Bio. Semana 6. Rubens Oda (Hélio Fresta)

Transcrição

2 CRONOGRAMA 07/03 Ciclos biogeoquímicos: Carbono e Oxigênio 08/03 Ciclos biogeoquímicos: Nitrogênio e Água 13:30 10/03 Desequilíbrios ecológicos 14/03 Exercícios: Biociclos, Biomas e Ciclos 15/03 Origem da vida 13:30

3 17/03 Evidências da evolução e teorias evolutivas 21/03 Especiação e evolução humana 22/03 Exercícios - Evolução 13:30 24/03 Água e sais minerais 28/03 Glicídios e Lipídios

4 29/03 Proteínas 31/03 Vitaminas e ácidos nucléicos

5 Exercícios - Evolução 22 mar 01. Resumo 02. Exercício de Aula 03. Exercício de Casa 04. Questão Contexto

6 RESUMO Três principais teorias evolutivas Lamarckismo: Lei do Uso e Desuso, Transmissão dos Caracteres Adquiridos, Meio como Agente Transformador Darwinismo: Seleção Natural, o meio como agente selecionador dos organismos. Neodarwinismo: Variabilidade genética como base da Evolução, mutações como principal forma de gerar variabilidade. Ainda trabalha com a Seleção Natural. Transmissão dos genes para a descendência através dos gametas. Órgãos Homólogos Mesma origem evolutiva, funções diferenciadas. (mão humana, asa de morcego, nadadeira de baleia) Relação com irradiação adaptativa. Órgãos análogos Origens evolutivas distintas, funções similares. (Asa de morcego, asa de mariposa) Relação com convergência evolutiva. EXERCÍCIOS DE AULA 1. LEIA O TEXTO PARA RESPONDER À QUESTÃO A SEGUIR. ( ) os indivíduos que, por causas particulares, são transportados a uma situação muito diferente daquela em que se encontram, e que experimentam constantemente outras influências nessa situação, tomam novas formas devido aos novos hábitos, e como consequência disso constituem uma nova espécie, formada pelo conjunto de indivíduos que estão na mesma circunstância. 7 O trecho retirado do livro Recherches sur l organisation des corps vivants, de Jean Baptiste Lamarck, demonstra: a) A teoria fixista indicando que as situações às quais os indivíduos são expostos influenciam a formação de novas características que serão transmitidas aos descendentes. b) O rompimento, em termos filosóficos, do fixismo com o modelo apresentado por Lamarck, propondo uma visão evolucionista sobre a formação de novas espécies. c) A constituição de uma nova espécie baseada na seleção natural dos indivíduos mais aptos a sobreviver quando submetidos a diferentes condições de pressão. d) A influência do conjunto de circunstâncias às quais os indivíduos são submetidos como fator determinante na constituição de novas espécies, baseadas nos conceitos de genética e seleção natural. e) A importância das situações de pressão para a ocorrência de mutações e formação de variações dentro de uma espécie e até mesmo de novas espécies geradas pelo conjunto de indivíduos que sofreram as mesmas alterações genéticas.

7 2. Nos hospitais, superbactérias, criadas em uma dieta de antibióticos estão em toda parte. Nos Estados Unidos, infecções hospitalares vitimam um paciente em cada 10, causam 90 mil mortes anuais e custam mais de 11 bilhões de dólares por ano. No Brasil, segundo a ANVISA, não temos dados estatísticos atualizados. Mas sabemos que mortes por infecções adquiridas em hospitais ocorrem diariamente em nosso país. (PENA, 2009). A situação apresentada no texto e na imagem retrata a crescente resistência das bactérias aos antibióticos, o que representa um grave problema de saúde pública em todo o mundo. Considerando argumentos neodarwinistas para explicar a resistência das bactérias aos antibióticos, identifique com V as proposições verdadeiras e com F, as falsas: ( ) Os mecanismos de mutação e recombinação gênica podem explicar a existência de variabilidade entre bactérias de uma espécie, com formas sensíveis e resistentes a antibióticos. ( ) Nos hospitais, determinado antibiótico pode atuar favorecendo a seleção natural, ao eliminar bactérias sensíveis e permitir que uma espécie geneticamente resistente a esse medicamento sobreviva no meio. ( ) A exposição excessiva de bactérias hospitalares sensíveis a antibióticos promove a sua adaptação ao contato com o medicamento, condição que é transmitida para as futuras gerações de bactérias. ( ) Bactérias resistentes a um antibiótico são mantidas no meio ambiente e proliferam, perpetuando essa condição. A alternativa que indica a sequência correta, de cima para baixo, é a: a) V V F V. b) V F F V. c) F F V F. d) V F V V. e) F V F V Desenvolvida, há 150 anos, por Charles Darwin e Alfred Wallace, a ideia da seleção natural pode ser sustentada por observações científicas atuais. Assinale a alternativa que contém uma informação que nãoé sustentada pela Teoria Evolutiva por Seleção Natural. a) A reposição do fator de coagulação mediante transfusão de sangue aumenta a adaptabilidade dos hemofílicos. b) Certas bactérias, em face de mudanças no ambiente, adquirem a capacidade de produzir novas substâncias. c) O vírus HIV pode sofrer mutações, o que dificulta o tratamento de indivíduos soropositivos. d) Os peixes cegos apresentam menor chance de sobrevivência em ambientes iluminados.

8 4. Considere a seguinte situação hipotética: de uma usina termonuclear escapa radiação nuclear para uma área desabitada e contamina a grama da região, alterando a sua cor de verde para amarela, após alguns anos. Na região, vive uma espécie de grilos verdes que são alvos de predadores, como aves. Nesse contexto, essa espécie de insetos sobreviverá às mudanças no ecossistema quando acorrer o seguinte fenômeno: a) Pelo uso e desuso, as gerações consecutivas de grilos verdes se adaptarem à irradiação. b) Os genótipos melhor adaptados forem selecionados por uma condição ecológica, eliminando os que são desvantajosos. c) Forem dotados de reguladores internos que oscilam com a frequência específica da radiação nuclear e possibilitarão a mudança de sua cor. d) A prole dos grilos irradiados herdar um mecanismo de mimetização de cor, provocado por lesões na superfície corporal. 5. Os tucunarés (Cichla) vivem em populações separadas em lagos, mas os indivíduos de lagos diferentes usam um rio central para passarem de um local para o outro e conseguem cruzar entre si. Uma bióloga do Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia relata que está ocorrendo um menor fluxo gênico entre as populações desses peixes. Isso pode ser decorrente da abertura de estradas e a construção de barragens, o que está dificultando a passagem dos peixes de um lago para o outro. Ciência Hoje, nº 259, vol. 44, maio de 2009 [adapt.]. Com base no texto, é correto afirmar que: 9 a) O menor fluxo gênico entre as populações de tucunarés é devido a barreiras causadas por mutações genéticas. b) Podem surgir novas espécies de peixes a partir do isolamento de populações, desde que ainda seja possível o cruzamento entre os indivíduos das populações isoladas. c) Os motivos de isolamento dos tucunarés são devidos às interferências humanas. De fato, todos os casos de especiação ocorrem pela ação antrópica. d) Os tucunarés não terão problemas com o isolamento, pois eles fazem partenogênese, em que um óvulo dá origem a um novo indivíduo, não havendo necessidade de reprodução sexuada. e) Como consequência de um provável isolamento geográfico entre as populações de tucunarés, pode ocorrer um processo de especiação. 6. Nas figuras, as mudanças de cores nas esferas simbolizam a aquisição de novas características nas espécies ao longo do tempo.

9 As figuras que representam, respectivamente, a teoria criacionista, a lamarckista e a darwinista são: a) I, II e III. b) I, III e II. c) II, I e III. d) II, III e I. e) III, II e I. 7. Recomenda-se que apenas os casos graves de gripe (influenza) causada pelo vírus A (H1N1) sejam medicados com antiviral. Essa precaução leva em conta as altas taxas de mutação a que os vírus de influenza estão sujeitos, pois: a) Os medicamentos antivirais só são efetivos contra as formas altamente mutantes dos vírus, que causam os casos mais graves da doença, estes os únicos que podem beneficiar-se do tratamento. b) As mutações produzem diversidade genética e os vírus resistentes ao medicamento, que venham a surgir, podem se tornar predominantes, pois não são eliminados pelo tratamento. c) As mutações tendem a originar indivíduos mais adaptados ao meio e, portanto, os vírus reagem ao medicamento, tornando-se progressivamente resistentes ao tratamento. d) Os medicamentos antivirais têm como efeito colateral aumentar a taxa de mutação dos vírus que passam a se multiplicar mais rapidamente e, assim, se tornam resistentes ao tratamento. e) As mutações induzidas por medicamentos provocam especificamente aumento de resistência, e o tratamento contra um vírus, que possui taxa de mutação elevada, tem alta probabilidade de originar linhagens virais resistentes Em 1997, uma pesquisadora da Universidade Goethe, na Alemanha, deparou-se com a seguinte situação: um de seus pacientes, portador do vírus HIV e já com os sintomas da AIDS, não respondia mais ao tratamento com o coquetel de drogas que recebia. Embora a cepa viral sensível às drogas se mantivesse controlada no organismo do paciente, sem se replicar e em níveis baixíssimos, outras cepas mostravam-se resistentes a todas as drogas utilizadas no coquetel, e o paciente sofria com a alta carga viral e com os efeitos colaterais das drogas ministradas. Visando permitir que o organismo do paciente se recuperasse dos efeitos colaterais provocados pelas drogas, o tratamento foi suspenso por alguns meses. Ao fim desse período, o paciente voltou a ser tratado com o mesmo coquetel de drogas anti-hiv que recebia anteriormente. As drogas se mostraram eficazes no combate ao vírus, e a carga viral caiu a níveis não detectáveis. (Evolução: a incrível jornada da vida [Documentário da Scientific American Brasil], 2001.) a) Que mecanismo evolutivo é o responsável pela mudança da característica da população viral frente aos medicamentos? No contexto da Biologia Evolutiva, quem foi o primeiro a propor esse mecanismo? b) Explique por que o coquetel de drogas foi mais eficaz no combate à doença após o paciente ter ficado um período sem recebê-lo.

10 9. A lisozima, enzima com atividade bactericida, é encontrada em fluidos corporais humanos como saliva, soro sanguíneo, lágrima e leite. O boi e o lêmure, animais não aparentados, secretam essa enzima em seus estômagos. A tabela abaixo mostra as modificações ocorridas na estrutura primária da lisozima desses dois animais, em relação à humana. Essas modificações, não encontradas em nenhum ancestral comum ao boi e ao lêmure, permitiram à lisozima desempenhar sua função em um ambiente acidificado. Cite e defina o tipo de evolução que explica a semelhança na estrutura primária da lisozima do boi e do lêmure. 10. O desenvolvimento da Genética, a partir da redescoberta das leis de Mendel, em 1900, permitiu a reinterpretação da teoria da evolução de Darwin. Assim, na década de 1940, formulou-se a teoria sintética da evolução. Interprete o diagrama abaixo, de acordo com essa teoria. 11 a) Que fator evolutivo está representado pela letra A? b) Que mecanismos produzem recombinação gênica? c) Que fator evolutivo está representado pela letra B? EXERCÍCIOS DE CASA 1. Pesquisas recentes consideram que as asas dos insetos evoluíram a partir de apêndices branquiais, estruturas utilizadas como remos por espécies ancestrais aquáticas. Com base no enunciado e de acordo com a perspectiva neodarwinista, considere as afirmativas a seguir. I. Os animais com apêndices branquiais mais desenvolvidos originaram uma descendência mais numerosa. II. As diferenças genéticas acumuladas conduziram ao isolamento reprodutivo da população com apêndices branquiais mais desenvolvidos. III. Em alguns indivíduos da população, ocorreram alterações nos genes responsáveis pelo desenvolvimento dos apêndices branquiais. IV. Ao longo das gerações, foi aumentando a frequência dos alelos responsáveis pelo maior desenvolvimento dos apêndices branquiais. V. A diversidade da população aumentou em relação ao desenvolvimento dos apêndices branquiais. Assinale a alternativa que contém a ordem correta da sequência cronológica dos acontecimentos que explicam a origem das asas dos insetos atuais.

11 a) II, I, V, III e IV. b) III, IV, V, II e I. c) III, V, I, IV e II. d) V, III, IV, II e I. e) V, IV, II, I e III. 2. Uma série de notícias sobre o aparecimento de uma superbactéria resistente a antibióticos tem assustado a população brasileira, mais particularmente, pacientes hospitalizados. Dentre as explicações abaixo para o fenômeno, qual nãoé adequada? a) A automedicação sem prescrição médica provoca mutações nas bactérias. b) Bactérias de diferentes espécies podem conjugar-se entre si transferindo genes de resistência. c) Vírus bacteriófagos podem incluir genes de resistência a antibióticos provenientes de uma bactéria em outras infectadas. d) A ingestão indiscriminada de antibióticos seleciona bactérias naturalmente resistentes a antibióticos. e) A descontinuidade do tratamento antibioticoterápico dá a chance de que bactérias resistentes prevaleçam numericamente na população. 3. Nos últimos anos, a taxa do gene para hemofilia tem aumentado muito nas populações humanas. Os hemofílicos, no passado, frequentemente não chegavam à idade de reprodução, já que para eles qualquer ferimento maior poderia ser fatal. Hoje, porém, os hemofílicos recebem o fator VIII, retirado do sangue de pessoas normais, que favorece a coagulação. Assim, a probabilidade de sobrevivência dos hemofílicos aumentou muito; também se elevaram as chances de constituírem família, transmitindo seus genes paras os descendentes. Podemos afirmar que os avanços da medicina: 12 a) Prejudicaram a ocorrência da seleção natural. b) Favoreceram a ocorrência da seleção natural. c) Prejudicaram a ocorrência de mutação. d) Favoreceram a ocorrência de mutação. e) Não interferiram na ocorrência da seleção natural ou na mutação. 4. As asas dos insetos e das aves evoluíram como estruturas eficientes para a sobrevivência desses animais no ambiente aéreo. Do ponto de vista evolutivo, esses órgãos evidenciam: a) Homologia. b) Convergência evolutiva. c) Origem embrionária comum. d) Irradiação adaptativa. e) Existência de ancestral comum.

12 5. As baleias-francas-austrais e os tubarões-baleia estão entre os maiores animais marinhos conhecidos. Esses animais possuem corpo hidrodinâmico com formas muito semelhantes. Além disso, ambos são animais filtradores, que se alimentam de grandes quantidades de pequenos organismos presentes na água. No entanto, as baleias-francas-austrais pertencem ao grupo dos mamíferos, enquanto que os tubarões-baleia pertencem ao grupo dos peixes cartilaginosos. A semelhança entre o tamanho, o formato do corpo e o modo de alimentação dessas duas espécies de animais deve-se a um processo evolutivo conhecido como: a) Convergência adaptativa, evidenciado pelo fato de uma espécie apresentar coluna vertebral e a outra não. b) Convergência adaptativa, evidenciado pelo fato de uma espécie respirar por pulmões e a outra por brânquias. c) Irradiação adaptativa, evidenciado pelo fato de ambas as espécies possuírem o corpo recoberto por escamas. d) Irradiação adaptativa, evidenciado pelo fato de ambas as espécies serem endotérmicas. e) Irradiação adaptativa, evidenciado pelo fato de ambas as espécies serem ovíparas. 6. Os ratos Peromyscus polionotus encontram-se distribuídos em ampla região na América do Norte. A pelagem de ratos dessa espécie varia do marrom claro até o escuro, sendo que os ratos de uma mesma população têm coloração muito semelhante. Em geral, a coloração da pelagem também é muito parecida à cor do solo da região em que se encontram, que também apresenta a mesma variação de cor, distribuída ao longo de um gradiente sul-norte. Na figura, encontram-se representadas sete diferentes populações de P. polionotus. Cada população é representada pela pelagem do rato, por uma amostra de solo e por sua posição geográfica no mapa. 13 Observe o mapa com a distribuição dos ratos Peromyscus polionotus pela América do Norte MULLEN, L. M.; HOEKSTRA, H. E. Natural selection along an environmental gradient: a classic cline in mouse pigmentation. Evolution, 2008.

13 O mecanismo evolutivo envolvido na associação entre cores de pelagem e de substrato é a) a alimentação, pois pigmentos de terra são absorvidos e alteram a cor da pelagem dos roedores. b) o fluxo gênico entre as diferentes populações, que mantém constante a grande diversidade interpopulacional. c) a seleção natural, que, nesse caso, poderia ser entendida como a sobrevivência diferenciada de indivíduos com características distintas. d) a mutação genética, que, em certos ambientes, como os de solo mais escuro, têm maior ocorrência e capacidade de alterar significativamente a cor da pelagem dos animais. e) a herança de caracteres adquiridos, capacidade de organismos se adaptarem a diferentes ambientes e transmitirem suas características genéticas aos descendentes. 7. Alguns anfíbios e répteis são adaptados à vida subterrânea. Nessa situação, apresentam algumas características corporais como, por exemplo, ausência de patas, corpo anelado que facilita o deslocamento no subsolo e, em alguns casos, ausências de olhos. Suponha que um biólogo tentasse explicar a origem das adaptações mencionadas no texto utilizando conceitos da teoria evolutiva de Lamarck. Ao adotar esse ponto de vista, ele diria que a) as características citadas no texto foram originadas pela seleção natural. b) a ausência de olhos teria sido causada pela falta de uso dos mesmos, segundo a lei do uso e desuso. c) o corpo anelado é uma característica fortemente adaptativa, mas seria transmitida apenas à primeira geração de descendentes. d) as patas teriam sido perdidas pela falta de uso e, em seguida, essa característica foi incorporada ao patrimônio genético e então transmitidas aos descendentes. e) as características citadas no texto foram adquiridas por meio de mutações e depois, ao longo do tempo, foram selecionadas por serem mais adaptadas ao ambiente em que os organismos se encontram De acordo com o modelo de Lynn Margulis, as mitocôndrias, antes de serem organelas celulares, eram organismos procariontes aeróbios de vida livre. Eventualmente, ao longo da evolução, esses organismos foram endocitados por células eucariotas anaeróbias, permanecendo no citoplasma e passando a replicar-se aí, em sincronia com as células hospedeiras. Essa associação teria então criado células mais eficientes, capazes de gerar mais moléculas de ATP por mol de glicose. De acordo com esse modelo, qual foi a principal pressão seletiva para que as células adotassem as mitocôndrias?

14 9. O Homo sapiens deve ter surgido há cerca de 200 mil anos. Sua capacidade intelectual, porém, parece ter evoluído pouco durante 130 mil anos. Há 70 mil anos, conforme propõem alguns pesquisadores, uma catástrofe natural teria provocado grandes alterações climáticas, responsáveis pela quase extinção da espécie. Registros fósseis de cerca de 50 mil anos sugerem um crescimento do intelecto dos descendentes dos indivíduos que sobreviveram, manifestado por interesse artístico, grande criatividade e capacidade de comunicação, que são características do homem moderno. Poder-se-ia, supor, assim, que o clima adverso teria favorecido o desenvolvimento da capacidade intelectual do Homo sapiens. Indique o mecanismo evolutivo descrito e explique a sua atuação. 10. Os antepassados dos golfinhos tinham patas que, de tanto serem usadas para a natação, foram se transformando em nadadeiras. a) A frase acima está de acordo com a teoria de Lamarck ou com a teoria de Darwin? Justifique, relacionando a teoria escolhida com a frase. b) Por que a frase está em desacordo com a teoria não-escolhida? 15

15 GABARITO 01. Exercício de aula 1. b 2. a 3. b 4. b 5. e 6. c 7. b 8. a) Seleção Natural, atuando na população existente e selecionando os indivíduos resistentes. O primeiro a propor este mecanismo foi Darwin. b) Na ausência do coquetel, vírus sensíveis proliferaram, competindo com os vírus resistentes, diminuindo o número de indivíduos resistentes. Após o uso do coquetel, a população de vírus sensíveis volta a cair, diminuindo então a carga viral total. 9. Convergência evolutiva. Surgimento de uma característica semelhante em espécies diferentes, independentemente, permitindo adaptação a um ambiente comum. 10. a) A - Mutações b) Crossing Over e segregação aleatória de cromossomos homólogos durante a Anáfase I. c) B Seleção Natural 02. Exercício de casa 1. c 2. a 3. a 4. b 5. b 6. c 7. b 8. A pressão seletiva foi a presença de oxigênio. O oxigênio é tóxico para células anaeróbicas obrigatórias, e células que não pudessem metabolizá-lo estariam em desvantagem. Sendo assim, foram selecionadas as células que pudessem viver em simbiose com as mitocôndrias, metabolizando esse oxigênio. 9. Uma grande catástrofe climática pode ter eliminado a maior parte da população humana. No entanto, aqueles que sofreram mutações favoráveis, como desenvolvimento do intelecto para combater o frio através da confecção de roupas com peles de animais, foram selecionados por este ambiente inóspito e puderam se reproduzir, transmitindo a descendência os genes que codificam esta inteligência através dos seus gametas. O processo descrito caracteriza uma seleção natural a) Lamarck. A transformação das nadadeiras foi descrita nesta frase como um exemplo de Lei do Uso e Desuso. b) A frase cita o meio como agente modificador, onde o organismo adapta-se ao meio em que vive, e não como selecionador, como é descrito na Seleção Natural darwinista.