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O Processo de Especiação

Por: Taís Soares Macedo

Primeiro uma breve explicação!

O naturalista inglês Charles Darwin (1809-1882), no seu livro publicado em 1859, intitulado A Origem das Espécies, expôs suas explicações para a evolução, as quais tiveram enormes efeitos sobre a maneira como nossa própria espécie entende a si mesma e ao mundo ao seu redor. No seu livro, Darwin, propôs idéias inovadoras para a época. Uma dessas inovações foi sugerir que a evolução é um processo de divergência, ou seja, duas espécies semelhantes seriam descendentes de uma única espécie que teria existido no passado. A partir de um ancestral comum, elas teriam divergido, dando origem às diferenças que vemos.

Darwin sugeriu que ocorrem mudanças nos indivíduos que, pela reprodução, são mantidas e propagadas na população ou eliminadas. Porém, Darwin não foi capaz de explicar como ocorrem essas mudanças, e apesar de publicar o livro A Origem das Espécies ele não explicou como as espécies de fato, se originam.

Mas o que é uma Espécie?

Existem atualmente oito conceitos conhecidos de espécies!!! Na verdade conceituar espécie é uma tarefa difícil para os biólogos, pois muitos conceitos apresentam limitações!! Entretanto, existem aqueles mais usados, como por exemplo o Conceito Morfológico. Este é muito utilizado na prática de identificação na qual leva-se em conta as características morfológicas ou estruturais que diferenciam as espécies. Um outro conceito bastante utilizado é o Conceito Biológico de Espécie. Este possui a definição operacional mais comum e é ele que nós vamos definir aqui para você!!

“Espécies são grupos de populações naturais que se cruzam entre si, ou potencialmente se cruzam, estando isolados reprodutivamente de outros grupos” (MAYER, 1977).
O critério básico dessa definição diz respeito ao cruzamento entre indivíduos da população e o isolamento reprodutivo da mesma.

Porém, vale ressaltar que mesmo sendo o conceito mais utilizado apresenta limitações:

-Não pode ser aplicado a organismos fósseis, pois não se reproduzem;

-Não pode ser aplicado a organismos que apresentem reprodução assexuada, pois não produziriam descendentes por cruzamentos;

-Não pode ser aplicado a populações que estão isoladas geograficamente, mas são intercruzantes.

Hoje critérios bioquímicos e comportamentais estão sendo utilizados para identificar espécies com maior precisão.

Como se originam as Espécies?

Uma população (conjunto de indivíduos da mesma espécie) compartilha, entre seus membros, um conjunto gênico ou um fundo genético comum que, logicamente é separado de conjuntos gênicos de outras espécies.

Porém, este conjunto gênico não se encontra estacionário, parado, sem sofrer alterações. O fundo genético das populações sofre alterações ou variações que permitem a Variabilidade genética. Essas alterações podem ser decorrentes de mutações, recombinação gênica, deriva genética, seleção natural e migração. É justamente a variabilidade genética que determinam diferenças entre os indivíduos de uma população, ou seja, mesmo alguns apresentando semelhanças morfológicas, geneticamente eles não são idênticos, não são clones.

Então saiba:

A variabilidade genética é o passo inicial para que ocorra o processo de especiação.

Mas o que viria a ser esse processo?

Especiação envolve o conjunto de processos que dão origem a novas espécies, sendo assim, é parte do processo evolutivo.

É importante destacar que os cientistas classificam a especiação sob dois processos:

1. Anagênese: compreende processos pelos quais uma característica surge ou se modifica numa população ao longo do tempo, sendo responsável pelas “novidades evolutivas”. É uma evolução contínua que gera uma nova espécie. Resulta de mutação, permutação, seleção natural.

2. Cladogênese: compreende processos responsáveis pela ruptura da coesão original em uma população, gerando duas ou mais populações que não podem mais trocar genes. Pode ocorrer devido ao surgimento de barreiras geográficas.

O 2º passo que pode contribuir para o processo de especiação é o isolamento geográfico. Contudo este passo pode não ocorrer.
Os tipos de mais freqüentes de especiação por isolamento geográfico são as seguintes:

Especiação Alopátrica

É a especiação resultante quando uma população é dividida por uma barreira geográfica, impedindo o fluxo gênico. Essas barreiras geográficas podem ser de muitos tipos diferentes. Entre ilhas, por exemplo, o oceano pode constituir uma barreira para espécies totalmente terrestres, ou ainda, em terra, o surgimento de uma elevação montanhosa ou depressão acentuada do solo, pode se constituir uma barreira para algumas espécies de plantas, pois pode dificultar ou impedir totalmente a polinização entre indivíduos que antes estavam próximos e eram da mesma população

1. Primeiro tem-se uma população da mesma espécie que compartilha um fundo genético;

2. O surgimento de uma barreira geográfica natural ou artificial (rios, montanhas, estradas, variações de temperatura, etc.) impede a troca de genes entre os indivíduos que foram separados da população;

3. Devido às mutações, adaptação e a condições ambientais diferentes, o fundo genético de cada grupo, separado, de indivíduos vai se alterando;

4. Os respectivos fundos genéticos divergem, levando a uma incapacidade de cruzamento entre os indivíduos separados (isolamento reprodutivo), mesmo se a barreira geográfica desaparecer;

5. Assim, da mesma população formaram-se duas espécies distintas.

Porém, se o tempo de separação dos indivíduos da espécie não tiver sido suficientemente longo e/ou as diferenças acumuladas ainda permitirem a mistura parcial dos dois fundos genéticos (geralmente apenas na zona de contato entre os habitats das duas populações), poderão formar-se subespécies, uma etapa intermédia no percurso da especiação.

É o caso, por exemplo, dos “sagüis-selados” (Saguinus fuscicollis) que ocorrem na parte superior do Rio Juruá a oeste da Bacia Amazônica, no Brasil (as subespécies são distinguidas pelos padrões de cor e pelagem e por genótiposmitocondriais). As partes mais largas inferiores do rio são uma barreira efetiva à dispersão dos sagüis, e as populações de cada margem são distintas. Próximo às cabeceiras, contudo, o arranjo de braços do rio deixou algumas populações da margem direita na margem esquerda, onde as subespécies hibridizaram, ou seja, cruzaram entre si e originaram híbridos.

Um outro exemplo, interessante é o caso dos corvos (Corvus corone). A separação de populações de corvos ocorreu durante a última glaciação, ficando isoladas geograficamente, enquanto esta durou. Ao fim da glaciação, as duas populações voltaram a manter contato numa área limitada. A divergência genética que ocorreu durante o isolamento geográfico não foi suficiente para ocasionar o isolamento reprodutor, havendo ainda troca de genes, na área de contato, entre as duas populações. Os híbridos apresentam características intermediarias e podem cruzar-se apesar da fertilidade ser menor. Os dois conjuntos de corvos não estão, portanto, ainda totalmente separados por um isolamento reprodutivo, sendo assim pertencem a mesma espécie Corvus corone.

Especiação Simpátrica

É a especiação que ocorre sem barreiras geográficas e é decorrente de fatores próprios da população, por exemplo a poliploidia. Um organismo poliplóide apresenta um número múltiplo do conjunto cromossômicos original da espécie que lhe deu origem (4n, 5n, etc) e geralmente estes fenômenos são resultantes de erros durante a meiose ou mitose ou quando não ocorre a citocinese (fase final da divisão celular, na qual ocorre a separação das células), obtendo-se uma célula com um núcleo maior e com um número anormal de cromossomos.

Com a duplicação cromossômica, o híbrido passa a ter os dois conjuntos de cromossomos, herdados dos progenitores, em pares de cromossomos homólogos com conseqüente produção de gametas através de meioses normais. Estes indivíduos possuem, então, um patrimônio genético próprio que os isola reprodutivamente dos seus antecessores.

Esse fenômeno é comum nas plantas, mas rara nos animais, a poliploidia apresenta maiores taxa de ocorrência nos anfíbios em relação a outros vertebrados. Por exemplo, a espécie tetraplóide da rã “rela-cinzenta-americana” (Hyla versicolor) (2n=48) resultou de mutações por poliploidia em populações de “rela-cinzenta-americana”, Hyla shrysocelis (2n=24). Os indivíduos destas duas espécies apenas se distinguem, no campo, pelas vocalizações e, no laboratório, pelos cariótipos.

Especiação Parapátrica

É a especiação resultante de isolamento reprodutivo que se desenvolve em populações adjacentes na ausência de uma barreira geográfica, mas uma diferença na condição ambiental. A seleção natural atua muito mais fortemente que o fluxo gênico.

Bom, já sabemos quais são os principais tipos de isolamento geográfico. Agora chegou o 3º passo para que ocorra o processo de formação de uma nova espécie. Este último processo é fundamental para determinar a especiação completa. Já falamos desse processo antes, e até na definição de espécie.

O mecanismo principal que define o surgimento de uma nova espécie é o isolamento reprodutivo.
Esse isolamento reprodutivo pode ocorrer por meio de dois mecanismos básicos: os mecanismos pré-copulatórios e os mecanismos pós-copulatórios.

Quem são eles?

Os mecanismos pré-copulatórios ou pré-zigóticos são os que evitam o cruzamento entre indivíduos de espécies diferentes e a conseqüente formação do zigoto, podendo acontecer por:

1. Isolamento sazonal/temporal ou de hábitat/ecológico: onde parceiros com potencial de intercruzarem não se encontram, devido a diferenças na ocupação de habitats ou de épocas reprodutivas. Por exemplo, organismos que vivem nas árvores e outros no chão, uns são ativos de dia e outros de noite, etc.

2. Isolamento etológico ou comportamental: parceiros em potencial se encontram, mas não copulam, devido a padrões de comportamento ou diferenças na produção e recepção de estímulos que levam machos e fêmeas à reprodução. Existe principalmente nos vertebrados, em particular nas aves, embora também seja conhecido em insetos.

3. Isolamento mecânico: ocorre a tentativa de cópula, mas não há transferência de gametas, podendo ser devido a diferenças nos órgãos reprodutores. É um mecanismo importante em artrópodes, com genitálias rígidas e exoesqueleto, mas também existe em gastrópodes e anelídeos hermafroditas.

Os mecanismos pós-copulatórios evitam a formação e desenvolvimento do descendente, dificultam a formação do híbrido ou a sua reprodução, também chamados de mecanismos pós-zigóticos. São eles:

1. Mortalidade gamética: ocorre a transferência de gametas, mas não ocorre a fertilização, podendo ser devido a fatores fisiológicos que impedem, por exemplo, a sobrevivência do gameta masculino no sistema reprodutor feminino. Este processo existe em moscas do gênero Drosophila, “mosca da fruta”, e é muito comum em peixes, devido ao fato de os gametas se unirem na água.

2. Mortalidade zigótica: ocorre a fertilização, mas o zigoto morre. Esta morte pode ser causada pela inviabilidade do zigoto acarretando irregularidade no seu desenvolvimento. Este processo também é muito comum em peixes com fecundação externa, pois facilmente os gametas se misturam e a incompatibilidade genética impede o desenvolvimento do zigoto.

3. Inviabilidade do híbrido: ozigoto sobrevive, mas o híbrido é inviável devido a inferioridade adaptativa, por exemplo, ou menor eficiência para a reprodução.

4. Esterilidade do híbrido: híbridos viáveis, mas parcialmente ou totalmente estéreis. Tal esterilidade pode ser causada devido à presença de gônadas anormais ou problemas decorrentes de meiose anômala.

Populações reprodutivamente isoladas passarão a ter história evolutiva própria e independente de outras populações. Não havendo troca de genes com populações de outras espécies, todos os fatores evolutivos que atuam sobre populações de uma espécie terão uma reposta própria. Dessa forma, o isolamento reprodutivo explica não apenas a origem das espécies, mas também a grande diversidade do mundo biológico.
Definições de alguns termos utilizados no texto

Alelo: uma das várias formas alternativas de um gene.

Deriva genética: uma mudança na freqüência dos alelos devido a variações randômicas (ao acaso) na fecundidade e mortalidade de uma população.

Genótipo: todas as características genéticas que determinam a estrutura e o funcionamento de um organismo.

Híbrido: uma descendência de progenitores homozigotos que diferem em um ou mais genes.

Homozigotos: indivíduo produzido pela união de das células germinativas que contêm genes semelhantes para um determinado caráter.

Migração: movimentos de indivíduos entre um lugar e outro.

Mutação: qualquer mudança no genótipo de um organismo ocorrendo no nível do gene, do cromossomo ou do genoma; normalmente aplicada às mudanças nos genes de novas formas alélicas.

Seleção natural: variação na freqüência de atributos genéticos numa população através da sobrevivência e reprodução diferenciada de indivíduos que portam aqueles atributos.

Subespécie: grupo de indivíduosque constituem populações estabelecidas em diferentes áreas originadas de uma espécie em comum e que ainda podem intercruzar-se originando híbridos, sendo assim, da mesma espécie, diferindo apenas em algumas características.

Referências bibliográficas

ESTEVES, Bernado. Proximidade de genes acelera especiação. Revista Ciência Hoje On-line. São Paulo: Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência, 2001. Disponível em : < http://www.ciencia.og.br>. Acesso em: maio, 2007.

MEYER, Diogo; EL-HANI, Charbel Nino. Evolução: o sentido da biologia. São Paulo: Editora UNESP, 2005.

ODUM, EugeneP. Ecologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A., 1988.

RAVEN, P.H., RAY E.E. EICHHORN S.E. Biologia vegetal. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2001

RICKLEFS, Robert E. A economia da Natureza. 5 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A., 2003.

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