11.3: Evidência da evolução

A evidência da evolução é convincente e extensa. Observando todos os níveis de organização dos sistemas vivos, os biólogos veem a assinatura da evolução passada e presente. Darwin dedicou uma grande parte de seu livro, Sobre a Origem das Espécies, identificando padrões na natureza que eram consistentes com a evolução e, desde Darwin, nosso entendimento se tornou mais claro e amplo.

Fósseis

Os fósseis fornecem evidências sólidas de que organismos do passado não são os mesmos encontrados hoje; fósseis mostram uma progressão da evolução. Os cientistas determinam a idade dos fósseis e os categorizam em todo o mundo para determinar quando os organismos viviam em relação uns aos outros. O registro fóssil resultante conta a história do passado e mostra a evolução da forma ao longo de milhões de anos (Figura\(\PageIndex{1}\)). Por exemplo, registros fósseis altamente detalhados foram recuperados para sequências de espécies na evolução de baleias e cavalos modernos. O registro fóssil de cavalos na América do Norte é especialmente rico e muitos contêm fósseis de transição: aqueles que mostram anatomia intermediária entre as formas anteriores e posteriores. O registro fóssil remonta a um ancestral parecido com um cão, há cerca de 55 milhões de anos, que deu origem à primeira espécie parecida com cavalo, 55 a 42 milhões de anos atrás, no gênero Eohippus. A série de fósseis acompanha a mudança na anatomia resultante de uma tendência gradual de secagem que mudou a paisagem de uma paisagem arborizada para uma pradaria. Fósseis sucessivos mostram a evolução das formas dos dentes e da anatomia dos pés e pernas para um hábito de pastagem, com adaptações para escapar de predadores, por exemplo, em espécies de Mesohippus encontradas de 40 a 30 milhões de anos atrás. Espécies posteriores apresentaram ganhos de tamanho, como as de Hipparion, que existiram de cerca de 23 a 2 milhões de anos atrás. O registro fóssil mostra várias radiações adaptativas na linhagem de cavalos, que agora está muito reduzida a apenas um gênero, Equus, com várias espécies.

Figura\(\PageIndex{1}\): Esta ilustração mostra representações artísticas dessas espécies derivadas de fósseis da história evolutiva do cavalo e de seus ancestrais. As espécies descritas são apenas quatro de uma linhagem muito diversa que contém muitos galhos, becos sem saída e radiações adaptativas. Uma das tendências, mostradas aqui, é o rastreamento evolutivo de um clima seco e o aumento do habitat da pradaria versus floresta, refletido em formas mais adaptadas ao pastoreio e à fuga de predadores pela corrida. O cavalo de Przewalski é uma das poucas espécies vivas de cavalos.

Anatomia e Embriologia

Outro tipo de evidência da evolução é a presença de estruturas em organismos que compartilham a mesma forma básica. Por exemplo, os ossos nos apêndices de um humano, cachorro, pássaro e baleia compartilham a mesma construção geral (Figura\(\PageIndex{2}\)). Essa semelhança resulta de sua origem nos apêndices de um ancestral comum. Com o tempo, a evolução levou a mudanças nas formas e tamanhos desses ossos em diferentes espécies, mas eles mantiveram o mesmo layout geral, evidência de descendência de um ancestral comum. Os cientistas chamam essas partes sinônimas de estruturas homólogas. Algumas estruturas existem em organismos que não têm nenhuma função aparente e parecem ser partes residuais de um ancestral passado. Por exemplo, algumas cobras têm ossos pélvicos apesar de não terem pernas porque descendem de répteis que tinham pernas. Essas estruturas não utilizadas sem função são chamadas de estruturas vestigiais. Outros exemplos de estruturas vestigiais são asas em pássaros que não voam (que podem ter outras funções), folhas em alguns cactos, traços de ossos pélvicos em baleias e olhos sem visão de animais das cavernas.

Figura\(\PageIndex{2}\): A construção similar desses apêndices indica que esses organismos compartilham um ancestral comum.

Outra evidência da evolução é a convergência de formas em organismos que compartilham ambientes semelhantes. Por exemplo, espécies de animais não relacionados, como a raposa ártica e o ptarmigan (um pássaro), que vivem na região ártica têm coberturas brancas temporárias durante o inverno para se misturar com a neve e o gelo (Figura\(\PageIndex{3}\)). The similarity occurs not because of common ancestry, indeed one covering is of fur and the other of feathers, but because of similar selection pressures—the benefits of not being seen by predators.

Figura\(\PageIndex{3}\): A pelagem branca de inverno da (a) raposa ártica e (b) a plumagem do ptarmigan são adaptações aos seus ambientes. (crédito a: modificação da obra de Keith Morehouse)

Embriologia, o estudo do desenvolvimento da anatomia de um organismo com sua forma adulta, também fornece evidências de parentesco entre grupos de organismos agora amplamente divergentes. Estruturas que estão ausentes em alguns grupos geralmente aparecem em suas formas embrionárias e desaparecem quando a forma adulta ou juvenil é atingida. Por exemplo, todos os embriões vertebrados, incluindo humanos, exibem fendas branquiais em algum momento de seu desenvolvimento inicial. Eles desaparecem nos adultos de grupos terrestres, mas são mantidos em formas adultas de grupos aquáticos, como peixes e alguns anfíbios. Embriões de macacos grandes, incluindo humanos, têm uma estrutura de cauda durante seu desenvolvimento que é perdida no momento do nascimento. A razão pela qual embriões de espécies não relacionadas são frequentemente semelhantes é que mudanças mutacionais que afetam o organismo durante o desenvolvimento embrionário podem causar diferenças amplificadas no adulto, mesmo enquanto as semelhanças embrionárias são preservadas.

Biogeografia

A distribuição geográfica dos organismos no planeta segue padrões que são melhor explicados pela evolução em conjunto com o movimento das placas tectônicas ao longo do tempo geológico. Grandes grupos que evoluíram antes da dissolução do supercontinente Pangéia (cerca de 200 milhões de anos atrás) estão distribuídos em todo o mundo. Grupos que evoluíram desde a separação aparecem exclusivamente em regiões do planeta, por exemplo, na flora e fauna únicas dos continentes do norte que se formaram a partir do supercontinente Laurásia e dos continentes do sul que se formaram a partir do supercontinente Gondwana. A presença de Proteaceae na Austrália, sul da África e América do Sul é melhor explicada pela presença da família de plantas lá antes da separação do supercontinente sul Gondwana (Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{4}\): A família de plantas Proteacea evoluiu antes da separação do supercontinente Gondwana. Hoje, membros dessa família de plantas são encontrados em todo o hemisfério sul (mostrado em vermelho). (crédito “Flor de Proteacea”: modificação do trabalho de “dorofofoto” /Flickr)

A grande diversificação dos marsupiais na Austrália e a ausência de outros mamíferos refletem o longo isolamento desse continente insular. A Austrália tem uma abundância de espécies endêmicas - espécies não encontradas em nenhum outro lugar - o que é típico de ilhas cujo isolamento por extensões de água impede a migração de espécies para outras regiões. Com o tempo, essas espécies divergem evolutivamente em novas espécies que parecem muito diferentes de seus ancestrais que podem existir no continente. Os marsupiais da Austrália, os tentilhões nas Galápagos e muitas espécies nas ilhas havaianas não são encontrados em nenhum outro lugar além de sua ilha, mas apresentam relações distantes com espécies ancestrais no continente.

Biologia molecular

Como as estruturas anatômicas, as estruturas das moléculas da vida refletem a descida com a modificação. A evidência de um ancestral comum para toda a vida se reflete na universalidade do DNA como material genético e na quase universalidade do código genético e na maquinaria de replicação e expressão do DNA. As divisões fundamentais na vida entre os três domínios são refletidas em grandes diferenças estruturais em estruturas conservadoras, como os componentes dos ribossomos e as estruturas das membranas. Em geral, a relação de grupos de organismos se reflete na semelhança de suas sequências de DNA - exatamente o padrão que seria esperado da descendência e diversificação de um ancestral comum.

As sequências de DNA também esclareceram alguns dos mecanismos da evolução. Por exemplo, está claro que a evolução de novas funções para proteínas geralmente ocorre após eventos de duplicação de genes. Essas duplicações são um tipo de mutação na qual um gene inteiro é adicionado como uma cópia extra (ou muitas cópias) no genoma. Essas duplicações permitem a modificação livre de uma cópia por mutação, seleção e desvio, enquanto a segunda cópia continua produzindo uma proteína funcional. Isso permite que a função original da proteína seja mantida, enquanto as forças evolutivas ajustam a cópia até que ela funcione de uma nova maneira.

Resumo da seção

A evidência da evolução é encontrada em todos os níveis de organização dos seres vivos e das espécies extintas que conhecemos por meio de fósseis. Os fósseis fornecem evidências da mudança evolutiva por meio de formas agora extintas que levaram às espécies modernas. Por exemplo, há um rico registro fóssil que mostra as transições evolutivas dos ancestrais dos cavalos para os cavalos modernos que documentam formas intermediárias e uma adaptação gradual às mudanças dos ecossistemas. A anatomia das espécies e o desenvolvimento embriológico dessa anatomia revelam estruturas comuns em linhagens divergentes que foram modificadas ao longo do tempo pela evolução. A distribuição geográfica das espécies vivas reflete as origens das espécies em determinadas localizações geográficas e a história dos movimentos continentais. As estruturas das moléculas, como as estruturas anatômicas, refletem as relações das espécies vivas e combinam os padrões de similaridade esperados da descendência com a modificação.

Glossário

estrutura vestigial

uma estrutura física presente em um organismo, mas que não tem função aparente e parece ser de uma estrutura funcional em um ancestral distante

Contribuidores e atribuições

• Template:ContribOpenStaxConcepts