propriedades da vida
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Propriedades fundamentais da vida e sistemas vitaisTRANSCRIPT
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Coma,
Sobreviva,
Reproduz,
Coma,
Sobreviva,
Reproduz,
Coma,
Sobreviva,
Reproduz,
Coma,
Sobreviva,
Reproduz,
O que
Acontece?
Ecologia de Populações: Evolução
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• Os seres vivos demonstram uma ordem de hierarquia. Uma hierarquia demonstra a interdependência de cada nível
• Os níveis básicos de ordem num organismo multicelular geralmente se organizam como: Átomos Moléculas biológicas complexas Organelas sub-celulares Células Tecidos Órgãos Sistemas de Órgãos Organismo complexo.
A Vida tem Organização
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Os seres vivos são organizados
hierarquicamente
A organização de seres vivos começa com átomos, que compõem as unidades básicas de elementos.
A célula é a unidade estrutural e funcional básica de todo ser
vivo. Células distintas combinam para formar tecidos. Os tecidos combinam para formar órgãos. Os órgãos específicos funcionam juntamente como um sistema.
Os organismos multicelulares (cada um é um “indivíduo” dentro
de uma população e espécie particular) contêm sistemas de órgãos.
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Os seres vivos são organizados
hierarquicamente
Ecossistema
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Como Fazer um Organismo Mais Complexo?
Pela direção fraca descendente de processos principalmente Ascendentes.
Mas em qual substrato? A biologia ascendente é: Velha, devagar e de uso intensivo de recursos Sujeito a plieotropia antagônica/DMA Sujeito a dependência de caminho A tecnologia Ascendente é: Nova, rápida e eficiente Menos Pleiotropia antagônica, devido a modularidade
elevada Pouca dependência de caminho cedo no seu
desenvolvimento evolutivo. Qual seria o melhor?
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Princípios Fundamentais da Ecologia
A distribuição heterogênea dos organismos Limites de tolerância; teoria do nicho
Interações entre organismos Dinâmica de predador e presa, Efeitos de espécies exóticas
S.M. Scheiner e M.R. Willig. A general theory of ecology. Theor Ecol. (2008) 1:21–28.
Contingencia Extinções em massa; Biogeografia
Heterogeneidade ambiental Climatologia; Solos e substratos
Recursos finitos e heterogêneos Recursos limitantes; Competição
A mortalidade dos organismos Historias vitais; Alocação de energia aos processos vitais
A causa evolutiva de propriedades ecológicas Adaptação; Seleção Natural
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O que é uma
propriedade emergente?
Propriedades que aparecem ao aumentar a complexidade.
São produtos da interação dos componentes do inteiro.
O total é maior do que a soma de suas partes.
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Propriedades Fundamentais da Vida
A vida tem propriedades emergentes?
– O que é a vida?
Não existe nenhuma definição simples.
A historia de vida demonstra uma mudança extensiva e contínua conhecida como a evolução.
A resposta precisa se basear na historia comum da vida na Terra.
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Propriedades Emergentes
• Propriedade Emergente = Atributo criado como o resultado das interações entre os componentes.
– Novos tipos de Ordem: processos, consciência
– Formas diferentes de Reprodução: assexuada e sexual
– Crescimento e Desenvolvimento
– Uso de energia
– Resposta ao ambiente
– Homeostase: Controle do ambiente interno
– Adaptação evolutiva: Mudança em resposta a seleção natural
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Mecanismos de Formação de Padrões
Relações entre mecanismos de ativação e inibição e mecanismos de atração e repulsão
Compartilham um mecanismo comum – Ponto de partida: um
substrato homogêneo (padrão diferente ou ausente)
– Retroalimentação positiva (ativação local ou taxa de atração para agregar tamanho)
– Retroalimentação negativa (inibição de larga distancia, desgaste nos indivíduos)
Efeito de pouca alcance
Efeito de grande
alcance
+
+ -
Força da Atração
CONSUMO DE PARTICULA LIVRE
Difusão lenta
Difusão rápida
ACTIVATEUR
INHIBITEUR
+
+
Ativador
Inibidor
-
Degradação
Degradação
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Propriedade Emergente
Tecido suave de cobertura que permite a difusão, filtração e secreção
(propriedade não presente nas células individuais – não formam uma barreira sozinha).
Capilárias transportam sangue
(propriedade não demonstrada no tecido plano das células do endotelial).
Célula endotelial
Capilária
Célula endotelial
Camada de células endoteliais
Propriedades Emergentes
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Propriedades Fundamentais da Vida
A historia comum data desde as diversas formas de vida atual se originaram de um ancestral comum como constado no registro fóssil na atmosfera primitiva da Terra.
A historia da descendência da vida com modificações proporciona uma identidade a vida que separa a vida do mundo inorgânico.
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Propriedades da Vida
Unicidade química – os sistemas vivas demonstram uma organização molecular complexa e única.
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Unicidade química
Os organismos vivos juntam as moléculas grandes – macro-moléculas – que são mais complexas do que as moléculas da matéria não orgânica. – As mesmas leis químicas são válidas. – Quatro categorias de macro-moléculas
biológicas: Ácidos nucléicos Proteínas Carboidratos Lipídios
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Unicidade química Esses quatro grupos diferem em:
– Componentes
– Tipos de ligações químicas
– Funções
As macro-moléculas evoluíram cedo na historia da vida.
As macro-moléculas são encontradas em toda forma vital.
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Unicidade química
As proteínas se constituem de 20 sub-unidades de ácidos aminos diferentes.
A variabilidade enorme permite uma diversidade de proteínas e conseqüentemente de formas vivas.
Os ácidos nucléicos, carboidratos e lipídios também estão organizadas de forma que os sistemas vivos tem um potencial grande de diversidade.
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Propriedades da Vida
Complexidade e a Organização Hierárquica – as moléculas se organizam em padrões nos seres vivos que não existe no mundo inorgânico.
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Propriedades da Vida Metabolismo – os
organismos vivos se mantêm por a aquisição de nutrientes do ambiente.
O metabolismo inclui todas as reações químicas que ocorrem dentro do organismo. – Digestão
– Respiração
– Síntese de moléculas e estruturas
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Metabolismo O metabolismo inclui reações destrutivas
(catabolizas) e construtivas (anabólicas).
Essas reações inclui a síntese dos quatro tipos de macro-moléculas e a quebra de ligações para recuperar a energia embutida.
Fisiologia – o estudo das funções metabólicas complexas.
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Lei de Construção de Adrian Bejan: Compressão de MEET como uma Imperativa
Termodinâmica
“Para a persistência de um sistema de fluxos (vida) no tempo precisa proporcionar um acesso mais fácil [no espaço e no tempo] as correntes [matéria e energia] dos fluxos.”
Shape and Structure, From Engineering to Nature, Adrian Bejan, 2000;
“Survival of the Likeliest,” John Whitfield, PLoS Biol. 2007 May; 5(5): e142
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Propriedades da Vida
Desenvolvimento – Todo organismo passa por estágios característicos de seu ciclo vital.
O desenvolvimento inclui as mudanças características que um organismo passa desde o começo (usualmente um ovo fertilizado) até alcançar a maturidade.
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Desenvolvimento
Metamorfose – transformação de um estágio vital em outro. – Girino em sapo
– Lagarta em mariposa
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Qual o papel do desenvolvimento na geração de novas formas de seres vivos?
O desenvolvimento introduz algum viés na direção da evolução?
O Desenvolvimento e a Evolução
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Por muito tempo o estudo do
desenvolvimento e da evolução andaram separados
Isso mudou recentemente
1977 1992 2005
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Alguns elementos-chave
Genes importantes codificam para fatores de transcrição
Eles regulam outros genes interagindo com ativadores
Há redes regulatórias
Mudanças podem ser – regulatórias
– codificastes
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Os genes HOX Genes HOX controlam a identidade de
segmentos, controlando a transcrição de vários genes numa região específica
Eles são genes “seletores”, pois selecionam o
destino daquele segmento
Sem Ubx?
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Variação em genes HOX e na morfologia
Uma expectativa razoável: organismos muito diferentes terão genes de desenvolvimento muito diferentes.
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Variação em genes HOX e na morfologia
Uma expectativa razoável: organismos muito diferentes terão genes de desenvolvimento muito diferentes
O que se viu: alta conservação dos genes HOX, e outros ligados ao desenvolvimento.
Dois principais sinais de diversificação Implicação: inovação morfológica pode ocorrer
sem que haja grande mudança nos genes Mesmos genes usados de novas maneiras!
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Conservação de função
A conservação de sequência também se
reflete num aspecto funcional (o que eles fazem ao nível molecular)
Pax6 e sem olhos
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Conservação de função Desafiando noções sobre homologia
Homologia: estruturas partilhadas por descendência de um ancestral comum
Gene Gene
Padrão de expressão
Mecanismo de
desenvolvimento
Estrutura anatômica
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Quais as características do ancestral comum dos
animais?
Carroll et al., 2005
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Modos de evolução do desenvolvimento
Evolução da regulação (inferido a partir de conservação de regiões codificantes). Permite modularização
Evolução de proteínas (evolução de raças de cães, que mudaram aspectos funcionais de suas proteínas)
Co-opção para nova função: uso de Dll em diferentes momentos do desenvolvimento
Carrol, 2005
Futuyma, 2005
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Futuyma, 2005
Co-opção molecular
Dll em apêndices e manchas alares
Genes Hox no padrão A-P e na formação dos apêndices
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Modos de evolução do desenvolvimento
HOX pode se manter e mudar “alvo”
OU
Evolução de local e tempo de expressão dos genes HOX
Há vários exemplos, vamos ver o da evolução de colunas dorsais em alguns vertebrados
HoxB5, HoxC8, HoxC6
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Inferências de homologias numa escala temporal mais
restrita Asas de insetos são brânquias modificadas
(visíveis pois partilham expressão de Hox)
Em aranhas, pulmões, traqueias e fiandeiras, expressam os mesmos genes que brânquias de crustáceos e asas de insetos
De onde veem as diferenças? – diferenças nos interruptores disponíveis para os
HOX
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Modos de evolução do desenvolvimento
co-opção
modularidade: organização de animais em componentes anatomicos e de desenvolvimento – permite dissociação entre formas de
diferentes estruturas (ex. eixos e patas são módulos distintos)
– modularização da morfologia depende de módulos reguladores
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Alguns desafios
O que domina: seleção ou viés causado por desenvolvimento?
E o conceito de homologia? Os padrões de expressão importam?
Como a evo-devo muda nossa visão neo-darwiniana? – há macroevolução? – A microevolução (agora com base molecular)
continua valendo?
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Ciclo Vital do Desenvolvimento Evolutivo
Replicação
Estrutura estável no espaço e tempo, transmissível parcialmente por marcos internos (DNA) e parcialmente por marcos externos (ambiente universal). No tempo os marcas ficam mais internos.
Variação
Capacidade de codificar “a variedade necessária” das respostas adaptativas a mudanças ambientais, para preservar a integridade, para criar novidade.
Interação (Complexa, Limites de Espaço e Tempo)
A exploração inicial do espaço de fase favorece a seleção natural, a exploração inteira (“canalização”) favorece a seleção de desenvolvimento.
Seleção (Seleção “Natural/Evolutiva”)
Aleatória, produtores de informação.
Convergência (Seleção de “Desenvolvimento”)
otimizado, eficiente em MEET.
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Evolução e Desenvolvimento
Gêmeos idênticos
A Evolução cria quase todos os padrões locais únicos. O Desenvolvimento cria os padrões globais previsíveis.
![Page 45: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/45.jpg)
O Desenvolvimento Somente poucos centenas de genes de desenvolvimento “controlam” um caos molecular evolutivo imenso.
Os dois gêmeos genéticos aparentem ser idênticos. Como é possível?
Eram ciclicamente ajustados para uma ordem emergente convergente específica ao futuro, num nicho estável de desenvolvimento.
Origination of Organismal Form, Müller e Newman, 2003
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Evolução, Sistemas, e o
Desenvolvimento
As bolas travessam o paisagem (sistema), cada um com um caminho não previsível (evolutivo). Porém os caminhos convergem previsivelmente (desenvolvimento) no fundo de cada vale.
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Biogênese de Desenvolvimento
Eric Smith, Instituto de Santa Fe
As reações químicas pré-bióticas potenciais formam um ‘espaço de possibilidades’ enorme na paisagem energética.
Um subconjunto desses produzem ciclos químicos que se reproduzem e se variam, criando informação e modificando permanentemente o ambiente de seleção (“construção de nichos”).
Emergem uma série de caminhos de baixa energia que limitam a paisagem.
“Qual problema tinha a Terra pré-biótica que foi resolvida pela evolução da vida?”
![Page 48: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/48.jpg)
Quantos Olhos são Ótimos no Desenvolvimento?
A evolução já fez esse experimento.
O desenvolvimento calculou o ótimo operacional.
Alguns repteis (Xantusia vigilis,) e alguns salamandras ainda retém o terceiro olho (“pineal”) vestigial.
![Page 49: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/49.jpg)
Evolução e Desenvolvimento: Dois Processos Universais
Cada representa pares da dicotomia fundamental, opostos polares, modelos conflitantes para entender a mudança universal. Ambos processos têm valor de explicação em contextos diferentes.
A questão principal é quando, onde e como interagir.
Evolução Criatividade Chance Aleatoriedade Variedade/vários Possibilidades Unicidade Incerteza Acidental Ascendente Divergente Diferenciação
Desenvolvimento Descobrimento Necessidade Determinismo Unidade/único Limitações Igualdade Previsibilidade Desenho (auto-organizado) Descendente Convergente Integração
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© 2007 Accelerating.org
Os limites do Controle Descendente: Esperteza da Engenharia é Difícil Fazer
Camundongos “Doogie Howser”. Cópias extras do receptor 2B de NMDA (NR2B) melhoram a potenciação a largo prazo (LTP). Tinham memórias melhores mas ficaram mais sensíveis a dor.
Criação para inteligência em cachorros, carvalhos e outros animais domésticos tem efeitos limitados comparado com animais selvagens (Pointer versus o Cão Selvagem).
Toda a neurofarmacologia sempre tem uma resposta forte a dosagem e desregularão os receptores, e todos causam danos a largo prazo. Parte desse dano é adaptativo (anxioliticos, antidepressivos.)
Pointer Cão Selvagem Africano
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Propriedades da Vida
A interação ambiental – Os seres vivos interagem com seus ambientes.
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Interação Ambiental
Ecologia é o estudo da interação de organismos e seu ambiente
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Propriedades da Vida
Movimento – os sistemas vivos e suas partes demonstram um movimento preciso e controlado dentro do sistema. – Os sistemas vivos extraem energia do
ambiente e o que proporciona os movimentos controlados.
![Page 54: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/54.jpg)
Movimento O movimento ao nível celular é necessário
para: – Reprodução – Crescimento – Respostas aos estímulos – Desenvolvimento de organismos
multicelulares
![Page 55: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/55.jpg)
Movimento Numa escala maior:
– Populações ou espécies inteiras podem se dispersar de uma localidade geográfica a outra no tempo.
Movimento de matéria inorgânica: – Não controlado finamente pelos objetos em
movimento.
– As vezes envolve forças externas.
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Propriedades da Vida
Reprodução – Sistemas vivos se reproduzem!
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Reprodução Os genes se replicam para formar genes
novos. As células se dividem para produzir
células novas. Os organismos se reproduzem para
formar organismos novos. Populações podem se dividir para formar
populações novas. Ainda as espécies podem se dividir para
produzir espécies novas - especiação.
![Page 58: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/58.jpg)
Seleção Natural
Não me interessa a origem da
Vida! Mas, sim a origem de espécies
![Page 59: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/59.jpg)
Evolução
A Ecologia e a Evolução são intimamente
conectadas
![Page 60: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/60.jpg)
Ecologia = o estudo das interações entre os organismos e o ambiente (as condições físicas, químicas e biológicas)
Evolução = mudanças na composição
genética de uma população de geração a geração
= mudança da freqüência alelíca em
populações com o tempo (alelos são versões diferentes do mesmo gene)
![Page 61: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/61.jpg)
Evolução
![Page 62: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/62.jpg)
Árvore de Vida de Ernst Haeckel (1866)
Árvore da Vida Woesiana
Micróbios há 3.5 Bilhões de anos O Homem há 130,000 anos na África
![Page 63: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/63.jpg)
Por que a Genética e a Evolução numa disciplina da Ecologia?
Conceitos unificantes => Todo organismo vivo usa as mesmas regras do jogo
![Page 64: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/64.jpg)
Teorias da Evolução
Origem Mitos /Cosmologias – Grego – Prometeu
– Genesis
Esquerda: Prometeu e Atena Acima: Deus e Adão
Exemplos ociedentais
![Page 65: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/65.jpg)
Outras Teorias
O Criacionismo explica a diversidade biológica com referencia
ao ato divino da criação descrito em Genesis.
O Catastrofismo é uma versão modificada do Criacionismo, que
explica o registro fóssil por desastres globais que
extinguiram as espécies no registro fóssil que foram
substituídas por novas espécies criadas.
O Desenho inteligente afirma que a física moderna e a
cosmologia tem evidências de estruturas inteligentes do
universo e essa inteligência aparenta atuar pensando em nós
e que o universo inteiro demonstra evidencia de desenho.
![Page 66: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/66.jpg)
Evolução é essencial para toda biologia
“Nada da biologia tem sentido
exceto a luz da evolução”
(Dobzhansky,
1973)
![Page 67: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/67.jpg)
Ecologia é essencial para entender a evolução
“Nada da biologia tem sentido exceto a luz
da evolução”
(Dobzhansky, 1973)
“ Nada na evolução tem sentido execta a luz da ecologia ”
(Townsend, Harper e Begon, 2000)
“A Ecologia proporciona o palco no qual a peça evolutiva é apresentada”
![Page 68: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/68.jpg)
No artigo famoso, "Nothing in biology makes sense except in the light of evolution" (Am. Biol. Teach. 35, 125–129; 1973), Dobzhansky descreveu suas crenças religiosas: “É errada afirmar que a criação e a evolução como alternativas mutuamente exclusivas. Sou criacionista e evolucionista. A evolução e o método Divina, ou Natural, da criação.“
Dobzhansky aceitou a macroevolução e a idade documentada da Terra. Ele argumentou que “o Criador criou o mundo vivo não por acaso (fato supernatural) mas pela evolução movida pela seleção natural".
![Page 69: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/69.jpg)
![Page 70: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/70.jpg)
![Page 71: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/71.jpg)
“Existe uma grandeza nessa interpretação da vida; com seus vários poderes criando poucas ou uma forma; e que nossa planeta roda segundo a lei fixa da gravidade, desde um começo simples muitas formas maravilhosas e belas evoluíram, e ainda se evoluíam.”
![Page 72: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/72.jpg)
Reprodução
A herança e a variação estão presentes em todos os níveis. – Herança – a transmissão certa de atributos
de uma geração para a próxima.
– Variação – produção de diferencias entre os atributos dos indivíduos.
Resultado: as proles são similares aos pais mais não são copias exatas
![Page 73: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/73.jpg)
Propriedades da Vida
Programa genético – proporciona a fidelidade da herança.
![Page 74: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/74.jpg)
Programa Genético
A informação genética está codificada no DNA.
O DNA é uma cadeia comprida de nucleotídeos – um açúcar, fosfato + base nitrogênio (A, C, G, e T). – A seqüência de nucleotídeos codifica a
ordem dos ácidos aminos na proteína especificada.
O código genético
![Page 75: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/75.jpg)
Programa Genético
O código genético é universal entre os organismos desde a bactéria até o Homem. – Apóia o conceito
da origem singular da vida.
![Page 76: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/76.jpg)
Herança Mendeliana Darwin sabia que alguns atributos foram
herdáveis, mas não sabia do mecanismo da herança.
Gregor Mendel realizou experimentos com orvalhas que resultaram num entendimento de como a herança dos cromossomos funciona.
![Page 77: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/77.jpg)
Herança Mendeliana
Mendel escolheu orvalhas porque têm vários atributos contrastantes sem intermediários. – Orvalhas verdes versus amarelas
– Plantas altas versus baixas
– Orvalhas rugosas versus lisas
– Flores roxas versus brancas
![Page 78: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/78.jpg)
Herança Mendeliana As orvalhas se auto-polinizam ou cruzam
com outras orvalhas. – Mendel podia controlar os pais.
Mendel sempre começou com pais iguais. – por exemplo, os pais de flores brancas que
se auto-polinizam sempre produzem proles de flores brancas.
![Page 79: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/79.jpg)
Herança Mendeliana Mendel podia cruzar
flores brancas com indivíduos com flores roxas – a geração parental.
Os resultados foram proles roxas na geração F1.
![Page 80: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/80.jpg)
Herança Mendeliana Permite a geração
hibrida F1 para auto-polinizar para produzir a geração F2 com 3 proles roxas a 1 prole branca.
Mendel fez registros quantitativos que permitam a procura de padrões.
Geração
parental
Geração
F2
Geração
F1
![Page 81: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/81.jpg)
Contribuições da Biologia Celular
Os microscópios permitiram que era possível estudar a produção de gametas (ovos e espermas).
Se podia observar o movimento dos cromossomas.
Resultado: a teoria de cromossomas da herança. – A informação herdada se encontra nos
cromossomas.
![Page 82: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/82.jpg)
Adaptação A Seleção Natural explica por que os
organismos se moldam para enfrentar as demandas do ambiente.
A adaptação resulta quando os variantes mais favoráveis acumulem no tempo evolutivo.
![Page 83: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/83.jpg)
Unidade na Diversidade
Todo apêndice dos mamíferos compartilham uma estrutura básica que usa as mesmas partes, mas evoluíram uma variedade diversa de adaptações, como a asa de um morcego, a nadadeira de uma baleia e um braço humano.
![Page 84: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/84.jpg)
O Calendário do Universo de Carl Sagan
24 dias = 1 bilhão de anos
1 segundo = 475 anos
“Big Bang” 1 de janeiro
Via láctea 1 de maio
Solar System 9 de setembro
Vida na Terra 25 de setembro
Primatas hominídeas 31 de dezembro as 22:30
Via láctea
![Page 85: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/85.jpg)
![Page 86: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/86.jpg)
Contingencia Sem dúvida houve extinções em massa associadas com a oxigenação da Terra e a origem da vida eucariótica! Desde então, houve cinco extinções em massa (devido a várias causas):! – Ordoviciano –Siluriano " (~438 Maa): 85% das espécies! – Devoniano tarde - Carbonífero cedo (367" Maa): 82% das espécies! – Permiano -Triásico" (~250 Maa): 96%" Das espécies! – Triásico -Jurássico" (~202 Maa): 76% das espécies! – Cretáceo -Terciário" (65 Maa): 70% das espécies!
![Page 87: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/87.jpg)
Contingencia Uma causa importante da distribuição heterogênea dos organismos, •em extensões grandes de tempo e espaço, como a origem de uma espécie num continente particular • e em extensões pequenas, como onde queda uma semente
![Page 88: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/88.jpg)
Desenvolvimento Evolutivo
Inte
raçã
o C
ompl
exa
com
o A
mbie
nte
Seleção e Convergência “Seleção Convergente” Emergência, Ótimos globais Compressão de MEET
Desenvolvimento
Replicação e Variação “Seleção Natural” Radiação Adaptativa Caos, Contingencia
Evolução
![Page 89: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/89.jpg)
Explosão Cambriana (570 maa)
Inte
raçã
o C
ompl
exa
com
o A
mbie
nte
Seleção/Emergência/ Colapse de MEET
Desenvolvimento
Radiação Adaptativa/Caos/
Evolução
35 planos corporais foram criados no Cenozoico. Nenhum plano corporal novo foi criado após. Somente aparecem novos planos de cérebros, construídos sobre dos planos corporais. “O tempo é a forma da natureza para evitar que
todo acontece de uma vez.”— Woody Allen
Invertebrados
Vertebrados
Bactéria
Insetos
Multicelularidade Diferencial
![Page 90: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/90.jpg)
![Page 91: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/91.jpg)
Por que a evolução “escolhe” esses
tipos de soluções?
Restrições biológicas – Física – Energética – Troca – Replicação -
Quantidade limitada de informação genética Quantidades enormes de
– Morfogênese – Fisiologia – Comportamento
a auto-organização é uma solução para esse problema
complexidade
![Page 92: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/92.jpg)
Compressão de MEET no Desenvolvimento de Estruturas
de Dissipação Taxa de Densidade de Energia Livre Substrato (ergs/segundo/grama) Galáxias 0.5 Estrelas 2 (contra intuitiva) Planetas (Iniciais) 75 Plantas 900 Animais/ Genética 20,000(10^4) Cérebros (Homem) 150,000(10^5) Cultura (Homem) 500,000(10^5) Combustão interna (10^6) Jatos (10^8)
Chips Pentium (10^11)
Eric Chaisson, Cosmic Evolution, 2001
Ф
tempo
![Page 93: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/93.jpg)
A Produção Máxima de Entropia (PME) (por medida de MEET) é o comportamento mais provável de um sistema aberto não equilibrado constituído de vários elementos que interagem, se o sistema fica livre para escolher (evolutivamente) seu estado e não sujeito a forças externas fortes.
No tempo evolutivo, os organismos dominantes são aqueles que são melhores em degradar rapidamente os fluxos de energia na conversão desses em entropia não local, e o aumento de ordem local.
A Produção Máxima de Entropia de Roderick Dewar; Compressão de MEET como Teoria de
Informação
Maximum Entropy Production and Non-
Equilibrium Statistical Mechanics; and
“Survival of the Likeliest,” John Whitfield,
PLoS Biol. 2007 May; 5(5): e142
![Page 94: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/94.jpg)
Compressão de MEET Como Efemeralização
Em 1981 (Critical Path), Fuller definiu a efemeralização como, “a produção invisível química, metalúrgica e eletrônica de performance sempre mais eficiente e satisfatória com menos investimento no peso e volume de materiais por unidade de função realizada". Em Synergetics 2, 1983, ele o definiu como “o princípio de fazer mais com menos tempo e energia por cada nível de performance funcional”
Essa tendência também é conhecida como “virtualização,” “sem peso,” e Compressão de Matéria, Energia, Espaço e Tempo (MEET), eficiência, ou densidade.
In 1938 (Nine Chains to the Moon), o poeta Buckminster Fuller inventou o termo "Efemeralização,” afirmando que na natureza, “todas as progressões são do material ao abstrato" e que "eventualmente alcança o estágio elétrico.“ (ou seja, envia pedaços virtuais ao mundo físico) Devido aos princípios como a superposição, ondas negativas e tunelamento, o mundo do quantum (elétron, fóton, e outros) aparentam ser ainda mais efêmeros do que o mundo da eletricidade coletiva.
![Page 95: Propriedades da vida](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020217/5493d960b479596b5b8b46a6/html5/thumbnails/95.jpg)
Os Sistemas Vivos se Sustentam pela Mudança
Constante Inércia, persistência
– Capacidade de um sistema vivo de sobreviver perturbações moderadas
Resilencia – Capacidade de um sistema vivo de restauração
após de uma perturbação moderada
Ponto de mutação