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CID CID (A) (B) B2•T7 14 Semi-extensivo Uno Biologia Caderno de Teoria 4 Figura 6. Convergência adaptativa. É notável a semelhança externa entre (A) tubarão e (B) golfinho. Eles estão adaptados ao mesmo ambiente e descendem de ancestrais diferentes. HOMOLOGIA E ANALOGIA Internamente, a nadadeira de uma baleia é semelhante ao membro superior do ser humano; externamente, porém, é bastante parecida com a nadadeira de um peixe. Homem e baleia têm ancestral comum e estão adaptados a ambientes diferentes; trata-se de irradiação adaptativa. O membro superior humano e a nadadeira de baleia apresentam homologia: têm a mesma estrutura interna e desenvolvem-se a partir da mesma região embrionária. A existência de semelhanças anatômicas e embrionárias é considerada como uma clássica evidência de evolução, assim como o estudo dos fósseis. Baleia e peixe têm ancestrais diferentes e estão adaptados ao mesmo ambiente, caracterizando um caso de convergência adaptativa. As nadadeiras de baleia e de peixe apresentam analogia, são semelhantes externamente e desempenham a mesma função, mas sua estrutura interna é muito diferente. (A) (B) Figura 7. Homologia entre membro superior humano (A) e nadadeira de baleia (B), que é análoga à nadadeira de peixe (C). BASES GENÉTICAS DA EVOLUÇÃO Em capítulos anteriores de Genética clássica foram analisados heredogramas de grupos familiares e cruzamentos entre indivíduos. Agora estudaremos a genética de populações como um todo. O conceito de pool gênico é fundamental para essa análise: corresponde à totalidade dos alelos de uma população. Em Genética clássica, foram apresentados casos de herança com dominância. Por exemplo, o alelo para pigmentação normal (A) é dominante em relação ao alelo que condiciona albinismo (a). Uma indagação freqüente é: o alelo recessivo “a” tende a ser eliminado ao longo das gerações? A resposta é negativa; apesar de ser recessivo, o alelo “a” tende a ser mantido nas gerações seguintes, sem afetar a sua porcentagem na totalidade da população. Mas isso só é válido em certas condições, que mantêm o equilíbrio genético das populações. Equilíbrio de Hardy-Weinberg Em 1908 dois trabalhos independentes — um do matemático inglês G. H. Hardy e outro do médico alemão W. Weinberg — mostraram a condição de equilíbrio genético das populações. Uma população mantém-se estável geneticamente ao longo das gerações se: • Não apresentar mutações; • Não estiver sujeita à atuação da seleção natural; • Os cruzamentos ocorrerem ao acaso (população panmítica), sem a existência de seleção sexual; • Não tiver migrações; • For bastante grande. (C) Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Semi-extensivo Uno Biologia Caderno de Teoria 4 556 557 A seguir são apresentadas as justificativas acerca dessas condições de equilíbrio. As mutações introduzem genes novos e podem trazer vantagens para seus portadores. Insetos mutantes resistentes a determinado inseticida proliferam e predominam quando o meio apresenta o inseticida. No caso, o inseticida atua como elemento selecionador, que favorece a sobrevivência dos indivíduos resistentes. Há vários tipos de seleção sexual. Por exemplo, em pássaros é comum que os indivíduos portadores de uma plumagem mais vistosa tenham mais chance de se reproduzir, deixando maior número de descendentes; esse padrão genético tende, então, a aumentar na população. Migrações podem promover a entrada ou saída de indivíduos portadores de determinado tipo de alelo, cuja freqüência na população pode aumentar. A migração de albinos da população 1 para a população 2 reduz a freqüência do alelo “a” em 1 e eleva em 2. População 1 Caso a população apresente variações nas freqüências de seus alelos componentes, deixa o seu estado de equilíbrio e passa para um processo de evolução. Assim, do ponto de vista genético, tem-se que: aa População 2 Finalmente, populações grandes são mais estáveis geneticamente do que populações reduzidas, quando são submetidas a processos casuais. Numa população hipotética de aves, por exemplo, há indivíduos amarelos (10% do total) e indivíduos verdes (90% do total). Uma chuva de granizo não é seletiva para nenhuma das duas variedades. Uma população de 100 indivíduos deve sofrer maiores alterações na distribuição de variedade amarela (que pode até ser dizimada) do que uma população de 100.000 indivíduos. Granizo 10 amarelos 90 verdes 100 indivíduos Sujeitos a maiores mudanças na freqüência Granizo 10.000 amarelos 90.000 verdes 100.000 indivíduos Têm menor probabilidade de alterações na freqüência Evolução corresponde à alteração do equilíbrio genético das populações. Cálculo das freqüências gênicas e genotípicas. Considerando os alelos “A” e “a”, presentes em uma população hipotética, a freqüência do alelo “A” somada à freqüência do alelo “a” corresponde a 100% (ou 1,0). Supondo que o alelo “A” corresponda a 80% (0,8) do total de genes para o caráter considerado, a freqüência de “a” será de 20% (ou 0,2). Pode-se representar matematicamente esses dados da seguinte forma: p = freqüência de “A” (0,8) q = freqüência de “a” (0,2) Então, tem-se que: p + q = 1,0 0,8 + 0,2 = 1,0 15 B2•T7
Os genótipos possíveis nessa população são AA, Aa e aa. Como será a freqüência desses genótipos na próxima geração, se forem mantidas as condições de equilíbrio de Hardy-Weinberg? Os cruzamentos ocorridos ao acaso poderiam ser assim representados: Gametas A p = 0,8 a q = 0,2 Gametas B2•T7 16 A P = 0,8 AA p p = 0,8 0,8 p 2 = 0,64 Aa p q = 0,8 0,2 p q = 0,16 a q = 0,2 Aa p q = 0,8 0,2 p q = 0,16 aa q q = 0,2 0,2 q 2 = 0,04 Assim, as freqüências genotípicas da população serão: AA + Aa + aa = 1 – – – 0,64 + 0,32 + 0,04 = 1 – – – p 2 ou (p + q) 2 = 1 + 2pq + q 2 = 1 Em resumo, o princípio de Hardy-Weinberg é dado pelas expressões p + q = 1. Freqüência de alelos: f(A) + f(a) = 1 Freqüência de genótipos: (p + q) 2 = 1 p 2 + 2pq + q 2 = 1 Semi-extensivo Uno Biologia Caderno de Teoria 4 f(AA) + f(Aa) + f(aa) = 1 Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Semi-extensivo Uno Biologia Caderno de Teoria 4 558 559 O ciclo menstrual Todos os meses, o útero das mulheres e das demais fêmeas de primatas fica pronto para receber filhotes em gestação. Quando a gravidez não se configura, a parede interna do útero, o endométrio, descama sob a forma de um fluxo, chamado fluxo menstrual. Esse ciclo se repete em períodos mais ou menos constantes graças a um feedback negativo existente entre a hipófise e os ovários. (A) Clitóris Lábio maior Hímen (C) Lábio menor Ânus Ovário (B) Reto Tuba uterina Ligamento próprio Colo Vagina Abertura da uretra Abertura da vagina Vagina Uretra Ovário Útero Endométrio Tuba uterina Útero Bexiga urinária Púbis Clitóris Lábio menor Lábio maior Figura 1. Sistema reprodutor feminino. (A) Vista externa; (B) órgãos internos em corte lateral (a bexiga não faz parte do sistema reprodutor) e (C) em visão frontal. B3 17 tema 13 A hipófise produz dois hormônios que agem sobre os ovários, as gonadotrofinas e, em resposta, os ovários produzem dois hormônios ovarianos. A primeira gonadotrofina é o Hormônio Folículo Estimulante (FSH), que, como seu nome diz, estimula o desenvolvimento do folículo ovariano, em cujo interior se forma o gameta feminino. O folículo por sua vez produz estrógeno, hormônio ovariano responsável pelas características sexuais femininas, como desenvolvimento de mamas, de quadris, formação de pêlos pubianos, entre outras. Como existe o feedback negativo, um alto nível de estrógeno inibe a produção e secreção de FSH, evento que em geral ocorre por volta do 10 o dia do ciclo. Com a queda dos níveis de FSH, a hipófise começa a secretar a segunda gonadotrofina, o Hormônio Luteinizante (LH), responsável por romper o folículo ovariano e conseqüentemente liberar o gameta feminino, na chamada ovulação, o que torna a mulher fértil por volta do 14 o dia do ciclo. Folículo ovariano Folículo em maturação Corpo albicans Corpo lúteo Folículo maduro Folículo roto Figura 2. Corte lateral de um ovário mostra as transformações por que passa um folículo ovariano ao longo de um ciclo menstrual. Após sua ruptura, o folículo ovariano adquire a cor amarela e passa a se chamar corpo lúteo, responsável agora pela produção do segundo hormônio ovariano, chamado de progesterona, que prepara o organismo para a gestação. Junto com B3•T13
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