Especiação

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A especiação diz respeito ao processo evolutivo que envolve o surgimento de novas espécies. Desde a origem da vida, os seres vivos vêm sofrendo a diferenciação através de variações genéticas em decorrência de mutações genéticas. A seleção natural, revelada por Darwin, possibilita os indivíduos que possuem características benéficas sobreviverem com as condições impostas pelo meio ambiente. Essas características são provocadas pelas alterações genéticas que, por sua vez, ao longo do tempo, podem gerar duas consequências: adaptação das populações às condições ambientais ou formação de novas espécies (especiação). Outra forma de especiação, já abordada por Darwin no livro “A origem das espécies”, é a situação de espécies separadas ao longo do tempo que adquirem características próprias nas diferentes regiões e, ocorrendo isso gradativamente por várias gerações, podem resultar em uma nova espécie. Podemos dividir a especiação em três tipos, que serão explicados a seguir:- Especiação alopátrica;

- Especiação simpátrica;

- Especiação parapátrica.

Alopátrica

A especiação alopátrica ocorre quando duas espécies são separadas por um isolamento geográfico. O isolamento pode ocorrer devido à grande distância ou uma barreira física, como um deserto, rio ou montanha. A especiação bem-sucedida é vista na figura abaixo. Os tentilhões observados por Darwin é um exemplo dessa especiação na qual ele observou que, nas ilhas Galápagos, eles se diferenciavam pelo tipo de bico. Além disso, seria uma forma de adaptação à dieta alimentar de cada uma das 14 espécies.

Exemplo de especiação alopátrica (Foto: USP)

Simpátrica

A especiação simpátrica diferencia-se da alopátrica pela ausência da separação geográfica. Nessa especiação, duas populações de uma mesma espécie vivem na mesma área, mas não há cruzamento entre as mesmas, resultando em diferenças que levarão à especiação, ou seja, a uma nova espécie. Isso pode ocorrer pelo fato dos indivíduos explorarem outros nichos, como insetos herbívoros que experimentam uma nova planta hospedeira.

Moscas que vivem no mesmo local, mas se alimentam de frutos diferentes. (Foto: USP)

Parapátrica

A especiação parapátrica ocorre em duas populações da mesma espécie que também não possuem nenhuma barreira física, mas sim uma barreira ao fluxo gênico (migração de genes) entre as espécies. É uma população contínua, mas que não se cruza aleatoriamente, caso tenha o intercruzamento, o resultado são descendentes híbridos. Um exemplo dessa especiação é o caso das gramíneas Anthoxanthum, que se diferenciou por certas espécies estarem fixadas em um substrato contaminado com metais pesados.

Dessa forma, houve a seleção natural para esses indivíduos, que foram se adaptando para genótipos tolerantes a esses metais pesados. Ao longo prazo, essas espécies foram adquirindo características diferentes, como a mudança de floração impossibilitando o cruzamento, acabando com o fluxo gênico entre esses grupos.

Espécie de gramínea à esquerda em um solo não contaminado e à direita, contaminada por metais pesados (Foto: USP)

O MECANISMO DE COACERVAÇÃO

O MECANISMO DE COACERVAÇÃO

O cientista russo Alexandre Oparin observou que, em água, as proteínas se aglomeram em pequenos grupos que denominou coacervados (coacervar = reunir).
Os coacervados teriam se difundido nos mares primitivos. Ao longo do tempo, englobando partículas orgânicas e inorgânicas que se aderiam a eles, os coacervados foram se transformando, de simples aglomerados protéicos iniciais, em complexos químicos que abrigaram inúmeras substâncias. Mas é razoável supor que a organização complexa desses coacervados só poderia ser mantida na presença de energia, obtida por algum proceso.
Assim, extraindo energia de moléculas orgânicas presentes em seu interior, os coacervados poderiam em seu interior, os coacervados poderiam não só manter sua organização estrutural como também promover a síntese de novas substâncias. De alguma forma, que permanece ainda obscura para a ciência, surgiram unidades no coacervados denominadas nucleotídeos. A presença de tais unidades permitiu o surgimento dos ácidos nucléicos. A partir desse verdadeiro “sopro de vida”, os coacervados passaram a dispor de um “centro de controle”, era, então, sistemas suto-suficientes, capazes de estabelecer um razoável equilíbrio com o ambiente e dotados de capacidade de autoduplicação. Portanto, após o surgimento de ácidos nucléicos reguladores, os coacervados constituíram os primeiros seres vivos da Terra.

A Terra Primitiva

Estima-se que o planeta Terra surgiu há aproximadamente 4,6 bilhões de anos e que, durante muito tempo, permaneceu como um ambiente inóspito, constituído por aproximadamente 80% de gás carbônico, 10% de metano, 5% de monóxido de carbono, e 5% de gás nitrogênio. O gás oxigênio era ausente ou bastante escasso, já que sua presença causaria a oxidação e destruição dos primeiros compostos orgânicos – o que não ocorreu, propiciando mais tarde o surgimento da vida.

Nosso planeta foi, durante muito tempo, extremamente quente em razão das atividades vulcânicas, jorrando gases e lava; ausência da camada de ozônio; raios ultravioletas, descargas elétricas e bombardeamento de corpos oriundos do espaço. Sobre isso, inclusive, sabe-se que a maioria do carbono e de moléculas de água existentes hoje foi parte constituinte de asteroides que chegaram até aqui.

Foi esta água que permitiu, ao longo de muito tempo, o resfriamento da superfície terrestre, em processos cíclicos e sucessivos de evaporação, condensação e precipitação. Após seu esfriamento, estas moléculas se acumularam nas depressões mais profundas do planeta, formando oceanos primitivos.

Agregadas a outras substâncias disponíveis no ambiente, arrastadas pelas chuvas até lá; propiciaram mais tarde o surgimento de primitivas formas de vida. Muitas destas substâncias teriam vindo do espaço, enquanto outras foram formadas aqui, graças à energia fornecida pelas descargas elétricas e radiações.

Um cientista que muito contribuiu para a compreensão de alguns destes aspectos foi Stanley Lloyd Myller, que, em 1953, criou um dispositivo que simulava as possíveis condições da Terra primitiva; tendo como resultado final a formação de moléculas orgânicas a partir de elementos químicos simples.

EXPERIMENTOS DE CALVIN

EXPERIMENTOS DE CALVIN

Realizou experimentos semelhantes aos de Miller, bombardeando os gases primitivos com radiações altamente energéticas e obteve entre outros, compostos orgânicos do tipo carboidrato. Todos esses experimentos demonstraram a posibilidade da formação de compostos orgânicos antes do surgimento de vida na Terra.

Experimento de Miller

Experimento de Miller

Publicado por: Mariana Araguaia de Castro Sá Lima em A origem da vida

Experimento de Urey-Miller

Stanley Miller, acreditando que a Terra primitiva era composta de amônia, metano, hidrogênio e vapor de água – segundo o modelo de Oparin - criou, em 1952, um dispositivo no qual tais compostos eram aquecidos e resfriados, além de submetidos a descargas elétricas, sob a supervisão de Harold Urey. Esta foi uma tentativa de recriar o ambiente dessa época.

Com esse experimento, após uma semana, o jovem cientista conseguiu produzir aminoácidos e bases nitrogenadas, além de cianeto e formaldeído: a sopa prebiótica.

Tal resultado, publicado em 1953 na revista científica "Science", abriu portas para a crença de que a matéria precursora da vida poderia ter se formado espontaneamente, a partir destas substâncias. Tal ideia foi reforçada quando foi encontrado um meteorito, o Murchinson, que continha os mesmos aminoácidos, com a mesma proporção que se apresentavam no aparelho de Miller.

Assim, esse brilhante cientista, falecido aos 77 anos em 2007, deu um passo importante nos estudos acerca da evolução química e da hipótese heterotrófica e seu feito é referência até os dias de hoje. Ele demonstrou que processos naturais podem tornar uma química simples numa química complexa.

Inclusive, poucos sabem que esse cientista só publicou uma de três de suas recriações da Terra primitiva. Uma destas, na qual havia um aspirador que injetava vapor de água no frasco onde ocorriam as faíscas, foi recriada no fim de 2008, por Jeffrey Bada, professor de química marinha da Universidade da Califórnia, em San Diego. Ele e sua equipe consideraram tal experimento útil por, possivelmente, simular a descarga que ocorre quando raios cruzam uma erupção vulcânica rica em vapor de água.

Esses obtiveram como resultado um número maior de aminoácidos do que o encontrado no modelo tradicional de Miller, acreditando que tais condições podiam ser comuns em nosso planeta, antes da formação dos grandes continentes!