O tempo geológico

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Anatomia comparada

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Evolução das Espécies e Seleção Natural

 Evolução das Espécies e Seleção Natural

O princípio da evolução postula que as espécies que habitaram e habitam o nosso planeta não foram criadas independentemente, mas descendem umas das outras, ou seja, estão ligadas por laços evolutivos. Esta transformação, denominada evolução das espécies, foi apresentada e explicada satisfatoriamente por Charles Darwin, no seu tratado A origem das espécies, em 1859.

   A base da evolução biológica é a existência da variedade, ou seja, as diferenças individuais entre os organismos de uma mesma espécie. Na grande maioria das vezes, os indivíduos produzem uma grande quantidade de descendentes, dos quais apenas uma parte sobrevive até a fase adulta. Assim, por exemplo, a cada ano, o salmão põe milhares de ovos, uma ave produz vários filhotes,. No entanto, as populações das espécies em um ecossistema em equilíbrio não crescem indiscriminadamente. Isto significa que os indivíduos são selecionados na natureza, de acordo com suas características. Freqüentemente menos de 10 % da prole sobrevive. Os indivíduos que apresentarem características vantajosas para a sua sobrevivência, como por exemplo, maior capacidade de conseguir alimento, maior eficiência reprodutiva, maior agilidade na fuga de predadores, têm maior chance de sobreviver até a idade reprodutiva, na qual irá passar estas características individuais vantajosas à prole. Isto ocorre porque todas as características estão imprensas nos genes do indivíduo. Este é o princípio daseleção natural de Darwin.

   Darwin mostrou que a seleção natural tende a modificar as características dos indivíduos ao longo das gerações, podendo gerar o aparecimento de novas espécies.

   A partir desta teoria pode-se estudar sob o aspecto evolutivo todo o parentesco entre os seres vivos da Terra, o que culminou em uma árvore genealógica da vida. Nela, os organismos unicelulares semelhantes às bactérias foram os primeiros seres vivos, surgidos a 3 bilhões de anos nos mares primitivos.

   Toda a informação genética dos seres vivos está registrada no DNA, a proteína que constitui os genes e cromossomos. Durante o processo de reprodução, a replicação destes genes sofre alterações denominadas mutações genéticas. Quando as mutações começaram a ocorrem nos primeiros seres vivos do planeta, iniciou-se o processo de evolução, através do aparecimento das citadas variações individuais na mesma espécie. A evolução é então impulsionada pelo fenômeno da seleção natural, através das centenas de milênios do tempo geológico.

   A história da evolução da vida está documentada através do registro dos fósseis encontrados pelos arqueólogos e evolucionistas.

   A pressão gerada pelo ambiente sobre os seres vivos representa uma das principais causas da evolução. Ambientes naturais geralmente apresentam fatores negativos e limitantes, além de realidades difíceis como a predação e a competição. Ambientes hostis e instáveis impulsionam o processo evolutivo, uma vez que selecionam fortemente apenas a sobrevivência dos mais aptos.

   Como conseqüência da pressão ambiental e da existência das mutações genéticas, a vida evoluiu e se especializou, criando toda esta gama de diferentes biomas e ecossistemas que constituem a biosfera. Só o grupo dos animais conta atualmente com mais de 1 milhão de espécies descritas. No topo da linha evolutiva, encontram-se os animais mais complexos e elaborados, os vertebrados, representando apenas 5 % do total.

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O genoma humano

 O genoma humano

 Decifrado o mapa da vida

Cientistas de várias partes do mundo anunciaram o mapeamento de 97% do genoma humano

Uma criança nasce e com poucos dias de vida passa por uma bateria completa de exames. Através de uma análise nos genes, os médicos descobrem que ela herdou uma doença dos pais e iniciam tratamento para curá-la. A cena ainda é só ficção, mas na segunda-feira (26) ficou mais próxima de se tornar realidade. Com toda a pompa que a revelação exigia, o presidente dos Estados Unidos, Bill Clinton, e o primeiro-ministro britânico, Tony Blair, foram à público anunciar a descoberta que promete uma revolução na medicina: foi decifrado 97% do código genético da humanidade. Na prática, está aberto o caminho para a ciência curar doenças transmitidas de pais para filhos, descobrir novos tratamentos para males atualmente incuráveis, como câncer ou Alzheimer, e até retardar o envelhecimento.

"Hoje estamos aprendendo a linguagem na qual Deus criou a vida", declarou Clinton. Ele classificou o momento como "um dia que entrará para a história" e comparou-o com as pioneiras observações celestes feitas por Galileu. Mas também alertou que o mapa genético nunca deverá ser usado para segregar, discriminar ou invadir a privacidade dos seres humanos e já preparou uma resolução federal nesse sentido.

O mapeamento genético foi fruto de uma pesquisa do consórcio internacional Projeto Genoma Humano (PGH), que reuniu centros universitários de 18 países, inclusive do Brasil, e da empresa Celera Genopmics. Para mapear o genoma humano, os dois grupos de cientistas tiveram que decodificar um alfabeto de 3,1 bilhões de letras, as bases dos genes. Elas definem as características das pessoas que vão desde a cor dos olhos a doenças. Tudo fica registrado no DNA, que tem forma de uma escada em espiral. O que os cientistas fizeram foi decifrar a seqüência de quatro substâncias químicas - adenina, timina, guanina e citosina, conhecidas por suas iniciais, A, T, G e C - em cada degrau do DNA.

Conforme o geneticista gaúcho Roberto Giugliani, do Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA), para chegar mais rapidamente ao seqüenciamento do genoma os cientistas quebraram a cadeia de DNA em vários fragmentos. Dessa maneira, os pedaços puderam ser analisados ao mesmo tempo, em vez de um por um, como cientistas concorrentes vinham fazendo ao redor do mundo. O problema, agora, será colocar todos os fragmentos do DNA em ordem novamente - processo chamado de montagem. Isso permitirá agrupar corretamente os cerca de 100 mil genes do homem para finalmente esclarecer o código genético humano completo, formado por 3 bilhões de pares de aminoácidos.

O trabalho que resta pela frente é colossal. "O que o anúncio de ontem significa é apenas que definimos o tamanho do palheiro no qual precisamos procurar agulha", observou Ricardo Brentani, presidente do Hospital do Câncer, em São Paulo. Andrew Simpson, diretor do Projeto Genoma brasileiro, reforça: "Para identificar todos os genes contidos nesse material levaremos ao menos cinco anos e mais um século para conhecer as funções de cada gene e a estrutura de cada proteína que codificam."

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CÓDIGO GENÉTICO

 CÓDIGO GENÉTICO

Desde o tempo de Mendel sabia-se que o gene controla o aparecimento de um caráter biológico.

Gene ==> Caráter

Qualquer caráter é o resultado de uma atividade biológica. Tal atividade ocorre em nível celular sendo determinada por enzimas. Daí:

Gene ==> Enzina ==> Caráter

O gene é o DNA, enquanto que as enzimas são proteínas. Portanto:

DNA ==> Proteína

As proteínas são formadas por cadeia de aminoácidos. Existem ao todo 20 aminoácidos diferentes que entram na composição das proteínas. Estas diferem entre sí pelo número de aminoácidos, pela sequência e ainda pelo tipo de tais ácidos.

No DNA deve existir uma mensagem que é uma receita para a edificação de uma proteína. Tal mensagem é codificada.

De acôrdo com o modelo proposto por Watson Crick cada filamento de DNA é formado pela sequência de nucleótides, sendo cada nucleótide constituído por três moléculas: ácido fosfórico + desoxirribose + base nitrogenada.

As bases nitrogenadas, adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G) são os únicos constituintes que viram ao longo do filamento. Um código é um sistema de símbolos usado para traduzir informações de uma forma ou outra. No código genético os símbolos são quatro letras: A, T, C e G, correspondentes às quatro bases nitrogenadas. Temos um total de vinte aminoácidos que devem ser codificados e apenas quatro símbolos para cada código.

A mensagem é chamada CODON e cada codon é constituído por três letras, representando combinações de três nucleótides. Portanto ao longo da cadeia de DNA, cada terno representa um determinado aminoácido.

Vários codons diferentes podem codificar um mesmo aminoácido. Daí o código ser designado como degenerado.

Sendo o mesmo para qualquer ser vivo o código é UNIVERSAL.

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Nitrogênio e o Ciclo dos Nutrientes

Nitrogênio e o Ciclo dos Nutrientes

Interferências de origem antropogênica nos ecossistemas naturais e suas conversões em áreas agrícolas modificam o armazenamento e as taxas dos nutrientes e material orgânico. Estas alterações incluem mudanças na quantidade de carbono e nutrientes armazenados nos solos convertidos em pastagens e em outras áreas de fins agrícolas, bem como mudanças nas taxas do ciclo dos nutrientes (Montagnini and Buschbacher, 1989; Chone et al., 1991; Neill et al., 1995; Moraes et al., 1995), mudanças essas relacionadas com a fertilidade do solo, o que por sua vez, afetam mudanças futuras no uso e cobertura de terra. Outros exemplos importantes de como estas ações alteram os escoamentos de carbono e nutrientes incluem a volatização direta através da queima de biomassa de estoques de carbono e nitrogênio originalmente encontrados na vegetação (Ewel et al., 1981; Kauffman et al., no prelo); aumentos de estoques no solo de elementos tais como P, K, Ca e Mg após queimadas, visto que estes elementos são transferidos de bolsões na vegetação (Nye and Greenland, 1964; Sanchez, 1976; Uhl and Jordan, 1984; Kauffman et al., no prelo); remoção de estoques de nutrientes como Ca, Mg, P e N nas operações de corte de árvores (Fernandes et al. no prelo). Mudanças nas emissões dos gases minoritários estão freqüentemente associadas com mudanças nos padrões do ciclo dos nutrientes no solo (Luizão et al., 1989; Keller et al., 1993). Mais modificações nos padrões do ciclo dos nutrientes podem ocorrer com o tempo, sob condições alteradas de uso de terra, tais como quando as pastagens envelhecem ou degradam (Buschbacher et al., 1988; Robertson and Tiedje, 1988). Estas mudanças podem influenciar as respostas dos ecossistemas, como as taxas de re-crescimento das florestas, o que está relacionado com outros tópicos de pesquisa como o desaparecimento de carbono pela vegetação em crescimento e o transporte e processamento de nutrientes corrente abaixo nos ecossistemas aquáticos. O resumo do workshop de Manaus (Fernandes et al., no prelo) contem uma introdução extensiva sobre os efeitos das mudanças de uso de terra no ciclo dos nutrientes na Amazônia.


NITROGÊNIO (N): promove a formação das proteínas que fazem parte dos tecidos vegetais. Confere cor verde às folhas. Sem nitrogênio a planta não cresce.
A fonte principal de N é a matéria orgânica do solo. Sem água, os processos de mineralização da MO são afetados, porque ocorre a morte dos microrganismos do solo, responsáveis pela decomposição. É o elemento que a planta requer em maior quantidade. É absorvido pelas raízes na forma de nitrato (NO3-).
Sempre que o N estiver na forma amoniacal ou amídica, há necessidade de neutralizar a acidez resultante mediante o emprego da calagem prévia. Os adubos amoniacais libertam o íon amoniacal no solo (NH4+). Este, ao ser absorvido pelas raízes é trocado por H+, por causa disso, aumenta a acidez.
Perda de N no perfil do solo: o nitrato é um ânion (NO3-) e a amônia é um cátion (NH4+). A maior parte das cargas do solo são negativas e estas atraem cargas positivas. Logo, a maior chance de lixiviação ocorre com o nitrato, que tem carga negativa e fica disperso na solução do solo, pronto para ser absorvido. Com uma chuva forte, ele tem grande chance de ser lixiviado, antes de ser absorvido.
O N não deve ser aplicado todo no plantio por causa da lixiviação, volatilização e índice salino. Com relação ao parcelamento, deve-se observar o ciclo da cultura e os estágios em que ele mais necessite deste nutriente. Culturas de ciclo maior tem maiores parcelamentos.
A deficiência causa o amarelecimento de folhas velhas, atrasa o florescimento e a maturação e predispõe a planta ao aparecimento de doenças.

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CICLOS DE ÁGUA, CARBONO E NITROGÊNIO

CICLOS DE ÁGUA, CARBONO E NITROGÊNIO

Ciclo Bio-Geo-Químico

A matéria apresenta um movimento cíclico na natureza. Ela está sendo reaproveitada.

HIDROLOGIA

A água entra nos vegetais pelas raízes. 
A água sai dos vegetais – transpiração, sudação, que ocorre pelas folhas através dos estômatos. 
Os animais aproveitam a água quando bebem diretamente ou comem qualquer tipo de alimento. Os animais devolvem-na para a atmosfera : transpiração, respiração, excreção e gestão.

Ciclo do Carbono

Importância: Elemento fundamental nas substâncias orgânicas.
Fonte: CO₂ atmosférico.

Aproveitamento pelo vegetal: Na forma de CO₂ que entra pêlos estômatos (folha). Pela fotossíntese forma inicialmente carbohidratos; posteriormente lípides e proteínas. 

Saída de carbono do vegetal: CO₂ da respiração; CO₂ da fermentação; quando é comido; quando morre (decomposição).

Aproveitamento do carbono pelo animal: Quando come diretamente o vegetal. Entra na forma de carbono orgânico.

Saída de carbono do reino animal: CO₂ respiração; quando é comido; quando morre (decomposição).

Ciclo do OxigênioImportância: Processos energéticos – Respiração – É comburente.
Fonte: O₂ atmosférico.
Aproveitamento pêlos vegetais: Pelas folhas (estomatos) na forma de O₂
Saída de oxigênio nos vegetais: Através da fotossíntese.

Aproveitamento de oxigênio pelos animais: Fixação direta de O₂ da atmosfera pela respiração. O oxigênio é devolvido combinado com o carbono na forma de CO₂.

Ciclo do NitrogênioImportância: Formação de proteínas.

Fonte: Apesar de existir grande quantidade de nitrogênio no ar 79%, os seres vivos não possuem a capacidade de fixá-lo na forma de N2 atmosférico.

Exceção: Certas bactérias gênero Nitrobacter, Rhizobium, certas algas azuis (Cianofíceas) fixam diretamente o nitrogênio do ar.

Rhizobium – Leguminosa: As bactérias do g6enero Rhizobium vivem em mutualismo com os vegetais da família das leguminosas – formando os nódulos radiculares.

Fenômeno	Transformação	Bactéria
Amonização	N.org ==> NH3	Decompositor
Nitrosação	NH3 ==> NO2	Nitrosomanos
Nitratação	NO2 ==> NO3	Nitrobacter

Bactérias Nitrificantes: Transforma no NH₃ obtido pela decomposição dos cadáveres em NO₃...

Bactérias Desnitrificantes: Bactéria encontrada no solo que a partir de nitratos produzem o nitrogênio livre que retorna à atmosfera.

Nitrogênio do Reino Animal: O animal o obtém quando come direta ou indiretamente um vegetal, na forma de nitrogênio orgânico. O nitrogênio pode sair do animal, quando este é comido, pela excreção.

Dependendo do animal o nitrogênio pode ser excretado como:

Peixe cartilaginoso	Uréia
Peixe ósseo	Amônia
Répteis	Ácido úrico
Aves	Ácido úrico
Mamíferos	Uréia