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Por que existem tantas espécies no mundo? Qual é a origem desta diversidade?

Esta pergunta incomoda os cientistas há muito tempo. Jean Baptiste Lamarck em 1809, lançou a idéia que as espécies se transformam umas nas outras, herdando dos seus pais caracteres que foram modificados pelo uso e desuso de certas partes do corpo.

A teoria de Lamarck persistiu praticamente sem opositores formais até 1859, quando Darwin & Wallace lançaram uma teoria alternativa. Segundo esta teoria, as espécies se originam à medida que os organismos se reproduzem e repassam suas caracterísitcas a seus descendentes. Indivíduos que possuem características mais adequadas sobrevivem e, portanto, têm maior chance de produzir descendentes. Indivíduos com características menos adequadas, não sobrevivem ou, pelo menos, reproduzem-se menos. Com o passar das gerações, as características dos ancestrais vão se acumulando de forma que os descendentes vão gradativamente se diferenciando de seus "parentes" . Quando estas modificações são tão grandes que não há mais possibilidade de intercruzamentos, assume-se que uma nova espécie foi formada.

Graficamente:
Ver Figura:


O diagrama acima foi criado pelo próprio Darwin, e se encontra no seu livro "A origem das espécies". Nas próprias palavras de Darwin:

Ver texto:

A teoria de Darwin e Wallace tornou-se muito popular e é hoje largamente aceita no mundo científico como sendo a explicação mais plausível sobre como as espécies se originam. Entretando, evidências recentes prometem alimentar o debate Lamarck versus Darwin. Alguns cientistas argumentam que certas células somáticas podem passar informações a células germinativas, o que seria a essência da teoria de Lamarck.

Veja: pagina na internet
Veja um bom resumo sobre evolução em:
http://rainbow.ldeo.columbia.edu/courses/v1001/4.html


Processos que originam as modificações nos descendentes

ANAGÊNESE: surgimento de modificações à partir de processos internos ao indivíduo.

*fixação de alelos
*recombinação
*mutação

CLADOGÊNESE: surgimento de modificações à partir de processos externos ao indivíduo (isto é, ligados ao ambiente).

*vicariância
*dispersão


Reconstituição da história evolutiva

Um dos grandes objetivos da sistemática é reconstruir a história evolutiva, de forma a identificar o grau de "parentesco" entre as espécies (ou de outros grupos, como gêneros, famílias, ordens, etc). Isto é, determinar que grupos teriam ancestrais comuns. Tais grupos podem também ser chamados "clados". Quando se reconstrói a história evolutiva dos clados, normalmente usam-se diagramas que resumem esta história, de forma que o grau de parentesco entre os clados possa ser facilmente visualizado. Estes diagramas, muito parecidos com as tradicionais "árvores genealógicas", são chamados "dendrogramas filogenéticos" ou "cladogramas".

Para construir tais cladogramas, é necessário lançar mão de toda informação à respeito de quando os clados em questão se originaram (isto é, qual a "idade" do clado) e quais são os seus ancestrais. Para isso, a filogenia obtém informações à partir de:

*Morfologia
*Registro fóssil
*Biogeografia
*Biotecnologia

Morfologia

Baseado no princípio de que parentes apresentam similaridades morfológicas (porque têm carga genética semelhante), assume-se que espécies mais aparentadas teriam mais características morfológicas em comum. Assim, a comparação de espécies através de suas características morfológicas é uma das primeiras ferramentas usadas para o estabelecimento da árvore filogenética.
É evidente que tal ferramenta tem suas limitações, haja visto a ocorrência de "sósias" na espécie humana. Os sósias surgem de um "acaso" genético: mesmo sem ser aparentados, dois indivíduos podem apresentar certos conjuntos genéticos em comum, o que pode lhes conferir características morfológicas similares. Uma outra possibilidade é o surgimento de similaridades devido a pressão seletiva operando em estruturas que têm características semelhantes: por exemplo, o aparelho bucal de uma borboleta e o bico de um beija-flor são razoavelmente parecidos. Esta similaridade não se originou de parentesco, mas da pressão seletiva sobre uma estrutura com função semelhante, isto é, para ser capaz de coletar néctar eficientemente, o bico do beija-flor e a proboscis da borboleta devem ter formatos semelhantes. Assim, houve uma "convergência evolutiva" ou "evolução paralela" destas duas estruturas. Os sistematas chamam de homoplasias àquelas similaridades que foram originadas à partir da evolução paralela de estruturas, e de homologias àquelas similaridades originadas de parentesco. Evidentemente, somente homologias são úteis para estudos de filogenia.


Registro Fóssil

A maneira mais direta de se determinar a idade de uma espécie é observar no registro fóssil qual foi a primeira ocorrência desta espécie. O maior problema é que o registro fóssil é muito incompleto. Assim, o fato de se encontrar fósseis de uma espécie à partir de determinada era não significa que tal espécie tenha se originado naquele momento da história geológica. Pode ser que os registros da presença da espécie em eras anteriores tenham sido perdidos...

Biogeografia

A distribuição dos indivíduos pode revelar muito sobre a história evolutiva das espécies. Por exemplo, o mosquito Chironomidae Archaeochlus sp. ocorre somente na África do Sul e no centro-oeste Australiano. Considerando que a capacidade de vôo de tais mosquitos não os permitiria migrar da África para a Austrália, e que tais regiões estiveram ligadas no supercontinente pré-histórico Goodwana, suspeita-se que tal gênero tenha uma idade mínima de 120 milhões de anos. Tal suspeita é reforçada pelo fato de que há registros fóssseis (em âmbar) de uma data justamente posterior ao desmembramento dos continentes, o que elimina a possibilidade de que espécimens de Archaeochlus sp. tenham sido transportados pelo homem.

Biotecnologia

Com o advento da biotecnologia, um mundo de possibilidades se abriu no estudo do parentesco entre espécies. Um exemplo da precisão de tais técnicas é a análise de DNA mitocondrial, que é passado integralmente da mãe para o filho. Como este DNA está confinado nas mitocôndrias do óvulo, ele não é alterado pelas processo reprodutivo, sendo portanto, uma testemunha intacta da linhagem do indivíduo.
Apesar de certas técnicas moleculares fornecerem informações geralmente mais precisas do que morfologia, é importante considerar que mesmo assim há a possibilidade da ocorrência de enganos. Isto é, não se pode eliminar a possibilidade de que haja aumento da similaridade genética entre indivíduos, simplesmente por algum acidente genético relacionado, por exemplo, a uma mutação.
Assim, o DNA funciona como um "relógio" que deve ser calibrado pelas outras ferramentas da filogenia (morfologia, registro fóssil, biogeografia).


Filogenia dos insetos

Com base nas técnicas acima, foi possível definir uma árvore filogenética para a classe Insecta, além de se estabelecer o parentesco dos insetos como um todo com outros Arthropoda. Em função dos problemas associados com a imprecisão das técnicas de reconstrução de história evolutiva, existem controvérsias sobre a posição de alguns clados na árvore filogenética dos insetos. A árvore que apresentamos aqui é aquela sugerida pelos autores do livro-texto usado na disciplina Entomologia Geral (ENT 160), na UFV.

Ver figura:

Origem e Classificação dos insetos

Arthropoda (Crustáceos Aranhas Escorpiões Centopéias )

O que diferencia insetos dos outros Arthropoda?

Qualquer Arthropoda com 3 pares de perna é INSETO?

Super classe ? HEXAPODA

Classes: Collembola , Protura , Diplura


(3 pares de pernas mas não são insetos)

Para compreender como ocorreu a evolução da classe Insecta, este foram agrupados da seguinte forma:

Apterygota (Archeognatha e Thysanura)

São os insetos mais primitivos.

Pterygota

São insetos alados ou secundariamente ápteros.

Paleoptera - não dobram as asas sobre o corpo, porque a articulação é feita por placas axilares que estão fundidas. Ex: Odonata e Ephemeroptera

Neoptera ?dobram as asas sobre o corpo, com articulação por escleritos móveis na base da asa. Todas as outras ordens de insetos alados fazem parte da divisão Neoptera. Dentro desta divisão existem dois grupos:

Exopterygota - que apresentam metamorfose imcompleta ou hemimetabolia.
Ex: Hemiptera, Homoptera, Blattodea, Mantodea, Dermaptera, Isoptera, etc...


Endopterygota - que apresentam metamorfose completa ou holometabolia.
Ex: Lepidoptera, Diptera, Lepidoptera, Coleoptera, Hymenoptera, etc...

Entre os insetos alados existem:

Ancestral dos insetos Myriapoda (foto01, foto02).

Radiações dos Insetos

Aproximadamente metade de todas as espécies de insetos mastigam, produzem galhas ou minas em tecidos vivos de plantas (fitofagia), e no entanto apenas nove ordens atuais de insetos são primariamente fitófagas. Este desequilíbrio sugere que quando uma barreira para fitofagia (por exemplo: defesa da planta) quebra, uma assimetria no número de espécies acontece, com a linhagem de fitófagos passando a possuir muito mais espécies do que a linhagem de parente mais próximo (o grupo-irmão), com modo de alimentação diferente. Por exemplo, a diversificação de lepidoptera que são fitófagos, pode ser comparada com seu grupo irmão e relativamente pobre em espécies, tricoptera(não fitófago). (Ver árvore filogenética).

Os Pterygota são imensamente mais ricos em espécies, quando comparado com o seu grupo-irmão imediato, os Thysanura, ou com todos os apterygota primitivamente sem asas. e Siphonaptera(pulga). Estas duas ordens apresentam poucas espécies, quando comparada com seu grupo-irmão alado, os Diptera e os Psocoptera, que são diversos e ricos em espécies (Ver árvore filogenética) . O vôo permite aos insetos a mobilidade necessária para explorar novos habitat(dispersão) e fugir de predadores não-alados. Estas habilidades podem aumentar a sobrevivência da espécie, reduzindo as ameaças de extinção.

A apteria secundária ocorre em alguns Neoptera ? Phthiraptera(piolho parasita)

Os endopterygota contêm numericamente as maiores ordens, que são diptera, lepidoptera, hymenoptera e coleoptera, uma possível explicação para este sucesso é a ocorrência de metamorfose completa reduzindo a competição intra-específica. Além disso, condições prejudiciais para algunas fases como temperaturas extremas, baixos níveis de água ou escassez de comida, podem ser tolerados, por exemplo, por uma larva em diapausa, pupa que não se alimenta ou um adulto migratório.

1) Insetos, assim como outros organismos, podem ser agrupados por proximidade filogenética. Assim, por exemplo, os cupins e as baratas são considerados "aparentados", isto é, possivelmente originários de um mesmo ancestral. Como você imagina que os entomólogos chegam a este tipo de conclusão? Cite somente um dos procedimentos possíveis para se determinar proximidade filogenética em insetos.
2) Asas coriáceas, membranosas, com escamas, franjadas, caracterizam respectivamente quais ordens de Insetos?
3) Como diferenciou Darwin a seleção sexual da seleção natural?
4) O que é e qual a relação que existe entre filogenia, sistemática e taxonomia?
5) Quais são as características em comum das ordens de insetos mais ricas em espécies, os Coleoptera, Hymenoptera, Diptera e Lepidoptera, e como estas características se relacionam com esta riqueza de espécies?
6) Quais características dos insetos que faltam em outros artrópodes, como aracnídeos (aranhas, ácaros, escorpiões e semelhantes)?

Last modified: Sunday, 10 June 2012, 5:10 AM