estaria es-Seleç‹o sexual colhendo os animais saudáveis para ter filhos, que herda- rão as características responsáveis pelo sucesso dos pais. Algumas características foram selecionadas e seespalharam na população porque ajudam o indivíduo a Se a seleção sexual for definida de forma mais ampla,conseguir um parceiro sexual. Em alguns casos, as como uma seleção de características que conduzem, emfêmeas escolhem os machos com quem vão se acasa- última análise, ao sucesso reprodutivo do indivíduo, ela pode ser considerada um caso especial de seleção natural.Aprofunde seus conhecimentosA polêmica história das mariposas A história das mariposas de Manchester, In- A explicação para essa mudança resultou dasglaterra, aparece em vários livros como um exem- pesquisas do cientista inglês Bernard Kettlewell (1907-plo clássico de evolução por seleção natural. No -1979), realizadas na década de 1950. Nas regiões nãoentanto, ela tem sido alvo de críticas por parte de poluídas, os pássaros localizavam e comiam com maisalguns cientistas. facilidade as mariposas escuras, pois as formas claras ficavam camufladas sobre os troncos cobertos de li-A história tradicional quens brancos. A poluição provocada pela industriali- zação destruiu os liquens e escureceu os troncos. Com Há duas variedades principais dessa espécie de isso, as formas escuras ficaram mais camufladas e pro-mariposa (Biston betularia): uma de cor cinza-clara e tegidas dos pássaros Ð ao contrário das formas clarasoutra mais escura. Antes da industrialização, por vol- Ð e aumentaram de número. Esse fen™meno ficou co-ta de 1850, as mariposas claras eram mais comuns nhecido como melanismo industrial (a forma maisem Manchester. Após a Revolução Industrial, a varie- escura é chamada de forma mel‰nica) e ocorreu tam-dade escura passou a ser dominante nas áreas próxi- bém com muitas outras espécies de mariposas quemas às indústrias Ð por volta de 1900 ela já represen- vivem em áreas poluídas em outros locais do mundo.tava mais de 90% da população dessas mariposas nasregiões industrializadas da Inglaterra.Michael W. Tweedie/Science Photo Library Michael W. Tweedie/Science Photo LibraryAB7.6 Mariposas escuras e claras colocadas sobre troncos de árvores em regiões não poluídas (A) e poluídas (B). Evolução 77
Críticas e réplicas em vários artigos (como o de Liebert e Brakefield), porém, há fotos de mariposas vivas que pousaram Alguns cientistas afirmaram que as mariposas naturalmente nos ramos e troncos (figura 7.7). O pon-em condições naturais não repousam sobre os tron- to importante é que essas fotos têm apenas a funçãocos, citando até mesmo o pesquisador inglês Michael de ilustrar a camuflagem das duas formas de maripo-Majerus. Contudo, o que Majerus afirma (em seu livro sas e não de mostrar o lugar preferido de repousoMelanism: evolution in action, página 122) é que desses insetos, nem de servir de evidência de que aesses insetos geralmente repousam em partes não predação dos pássaros foi um fator importante deexpostas dos troncos, em três locais: a) nos troncos, seleção natural. As evidências para isso vêm de ex-algumas polegadas abaixo da junção com os ramos, perimentos que contam o número de mariposasna região de sombra; b) na parte de baixo dos ramos; brancas e negras soltas e recapturadas em regiõesc) nos ramos com folhas. Convém lembrar que os poluídas e não poluídas: um número maior de maripo-pássaros procuram por mariposas em todas as par- sas claras é capturado nos ambientes não poluídos etes da árvore, que são igualmente afetadas pela po- um número maior de mariposas escuras nos ambien-luição, o que torna a forma escura mais camuflada tes poluídos.nas regiões poluídas, independentemente do localonde repouse. Esses resultados apoiam a hipótese de que as mariposas camufladas têm mais chance de sobrevi- Embora a diferença de camuflagem entre as vência. Rory Howlett e Michael Majerus compara-duas formas seja menor nas posições mais protegidas ram também a predação das mariposas em troncos,do que nas partes expostas dos troncos, experimen- ramos e regiões de sombra e observaram que, em re-tos feitos por Rory Howlett e Michael Majerus mostra- giões poluídas, mais formas claras foram pegas porram uma diferença pequena entre os dois casos. Por pássaros do que formas escuras. Finalmente, a partirisso, segundo esses cientistas, a discussão acerca dos da década de 1960, a redução da poluição em algumaslocais de repouso das mariposas não inviabiliza a regiões industriais – incluindo Manchester – permitiuconclusão de Kettlewell. que os liquens crescessem novamente nas árvores (figura 7.7). Com isso, as mariposas claras tornaram- As fotos que aparecem na maioria dos livros -se novamente mais numerosas que as escuras.didáticos foram feitas muitas vezes com mariposasmortas e coladas nos troncos. No livro de Majerus e B A 7.7 Mariposas vivas fotografadas em locais naturais de pouso. A (cortesia de Michael Majerus): a redução da poluição nessa região (Cambridge) favorece o crescimento de liquens e o aumento da forma clara, como a da foto; B (cortesia de Michael Majerus): mariposa escura, que atingiu frequência maior que 90% nas regiões poluídas na década de 1960. Na região da foto (South London), a poluição está diminuindo e os liquens começam a crescer.¥78 Cap’tulo 7 Teorias evolutivas
Aplique seus conhecimentosLeia o texto abaixo e responda às questões.Interpretando Darwin No seu livro A origem das espécies, Charles ter maior chance de sobreviver e deixar descenden-Darwin refere que: “[...] uma mudança acidental no ta- tes. Esses descendentes provavelmente herdariammanho e na forma do corpo, ou na curvatura e tama- essa tendência. [...] Assim, posso compreender comonho da probóscide, pequena demais para ser notada uma flor e a abelha podem, lentamente [...], modificar-por nós, poderia favorecer a abelha ou outro inseto, de -se e tornar-se adaptadas umas às outras através datal maneira que um indivíduo com essa característica constante preservação de indivíduos que apresentampoderia conseguir seu alimento mais rapidamente e ligeiras modificações em sua estrutura”.1 Que fenômeno origina o que Darwin chama de “uma mudança acidental no tamanho e na forma do cor- po”? Ele sabia explicar como mudanças desse tipo aparecem?2 A que processo Darwin se refere no trecho “[...] um indivíduo com essa característica poderia conseguir seu alimento mais rapidamente e ter maior chance de sobreviver e deixar descendentes”?Compreendendo o texto 12 Qual é a importância da diversidade ambiental e 1 Enuncie e analise as duas leis de Lamarck. do isolamento geográfico no processo evolutivo? 2 Que conceito foi desenvolvido por Darwin para 13 Quando podemos afirmar que duas populações explicar a evolução das espécies? se transformaram em duas espécies diferentes? 3 Que crítica pode ser feita ao darwinismo? 14 Conceitue deriva genética. 15 O que são e qual a importância dos fósseis? 4 Quais as causas da mutação? Por que ela ocorre 16 O que é irradiação adaptativa? 17 Conceitue evolução convergente. ao acaso? 18 Qual a diferença entre órgãos homólogos e análo- 5 Todas as mutações são hereditárias? Por quê? gos? Cite exemplos. 6 Certa mutação provocada por radioatividade re- 19 O que a sequência de aminoácidos das proteínas sulta em uma característica que dá resistência à pode indicar sobre a evolução? radioatividade? Refletindo e concluindo 7 Qual a relação entre reprodução sexuada e varie- 1 (Ufes) Os pesquisadores Robert Simmons e Lue dade genética? Scheepers questionaram a visão tradicional de como a girafa desenvolveu um pescoço compri- 8 Explique o aparecimento de uma população de do. Observações feitas na África demonstraram que as girafas, que atingem alturas de 4 a 5 me- bactérias resistentes a um antibiótico. tros, geralmente se alimentam de folhas a 3 me- tros do solo. O pescoço comprido é usado como 9 De acordo com a teoria sintética da evolução, que uma arma nos combates corpo a corpo pelos machos na disputa por fêmeas. As fêmeas tam- fatores podem alterar a frequência dos genes de bém preferem acasalar com machos de pescoço uma população? grande. Esses pesquisadores argumentam que o pescoço da girafa ficou grande devido à seleção10 Sabendo que a frequência de indivíduos aa de Evolu•‹o 79 uma população é de 4%, determine a frequência dos alelos A e a e a frequência dos genótipos possíveis. 11 A frequência de um gene para um caráter domi- nante em uma população em equilíbrio é 0,20. Calcule a frequência de heterozigotos.
sexual: machos com pescoços mais compri- 3 (UFMS) O gráfico a seguir representa uma popu- dos deixavam mais descendentes do que ma- chos com pescoços mais curtos. (SIMMONS & lação de mosquitos transmissores da dengue que SCHEEPERS, 1996. American Naturalist, vol. 148, foi submetida à aplicação continuada de inseticida p. 771-86; adaptado.) durante vários meses. Sobre a visão tradicional de como a girafa de- senvolve um pescoço comprido, é correto afir- Número de mosquitos (em milhares) 6 começo da aplicação mar que: de DDT a) na visão tradicional baseada em Darwin, a gi- 5 IV fim da aplicação rafa adquire o pescoço comprido pela lei de I de DDT uso e desuso. As girafas que esticam seus pescoços geram uma prole que já nasce de 4 V pescoço mais comprido, e, cumulativamente, através das gerações, o pescoço, em média, II aumenta de tamanho. 3 b) na visão tradicional baseada em Lamarck, a girafa adquire o pescoço comprido com a so- 2 brevivência diferencial de girafas. Aquelas com o pescoço comprido conseguem se alimentar 1 III de folhas inacessíveis às outras e deixam, por- Tempo (meses) tanto, mais descendentes. c) na visão tradicional baseada em Lamarck, a 0 girafa adquire o pescoço comprido pela lei de 1 23 456 7 8 uso e desuso. Aquelas com o pescoço com- prido conseguem se alimentar de folhas ina- A seleção de organismos resistentes ao inseticida cessíveis às outras e deixam, portanto, mais manifestou-se na parte: descendentes. a) I da curva. d) na visão tradicional baseada em Darwin, a gi- b) II da curva. rafa adquire o pescoço comprido com a sobre- c) III da curva. vivência diferencial de girafas. Aquelas com o d) IV da curva. pescoço comprido conseguem se alimentar e) V da curva. de folhas inacessíveis às outras e deixam, por- tanto, mais descendentes. 4 (PUC-SP) “Apesar de todos os alertas dos médi- e) na visão tradicional baseada em Darwin, a girafa adquire o pescoço comprido com a cos, o uso de antibióticos de modo inadequado sobrevivência diferencial de girafas. As gira- causa cada vez mais infecções resistentes [pro- fas que esticam seus pescoços geram uma vocadas por bactérias]... Médicos sugerem que a prole que já nasce de pescoço mais compri- melhor forma de combater o problema é usar os do, e, cumulativamente, através das gera- antibióticos sempre na dose prescrita e pelo ções, o pescoço, em média, aumenta de ta- tempo certo.” (Revista Veja, n. 42, 2003.) manho. Com relação ao desenvolvimento das linhagens de bactérias resistentes a antibióticos referido no 2 (UFPE-UFRPE) Um antibiótico pode perder a efi- texto, assinale a afirmativa incorreta. a) Por mutações ao acaso, surgem bactérias re- ciência no combate a bactérias, principalmente, se usado de forma inadequada. Essa perda de efi- sistentes aos antibióticos. ciência pode ser justificada pela ocorrência de b) Com a eliminação das bactérias sensíveis aos dois fatores: a) migração e oscilação genética. antibióticos, as bactérias mutantes proliferam b) oscilação genética e especiação. dando origem a linhagens resistentes. c) mutação e seleção. c) Ocorrem mutações nas bactérias para adap- d) mutação e irradiação adaptativa. tá-las aos antibióticos, de modo que a resis- e) seleção e convergência adaptativa. tência é transmitida a seus descendentes. d) Ao matar as bactérias sensíveis, o antibiótico¥80 Cap’tulo 7 Teorias evolutivas deixa disponíveis às bactérias resistentes os recursos do ambiente. e) Com a utilização de antibióticos, bactérias re- sistentes são selecionadas. 5 (UFPR) A seleção natural é um dos principais fa- tores responsáveis pela evolução, juntamente com a mutação, a deriva genética e a migração
genŽtica. Para que a sele•‹o natural ocorra em 7 (Unifesp) Segundo as ideias de Darwin, uma espŽ- uma popula•‹o, Ž imprescind’vel que haja: cie selvagem transmite ao longo das gera•›es as a) diversidade da composi•‹o genŽtica dos indi- caracter’sticas que lhe favorecem a sobreviv•ncia v’duos da popula•‹o. em determinado ambiente. (Veja, 10/8/2005.) Para que a afirma•‹o seja verdadeira, Ž necess‡- b) altera•‹o do meio ambiente, propiciando o rio que essas caracter’sticas sejam: favorecimento de alguns indiv’duos da po- a) constantes na popula•‹o, dominantes e estejam pula•‹o. correlacionadas ˆ sobreviv•ncia do indiv’duo. c) informa•›es genŽticas an™malas que produ- b) afetadas pela sele•‹o natural, genŽticas e de zam doen•as quando em homozigose. maior frequ•ncia na popula•‹o. d) disputa entre os indiv’duos, com a morte dos c) dominantes, proporcionem sucesso reprodu- menos aptos. tivo e apresentem alta variabilidade. e) muta•‹o em taxa compat’vel com as exig•n- d) transmiss’veis ˆ descend•ncia, inalter‡veis cias ambientais. pelo ambiente e est‡veis nas gera•›es.6 (Fuvest-SP) Um determinado tipo de prote’na, e) vari‡veis na popula•‹o, herd‡veis e estejam presente em praticamente todos os animais, correlacionadas ao sucesso reprodutivo. ocorre em tr•s formas diferentes: a forma P, a forma PX, resultante de muta•‹o no gene que co- 8 (PUC-SP) Uma barreira geogr‡fica separou a po- difica P, e a forma PY, resultante de muta•‹o no gene que codifica PX. A ocorr•ncia dessas muta- pula•‹o A em dois grupos designados por A1 e •›es p™de ser localizada nos pontos indicados A2. Com o decorrer do tempo A1 e A2 foram se pelos ret‰ngulos escuros na ‡rvore filogenŽtica, diferenciando e deram origem, respectivamente, com base na forma da prote’na presente nos gru- a duas popula•›es designadas por B1 e B2. Indiv’- pos de animais I, II, III, IV e V. duos de B1 e B2 foram levados para laborat—rio e, cruzados, produziram todos os descendentes es-I II III IV V tŽreis e com sŽrios problemas genŽticos.Indique a alternativa que mostra as prote’nas en- Com rela•‹o ˆ descri•‹o acima, foram aventadascontradas nos grupos de animais I a V. as seguintes hip—teses: I A1 e A2 podem ter passado por est‡gios em Proteína P Proteína PX Proteína PY que deram origem a subespŽcies. a) I, IV e V III II II B1 e B2 podem ser duas espŽcies distintas. III As prote’nas produzidas por indiv’duos das b) IV e V I e III II popula•›es A1 e A2 devem apresentar maior c) IV e V II I e III semelhan•a entre si do que as produzidas por B1 e B2. d) I e II III IV e V Pode-se considerar: a) apenas I e II vi‡veis. e) I e III II IV e V b) apenas I e III vi‡veis. c) apenas II e III vi‡veis. d) I, II e III vi‡veis. e) apenas uma delas vi‡vel. 9 (UFPE) G. H. Hardy e W. Weinberg postularam que, em uma popula•‹o, sob condi•›es especiais, as frequ•ncias dos alelos, e de cada gen—tipo, permanecem constantes gera•‹o ap—s gera•‹o. Para que isso ocorra, segundo os referidos auto- res, Ž necess‡rio que (indique as afirmativas ver- dadeiras e falsas): ( ) n‹o haja press‹o de sele•‹o natural, uma vez que esta tende a selecionar determinados alelos em detrimento de outros, que podem desaparecer. Evolução 81
( ) não ocorram fluxos migratórios, os quais como uma evidência bioquímica do processo acarretam troca de alelos entre populações diferentes. evolutivo. ( ) os cruzamentos, nas populações, ocorram ao (02) Além do estudo das proteínas, o sequencia- acaso, ou seja, as populações sejam pan- -míticas. mento do DNA também permite estudos ( ) os novos alelos, que surjam por mutação, se evolutivos. incorporem rapidamente ao estoque gênico. (04) Quanto à hemoglobina, o quadro mostra que ( ) nas populações demasiadamente pequenas, os cruzamentos sejam ao acaso, a partir de o gorila é uma espécie mais próxima do ho- seu estabelecimento. mem do que o chimpanzé.10 (UFPI) Em 1908, os cientistas Hardy e Weinberg (08) Análises cromossômicas também permitem formularam um teorema cuja importância está no fato de ele estabelecer um modelo para o compor- traçar linhas evolutivas. tamento dos genes nas populações naturais. Se os valores das frequências gênicas de uma popula- (16) Com relação à hemoglobina, o cavalo apre- ção, observada ao longo de gerações, forem signi- ficativamente diferentes dos valores esperados senta maior similaridade com o gorila do que através da aplicação do teorema, pode-se concluir corretamente que: com o homem. a) a população estudada é infinitamente grande, (32) O fato de não haver diferenças entre a hemo- inviabilizando a aplicação do teorema. globina do chimpanzé e a do homem nos b) não houve a atuação dos fatores evolutivos permite classificá-los como pertencentes ao mesmo gênero. sobre a população. Dê a soma dos números correspondentes às pro- c) a população encontra-se em equilíbrio genético. posições corretas. d) a população está evoluindo, uma vez que as 12 (UFPI) Em uma população isolada e em equilíbrio, frequências gênicas foram alteradas. e) os cruzamentos nessa população ocorrem ao a frequência do gene causador do albinismo é 0,2. acaso. Qual a frequência de indivíduos albinos nessa po- 11 (UFSC) O quadro a seguir mostra a comparação pulação? do número de aminoácidos diferentes nas ca- a) 0,2% c) 8% e) 20% deias polipeptídicas da hemoglobina de vários mamíferos. A análise bioquímica de polipeptídios b) 4% d) 10% e proteínas, além de outras evidências, permite aos cientistas traçarem as linhas evolutivas dos 13 (Cesgranrio-RJ) Em uma determinada população diferentes grupos de seres vivos. a capacidade de enrolar a língua é determinada por um gene dominante A. Nessa mesma popula- ção foi observado que 64% das pessoas apresen- tam essa característica. A frequência esperada de indivíduos heterozigotos será de: a) 10%. c) 36% e) 70% b) 16%. d) 48%EspŽcies comparadas Nœmero de 14 (Ufes) Com relação à evolução, observe as afir- amino‡cidos diferentes homem × chimpanzé mativas abaixo. homem × gorila 0 I Fósseis são restos ou impressões deixadas 2homem × macaco Rhesus 12 por seres que habitaram a Terra no passado e macaco Rhesus × gorila 14 constituem provas de que nosso planeta foi homem × cavalo 43 habitado por seres diferentes dos que existem cavalo × gorila 45 atualmente. II A explicação mais lógica para as semelhançasCom respeito ao quadro e às evidências da evolu- estruturais entre seres vivos com aspectos eção dos seres vivos, assinale a(s) proposição(ões) modos de vida diferentes é que eles descen-correta(s). dem de um mesmo ancestral.(01) O fato de encontrarmos a enzima tripsina des- III A semelhança entre as proteínas de diferentes seres vivos pode ser explicada admitindo que de protozoários até mamíferos não serve esses seres tenham tido um ancestral comum. IV A teoria que admite que as espécies não se al- teram no decorrer do tempo denomina-se fixismo.•82 Capítulo 7 Teorias evolutivas
Assinale: b) Como a mudança ocorrida na população seria a) se apenas I, II e III estiverem corretas. explicada pela teoria de Lamarck? b) se apenas II, III e IV estiverem corretas. c) se apenas I, III e IV estiverem corretas. 3 (Fuvest-SP) Devido ao aparecimento de uma d) se todas estiverem corretas. e) se todas estiverem incorretas. barreira geográfica, duas populações de uma mesma espécie ficaram isoladas por milhares deQuest›es para an‡lise anos, tornando-se morfologicamente distintas. 1 (Fuvest-SP) Uma colônia de bactérias em que to- a) Explique sucintamente como as duas popula- dos os indivíduos se originaram de uma única célu- ções podem ter-se tornado morfologicamen- la era incapaz de metabolizar lactose. Durante vá- te distintas no decorrer do tempo. rias gerações, essas bactérias foram cultivadas em b) No caso de as duas populações voltarem a meio que continha glicose e lactose. Dessa cultura, entrar em contato pelo desaparecimento da foram retiradas duas amostras com quantidades barreira geográfica, o que indicaria que houve iguais de células, que foram transferidas para no- especiação? vos meios de cultura: o meio A continha apenas glicose e o meio B apenas lactose como únicas 4 (Vunesp-SP) Considere duas populações diferen- fontes de carbono. O gráfico abaixo mostra as cur- vas de crescimento bacteriano nas culturas A e B. tes, 1 e 2, cada uma com 200 indivíduos diploides, portanto, com 400 alelos. A população 1 apresen-Nœmero de bactŽrias vi‡veis 9 ta 90 indivíduos com genótipo AA, 40 indivíduos (escala logar’tmica) 8 com genótipo Aa e 70 indivíduos com genótipo aa. 7 A população 2 apresenta 45 indivíduos com ge- 6 nótipo AA, 130 indivíduos com genótipo Aa e 25 5 indivíduos com genótipo aa. 4 a) Qual a frequência dos alelos A e a em cada 3 2 uma das populações? 1 b) Qual delas tem a maioria dos indivíduos ho- { Tempo mozigotos? Explique. X cultura A 5 (Uerj) Segundo o teorema de Hardy-Weinberg, cultura B uma população ideal deve atingir o equilíbrio, ou estado estático, sem grandes alterações de seu a) Como surgiram as bactérias capazes de so- reservatório genético. Em uma das ilhas do arqui- breviver na cultura B? pélago de Galápagos, uma das condições estabe- lecidas por Hardy e Weinberg para populações b) Dê a razão para a diferença entre as curvas A e ideais foi seriamente afetada por uma erupção B no intervalo X. vulcânica ocorrida há cerca de cem mil anos. Essa erupção teria diminuído drasticamente a popula-2 (Unicamp-SP) O melanismo industrial tem sido fre- ção de jabutis gigantes da ilha. a) Cite duas das condições propostas por Hardy quentemente citado como exemplo de seleção na- tural. Esse fenômeno foi observado em Manches- e Weinberg para que o equilíbrio possa ser ter, na Inglaterra, onde, com a industrialização ini- atingido. ciada em 1850, o ar carregado de fuligem e outros b) Defina o conceito de evolução em função da poluentes provocou o desaparecimento dos liquens frequência dos genes de uma população e in- de cor esbranquiçada que viviam no tronco das ár- dique de que forma a diminuição da população vores. Antes da industrialização, esses liquens per- afetou a evolução dos jabutis gigantes. mitiam a camuflagem de mariposas da espécie Biston betularia de cor clara, que eram predomi- 6 (UFRJ) Alguns anfíbios possuem venenos que nantes. Com o desaparecimento dos liquens e es- curecimento dos troncos pela fuligem, as formas têm por base compostos químicos alcaloides. Os escuras das mariposas passaram a predominar. alcaloides obtidos a partir dessas espécies vêm a) Por que esse fenômeno pode ser considerado sendo utilizados em pesquisas biomédicas, por causa de suas propriedades farmacológicas. Os um exemplo de seleção natural? cientistas acreditam que o conhecimento das re- lações evolutivas (filogenéticas) dos anfíbios pode auxiliar na escolha das espécies a serem Evolução 83
estudadas na busca de novos alcaloides. A figura 9 (UFMG) Uma das hipóteses sobre a origem dosa seguir mostra as relações evolutivas entre cincoespécies de anfíbios. As espécies Phyllobates tentilhões atuais, existentes nas ilhas Galápa-terribilis e Epipedobates tricolor apresentam al- gos, supõe que eles descendem de um único tipocaloides, enquanto a espécie Rana palmipes não de tentilhão ancestral, que emigrou do continen-possui esse tipo de substância. te para as ilhas em épocas passadas. O esquema abaixo representa a evolução desses pássaros. espécie A Adilson Secco/Arquivo da editora A B tentilhões pica-pau Rana palmipes alimentam-se de insetos alimentam-se de sementes Epipedobates tricolor árvores solo espécie B tentilhão do solo que se alimenta de Phyllobates terribilis sementes Identifique qual das duas espécies, A ou B, deveria ancestral ser estudada primeiro pelos cientistas na busca por alcaloides de interesse farmacológico. Justifi- Com relação ao esquema: que sua resposta. a) Cite o nome do processo que levou ao apare- 7 (UnB-DF) Em uma população, um determinado cimento de todas as espécies atuais a partir de um ancestral comum. gene apresenta-se em duas formas, a dominante b) Cite o processo que originou as variações no- e a recessiva, sendo 36% dos indivíduos recessi- tadas na forma e no tamanho dos bicos em vos. Considerando que tal população se encontre diferentes ambientes ajustados a diferentes em equilíbrio genético, podendo-se, portanto, tipos de alimentos. aplicar o Princípio de Hardy-Weinberg, calcule, c) Cite os mecanismos que poderiam impedir em porcentagem, a frequência do referido gene as espécies A e B de se tornarem uma única na população. Despreze a parte fracionária de seu espécie. resultado, caso exista. d) Conceitue um desses mecanismos. 8 (Fuvest-SP) Os fatos abaixo estão relacionados Exame Nacional do Ensino MŽdio Ð Enem ao processo de formação de duas espécies a par- tir de um ancestral: 1 “Os progressos da Medicina condicionaram a so- I Acúmulo de diferenças genéticas entre as po- brevivência de número cada vez maior de indiví- pulações. duos com constituições genéticas que só permi- II Estabelecimento de isolamento reprodutivo. tem o bem-estar quando seus efeitos são devi- III Aparecimento de barreira geográfica. damente controlados através de drogas ou pro- a) Qual é a sequência em que os fatos acima cedimentos terapêuticos. São exemplos os dia- béticos e os hemofílicos, que só sobrevivem e le- acontecem na formação das duas espécies? vam vida relativamente normal ao receberem b) Que mecanismos são responsáveis pelas di- suplementação de insulina ou do fator VIII da coa- gulação sanguínea.” (SALZANO, M. Francisco. ferenças genéticas entre as populações? Ci•ncia Hoje, SBPC, 21 (125), 1996.) c) Qual é a importância do isolamento reproduti- Essas afirmações apontam para aspectos impor- tantes que podem ser relacionados à evolução hu- vo no processo de especiação? mana. Pode-se afirmar que, nos termos do texto: a) os avanços da Medicina minimizam os efeitos¥84 Cap’tulo 7 Teorias evolutivas da seleção natural sobre as populações.
Densidade populacional b) os usos da insulina e do fator VIII da coagula- 3 O que têm em comum Noel Rosa, Castro Alves, da praga ção sanguínea funcionam como agentes mo- dificadores do genoma humano. Franz Kafka, Álvares de Azevedo, José de Alencar e Frédéric Chopin? Todos eles morreram de tu- c) as drogas medicamentosas impedem a trans- berculose, doença que ao longo dos séculos fez ferência do material genético defeituoso ao mais de 100 milhões de vítimas. Aparentemente longo das gerações. controlada durante algumas décadas, a tubercu- lose voltou a matar. O principal obstáculo para seu d) os procedimentos terapêuticos normalizam o controle é o aumento do número de linhagens de genótipo dos hemofílicos e diabéticos. bactérias resistentes aos antibióticos usados para combatê-la. Esse aumento do número de li- e) as intervenções realizadas pela Medicina inter- nhagens resistentes se deve a: rompem a evolução biológica do ser humano. a) modificações no metabolismo das bactérias, 2 O crescimento da população de uma praga agrí- para neutralizar o efeito dos antibióticos e in- corporá-los à sua nutrição. cola está representado em função do tempo no b) mutações selecionadas pelos antibióticos, que gráfico a seguir, em que a densidade populacional eliminam as bactérias sensíveis a eles, mas superior a P causa prejuízo à lavoura. No momen- permitem que as resistentes se multipliquem. to apontado pela seta 1, um agricultor introduziu c) mutações causadas pelos antibióticos, para uma espécie de inseto que é inimigo natural da que as bactérias se adaptem e transmitam praga, na tentativa de controlá-la biologicamente. essa adaptação a seus descendentes. No momento indicado pela seta 2, o agricultor d) modificações fisiológicas nas bactérias, para aplicou grande quantidade de inseticida, na tenta- torná-las cada vez mais fortes e mais agressi- tiva de eliminar totalmente a praga. vas no desenvolvimento da doença. e) modificações na sensibilidade das bactérias, P ocorridas depois de passarem um longo tem- po sem contato com antibióticos. Tempo 4 As cobras estão entre os animais peçonhentos que 12 mais causam acidentes no Brasil, principalmente A análise do gráfico permite concluir que: na área rural. As cascavéis (Crotalus), apesar de a) se o inseticida tivesse sido usado no momen- extremamente venenosas, são cobras que, em re- lação a outras espécies, causam poucos acidentes to marcado pela seta 1, a praga teria sido con- a humanos. Isso se deve ao ruído de seu “choca- trolada definitivamente, sem necessidade de lho”, que faz com que suas vítimas percebam sua um tratamento posterior. presença e as evitem. Esses animais só atacam os b) se não tivesse sido usado o inseticida no mo- seres humanos para sua defesa e se alimentam de mento marcado pela seta 2, a população de pequenos roedores e aves. Apesar disso, elas têm praga continuaria aumentando rapidamente e sido caçadas continuamente, por serem facilmente causaria grandes danos à lavoura. detectadas. Ultimamente os cientistas observa- c) o uso do inseticida tornou-se necessário, uma ram que essas cobras têm ficado mais silenciosas, vez que o controle biológico aplicado no mo- o que passa a ser um problema, pois, se as pessoas mento 1 não resultou na diminuição da densi- não as percebem, aumentam os riscos de aciden- dade da população da praga. tes. A explicação darwinista para o fato de a casca- d) o inseticida atacou tanto as pragas quanto os vel estar ficando mais silenciosa é que: seus predadores; entretanto, a população de a) a necessidade de não ser descoberta e morta pragas recuperou-se mais rápido voltando a causar dano à lavoura. mudou seu comportamento. e) o controle de pragas por meio do uso de inse- b) as alterações no seu código genético surgiram ticidas é muito mais eficaz que o controle bio- lógico, pois os seus efeitos são muito mais rá- para aperfeiçoá-la. pidos e têm maior durabilidade. c) as mutações sucessivas foram acontecendo para que ela pudesse adaptar-se. d) as variedades mais silenciosas foram selecio- nadas positivamente. e) as variedades sofreram mutações para se adaptarem à presença de seres humanos. Evolução 85
capítulo 8 A história dos seres vivos Os movimentos das massas continentais, juntan- 1 Origem da vida: primeirasdo-se ou separando-se, as transformações de climas teoriasquentes em frios e de secos em úmidos, a formação decadeias de montanhas e a destruição de outras por ero- Uma das primeiras hipóteses acerca da origem dasão são algumas das mudanças que provocaram a ex- vida foi a da geração espontânea ou abiogênesetinção de espécies e a formação de outras. (a = sem; bío = vida; genese = origem), segundo a qual a Para facilitar o estudo da evolução da vida, costu- vida poderia surgir de matéria sem vida. Essa hipótesema-se dividir a história em éons, eras, períodos e épo- era supostamente comprovada pelo surgimento decas. Veja o quadro abaixo; a primeira era corresponde à moscas na carne em decomposição, de ratos em traposatual, retrocedendo-se até a época em que a Terra se sujos, etc.formou. O cientista Francesco Redi (1626- Éon Era Período Época Início(milhões -1698) foi o primeiro a questionar essa hi- deanosatrás) pótese. Ele colocou carne e outros alimen- Holoceno (atual) 0,15 tos em vários vidros, mantendo alguns co- Quaternário 1,8 bertos com gaze e deixando outros abertos. Pleistoceno Cenozoica Plioceno Se apenas a carne fosse suficiente para a Mioceno 6 formação de larvas, estas deveriam apare- 23,7 cer em todos os vidros. Após alguns dias, Terciário Oligoceno 36,6 porém, surgiram larvas somente nos vidros Eoceno abertos, o que permitiu concluir que as lar- 57,8 vas se originaram de ovos depositados por Paleoceno 65 moscas e não por abiogênese (figura 8.1). Cretáceo 144 Redi generalizou suas conclusões afir- Fanerozoico 206 mando que todos os seres vivos vêm sem- Mesozoica Jurássico pre de outros seres vivos; era a teoria da Triássico 251 biogênese. Mas os defensores da geração Permiano 300 espontânea afirmaram que, para seres sim- Carbonífero 354 ples, como os micróbios, a hipótese ainda era verdadeira. Devoniano Paleozoica 409 Em 1862, o cientista francês Louis Siluriano 439 Pasteur (1822-1895) ferveu caldo de carne Ordoviciano 510 e conseguiu conservá-lo estéril por muito Cambriano tempo em um vidro cujo formato, embora 543 permitisse a entrada de ar (o que, segundo Proterozoico 2 500 os defensores da geração espontânea, era Arqueano 4 000 essencial para que microrganismos surgis- Hadeano 4 600 sem da matéria sem vida), impedia que a poeira penetrasse no caldo. Depois de vá- Os éons Proterozoico, Arqueano e Hadeano sãoreunidos informalmente na divisão conhecida como rios meses, fez com que o caldo entrasse“Pré-Cambriano”. em contato com a poeira e surgiram microrganismos no líquido. Estava definitivamente derrubada a teoria da geração espontânea (figura 8.2).86
vidros preparados por Redi vidro fechado alguns dias depois Ilustrações: Luis Moura/Arquivo da editora com gaze carne (ausência de larvas de moscas na moscas vidro aberto carne) (presença de moscas na carne)8.1 Experimento de Redi. Science Photo Library/Latinstock1. Pasteur colocou 2. Depois, usando calor, fabricou caldo de carne em um “pescoço em S”... um balão de vidro. 3. ... e ferveu o caldo, Louis Pasteur. matando os microrganismos. 4. A poeira com novos8.2 Experiência de Pasteur. microrganismos ficou retida na curva e o caldo permaneceu estéril por muito tempo. 5. Pasteur inclinou o vidro de modo que o caldo entrasse em contato com a poeira: surgiram microrganismos no líquido.2 Teoria de Oparin e Haldane Várias evidências indicam que praticamente não existia oxigênio livre na atmosfera primitiva. Se estives- Na década de 1930, trabalhando de forma inde- se presente desde o início, esse gás teria oxidado e des-pendente, os cientistas Aleksandr I. Oparin (russo; 1894- truído os primeiros compostos orgânicos, impedindo-os-1980) e John B. S. Haldane (escocês; 1892-1964) che- de se acumular e originar os primeiros seres vivos. Ou-garam à mesma conclusão: nas condições da Terra pri- tros cientistas pensam que devia haver também monó-mitiva, a vida poderia ter surgido da matéria sem vida xido de carbono (CO), sulfeto de hidrogênio (H S) e gásao longo de um grande período de tempo. 2 Evidências geológicas e o estudo comparado daatmosfera de outros planetas permitem concluir que a carbônico (CO2).atmosfera da Terra era composta de gases diferentes As fortes descargas elétricas das tempestades edos atuais. Oparin achava que participavam da misturagasosa o metano (CH4), o amoníaco (NH3), o hidrogênio os raios ultravioleta do Sol teriam representado uma(H2) e o vapor de água (H2O). Com esses gases teriam fonte de energia, que teria promovido, ao longo do tem-sido formadas as primeiras moléculas orgânicas. po, as mais variadas reações químicas entre as subs- tâncias da atmosfera. Em virtude do longo tempo dis- ponível, podemos supor que se formou uma incalculável quantidade de substâncias, das mais diversas qualida- Evolução 87
des, até mesmo moléculas orgânicas simples, como O coacervado ou a microsfera que tivesse aprisio-álcoois, aminoácidos e açúcares, constituídas por pe- nado proteínas enzimáticas e uma molécula de ácidoquenas cadeias de carbono. nucleico (originada das sínteses de moléculas orgânicas da atmosfera primitiva) seria considerado o primeiro ser Em 1953, o cientista americano Stanley Miller vivo. Ele seria capaz de realizar metabolismo, de repro-(1930-2007) simulou as condições que supunha ocor- duzir-se, de apresentar hereditariedade e de evoluir.rer na Terra primitiva e testou experimentalmente a hi-pótese de Oparin e Haldane. Ele construiu um aparelho A duplicação do DNA e seu controle da síntese deno qual colocou hidrogênio, amoníaco e metano e proteínas são mecanismos muito complexos, que exi-submeteu essa mistura a fortes descargas elétricas, ao gem a participação de grande número de enzimas. Pormesmo tempo que fornecia vapor de água. Após uma isso é pouco provável que os primeiros genes fossemsemana de funcionamento, constatou no líquido forma- feitos de DNA.do a presença de compostos orgânicos, até mesmo deaminoácidos. Essa experiência não chega a provar que Alguns cientistas acham mais provável que o pri-foi exatamente assim que ocorreu a formação dos com- meiro gene fosse feito de RNA ou de alguma moléculapostos orgânicos, mas apoia, em vez de negar, a hipó- semelhante e mais simples. Hoje sabemos que, além dastese apresentada (figura 8.3). proteínas, moléculas de RNA também podiam funcionar como enzimas (ribozimas). Embora hoje nenhum tipoFormação de moléculas orgânicas de RNA consiga se replicar sem auxílio de enzimas, ocomplexas químico americano David Bartel e seus colaboradores conseguiram produzir em laboratório um RNA capaz de As moléculas orgânicas simples teriam sido arras- catalisar a união de nucleotídeos e formar um trecho detadas da atmosfera para o mar pelas chuvas. No mar outro RNA. Essa experiência não prova que algo seme-elas teriam se reunido e originado moléculas orgânicas lhante tenha acontecido na origem da vida, mas incen-complexas, como proteínas e polissacarídeos. tiva pesquisas nesse sentido. Sabe-se que proteínas aquecidas e misturadas à Hipótese heterotróficaágua fria podem agrupar-se e formar pequenas gotas,chamadas de microsferas. Outro tipo de aglomerado de Ao que tudo indica, a nutrição autotrófica (os seresmoléculas orgânicas foi obtido por Oparin ao misturar vivos sintetizam suas moléculas orgânicas a partir doácido a uma solução de proteínas em água: as proteínas alimento inorgânico) não era muito adequada aos orga-se aproximam e formam aglomerados visíveis ao mi- nismos pioneiros (muito simples), pois a fotossíntese écroscópio óptico, os coacervados. bem complexa e exige uma coleção enzimática variada. saída do excesso de vapor eletrodo vapor gases de águaIngeborg Asbach/Arquivo da editora água fervente condensação água fria água quente acumulação de moléculas orgânicas 8.3 Experiência de Miller.•88 Capítulo 8 A história dos seres vivos
Segundo a hipótese heterotrófica, os primeiros 3 Outras teorias sobreseres vivos deveriam apresentar nutrição sapróbia a origem da vida(conseguiam alimento pela absorção de moléculas or-gânicas simples dos mares primitivos). A respiração Muitos cientistas apontam vários problemas naaeróbia, utilizada hoje pela maioria dos seres vivos, exi- teoria de Miller, entre eles o fato de que a superfície doge a participação de oxigênio livre, para extrair energia planeta ainda sofria o bombardeio de meteoritos e ou-da glicose, e de uma coleção enzimática muito ampla, tros corpos celestes, além de erupções vulcânicas cons-pois o número de reações químicas é muito maior que tantes. Uma alternativa seria que os primeiros seresna fermentação. Nos mares e na atmosfera primitiva não vivos teriam aparecido no fundo dos oceanos, ao redorexistia oxigênio livre e a coleção enzimática dos seres de fontes ou fendas hidrotermais, espécies de chaminéspioneiros era pequena. Logo, é mais provável que os pri- de água quente e compostos minerais aquecidos pelomeiros seres vivos conseguissem energia por meio de magma.um processo anaeróbio, como a fermentação. Para esses cientistas as arqueobactérias que vi- Com o passar do tempo, as condições ambientais vem nessas fontes seriam os descendentes dos primei-da Terra se modificaram. Ë medida que os gases da at- ros seres vivos do planeta. Assim, a vida não teria sur-mosfera se transformavam em moléculas orgânicas gido na superfície dos mares a partir de uma ÒsopaÓ desimples, sua quantidade diminuía. Esse fato e o resfria- moléculas orgânicas. Mas essa teoria também apresen-mento da Terra, reduzindo a frequência de tempestades, ta problemas, pois as moléculas complexas poderiamfizeram diminuir a síntese de moléculas orgânicas. Com ser degradadas ou hidrolisadas nas temperaturas altasisso, a quantidade de alimento para os heterotróficos das fendas. Em todo caso, se ela for verdadeira, os pri-diminuiu. meiros seres não eram heterotróficos, mas quimioau- totróficos. Enquanto o ambiente se modificava, os seres vivossofriam mutações e surgiram organismos autotróficos, Outra teoria é a de que existe vida em outras par-capazes de realizar fotossíntese, sintetizando as subs- tes do universo e que germes ou esporos extraterrestrestâncias orgânicas que formam seu organismo a partir de tenham originado a vida na Terra. ƒ a teoria da pansper-substâncias minerais. mia (pan = todo; sperma = semente). Uma variante des- sa teoria defende a ideia de que a vida na Terra surgiu O fato de o alimento dissolvido no mar diminuir não a partir de germes ou esporos, mas de compostoscada vez mais lhes trazia uma grande vantagem: eles orgânicos trazidos por cometas, meteoritos ou asteroi-não dependiam de substâncias orgânicas escassas e, des. O interior do corpo celeste poderia ter protegidoconsequentemente, tinham maior possibilidade de so- esses compostos do intenso calor produzido pela fricçãobrevivência. Assim, pela seleção natural, aumentavam com a atmosfera. O problema é que, mesmo que algunsde número na população. desses compostos tivessem resistido, é duvidoso que esses corpos celestes tenham trazido matéria orgânica Com a atividade dos autotróficos, uma nova mo- suficiente para a evolução da vida até o aparecimentodificação foi imposta ao ambiente, que passou a ter o dos primeiros autotróficos.oxigênio livre em sua composição química. Com o tem-po e em consequência de mutações, surgiram seres 4 Evolução dos animaisvivos capazes de usar esse gás (respiração aeróbia).Esse tipo de respiração, com maior produção de ener- Os primeiros invertebrados viviam exclusivamen-gia que a fermentação, foi vantajoso e espalhou-se na te no mar, não possuíam esqueleto e, por isso, deixarampopulação. poucos fósseis. Os primeiros seres vivos deviam ter uma estrutu- No período Cambriano apareceram animais comra muito simples, semelhante à dos atuais procariontes. esqueleto duro e há um grande aumento na diversidadeCom o tempo, surgiram seres com células mais comple- de fósseis. Em um intervalo de 10 milhões a 25 milhõesxas, os eucariontes. Algumas dessas células podem ter de anos, aparecem representantes de vários filos atuais:se reunido e formado col™nias e, a partir daí, originado é a chamada explosão cambriana. Nesse período eramos primeiros seres pluricelulares. comuns os trilobitas, invertebrados semelhantes aos crustáceos. Esse grupo se extinguiu no fim daquele pe- Parte do oxigênio atmosférico foi transformada em ríodo. Surgiram também vários organismos muito dife-oz™nio, que, com o tempo, formou uma camada no alto rentes das espécies atuais, que não podem ser classi-da atmosfera. Essa camada representa uma proteçãoimportante para os seres vivos atuais, pois filtra os raios Evolução 89ultravioleta.
Ingeborg Asbach/Arquivo da editora trilobita Opabinia 8.4 Animais do Cambriano. Alguns, semelhantes a esponjas e anêmonas, viviam fixos no fundo do mar. Outros eram artrópodes rastejantes, como os trilobitas. Outros, ainda, como a Opabinia, eram muito diferentes dos invertebrados atuais. ficados em nenhum dos filos hoje existentes (figura 8.4). dadeiras móveis, que funcionavam como remos e con- No fim do período Cambriano, houve uma extinção em feriam maior velocidade ao animal. massa: 85% das espécies desapareceram. Depois, apareceram a classe dos condrictes (tu- Os artrópodes foram os primeiros animais inver- barão e raia) e a dos osteíctes. Estes se originaram de tebrados a conquistar a terra, no período Siluriano, que peixes dotados de bolsas, que funcionavam como pul- começou há cerca de 439 milhões de anos, depois que mões primitivos e complementavam a respiração algumas plantas já estavam estabelecidas nesse am- branquial, o que permitia aos peixes de água doce re- biente. O grupo de artrópodes mais bem-sucedido na sistir às longas estações secas do período Devoniano conquista da terra firme foi o dos insetos, que surgiu no respirando fora da água. O grupo que permaneceu com Devoniano. esse pulmão originou os atuais peixes pulmonados ou dipnoicos, como a piramboia, e os crossopterígeos, Peixes com um representante atual, o celacanto. Em outros, a bolsa evoluiu para a bexiga natatória, que ajuda na Os primeiros representantes dos peixes surgiram flutuação do peixe. A piramboia é encontrada nas re- no Cambriano. Os primeiros fósseis, os ostracodermos, giões pantanosas do Brasil, sobretudo na Amazônia; pertencem à classe dos ágnatos, peixes sem mandíbu- em épocas de seca, ela cava buracos no fundo dos rios las e nadadeiras, cujo corpo estava protegido por placas e respira pelo pulmão primitivo. Os crossopterígeos ósseas (figura 8.5). Absorviam pela boca material em possuem nadadeiras lobadas (com a forma de lobo, suspensão na água e expulsavam a água filtrada pelas arredondada), musculosas e dotadas de um reforço brânquias. Os descendentes atuais dos primitivos ág- ósseo interno. Foi desses órgãos que evoluíram as natos são as lampreias (figura 8.6). patas dos anfíbios, os primeiros vertebrados a con- quistar a terra. A classe dos placodermos (figura 8.7) surgiu no Siluriano, a partir dos ágnatos primitivos. Possuíam uma Anfíbios e répteis armadura óssea protetora, que envolvia a região da ca- beça, e a boca apresentava mandíbula. O desenvolvi- Os primeiros anfíbios devem ter surgido de um mento de mandíbulas permitiu a eles atacar e morder grupo de crossopterígeos. No período Devoniano, quan- animais de seu próprio tamanho. Portanto, eram preda- do pântanos e lagoas sofreram secas periódicas, as pa- dores muito ativos. Surgiram nesse grupo pares de na-•90 Capítulo 8 A história dos seres vivos
8.5 Ostracodermos: ˆ esquerda, Hemicyclaspis; ˆ direita, Pteraspir. AJohn Paling/Oxford Scientific Films B Ilustrações: Ingeborg Asbach/Arquivo da editora8.6 A: lampreia sugando o sangue de um peixe; B: detalhe da boca mostrando os dentes e a l’ngua.8.7 Placodermos: ˆ esquerda, Dunkleosteus, um dos maiores peixes da Žpoca (chegava a medir 9 m); ˆ direita, Cladoselache, que media cerca de 1 m.tas, associadas a um pulmão primitivo, foram vantajosas, uma cobertura impermeável, que impede a desidratação.pois permitiram que os crossopterígeos se locomoves- Além disso, a fecundação é interna e o ovo, provido desem para locais onde havia água doce. Maiores que os casca, fornece proteção, suporte e alimento ao embrião.atuais, os primeiros anfíbios multiplicaram-se no perío- Este está mergulhado em uma bolsa de água, que im-do Carbonífero. pede sua desidratação. Os répteis desenvolveram-se dos anfíbios duran- Dos primeiros répteis surgiram: os terapsidas, quete aquele período, que foi seguido pelo Permiano. Frio e originaram os mamíferos; os ictiossauros e os plesios-seco, esse período favoreceu o domínio dos répteis, os sauros (répteis aquáticos); os tecodontes, dos quais seprimeiros vertebrados a resistirem a climas secos. Essa originaram os dinossauros, os pterossauros (répteisadaptação se deve ao fato de seus pulmões serem bem alados) e as aves. De outros grupos de répteis surgiramdesenvolvidos, com dobras que aumentam a superfície os quelônios (tartarugas, jabutis e cágados), as cobras,de contato com o oxigênio. Por isso sua pele pode ter os crocodilos e os lagartos. Evolução 91
Dinossauros continentes provocou mudanças nas correntes marí- timas e no clima do planeta; a temperatura baixou e os No fim do período Permiano, houve a maior extin- invernos tornaram-se rigorosos. Mas a teoria maisção em massa de espécies na história do planeta: cerca aceita é a que supõe a queda na superfície da Terra dede 90% das espécies desapareceram. É provável que a um asteroide com cerca de 10 km de diâmetro. A po-causa tenham sido as grandes mudanças climáticas: eira e as cinzas levantadas pelo choque e a atividadeformaram-se as maiores geleiras da história, o nível dos vulcânica resultante impediram a passagem da luz domares caiu bastante e aqueles mais rasos secaram. Sol por vários anos. A Terra ficou escura e fria, e muitas plantas morreram. A falta de alimento causou a morte No início da era Mesozoica, o nível dos oceanos de animais herbívoros e dos carnívoros que deles sevoltou a subir e o clima ficou mais quente. Os répteis alimentavam.diversificaram-se e, no fim do Triássico, apareceram osprimeiros dinossauros. No período seguinte (Jurássico), Essa teoria ganhou grande apoio quando, em 1990,surgiram os maiores dinossauros de todos os tempos. um grupo de cientistas encontrou no México uma enor-No Cretáceo, os dinossauros gigantes foram substituídos me cratera com cerca de 179 km de diâmetro, o que re-por herbívoros menores e surgiu um dos maiores car- forçou a ideia de que realmente um enorme meteoritonívoros da Terra, o tiranossauro, e outros menores, como se chocara contra a Terra. Estudos geológicos indicaramo velocirraptor, que caçava em grupo. No fim desse pe- que o impacto teria ocorrido há 65 milhões de anos,ríodo ocorreu outra grande extinção em massa, e desa- época da extinção dos dinossauros. A descoberta depareceram várias espécies de invertebrados, algas e grande concentração de irídio em rochas do Cretáceorépteis, incluídos os dinossauros. também reforça essa hipótese, pois esse elemento é raro na Terra, mas muito comum em meteoritos. Existem várias teorias sobre a extinção dos di-nossauros. Para alguns cientistas o movimento dosBiologia e ficção É possível recriar dinossauros? A opção de clonagem de animais extintos apa- pedaços que estivessem faltando, não teríamosrece no filme Parque dos dinossauros, dirigido por nenhuma garantia de produzir um dinossauro.Steven Spielberg: o DNA é extraído do sangue de di-nossauros presente no estômago de mosquitos fós- Outro problema é que, mesmo que conseguís-seis, que morreram logo após terem sugado o sangue semos um conjunto completo de genes, esse conjuntodesses animais e foram preservados em âmbar (uma teria de ser colocado em uma célula-ovo de dinossauroresina de algumas árvores). Depois, ele é implantado para que funcionassem corretamente. Isso porque osna célula-ovo de uma ave ou de outro animal. genes têm de ser ativados e regulados por substâncias do citoplasma da célula-ovo específicas da espécie que Há vários fatores que tornam bastante im- está sendo clonada. Seria pouco provável que genes deprovável recriar animais extintos. O DNA começa a se dinossauros funcionassem adequadamente quandodecompor logo após a morte do organismo e frag- colocados em ovos de outras espécies.menta-se em milhares de pedaços. Os cientistas jáconseguiram extrair um pequeno fragmento de DNA Além disso, mesmo que fosse possível recriarde fósseis de gorgulho (um inseto) preso em âmbar esses animais, eles estariam vivendo em um ambien-– mas era DNA do próprio inseto. No máximo, resta- te diferente do original. Estariam expostos a uma ali-riam apenas pequenos trechos de genes – e para isso mentação e ao contato com germes que não existiamo animal teria de morrer logo após ter sugado o na época. Por exemplo, animais herbívoros não en-sangue do dinossauro, pois a digestão quebra o DNA contrariam as plantas exatas das quais se alimenta-em suas unidades constituintes. vam. E a quantidade de comida para alimentar ani- mais tão grandes seria fabulosa. Seria difícil que Ainda há o problema de conseguir separar os gigantes herbívoros conseguissem alimento sufici-fragmentos de DNA de um possível dinossauro dos ente em uma ilha como a do filme.fragmentos de DNA do próprio inseto ou de outra es-pécie de animal, visto que o inseto pode ter sugado o Por fim, o filme serve de alerta para a interven-sangue de outro dinossauro, por exemplo. Se usás- ção do ser humano, por meio da biotecnologia ou dasemos genes de outro animal para completar os ciência em geral, na natureza sem pensar nas conse- quências perigosas de suas ações.•92 Capítulo 8 A história dos seres vivos
Aves e mamíferos meável no organismo e nos esporos e a capacidade de retirar água e sais minerais do solo e de transportá-los Uma das evidências de que as aves podem ter evo- rapidamente para todo o organismo através de vasos luído de um grupo de pequenos dinossauros carnívoros condutores de seiva. são marcas de penas nos fósseis de alguns dinossauros. Mesmo sem servirem para o voo, as penas poderiam As primeiras plantas vasculares foram as psilófitas, ajudar a evitar a perda de calor do corpo (figura 8.8). cujos fósseis datam do fim do Siluriano. Durante o perío- do Devoniano surgiram os primeiros bosques, compos- Uma das aves mais antigas é o arqueópterix, cujo tos de ancestrais dos musgos e das samambaias, plan- fóssil data de 150 milhões de anos, do período Jurássico tas que se reproduzem por esporos. Os vegetais com (figura 8.8). Mais ou menos do tamanho de um pombo, sementes e pólen desenvolveram-se no Devoniano e ele apresentava penas, mas ainda possuía dentes e uma se diversificaram no Carbonífero. Desta segunda época longa cauda, características dos répteis. No entanto, não há fósseis de plantas semelhantes às samambaias, mas é considerado um ancestral direto das aves. em forma de árvores. Antes das aves, no Triássico, há cerca de 240 mi- Talvez tenha sido dessa linha de plantas que sur- lhões de anos, surgiram, dos terapsidas, os primeiros giram as primeiras gimnospermas, representadas pelas mamíferos; eles lembram os musaranhos, os menores coníferas (pinheiros), que dominaram a era Mesozoica. mamíferos atuais (figura 8.9). Alimentavam-se de inse- Esse domínio foi favorecido pelos climas mais secos tos e deviam ter hábitos noturnos. Apenas após a ex- dessa era. Como o gametófito dessas plantas não tem tinção dos dinossauros, os mamíferos puderam espa- vida independente, o grão de pólen é transportado pelo lhar-se pelos mais variados ambientes. vento e a fecundação não depende da água. Além disso, a semente se encarrega da dispersão da planta. 5 Evolução das plantas No Cretáceo, surgiram as angiospermas, que do- As primeiras plantas terrestres devem ter surgido minam o ambiente terrestre até hoje. O desenvolvimen- de um grupo ancestral de algas verdes. Os longos perío- to de flores, a polinização por insetos, a adaptação a dos de seca ocorridos no fim do Siluriano podem ter sido vários climas e a presença de frutos (que facilitam a um fator de seleção natural que favoreceu as plantas dispersão das sementes) garantem o predomínio das com adaptações ao meio terrestre. Essas adaptações angiospermas sobre as coníferas, de crescimento e ex- seriam, principalmente, a presença de cutícula imper- pansão mais lentos. Chris Butler/Science Photo LibraryMehau Kulyk/Science Photo Library MEHAU KULYK/SCIENCE PHOTO LIBRARY 8.8 Um dinossauro com penas (Velociraptor mongoliensis, acima) ataca um arqueópterix. Na foto à esquerda, fóssil de arqueópterix. Evolução 93
Ilustra•›es: Luis Moura/Arquivo da editoraTatu-gigante (gênero Anthony Bannister/Gallo Images/CorbisGlyptodon), com cerca de 3 m de comprimento. Preguiça-gigante (gênero Megatherium), com cerca de 6 m de comprimento. Mamute Musaranho. (gênero Mammuthus), mamífero primitivocom 3 m a 4 m de altura.Tigre-dentes-de-sabre (gênero Smilodon), com 3 m de Macrauquênia (gênero Macrauchenia,comprimento e caninos com 20 cm. que significa “grande lhama”), com cerca de 3 m de altura.8.9 Observe a semelhança entre o musaranho (na foto) e o mamífero primitivo. Muitas das formas que surgiram com a diversificação dos primeiros mamíferos estão extintas.¥94 Cap’tulo 8 A história dos seres vivos
Aplique seus conhecimentos História condensada da Terra Em seu livro Os dragões do Éden (Lisboa, Gradi- brados apareceram em 19 de dezembro; às 22hva, 1997), Carl Sagan condensa, em um ano, toda a 30min do último dia do ano surgiram os primeiroshistória do Universo, que teria se formado há 15 bilhões representantes do gênero humano (Homo habilis) e,de anos por causa de uma grande explosão (big-bang). às 23h 58min 40s, surgiu o homem de Cro-Magnon (figura 8.10). Nesse “calendário cósmico”, a vida na Terra te-ria surgido em 25 de setembro. Os primeiros verte- dia 14 dia 28 surge o planeta Terra dinossauros são extintos dia 9 dia 24 dia 31nascimento do sistema solar dia 25 surgem os dinossauros surge a espécie humana origem da vida na Terra primeiros vertebrados dia 19julho agosto setembro outubro novembro dezembro8.10 História condensada da Terra em um ano.Biologia e Žtica O ser humano e a evolução Não é possível explicar todas as características mano propõe. Existem outras formas de conheci-humanas em termos evolutivos. Primeiro, porque nossa mento que respondem a perguntas diferentesespécie não está sujeita apenas à evolução biológica, acerca do mundo. Para o evolucionista Stephen Jaymastambémàevoluçãocultural.Comodesenvolvimen- Gould, a ciência estuda o mundo natural e não oto de um cérebro complexo, que nos dá grande capaci- nosso universo moral: “O estado real do Universo,dade de aprendizagem, houve desenvolvimento tam- seja ele qual for, não pode nos ensinar como de-bém da linguagem, da cultura e da consciência. Mais do vemos viver e o que nossas vidas devem significar,que outras espécies, somos capazes de prever as conse- pois essas questões éticas de valor e significadoquências de nossos atos. Isso significa que podemos, pertencem a campos diferentes da vida humana,conscientemente, escolher como devemos viver. como a Religião, a Filosofia e os estudos humanis- tas” (em Carl Zimmer, O livro de ouro da evolução, Segundo, porque a ciência não pode nem pre- Rio de Janeiro: Ediouro, 2003, p. 15).tende responder a todas as perguntas que o ser hu-Biologia e sociedade Raças na espécie humana? Para afirmar que duas populações pertencem a é de apenas 0,1%, independentemente da origemraças ou subespécies diferentes, tem de haver certo geográfica ou étnica. Então, cerca de 99,9% dos genesnúmero de características genéticas que, em conjun- são idênticos em todos os indivíduos e, nessa diferençato, sejam exclusivas de uma das populações ou, pelo de 0,1%, a maior parte (cerca de 95%) ocorre entre indi-menos, bem mais frequentes em uma população do víduos de uma mesma população, e sobram apenas 5%que na outra. de variação entre grupos. Isso significa que pode haver mais diferenças genéticas entre dois europeus brancos No caso da espécie humana, a diferença genética do que entre um europeu e um africano, por exemplo.entre as populações é muito pequena. Entre duas pes- Assim, não é possível dividir a espécie humana em ra-soas escolhidas ao acaso, a diferença entre seus genes Evolu•‹o 95
ças porque a variabilidade genética dentro de um gru- O racismo, isto é, a ideia de que há raças supe-po é maior que a variabilidade entre dois grupos. riores a outras, não tem base científica. Ele serviu apenas de pretexto para justificar a dominação e a Do ponto de vista biológico, não faz sentido falar exploração de um grupo por outro. Além de injusta,em raças, uma vez que não houve entre os indivíduos essa atitude discriminatória acaba levando à vio-da espécie humana atual isolamento geográfico por lência e à intolerância. Por isso o racismo deve sertempo suficiente para formar raças ou subespécies. combatido com leis severas.Na realidade, há apenas uma raça humana. A ideia de“raça pura” é não apenas absurda, em relação à espé- É importante ainda lembrar que nós, da espé-cie humana, como indesejável, pois a variedade gené- cie humana, somos capazes de, conscientemente,tica em uma espécie é importante para a sua sobre- compreender que a cooperação é importante paravivência, como também é absurdo falar em “raça todos – independentemente da cor da pele, do sexo,superior” ou “raça inferior”, ignorando a grande di- da religião ou da classe social de cada um.versidade genética em cada população. Uma educação que aproxime as pessoas, que Qualquer tentativa de formar uma “raça pura”, valorize a diversidade, que elimine preconceitos,de fazer com que todos os indivíduos da espécie hu- funciona como um antídoto contra o racismo – e to-mana sejam geneticamente muito parecidos, amea- dos ganham com isso.çaria sua sobrevivência.Aplique seus conhecimentosLeia o texto abaixo e responda às questões.Meteorito de Marte Em 1996 foi encontrado na Antártida um me- cariam que em Marte já houve vida (pelo menos deteorito com 4,5 bilhões de anos e cerca de 2 kg, bactérias). No entanto, outros cientistas achamvindo de Marte. O meteorito continha cristais com que ainda faltam provas para confirmar essa hipó-propriedades magnéticas que teriam sido forma- tese, pois os cristais podem ter sido produzidos dedos por organismos vivos. Essas estruturas indi- forma inorgânica. As primeiras naves espaciais que chegaram a Marte, na década de 1970, realizaram um experimento paratestar a presença de vida naquele solo. Um robô procurou detectar se, de um punhado de terra, havia a liberaçãode dois gases. Que gases seriam esses e o que eles poderiam indicar? Compreendendo o texto 6 Indique a diferen•a entre os ‡gnatos e os placoder- 1 Explique a teoria da gera•‹o espont‰nea ou mos. abiog•nese. 7 Quais foram as principais adapta•›es necess‡- 2 Descreva a experi•ncia de Pasteur. Por que foi rias ˆ sobreviv•ncia das primeiras plantas terres- importante, nessa experi•ncia, manter o tubo tres? aberto? 8 Cite algumas características do Australopithecus, 3 Como poderiam ter se formado molŽculas org‰- do Homo habilis, do Homo erectus e do homem nicas simples a partir dos gases da atmosfera pri- de Cro-Magnon. mitiva? Atividade em grupo 4 Por que o fato de alguns seres vivos terem se tor- Formem grupos e escolham um dos temas abai- nado capazes de usar a energia luminosa para fa- xo para pesquisar. bricar molŽculas teria sido vantajoso para eles? a) A import‰ncia da viagem de Darwin a bordo do 5 Qual foi a modifica•‹o causada pelos autotr—ficos navio Beagle para a teoria da evolu•‹o. na atmosfera primitiva?•96 Capítulo 8 A hist—ria dos seres vivos
b) Extin•›es em massa: causas, consequ•ncias, metano, am™nia, vapor de ‡gua e hidrog•nio e, AdilsonSecco/Arquivo da editora períodos em que ocorreram. Explique por que atravŽs da energia fornecida por descarga elŽtri- alguns cientistas acham que podemos estar en- ca, produtos de rea•›es químicas, como amino‡- trando em um período de extin•‹o em massa. cidos, carboidratos e ‡cidos graxos, eram coleta- dos no al•ap‹o.c) Características dos f—sseis de hominídeos e de possíveis ancestrais humanos descobertos eletrodos mais recentemente: Orrorin tugenensis, Homo floresiensis, Sahelanthropus tchadensis, Ar- gases dipithecus ramidus, entre outros. CH4 NH3Refletindo e concluindo para o H0 descarga v‡cuo na forma 1 (Cefet-PR) A experi•ncia de Stanley Miller, sobre 2 de faíscas elŽtricas a origem da vida, demonstrou que: H2 a) os amino‡cidos s‹o molŽculas org‰nicas. condensador b) os amino‡cidos s‹o essenciais ˆ vida. c) grandes tempestades ocorreram na Terra pri- ‡gua em al•ap‹o ebuli•‹o mitiva. d) o vapor de ‡gua pode se formar nas condi- AtravŽs desse experimento, Miller testou a hip—- tese de que, na atmosfera primitiva, pela a•‹o de •›es da Terra primitiva. raios: e) molŽculas org‰nicas puderam se formar nas a) compostos org‰nicos puderam se formar a condi•›es da Terra primitiva. partir de molŽculas simples. b) compostos inorg‰nicos puderam se formar a 2 (Vunesp-SP) Uma vez que n‹o temos evid•ncia partir de molŽculas org‰nicas. por observa•‹o direta de eventos relacionados ˆ c) compostos inorg‰nicos e org‰nicos puderam origem da vida, o estudo científico desses fen™- menos difere do estudo de muitos outros eventos originar os primeiros seres vivos. biol—gicos. Em rela•‹o a estudos sobre a origem d) macromolŽculas puderam se formar a partir da vida, apresentam-se as afirma•›es seguintes: I Uma vez que esses processos ocorreram h‡ de molŽculas org‰nicas simples. e) coacervados puderam se formar a partir de bilh›es de anos, n‹o h‡ possibilidade de reali- za•‹o de experimentos, mesmo em situa•›es molŽculas inorg‰nicas. simuladas, que possam contribuir para o en- tendimento desses processos. 4 (UnB-DF) Em um bal‹o de vidro com gargalo re- II Os trabalhos desenvolvidos por Oparin e Stanley Miller ofereceram pistas para os cien- curvado e aberto, Pasteur ferveu um caldo nutriti- tistas na constru•‹o de hip—teses plausíveis vo, deixando-o esfriar lentamente. O caldo per- quanto ˆ origem da vida. maneceu inalterado por muitos dias. A seguir o III As observa•›es de Oparin sobre coacervados gargalo foi removido e, 48 horas depois, era evi- ofereceram indícios sobre um processo que se dente a presen•a de bactŽrias e fungos no caldo. constituiu, provavelmente, em um dos primei- Assinale as afirmativas corretas referentes ao ros passos para a origem da vida, qual seja, o experimento descrito. isolamento de macromolŽculas do meio cir- a) As bactŽrias e fungos do ar foram incapazes cundante. de passar ao longo do gargalo e atingir o caldoEm rela•‹o a essas afirma•›es, podemos indicar nutritivo ap—s seu resfriamento. b) O aquecimento matou as bactŽrias e fungoscomo correta(s): primitivamente existentes no caldo. c) As bactŽrias e fungos que apareceram no cal-a) I, apenas. d) II e III, apenas. do eram de espŽcies diferentes daquelas que ocorrem no ar.b) II, apenas. e) I, II e III. d) O aquecimento inativou, temporariamente, as subst‰ncias do caldo capazes de originar bac-c) I e II, apenas. tŽrias e fungos.3 (PUC-SP) Na figura a seguir, temos representado um aparelho projetado por Stanley Miller, no início da dŽcada de 1950. Por esse aparelho circulavam Evolução 97
e) Os sinais evidentes da presen•a de bactŽrias dinossauros e, portanto, n‹o poderiam ter e fungos no caldo nutritivo foram consequ•n- convivido com eles. cia da multiplica•‹o r‡pida desses microrga- b) a descoberta Ž revolucion‡ria por derrubar a nismos. teoria de que as aves descendem dos rŽpteis. Como ambos conviveram num mesmo per’o- f) Todo ser vivo procede de outro ser vivo. do, passa-se ent‹o a postular que aves tenham g) BactŽrias e fungos s‹o aut—trofos. descendido diretamente de um grupo mais an- tigo, possivelmente dos peixes pulmonados. 5 (PUC-SP) Considere os seguintes eventos relati- c) essa conviv•ncia derruba a informa•‹o mais aceita atualmente de que o Brasil Ž um dos vos ˆ origem da vida: poucos pa’ses do mundo em que n‹o h‡ ind’- I aparecimento do processo de fermenta•‹o cios da presen•a de dinossauros no passado. II forma•‹o de coacervados AtŽ o momento, n‹o foi localizado f—ssil algum III aparecimento dos processos de fotoss’ntese desses rŽpteis em nosso territ—rio. d) existe certa inadequa•‹o na manchete. O fato e respira•‹o aer—bia de os f—sseis serem t‹o antigos quanto os di- IV estabelecimento do equil’brio entre heter—- nossauros n‹o prova que houve conviv•ncia entre aves e esses rŽpteis, principalmente trofos e aut—trofos porque as evid•ncias de dinossauros em nos- A ordem l—gica em que esses eventos ocorreram Ž: so territ—rio s‹o ainda fracas. a) I Ð II Ð III Ð IV. e) a informa•‹o Ž interessante por se tratar de b) I Ð II Ð IV Ð III. ave brasileira; porŽm, n‹o Ž novidade que as c) II Ð I Ð III Ð IV. aves conviveram com alguns dinossauros. V‡- d) II Ð III Ð IV Ð I. rias teorias apontam para o fato de que possi- e) IV Ð III Ð II Ð I. velmente aves e algum grupo de dinossauros tenham tido um ancestral comum. 6 (Vunesp-SP)SegundoateoriadeOparin,avidana 8 (UFRGS-RS) No ano 2000, pesquisadores da Uni- Terra poderia ter sido originada a partir de subs- t‰ncias org‰nicas formadas pela combina•‹o de versidade da Carolina do Norte (EUA) divulgaram, molŽculas, como metano, am™nia, hidrog•nio e pela primeira vez, a descoberta de um cora•‹o vapor de ‡gua, que compunham a atmosfera pri- fossilizado, com quatro cavidades, pertencente a mitiva da Terra. A esse processo seguiram-se a um dinossauro, ÒWilloÓ, que viveu h‡ 66 milh›es s’ntese proteica nos mares primitivos, a forma•‹o de anos. A preserva•‹o dessa rara evid•ncia ana- dos coacervados e o surgimento das primeiras t™mica veio somar-se ˆs fei•›es osteol—gicas ob- cŽlulas. Considerando os processos de forma•‹o servadas nos esqueletos f—sseis de dinossauros. e as formas de utiliza•‹o dos gases oxig•nio e Isso refor•a a hip—tese filogenŽtica de que, dos di—xido de carbono, a sequ•ncia mais prov‡vel grupos citados nas alternativas, os mais estreita- dos primeiros seres vivos na Terra foi: mente relacionados com os dinossauros s‹o: a) autotr—ficos, heterotr—ficos anaer—bicos e he- a) os lagartos e os crocodilos. b) os anf’bios e as aves. terotr—ficos aer—bicos. c) os crocodilos e as aves. b) heterotr—ficos anaer—bicos, heterotr—ficos ae- d) as tartarugas e os mam’feros. r—bicos e autotr—ficos. 9 (UFMG) Observe esta representa•‹o de parte de c) autotr—ficos, heterotr—ficos aer—bicos e hete- uma ‡rvore evolutiva: rotr—ficos anaer—bicos. d) heterotr—ficos anaer—bicos, autotr—ficos e he- Adilson Secco/Arquivo da editora enguia lagarto cobra terotr—ficos aer—bicos. trit‹o e) heterotr—ficos aer—bicos, autotr—ficos e hete- rotr—ficos anaer—bicos. 7 (Unifesp) ÒAve brasileiraÓ conviveu com dinossau- ros. Com essa manchete, o jornal Folha de S.Paulo (11.8.2005) relata a descoberta, no interior do es- tado de S‹o Paulo, de f—sseis de aves que seriam t‹o antigas quanto os dinossauros. Caso esse fato se confirme, podemos afirmar corretamente que: a) essa descoberta revoluciona o conhecimento sobre a evolu•‹o dos vertebrados. AtŽ agora, admitia-se que as aves surgiram a partir dos¥98 Cap’tulo 8 A hist—ria dos seres vivos
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