Monotrematas: animais chocantes

Ilustração naturalista de ornitorrincos, representantes dos monotrematas. Duck Billed Platypus Schnabeltier (Heinrich Harder, 1916).

Os animais conhecidos como monotremados, fazem parte da subclasse Prototheria, que possui apenas três espécies viventes: duas representadas pelos ornitorrincos e uma espécie de équidna, com ocorrência na Oceania. São animais com características consideradas ancestrais, compartilhadas com répteis e mamíferos da subclasse Theria. Os monotremados põem ovos e possuem um tipo de cloaca, ou seja, uma abertura na qual desembocam os sistemas digestório, excretor e reprodutor, assim como os répteis. Em comum aos mamíferos, possuem pelos, glândulas mamárias e são endotérmicos (produzem seu próprio calor para se aquecerem através do seu metabolismo).

Os ornitorrincos chamam muita atenção pela sua aparência peculiar, pois possuem pelos e um bico coriáceo que lembra o dos patos. Suas patas e rabo são achatados e auxiliam na natação. Já as équidnas possuem espinhos nas costas para defesa, patas com garras para cavar e um bico comprido para obtenção de alimentos.

Os monotrematas, animais tão particulares, eram os únicos mamíferos conhecidos com a capacidade de perceber impulsos elétricos no ambiente, ou seja, possuem capacidade eletrorreceptora. Atualmente, porém, foi descoberto que um golfinho da Guiana também possui essa capacidade. As estruturas responsáveis pela eletrorrecepção nesses animais são glândulas mucosas especializadas, com grande inervação e uma porção que se expande acima da pele. Para percepção elétrica, os ornitorrincos possuem cerca de 40.000 glândulas mucosas altamente inervadas na porção superior e inferior do seu bico. Nas equidnas há apenas cerca de 100 dessas glândulas na ponta de seu bico.

Esses sensores foram primeiramente descobertos nos ornitorrincos, pois se procurava entender como esses animais capturam as presas. Ornitorrincos possuem um hábito aquático e quando entram na água para forrageio, seus olhos, ouvidos e narinas ficam protegidos por uma estrutura membranosa que os deixam cegos e surdos bem debaixo d’água. É a percepção elétrica que permite que eles detectem suas presas, com bastante precisão, através do campo elétrico que elas produzem com suas contrações musculares enquanto se deslocam pela água.

Após a descoberta do eletrorreceptor dos ornitorrincos, os cientistas se perguntaram se todos os representantes dos monotremados possuíam essa capacidade ou se era exclusivo dos ornitorrincos, já que era mais fácil imaginar o sentido de um eletrorreceptor em um animal aquático do que em um animal terrestre como as équidnas. Depois disso, foi descoberto que cerca de ¼ das glândulas mucosas do bico das equidnas possuem inervações sensoriais, mas ainda não se sabe o papel deste sensor em suas atividades de forrageio. É interessante destacar que as équidnas têm uma habilidade incomum para detectar presas, quando o solo está úmido e logo após uma chuva, elas se tornam mais ativas que o comum.

Assim, percebe-se a importância de mais estudos sobre esses animais tão diferentes, principalmente das équidnas, pois ainda não se sabe ao certo se é uma estrutura vestigial ou se possui, de fato, alguma função e vantagem em seu comportamento de captura de presas.

Gabriella Katlheen Leles é Bióloga formada pela Universidade Federal de Viçosa.

Fonte: Electroreception in the Guiana dolphin (Sotalia guianensis). Proc. R. Soc. B (2012) 279,
663–668. (doi:10.1098/ rspb.2011.1127)


Sensory receptors in monotremes. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B (1998) 353, 1187–1198.(doi:10.1098/ rstb.1998.0275)

Nossa história e de nossos parentes

Nossa própria origem sempre foi motivo de discussão no mundo acadêmico e cotidiano. Através dos séculos de civilização milhares de especulações acerca de onde viemos nublava o imaginário dos povos antigos. Com o surgimento da paleoantropologia e das análises evolutivas com base na reconstrução fóssil, dispomos de um cenário que melhor nos aproxima do que realmente ocorreu. Excluindo-se as explicações místicas e religiosas, a ciência nos mostra resumidamente, como se deu nossa diferenciação frente aos outros primatas, e quais mecanismos seletivos levaram ao nosso atual aspecto.

O continente africano é hoje corretamente rotulado como o berço de nossa espécie, baseando-se no evento de que os mais antigos fósseis classificados até o momento tem sua origem nessa área, especialmente nos arredores do lago Turkana e no Chade. Os mais famosos aparentados que possuímos, sendo um intermédio e elo de ligação com os grandes primatas, são os diversos Australoptecíneos provenientes de regiões do Quênia, Australopitecus africanus e Australopitecus afarensis, por exemplo. A bipedalia é algo que separa a espécie humana dos demais vertebrados. Esta característica teve seu aparecimento por volta de 2,5 milhões de anos, selecionada ao longo de incontáveis gerações desde um desastre que secou as planícies africanas, levando nossos ancestrais a deixar a procura de alimentos nas árvores transferindo-se para o solo.

Deve-se ser demonstrado também o fato de que as espécies mais antigas na escala evolutiva alimentavam-se de vegetais, dispunha de uma forte mandíbula e musculatura que requeriam grande energia para manutenção. Daí provém uma das interessantes teorias para o aumento da caixa craniana e da massa encefálica: a mudança para a carne, e consequentemente de maiores porções de proteína, teria resultado em menor gasto energético para os músculos mandibulares, permitindo um crânio mais plástico e que através dos milênios de seleção, se estabeleceu com sucesso na população.

Em dado momento, uma parte das populações hominídeas iniciou seu processo de dispersão, parando e se espalhando pela Ásia e, depois, alcançando a Europa, onde já havia uma outra espécie, Homo neanderthalensis, contando com um corpo robusto. À essa altura, a versão original de nossa espécie já se encontrava presente no meio, com cérebro maior e traços ligeiramente mais suaves que de seus aparentados mais próximos. Retornando na escala evolutiva, chega-se ao espécime mais antigo da linhagem humanoide. Encontrado no Chade em 2002, o fóssil de Sahelantropus tchadensis data de aproximadamente 7 milhões de anos. Após restar no planeta, apenas a espécie Homo sapiens, caracterizada por adaptações como bipedalia, consciência metódica e dedos opositores (presentes em espécies antigas, porém não tão bem estabelecidas), desenvolveu propriamente inúmeras características e adaptações. Temos como exemplo sua cultura, cidades onipotentes, impérios, desenvolvimento da linguagem e da agropecuária. Tudo isso, em conjunto, acabou por modificar a paisagem do planeta em alguns milênios mais do que qualquer outro organismo vivo.

Marcos Aurélio da Silva é biólogo e mestrando em Biologia Animal pela Universidade Federal de Viçosa

William Dallinger e o surgimento da evolução experimental

Apesar de Charles Darwin afirmar que a evolução era muito lenta para ser observada diretamente, um de seus leitores prosseguiu com a ideia de que era possível se observar a evolução em ação. O Reverendo William Dallinger (1839-1909) não era apenas um ministro metodista, ele também era muito hábil nos métodos de microbiologia. Durante vários anos, Dallinger cresceu protozoários em uma incubadora, aumentando gradualmente a temperatura da água em que residiam. Esses organismos continuaram a se reproduzir mesmo em uma temperatura de 158° F, que era letal para a espécie anteriormente. Esse experimento considerado por Darwin como “extremamente curioso e valioso” se tornou o primeiro registro de uma linha de pesquisa que ficou conhecida posteriormente como Evolução Experimental.

O primeiro experimento relacionado a evolução biológica com microrganismos ocorreu 29 anos após a publicação do livro On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life (Sobre a Origem das Espécies por Meio da Seleção Natural ou a Preservação de Raças Favorecidas na Luta pela Vida). Em 1878, Darwin teve acesso através de suas correspondências a detalhes do experimento realizado por um ministro metodista e cientista amador chamado William Dallinger com grandes habilidades nos métodos de microbiologia.

Dallinger tinha percebido algo simples, mas profundo: enquanto os animais e plantas não são adequados para experimentos de evolução, os microrganismos poderiam fazer tal experiência possível. Como os microrganismos são minúsculos, um único copo de vidro poderia conter bilhões deles. Em uma grande população tal, seria encontrada uma quantidade enorme de variação sobre a qual a seleção natural poderia funcionar. Outra vantagem dos microrganismos é que eles se reproduzem muito mais rápido do que animais e plantas. Mil gerações de seres humanos pode se estender por 20 mil anos ou mais, mas mil gerações de bactérias pode abranger apenas algumas semanas.

Em carta escrita para Darwin, Dallinger explicava como havia projetado um vaso de cobre especial para seus experimentos. Ele o encheu com água e adicionou alguns protistas conhecidos como flagelados, organismos unicelulares que se movimentam através do batimento de flagelos, em latim “Flagellata”. Ao longo de meses, Dallinger aumentou lentamente a temperatura da água. Ele estava curioso para saber se os flagelados poderiam adaptar-se por meio da seleção natural ao aquecimento da água, e com isso os microrganismos resistentes ao calor se reproduziriam mais do que os organismos sensíveis. Ao longo de meses, ele aumentou a temperatura da água gradualmente até atingir o valor de 158 graus Fahrenheit, sendo essa temperatura letal para os flagelados comuns. Mas Dallinger descobriu que os flagelados em seu navio continuavam a se reproduzir.

Dallinger concluiu que de fato os flagelados haviam desenvolvido uma resistência ao calor. Ele escreveu para Darwin que durante o processo de adaptação ao seu ambiente mais quente,os flagelados teriam perdido algumas de suas adaptações para sobreviver em temperaturas mais frias. Para testar essa afirmação, Dallinger colocou alguns organismos já adaptados a temperatura de 70°C em um novo ambiente com a temperatura de 15,6°C e observou que eles não cresceram nessa nova temperatura reduzida.

Darwin ficou extremamente satisfeito ao saber da experiência de Dallinger. Chegou a escrever que “Seus resultados, não tenho dúvida, vão ser extremamente curiosos e valiosos”. No entanto, a evolução experimental não floresceu imediatamente em um novo tipo de ciência. A julgar pela sua escrita, Darwin não entendeu plenamente como a experiência de Dallinger foi importante para a própria teoria de Darwin. Outros cientistas também elogiaram o experimento de Dallinger, mas nenhum deles se preocupou em fazer uma experiência evolutiva própria. Dallinger tentou manter sua experiência em curso, mas, em 1886, seu navio foi destruído em um acidente. Talvez desanimado pela fria recepção ao seu trabalho, Dallinger nunca a reconstruiu. Por décadas, ninguém seguiu seu trabalho. Em retrospecto, podemos perceber como Dallinger estava muito à frente de seu tempo, e mesmo cientistas proeminentes e com uma visão inovadora não conseguiram interpretar a importância de seus resultados.

Nos dias de Dallinger, por exemplo, ninguém sabia sobre o DNA. O experimento foi realizado mais de 20 anos antes da palavra gene ser cunhada. Sem uma clara compreensão de como os genes se relacionam com a hereditariedade, Dallinger não tinha como saber com certeza que a seleção natural estava dirigindo a adaptação de seus microrganismos, passando pelas mesmas dificuldades de Darwin para validar sua teoria evolutiva. Era possível que os microrganismos estivessem apenas respondendo a sua experiência, da mesma forma como um fisiculturista desenvolve músculos maiores e ossos mais fortes levantando pesos.

Hoje, Dallinger está longe de ser um nome familiar, mas é reverenciado em certos laboratórios espalhados ao redor do globo. Nesses laboratórios, os cientistas estão finalmente tornando o sonho de Dallinger uma realidade. Durante os últimos 20 anos, mais ou menos, eles têm desenvolvido experimentos com microrganismos para testar hipóteses sobre o funcionamento da evolução. Esses experimentos agora lançam luz sobre as alterações moleculares que ocorrem e como os organismos se adaptam a novos desafios. Eles revelam como a seleção natural pode alterar o comportamento e até mesmo as relações sociais. Essas mudanças acontecem, como Dallinger esperava, sobre uma questão de semanas ou meses. E em alguns casos, os cientistas podem até observar a origem de uma nova espécie em seus próprios laboratórios.

Fabiano Bezerra Menegidio, biólogo, bioinformata e mestrando em biotecnologia. Divulgador científico no projeto Evolution Academy. Universidade de Mogi das Cruzes, Núcleo de Biotecnologia.

Henrique Pereira Rufo, biólogo e divulgador científico no projeto Evolution Academy.

Coevolução nas interações parasita-hospedeiro

A seleção natural faz com que as espécies sejam selecionadas devido a diversas pressões diferentes; certas espécies são selecionadas aos pares, sendo que mudanças em um indivíduo de uma espécie pode ter respostas na outra. Esse processo é conhecido como coevolução. Mas nem todas as relações entre pares de espécies são necessariamente produtos da coevolução. Por exemplo, nem sempre polinizadores coevoluem com as plantas que polinizam. O que pode acontecer é que alguns polinizadores podem passar a polinizar plantas sem que necessariamente ambas as espécies tenham evoluído juntamente. A coevolução envolve uma exclusividade na relação ecológica, uma dependência entre os indivíduos.

Alguns autores defendem que ocorre uma “corrida armamentista”, em que uma espécie dribla as defesas da outra, como o que acontece entre as larvas da borboleta Mechanitis isthmia e de um parente do tomate, a planta Solanum hirtum. Esses insetos parasitam folhas com espinhos e grandes tricomas (pelos vegetais), que são defesas da planta contra a herbívora. Essas larvas se tornaram aptas para predar folhas com tricomas, o que mostra que o mecanismo de defesa da planta gerou uma resposta no herbívoro, que passou a conseguir usar o recurso, ou seja, comê-la.

Borboleta Mechanitis isthmia – Fonte: http://goo.gl/w8qiqx

Então surge uma característica em resposta a outra, em cada uma das espécies do “par coevolutivo”?

As larvas da M. isthmia criam uma rede de seda que anula o efeito defensivo, possibilitando a predação das folhas. Devido à resposta de defesa da planta, as larvas sofrem forte pressão seletiva, assim apenas os indivíduos que possuíam os genes ativos da produção de seda continuaram a predar essas folhas, sobrevivendo. Deve-se ter cuidado ao se inferir que há uma coevolução, pois às vezes os parasitas são adaptados à defesa da planta, caracterizando-se assim uma adaptação à defesa, mas não necessariamente uma coevolução com a planta.

Outro processo de defesa vegetal, que também é exemplo de coevolução parasita-hospedeiro, é a defesa química por meio de substâncias que inibem a ação de parasitas. Casos de coevolução assim não são comuns, e isso é explicado pelo fato da coevolução química envolver processos específicos entre as espécies, e insetos exclusivos com espécies de plantas não tendem a ser tão comuns.

Caso os parasitas fossem apenas coadaptados, seriam resistentes a certos tipos de defesas que possibilitariam explorar certas espécies e não outras, assim não se configuraria um processo de contínua evolução entre as defesas de uma espécie e a capacidade de contorná-las por parte do parasita. Quando se trata de uma coevolução, o parasita é exclusivo da espécie. Para saber se houve coevolução, deve-se investigar se há escolha do parasita à planta hospedeira, e se a espécie é beneficiada por essa escolha, apresentando maior taxa de sobrevivência e maior quantidade de descendentes gerados que sobrevivam.

Coevolução x agricultura

O alto consumo de alimentos faz com que seja imprescindível cultivos em monoculturas. Essas grandes lavouras apresentam diferentes inimipragas específicas para cada cultura. A coevolução explica como as pragas e os cultivares se relacionam. Geralmente, na primeira fase dessas relações há o surgimento a defesa da planta. A segunda fase é a contra-resposta dos parasitas, quando enganam a resistência. No caso da espécie de mosca Mayetiola destructor e de cultivares de trigo e arroz nos Estados Unidos, a variedade resistente foi introduzida e em menos de dez anos os parasitas driblaram a sua resistência.

A coevolução é um processo cíclico que dificilmente será quebrado com a completa resistência das plantas, pois os parasitas podem demorar, mas tendem a gerar uma resposta adaptativa que possibilite o parasitismo.

Com esse ciclismo na coevolução, especialistas estão desenvolvendo técnicas que fazem com que cultivares tenham maior resistência com relação às pragas. Uma dessas técnicas é o HDR (do inglês, high-dose/ refuge): produção de fortes toxinas em plantios mistos, com plantas modificadas e suscetíveis. Essa técnica alia a biologia molecular e genética no combate de pragas, pois o sucesso está diretamente envolvido com a frequência e a dominância de certas características que geram a resistência. Esses experimentos mostram que a coevolução gera aplicações práticas muito úteis para a sociedade.

Por fim, essas descobertas indicam que populações naturais de plantas e animais desenvolvem tolerância como uma resposta ao parasitismo, e essa é menos custosa para a planta do que a defesa química ou mecânica. Sendo assim, a tolerância possibilita a convivência entre as espécies sem que haja maior estímulo para respostas de ambas às partes. A tolerância, então, freia o processo de coevolução.

O entendimento da coevolução pode ser uma ferramenta útil no controle de pragas, e por esses e outros fatores, apresenta grande importância e aplicabilidade no cotidiano.

Vinícius R. Bueno e Caio Motta Campos Alunos de Gradução em Ciências Biológicas na Universidade Federal de Viçosa, Campus Rio Paranaíba.

As plantas que vivem sobre o ferro

As diferentes espécies e formas de vida da vegetação que existem ao nosso redor estão intimamente relacionadas com o tipo de solo em que estão estabelecidas. A fertilidade e a profundidade do solo selecionam as plantas que vão ocupar cada ambiente. Geralmente, onde há florestas os solos são profundos e férteis, pois as árvores são exigentes em nutrientes e em uma área maior de solo para expandir suas raízes, indispensáveis para a sustentação do tronco. Por outro lado, em solos rasos ou mais pobres em nutrientes estabelecem formas de vida de menor porte e adaptadas a essas condições.

Fig 1- Campo rupestre.

Diferentes tipos de vegetação, em resposta a diferentes solos, podem ser observadas na Amazônia, Mata Atlântica e Cerrado. No Cerrado existem vegetações campestres (campo limpo), savânicas (cerrado sensu stricto) e até florestais (cerradão); classificadas em função do hábito dominante, da composição florística e das propriedades dos substratos, que vão de rasos e pobres nos campos a profundos e ricos nas florestas. As vegetações campestres caracterizam-se por serem mais abertas, com predominância de gramíneas e poucas espécies lenhosas. As fitofisionomias savânicas são dominantes na paisagem e ocupam cerca de 65% da área do Cerrado. A vegetação do cerrado sensu stricto é formada por um estrato arbustivo-arbóreo com caule suberoso, ramificado e retorcido e outro herbáceo-graminoso e contínuo. As vegetações florestais apresentam espécies lenhosas com galhos tortuosos, distribuídas de forma mais adensada, com alturas variando de seis a oito metros.

Fig 2- Vegetação de canga.

Em muitos locais no Brasil ocorrem os afloramentos rochosos, como pontos isolados no espaço caracterizados pelo solo raso ou ausente, incluindo vários habitats relacionados com características da rocha. A vegetação associada a afloramentos rochosos sobre topos de serras e chapadas de altitudes superiores a 900 m e em rochas quartzíticas ou areníticas é chamada “campo rupestre” (Figura 1), quando ocorre acima de 1500m e em afloramentos de rochas de granito/gnaisse é denominada campo de altitude (espécies típicas desses campos são as Vellozia spp. (canela-de-ema) e Paepalanthus spp. (sempreviva)). Outros afloramentos que podem ser observados nos diferentes biomas são os de rochas ferruginosas, que apresentam elevada concentração de ferro. No Brasil estima-se que a cobertura total desses ambientes é de 10000 hectares. Em Minas Gerais os campos ferruginosos estão concentrados principalmente no Quadrilátero Ferrífero, com uma área de aproximadamente 7.200km2.

Fig 3. Ipomoea cavalcantei, espécie que ocorre apenas em campo rupestre da Amazônia.

A vegetação associada à afloramentos de rochas ferruginosas (também se inclui o conceito de Campos Rupestres) dá-se o nome de “Campos ferruginosos” ou “Vegetação de canga” (Figura 2). A alta concentração de metais pesados no solo é tóxica para muitas espécies vegetais, exigindo tolerância ao ferro para que consigam se adaptar ao ambiente e manter sua sobrevivência nessas condições. No Brasil, tais campos ocorrem principalmente no Quadrilátero Ferrífero e Triângulo Mineiro (MG), no domínio do Cerrado, e na Serra de Carajás (PA), no domínio da Floresta Amazônica. A vegetação muda completamente em função da natureza da rocha, sendo diretamente influenciada pela disponibilidade e acúmulo de nutrientes. Sendo assim, o cerrado rupestre, por apresentar vegetações inseridas entre as fendas das rochas, onde há um acúmulo maior de nutrientes, possui aspecto de savana (estrato herbáceo e/ou arbustivo-arbóreo), enquanto que em campos ferruginosos há menor proporção de espécies arbóreas devido ao menor acúmulo de nutrientes nas reentrâncias das rochas. Os domínios em que os campos ferruginosos estão inseridos influenciam-nos diretamente. Sobre a canga de Carajás ocorre grande riqueza de espécies distintas, como Ipomoea carajasensis, I. cavalcantei (Figura 3) e I. marabaenses, devido a presença da floresta amazônica circundando-a e do clima diferenciado ali existente. Já em outras cangas do país, a riqueza de espécies é menor: Lychnophora pinaster (Figura 4) ocorre apenas em cangas de Minas Gerais, Arthrocereus glaziovii só ocorre no quadrilátero ferrífero, e há espécies comuns de afloramentos rochosos de todo o Brasil como Vellozia compacta (Figura 5), Tibouchina multiflora e Dasyphyllum candolleanum.

Fig 4- Lychnophora pinaster ocorre apenas em cangas de MG.

Curiosamente, cerca de 97% da reserva de ferro do país está presente nessas áreas, o que faz com que a conservação desses ambientes seja afetada constantemente em função das práticas de mineração muito comuns nesses locais. Apesar disso, a conservação é indispensável, dada à singularidade desses ambientes, tanto em termos estruturais quanto florísticos, quanto por apresentarem nível elevado de endemismo de várias espécies. Os campos rupestres são considerados centros de diversidade de famílias como Eriocaulaceae, Xyridaceae e Velloziaceae, e de vários gêneros de Melastomataceae, Ericaceae e Asteraceae. Além da distribuição restrita, são pouquíssimas as unidades de conservação que contém essas comunidades, sendo o Parque Estadual da Serra do Rola Moça, próximo de Belo Horizonte, a mais destacada.

Fig 5- Vellozia compacta, espécie comum dos campos rupestres brasileiros.

Fernanda de Fátima Santos Soares é bióloga e mestranda na Unicamp na área de Botânica; Rúbia Santos Fonseca é bióloga, mestre e doutora em Botânica pela UFV. Atualmente é professora temporária da UFV, campus Rio Paranaíba. Desenvolve pesquisas na área de fenologia e biologia reprodutiva de plantas nativas

Dúvidas comuns sobre Paleontologia

Os homens das cavernas caçavam dinossauros?

Os dinossauros foram extintos mais de 60 milhões de anos antes do surgimento dos primeiros hominídeos e portanto, não conviveram com eles.

Porém, outros animais pré-históricos foram contemporâneos dos humanos, como os mamutes, as preguiças gigantes, os tigres de dentes de sabre e muitos outros. Os humanos caçaram e inclusive pintaram alguns destes animais nas cavernas.

Se o ser humano evoluiu a partir do macaco, por que o macaco ainda existe?

O Homo sapiens não se originou de nenhum macaco existente na atualidade. O ser humano e os outros “macacos” compartilham um ancestral comum, e fazem parte do mesmo grupo, o dos primatas.

Nossos parentes mais próximos na atualidade são os chimpanzés e os bonobos, com os quais compartilhamos um mesmo ancestral que encontra-se extinto. Portanto o chimpanzé não deve ser visto como o nosso “avô” e sim como o nosso “primo”.

Qual foi a causa principal da extinção dos dinossauros?

Um meteoro de grandes proporções atingiu a Terra há 65 milhões de anos, no final da era dos dinossauros. A sua cratera ocupa parte da Península de Yucatán e o Golfo do México. Este impacto teria tido conseqüências catastróficas não apenas para os dinossauros, mas também para a muitos seres vivos na Terra, incluindo vários grupos de invertebrados, plantas e protistas que também se extinguiram. No entanto, no caso particular dos répteis, ao parecer mudanças na flora e no clima já afetavam a alguns grupos antes mesmo da queda do meteoro, pelo que a queda deste teria apenas acentuado os problemas que eles já tinham.

Os dinossauros deixaram algum descendente?

De acordo com a maioria dos cientistas na atualidade, as aves são descendentes diretos dos dinossauros, ou seja, podemos dizer que as aves são dinossauros.

Os crocodilianos são parentes próximos dos dinossauros, mas não seus descendentes. O dragão de Komodo, embora de aspecto terrível, não é um dinossauro e sim um lagarto.

Microorganismos também podem se fossilizar?

Alguns microorganismos possuem partes duras, que podem fossilizar-se. Um exemplo destes organismos o constituem os foraminíferos, um grupo de protistas marinhos, principalmente planctônicos, que existe até nossos dias.

Os foraminíferos possuem carapaças formadas por uma proteína chamada quitina e estas tem uma grande capacidade de preservação. Outros microorganismos que se preservam com certa facilidade são os ostracóides (pequenos crustáceos aquáticos) e o pólen de diversas plantas. Pela sua abundância, os microorganismos fósseis são muito úteis para datar rochas através da Bioestratigrafia.

Esqueleto fóssil e reconstituição de um Lystrosaurus sp. Fonte: Museu de Melbourne

Os continentes estiveram mesmo todos unidos no passado? Quais as provas disso?

Os continentes se movimentam. Este fenômeno é conhecido como Deriva Continental, e o mecanismo que o causa chama-se Tectônica de Placas.

Os continentes tem se unido e separado mais de uma vez. A última vez que os continentes uniram-se foi no início do período Triássico, há 250 milhões de anos. Este super continente é denominado Pangéa, e sua existência durou mais de 50 milhões de anos.

Muitas evidências geológicas corroboram o movimento dos continentes, mas os argumentos mais fortes em favor da Deriva Continental tem sido obtidos pela distribuição dos fósseis. Alguns grupos de répteis terrestres extintos são encontrados unicamente na América do Norte e na Europa, e outros unicamente na América do Sul e na África, o que só pode ser explicado satisfatoriamente pela deriva continental. O réptil terrestre do período Triássico Lystrosaurus tem sido encontrado em regiões tão distantes entre si tais como África, Rússia, China, Antártida e Índia.

O movimento dos continentes é muito lento e continua em nossos dias. Se Colombo chegasse hoje a América, a encontraria 30 metros mais longe do que em 1492.

Juan Carlos Cisneros Martínez é biólogo, mestre e doutor em Geociências. Atualmente é professor da Universidade Federal do Piauí e atua na área de Paleontologia.
Esqueleto

A falsa dualidade entre Criação e Evolução

A questão sobre as origens do homem e do mundo remete a um amplo debate, no qual filosofia, religião e ciência entram em cena para explicar, a seu modo, como foi que isso ocorreu. Desde as primeiras manifestações mítico-religiosas o homem busca resposta para essa questão. Neste âmbito, até hoje a teoria criacionista é a que tem maior aceitação. Ao mesmo tempo, ao contrário do que muitos pensam, as diferentes religiões do mundo elaboraram uma versão própria.

O cristianismo, uma das crenças religiosas mais adotadas no mundo e protagonista das principais discussões sobre o tema, adota a Bíblia como fonte explicativa sobre a criação do homem. Segundo a narrativa bíblica, o homem foi concebido depois que Deus criou céus e terra. Feito a partir do barro e a imagem e semelhança de Deus, o homem teria ganho vida quando Deus insuflou o hálito da vida em suas narinas (Gn 2,7). O fato é que o livro do Gênesis não tem a intenção de descrever como se deu a criação, mais sim, apenas demonstrar que tudo provém de Deus (CIC)*. Vê-se pois, criacionismo é a crença de que o mundo e tudo o que existe nele são potencialidades de um ato criador de um deus.

Em contrapartida ao criacionismo há a teoria do evolucionismo. A Evolução Biológica consiste na mudança das características hereditárias de grupos de organismos ao longo de gerações. Grupos de organismos, denominados populações e espécies são formados pelas divisões de populações e espécies ancestrais; posteriormente os grupos descendentes passam a se modificar de forma independente. Portanto, numa perspectiva de longo prazo a evolução é a descendência com modificações, de diferentes linhagens a partir de ancestrais comuns. A evolução não busca explicar a origem da vida, mas sim descrever as mudanças pelas quais ela passa.

A discussão sobre ter havido evolução ou não é uma questão que foi resolvida no século XIX. Hoje não se discute mais isso. Essas são dúvidas de religiosos e cientistas desatualizados e que plantam esta idéia na sociedade. . Deus e Evolução não são mutuamente excludentes.

A evolução de fato ocorre; isso não está sob discussão. Não se trata de acreditar nela ou não, mais sim de aceitar a realidade. O fato agora é: acreditar que tudo tenha provido da vontade de um ser transcendental ou não. Isso é questão de fé e depende de cada pessoa. Pela fé compreende-se que Deus teria criado o mundo e inserido nele todas as potencialidades para que chegassem ao que é hoje e o que será no futuro. A ciência não pode opinar se foi Deus ou não quem criou tudo, justamente por que este também não é o seu objetivo. Já à evolução cabe descrever como, por quê meios e leis o mundo chegou ao que é hoje.

*CIC: Catecismo da Igreja Católica. Tido pelos católicos “como texto de referência, seguro e autêntico, para o ensino de sua doutrina”.

Willian Silva Lopes é acadêmico do curso de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Viçosa, campus de Rio Paranaíba e versado em filosofia religiosa/teológica pelo Seminário Maior Dom José André Coimbra.

A macrovisão da micromudança

A evolução é a ciência que estuda como a natureza se transforma ao longo das gerações, através da acumulação de pequenas mudanças que ocorrem nas populações de organismos vivos. Para entender como a evolução produziu a biodiversidade é preciso que estudemos dois processos:

a) como as espécies mudam através do tempo (microevolução); b) como uma espécie se torna duas espécies ou mais (macroevolução)

Micro x macro

Na verdade, estes dois “processos” são o mesmo, mas vistos em escalas diferentes. É como se tivéssemos um balde sob uma goteira… o constante pingar, em algum momento, encherá o balde, que transbordará. Podemos pensar nessas micromudanças da mesma forma, “pingando” aos poucos na história do grupo. Em algum momento, haverá um transbordamento, e os indivíduos da população, que estavam divergindo aos poucos de suas gerações passadas, podem passar a acumular diferenças cada vez maiores.

O primeiro processo é bastante conhecido e responde como ocorreu o desenvolvimento dos bicos dos tentilhões estudados por Darwin nas Ilhas Galápagos, por exemplo. Também explica o mecanismo de resistência de insetos a pesticidas, o surgimento de superbactérias, resistentes a todos os tipos de antibióticos, e por que nem sempre as vacinas contra a gripe funcionam como gostaríamos.

Entretanto, alguns críticos da teoria da evolução argumentam que a microevolução não poderia explicar a origem de novas espécies, ou a macroevolução. Estes dizem que membros de uma espécie não podem se tornar tão diferentes de outros indivíduos através da variação natural a ponto de se tornarem duas espécies não intercruzantes. Mas será que é isso que os cientistas concluem?

Uma questão de tempo…

Uma das maiores limitações com relação ao entendimento da Evolução é que suas evidências nos mostram uma história que nem sempre está acontecendo em frente a nossos olhos e que nem sempre ocorre do mesmo jeito para todos os seres vivos, uma vez que os protagonistas dessa história tem tempos diferentes para o desenvolvimento de seus papéis. Por exemplo, a gestação de um grande mamífero, como um elefante, pode levar até 22 meses. Em contrapartida, uma geração bacteriana pode durar apenas meia hora.

É fácil perceber, portanto, que se a evolução é a mudança ao longo das gerações, e as gerações entre diferentes organismos tem diferentes durações, não podemos esperar que a evolução opere no mesmo ritmo para todos os organismos. É por isso que é muito mais fácil percebermos que uma população de microorganismos mudou e passou a ter resistência a um composto qualquer, que poderá ser decisiva na sua sobrevivência e levá-la a tornar-se uma nova espécie, do que um organismo mais complexo e com maior tempo de geração adquirir uma grande mudança em sua biologia. Impossível é pensar que vivendo (com sorte) 100 anos, um ser humano seria capaz de ver essa mudança durante o período de sua vida.

Mas isso não significa que não podemos provar que as microevoluções produzem os padrões macroevolutivos. A natureza tem diversos meios de nos mostrar que as mudanças ao longo das gerações são capítulos da história natural dos grupos.

Uma das formas de vermos o registro histórico das mudanças dos grupos é olharmos literalmente para o passado da Terra. Com alguma sorte e a combinação certa entre acaso e solo adequado, um organismo pode passar a figurar como personagem principal na história de sua família.

Outra forma de percebermos que todos os organismos tem ancestrais diretos e um ancestral único comum é vermos as semelhanças que existem em biomoléculas, como o DNA. Em todos os seres vivos, o DNA é composto pelos mesmos elementos químicos e tem o mesmo papel.

Estas são evidências mais que seguras de que todos fazemos parte de uma história que vem acontecendo há muitos e muitos anos.

Karine Frehner Kavalco é bióloga, mestre em Genética e Evolução e doutora em Genética. Atualmente é professora da Universidade Federal de Viçosa, campus de Rio Paranaíba e atua na área de Genética Ecológica e Evolutiva.

A conquista do ambiente terrestre pelos Vertebrados

Os primeiros Vertebrados surgiram nos oceanos, atingindo sua diversidade máxima na água salgada, assim como os peixes. De alguma maneira, o grupo deixou o ambiente aquático e conquistou o terrestre. Mas como isso foi possível?

Vamos lá, o sucesso na conquista de um novo ambiente envolve inúmeros fatores. O primeiro envolve o sistema ósseo, já que o esqueleto dos vertebrados deveria ser mais resistente, com juntas mais fortes. Nadadeiras frágeis foram substituídas por ossos rígidos, algumas costelas se modificaram em cintura escapular e pélvica, ocorrendo também alterações no crânio e pescoço. Tudo isso para sustentar o corpo fora d’água e resistir à força da gravidade e às demais exercidas pela própria locomoção animal.

O segundo se relaciona com os ossos, os quais não poderiam ser frágeis nem muito densos, já que isso os tornariam pesados demais. Assim, os animais que possuíam ossos intermediários, como os que temos hoje (com uma porção densa e uma “porosa”), se sobressaíram. Mas para sustentar um corpo, a musculatura também é essencial, já que mantém a postura e permite a locomoção e movimentação. Isso significa que todo o sistema muscular se modificou junto com o esquelético. Por fim, os feixes musculares simples que encontramos nos peixes, se ramificaram e tornaram-se mais desenvolvidos e fortes.

Tudo isso que foi dito não adiantaria de nada se não fosse possível respirar no ambiente terrestre, resultando na mudança lenta e gradual da respiração branquial para pulmonar. Acredita-se que os pulmões se desenvolveram ao longo de grandes alterações de uma estrutura semelhante à bexiga natatória dos peixes pulmonados. A bexiga natatória funciona como um balão, garantindo a flutuabilidade dos peixes ósseos na coluna de água. Entretanto, nos peixes pulmonados uma estrutura parecida é invadida por vasos sanguíneos, mantendo-se ricamente irrigada por sangue, onde acontecem então as trocas gasosas. As brânquias, não sendo mais necessárias, acabaram não sendo um fator de seleção, enquanto que os “novos pulmões” sim. Coloque anos de evolução e seleção natural atuando em cima desse novo sistema, e é possível que o resultado seja o pulmão que conhecemos. Por fim, o último detalhe para permitir a conquista do ambiente terrestre, seria controlar a perda de água, tão essencial para a vida. Os peixes em geral “urinam” amônia, elemento que necessita de muita água para ser eliminado. Além disso, a grande maioria dos peixes não apresenta pele muito espessa, já que no ambiente aquático, a disponibilidade de água não é um problema. Entretanto, no ambiente terrestre isso é bem diferente, o que fez com que os vários grupos de vertebrados passassem por diversas formas de seleção para lidar com a desidratação.

A começar pelos anfíbios, sua pele é bem mais espessa que a dos peixes, mas ainda assim muito fina, o que é compensado pelo alto número de glândulas lubrificantes na pele. Além disso, aqui não se excreta mais amônia e sim uréia, elemento que requer bem menos água para ser eliminado. No grupo dos répteis temos, além das glândulas, o aparecimento de escamas e ovos com casca, que funcionam como isolantes e já evitam bem mais a desidratação. Nas aves o sistema é parecido. A pele, que é fina e sem glândulas, é revestida por penas, que são excelentes isolantes, e há também a troca da excreta de uréia por ácido úrico, composto que quase não precisa de água na sua eliminação. Finalmente, chegamos aos mamíferos, que além de ter muitas glândulas, possuem a pele composta por várias camadas: gordura, células, queratina e pêlos. Com tudo isso, os vertebrados puderam se diversificar e se espalhar pelo ambiente terrestre, construindo toda a diversidade de animais que conhecemos.

Matheus Lewi C. B. de Campos é graduando em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba e estagiário do Laboratório de Genética Ecológica e Evolutiva.

Revelando o passado

Desde o surgimento dos primeiros seres vivos na Terra até os dias de hoje, muitas mudanças ocorreram em nosso planeta, tais como as variações de temperatura, oscilações na quantidade de oxigênio na atmosfera e intensas atividades vulcânicas. Algumas dessas modificações foram tão bruscas que conseguiram modificas ou excluir completamente os organismos que viviam naquela época.

Alguns dos organismos que possuíam essa susceptibilidade de sobrevivência eram as trilobites, pertencentes ao filo Arthropoda, ao qual também fazem parte os insetos modernos. Esses animais viveram nos antigos oceanos durante cerca de 300 milhões de anos, entre os períodos Cambriano (há 550 milhões de anos) até o Permiano (há 250 milhões de anos). O surgimento das trilobitas está associado à explosão cambriana, onde a maioria dos filos e classes dos animais marinhos com esqueleto, viventes daquela época, apareceram rapidamente no registro fóssil.

As trilobitas possuíam um corpo oval, achatado e segmentado, o qual era dividido em três partes: cabeça, tórax e cauda, e é devido à essa divisão em três lobos a escolha do nome “Trilobites”. Além disso, possuíam um exoesqueleto composto por quitina e carbonato de cálcio, o que favoreceu os processos de preservação em fossilização dos seus exemplares (tais compostos conferem alta rigidez). Ao longo de seu crescimento, as trilobites sofriam várias mudas, descartando seu exoesqueleto sucessivamente, tal como ocorre hoje com os artrópodes. Esse pode ser um dos motivos de se encontrar tanta abundância de indivíduos desse grupo no registro fóssil.

Acredita-se que, em sua maioria, se tratava de animais marinhos bentônicos, ou seja, aqueles que vivem no fundo dos oceanos. Além disso, eram também cosmopolitas (encontrados no mundo todo). No Brasil, por exemplo, já foram encontrados registros fósseis de representantes desse grupo nas bacias do Paraná e Amazonas.

Do ponto de vista evolutivo, as trilobites se destacam pela sua extraordinária diversidade morfológica. Analisando os registros fósseis, é possível a identificação e classificação de mais de 1500 gêneros distintos e de 20000 espécies, as quais se diferem no formato, hábito de vida e tamanho (desde 1mm até mais de 70 cm). Por esta razão, é considerado como um dos grupos de animais extintos mais diversos que já habitaram a Terra. Essa sua diversidade de formas sugere que esses animais ocupavam um extenso nicho ecológico, assim possuíam diversos modos de vida, o que também incluía uma variedade de ocupações nos níveis tróficos, já que sua alimentação poderia ser filtradora, detritívora ou carnívora (predadora ou carniceira).

Outro fator marcante desse grupo, eram os olhos compostos de várias lentes em cada, o que é, de acordo com alguns evolucionistas, algo bastante complexo e sofisticado para aquele período. Esse fato acabou surpreendendo diversos pesquisadores, os quais acreditavam que os animais evoluíam suas características de algo mais simples para o mais complexo, ou “melhorado”. A questão é que esses olhos eram muito sensíveis aos movimentos e à variação de luz, eram constituídos de um mineral chamado calcita, o que conferia às lentes rigidez e não permitiam o ajuste do foco, assim como acontece nos olhos humanos. Porém, ela também podia eliminar as distorções de imagem, auxiliando assim as trilobites na busca por suas presas e fuga de predadores. Isso reforça que Evolução não significa melhoria, mas apenas mudança.

As trilobites eram animais fantásticos, abundantes e tão complexos quanto qualquer organismo encontrado atualmente. Conseguiram reinar nos oceanos antigos por milhões de anos e o formato de seus olhos pode ser uma das chaves para entender seu sucesso adaptativo e ampla diversidade de espécies. Além disso, o compreendimento das características e morfologias desse grupo, vem em auxílio para a ciência na construção da história evolutiva da vida na Terra, justificando a tamanha importância do grupo.

Texto: Beatriz Cranchi Pazetto, Graduanda em Ciências Biológicas