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Gimnospermas

Gimnospermas

As gimnospermas (do grego Gymnos: 'nu'; e sperma: 'semente') são plantas terrestres que vivem, preferencialmente, em ambientes de clima frio ou temperado. Nesse grupo incluem-se plantas como pinheiros, as sequoias e os ciprestes.

As gimnospermas possuem raízes, caule e folhas. Possuem também ramos reprodutivos com folhas modificadas chamadas estróbilos. Em muitas gimnospermas, como os pinheiros e as sequoias, os estróbilos são bem desenvolvidos e conhecidos como cones - o que lhes confere a classificação no grupo das coníferas. Há produção de sementes: elas se originam nos estróbilos femininos. No entanto, as gimnospermas não produzem frutos. Suas sementes são "nuas", ou seja, não ficam encerradas em frutos.

Reprodução das gimnospermas

Vamos usar o pinheiro-do-paraná (Araucária angustifólia) como modelo para explicar a reprodução das gimnospermas. Nessa planta os sexos são separados: a que possui estróbilos masculinos não possuem estróbilos femininos e vice-versa. Em outras gimnospermas, os dois tipos de estróbilos podem ocorrer numa mesma planta.

O estróbilo masculino produz pequenos esporos chamados grãos de pólen. O estróbilo feminino produz estruturas denominadas óvulos. No interior de um óvulo maduro surge um grande esporo.

Quando um estróbilo masculino se abre e libera grande quantidade de grãos de pólen, esses grãos se espalham no ambiente e podem ser levados pelo vento até o estróbilo feminino. Então, um grão de pólen pode formar uma espécie de tubo, o tubo polínico, onde se origina o núcleo espermático, que é o gameta masculino. O tubo polínico cresce até alcançar o óvulo, no qual introduz o núcleo espermático. No interior do óvulo, o grande esporo que ele abriga se desenvolve e forma uma estrutura que guarda a oosfera, o gameta feminino. Uma vez no interior do óvulo, o núcleo espermático fecunda a oosfera, formando o zigoto. Este, por sua vez, se desenvolve, originando um embrião. À medida que o embrião se forma, o óvulo se transforma em semente, estrutura que contém e protege o embrião.Nos pinheiros, as sementes são chamadas pinhões. Uma vez formados os pinhões, o cone feminino passa a ser chamado pinha. Se espalhadas na natureza por algum agente disseminador, as sementes podem germinar. Ao germinar, cada semente origina uma nova planta.

A semente pode ser entendida como uma espécie de "fortaleza biológica", que abriga e protege o embrião contra desidratação, calor, frio e ação de certos parasitas. Além disso, as sementes armazenam reservas nutritivas, que alimentam o embrião e garantem o seu desenvolvimento até que as primeiras folhas sejam formadas. A partir daí, a nova planta fabrica seu próprio alimento pela fotossíntese.

Angiospermas

Angiospermas

As angiospermas são plantas complexas que apresentam raiz, caule, folhas, flores, frutos e sementes. Elas representam o grupo mais diversificado de plantas, com mais de 250 mil espécies. As angiospermas ocorrem nos mais variados tipos de habitats, desde ambientes aquáticos até áridos. O termo angiosperma deriva do grego angeios, bolsa e sperma, semente. 

Características Gerais

As angiospermas caracterizam-se pela presença de flores e dos frutos que envolvem a semente.

Estrutura

As plantas angiospermas são as mais complexas da natureza. Por isso, elas apresentam diversas estruturas.

Ciclo de Vida e Reprodução

A reprodução das angiospermas inicia com a polinização. A polinização é o transporte do grão de pólen da antera até o estigma, onde se forma o tubo polínico. Ao se instalar no estigma, o grão de pólen germina e forma o tubo polínico. Este cresce, através do estilete, até atingir o óvulo, no ovário. O óvulo apresenta dois tegumentos e uma grande célula-mãe de megásporo (2n) que sofre meiose e origina quatro células (n), das quais três se degeneram e uma forma o megásporo funcional (n). O megásporo funcional sofre mitose e origina o saco embrionário com as seguintes células: uma oosfera, duas sinérgides, três antípodas e uma célula central com dois núcleos polares. Enquanto isso, no interior do tubo polínico podem ser encontrados três núcleos: dois são núcleos espermáticos (gametas) e o outro é o núcleo do tubo que controla o seu crescimento. Quando atinge o óvulo, o tubo polínico libera os seus dois núcleos espermáticos. Um núcleo espermático (n) fecunda a oosfera (gameta feminino - n) e forma um zigoto (2n) que dará ao embrião. O outro núcleo espermático se une aos dois núcleos polares do óvulo, formando um núcleo triploide, que dará origem ao endosperma secundário que irá nutrir o embrião. Após a fecundação, o saco embrionário é chamado de endosperma secundário. Como vimos, ocorrem duas fecundações. Por isso, as angiospermas apresentam fecundação dupla, uma característica exclusiva desse grupo. Enquanto ocorre a dupla fecundação, os tegumentos do óvulo formam uma casca, que contendo o endosperma secundário e o embrião, formam a semente. Os hormônios produzidos pelo embrião, estimulam o desenvolvimento do fruto a partir do ovário.

Talófitas

Clorofíceas

Briófitas & Pteridófitas

Briófitas e Pteridófitas

Reino Funji

Reino Funji (fungos)

Ciclos Biogeoquimicos

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Origem da Vida 1 ( ABIOGÊNESE & BIOGÊNESE)

Origem da Vida

A Vida na Terra terá surgido á cerca de 3400 M.a., como o parecem demonstrar os fósseis de procariontes encontrados na África do Sul.

As células eucarióticas terão surgido há cerca de 2000 a 1400 M.a., seguidas dos organismos multicelulares há cerca de 700 M.a. Neste espaço de tempo os fósseis são abundantes, indicando um processo evolutivo rápido.

Até ao século XIX considerava-se que todos os seres vivos existentes se apresentavam como sempre tinham sido. Toda a Vida era obra de uma entidade toda poderosa, fato que servia para mascarar a não existência de conhecimentos suficientes para se criar uma explicação racional. 

Esta teoria, o Criacionismo, no entanto, já no tempo da Grécia antiga não era satisfatória. De modo a contornar a necessidade de intervenção divina na criação das espécies, surgem várias teorias alternativas, baseadas na observação de fenômenos naturais, tanto quanto os conhecimentos da época o permitiam.

Aristóteles elaborou uma dessas teorias, cuja aceitação se manteve durante séculos, com a ajuda da Igreja Católica, que a adotou. Esta teoria considerava que a Vida era o resultado da ação de um princípio ativo sobre a matéria inanimada, a qual se tornava, então, animada. Deste modo, não haveria intervenção sobrenatural no surgimento dos organismos vivos, apenas um fenômeno natural, a geração espontânea.

Estas ideias perduraram até á era moderna, pois Van Helmont (1577 – 1644) ainda considerava que os “cheiros dos pântanos geravam rãs e que a roupa suja gerava ratos, adultos e completamente formados”. Também era considerado correto pelos naturalistas que os intestinos produzissem espontaneamente vermes e que a carne putrefata gerasse moscas. Todas estas teorias consideravam possível o surgimento de Vida a partir de matéria inanimada, fosse qual fosse o agente catalisador dessa transformação, daí o estarem englobadas na designação geral de Abiogênese.

No século XVII Francisco Redi, naturalista e poeta, pôs-se contrário as ideias de Aristóteles, negando a existência do princípio ativo e defendendo que todos os organismos vivos surgiam a partir de inseminação por ovos e nunca por geração espontânea.

Para demonstrar a veracidade de sua teoria, Redi realizou uma experiência que se tornou célebre pelo fato de ser a primeira, registrada, a utilizar um controle em suas experiências. Colocou carne em 8 frascos. Selou 4 deles e deixou os restantes 4 abertos, em contato com o ar. 

Em poucos dias verificou que os frascos abertos estavam cheios de moscas e de outros vermes, enquanto que os frascos selados se encontravam livres de contaminação.

Esta experiência parecia negar, inequivocamente a abiogênese de organismos macroscópicos, tendo sido aceito pelos naturalistas da época.

No entanto, a descoberta do microscópioveio levantar a questão novamente. A teoria da abiogênese foi parcialmente reabilitada, pois parecia a única capaz de explicar o desenvolvimento de microrganismos visíveis apenas ao microscópio.

Esta situação manteve-se até ao final do século XVIII, quando o assunto foi novamente debatido por dois famosos cientistas da época, Needham e Spallanzani.

Needham utilizou várias infusões, que colocou em frascos. Esses frascos foram aquecidos e deixados ao ar durante alguns dias. Observou que as infusões rapidamente eram invadidas por uma multitude de microrganismos. Interpretou estes resultados pela geração espontânea de microrganismos, por ação do princípio ativo de Aristóteles.

Spallanzani usou nas suas experiências 16 frascos. Ferveu durante uma hora diversas infusões e colocou-as em frascos. Dos 16 frascos, 4 foram selados, 4 fortemente rolhados, 4 tapados com algodão e 4 deixados abertos ao ar. Verificou que a proliferação de microrganismos era proporcional ao contato com o ar. Interpretou estes resultados com o fato de o ar conter ovos desses organismos, logo toda a Vida proviria de outra, preexistente. 

No entanto, Needham não aceitou estes resultados, alegando que a excessiva fervura teria destruído o principio ativo presente nas infusões.

A polêmica manteve-se até 1862, quando o francês Louis Pasteur, pôs definitivamente termo à ideia de geração espontânea com uma série de experiências conservadas para a posteridade pelos museus franceses. Pasteur colocou diversas infusões em balões de vidro, em contato com o ar. Alongou os pescoços dos balões á chama, de modo a que fizessem várias curvas. Ferveu os líquidos até que o vapor saísse livremente das extremidades estreitas dos balões. Verificou que, após o arrefecimento dos líquidos, estes permaneciam inalterados, tanto em odor como em sabor. No entanto, não se apresentavam contaminados por microrganismos. 

Para eliminar o argumento de Needham, quebrou alguns pescoços de balões, verificando que imediatamente os líquidos ficavam infestados de organismos. Concluiu, assim, que todos os microrganismos se formavam a partir de qualquer tipo de partícula sólida, transportada pelo ar. Nos balões intactos, a entrada lenta do ar pelos pescoços estreitos e encurvados provocava a deposição dessas partículas, impedindo a contaminação das infusões.

Ficou definitivamente provado que, nas condições atuais, a vida surge sempre de outra vida, preexistente.

ESPECIAÇÃO

As especiações podem ser entendidas como processos que levam à formação de novas espécies. Elas ocorrem em virtude das diferenças surgidas no genoma de populações diferentes de uma mesma espécie que ocasionaram o isolamento reprodutivo e, consequentemente, o aparecimento de duas espécies diferentes. O isolamento reprodutivo consiste na incapacidade de os indivíduos trocarem os genes através do cruzamento.

Podemos dividir a especiação em três tipos básicos, tendo em vista aspectos geográficos: especiação alopátrica, especiação simpátrica e especiação parapátrica.

A especiação alopátrica, acontece quando duas populações de uma espécie são separadas por uma barreira geográfica. Essa barreira geográfica, que pode ser uma montanha, um deserto ou floresta, por exemplo, causa uma separação espacial (alopatria). Nesse caso, falamos que ocorreu um isolamento geográfico.

Quando essas populações se separam, podem sofrer diferentes pressões, uma vez que estão em áreas diferentes. Essas pressões, com o passar do tempo, fazem com que ocorra uma divergência genética e, consequentemente, um possível isolamento reprodutivo. Muitos consideram esse tipo de especiação como o principal modelo de especiação.

O efeito do fundador é um tipo especial de especiação alopátrica. Nesse processo, uma pequena parte de uma grande população migra para fora dos ambientes da população original.  A pequena população, geralmente, é levada à extinção. Entretanto, quando as pequenas populações são bem-sucedidas, elas são conduzidas a uma especiação mais rápida, em virtude, principalmente, da deriva genética.

Uma evidência da especiação alopátrica pode ser observada em ilhas, em que uma espécie acaba se diferenciando na aparência e ecologia. O exemplo mais clássico são os dos tentilhões observados por Darwin nas ilhas Galápagos, que se diferenciam principalmente pela forma do bico que é adaptada ao tipo de alimentação de cada uma das 14 espécies.

A especiação simpátrica é aquela que ocorre sem que haja separação geográfica. Nesse caso, duas populações de uma mesma espécie vivem em uma mesma área, mas não ocorre cruzamento entre as populações. É comum observar que alguma modificação genética impediu esse intercruzamento, gerando assim diferenças que levarão à especiação.  É uma das especiações mais raras.

Acredita-se que a especiação simpátrica seja responsável pela grande quantidade de espécies de peixes ciclídeos encontrados no lago africano Victoria. Segundo alguns pesquisadores, o lago foi colonizado por apenas uma espécie ancestral.

Existe ainda a especiação parapátrica, que ocorre quando duas populações de uma mesma espécie diferenciam-se e ocupam áreas contíguas, mas ecologicamente distintas. Por estarem em áreas de contato, é possível o intercruzamento, que acaba gerando híbridos. Essas áreas são chamadas de zona híbrida e acabam se tornando uma barreira ao fluxo gênico entre as espécies que estão se formando.

Podemos citar como exemplo de especiação parapátrica o caso da grama Anthoxanthum. Parte dessa espécie diferenciou-se graças à presença de metais no solo, passando a ter floração em época diferente, o que impossibilitou o cruzamento com a população original.

Evidências Evolutivas

Evidências da evolução

A teoria da evolução postula que todas as formas de vida que conhecemos atualmente surgiram a partir do processo de descendência com modificação a partir de um mesmo ancestral comum. Embora sempre tenha havido muita polêmica em torno desta teoria, hoje ela é sustentada por inúmeras evidências. Vejamos abaixo algumas delas:

Fósseis

O registro fóssil é uma fonte importante de evidências da evolução. Comparando as características dos organismos atuais com as dos que viveram no passado é possível verificar que mudanças evolutivas ocorreram em diversos organismos e que muitas espécies foram extintas. Além disso, o registro fóssil demonstra a origem de grande parte dos novos grupos de organismos.

Observações diretas

Embora a evolução seja frequentemente associada a grandes mudanças que ocorreram durante extensos períodos de tempo ― como o surgimento de novos grupos de organismos ―, ela não é um processo que ocorreu somente no passado e não podemos observar. Os seres vivos continuam evoluindo mesmo que não possamos observar diretamente. Em sua menor escala, a evolução consiste na mudança na frequência de alelos nas populações ao longo das gerações e há diversos estudos de genética que demonstram que essas mudanças continuam ocorrendo.

A evolução da resistência em bactériascomo resultado do uso indiscriminado de antibióticos é um exemplo clássico que demonstra a seleção natural em curso. O processo de seleção artificial, que vem sendo realizado há milhares de anos pelo homem na agricultura, por exemplo, também constitui uma forma de observar a evolução experimentalmente.

Evidências anatômicas

As semelhanças que podemos observar entre diferentes tipos de organismo também são evidências da teoria da evolução. Estruturas análogas, que possuem origem embrionária diferente mas desempenham funções similares, são exemplos claros de que pressões seletivas similares são capazes de produzir adaptações similares. As asas de aves e insetos, por exemplo, são análogas.

Por outro lado, estruturas homólogas, que são aquelas que possuem a mesma origem embrionária, mas que desempenham diferentes funções, são evidências da ancestralidade comum. Um exemplo deste tipo de estrutura são os membros dos tetrápodes.

Espécies de diferentes animais possuem grandes semelhanças, demonstrando que houve um ancestral comum a todos eles. Ilustração: Usagi-P / Shutterstock.com

Outra fonte de evidência são as estruturas vestigiais, isto é, estruturas que possuem pouca ou nenhuma importância para um organismo. E a teoria da evolução é o que melhor explica a existência de tais características, que seriam remanescentes de estruturas que apresentavam importantes funções em organismos ancestrais.

Evidências moleculares

Em nível molecular, o fato de todos os seres vivos utilizarem o mesmo código genéticorepresenta mais uma evidência de que a vida na Terra evoluiu a partir de um ancestral único. Ainda, a molécula de ATP como fonte de energia é usada por toda forma de vida existente.

                       TIPOS DE SELEÇÃO NATURAL

A seleção natural é um dos mecanismos básicos da evolução propostos por Darwin e pode ser classificada em três tipos: a seleção direcional, estabilizadora e disruptiva.

A seleção natural é um mecanismo evolutivo em que o organismo mais adaptado a viver em uma determinada área e em um período de tempo é selecionado. Dessa maneira, organismos que possuem maior capacidade de sobrevivência reproduzem-se mais facilmente e passam suas características aos seus descendentes. Esse mecanismo foi proposto por Charles Darwin e enfatiza como o meio atua sobre o processo evolutivo.

→ Tipos de seleção natural

Existem três tipos de seleção natural: a direcional, a estabilizadora e a disruptiva.

⇒ Seleção direcional: é uma das formas mais simples de seleção natural. Ela seleciona um dos fenótipos extremos e é responsável pela maioria das mudanças fenotípicas que ocorrem durante o processo evolutivo.

Imagine que exista uma espécie de peixe com indivíduos pequenos, médios e grandes. Os peixes maiores são frequentemente pescados com uso de redes. Assim sendo, os indivíduos pequenos apresentam vantagem sobre os outros, uma vez que, no momento da pesca, eles não são capturados. Os pequenos possuem, então, maior chance de sobrevivência e reprodução, uma vez que são mais aptos às condições daquele momento, o que causa uma seleção direcional.

Um exemplo real de seleção direcional pode ser observado ao analisar a seleção de bactérias resistentes. Mutações surgem ao acaso e aquelas que garantem proteção à bactéria contra o antibiótico acabam fazendo com que elas sejam selecionadas.

⇒ Seleção estabilizadora: Esse tipo seleciona os indivíduos com fenótipo intermediário, ou seja, mais próximo da média. Os extremos, nesse caso, apresentam desvantagem sobre os outros, não sendo selecionados.

Essa seleção pode ser observada ao analisar os bebês da espécie humana. Estes geralmente nascem com peso em torno de 3,3 kg, um peso que representa menor mortalidade. Crianças muito pequenas ou muito grandes correm mais riscos de morte e, portanto, a seleção não as favorece.

Vale destacar que essa seleção agiu muito no passado, mas, atualmente, com os avanços da medicina, crianças muito pequenas possuem a seu favor tecnologias, como a incubadora, que garantem sua sobrevivência. Além disso, crianças grandes podem nascer por cesariana, evitando lesões no momento do parto.

⇒ Seleção disruptiva: nesse caso, os extremos são favorecidos. Como exemplo, podemos citar a espéciePasserina amoena, que possui indivíduos com cor azulada brilhante, indivíduos com cor amarronzada e outros intermediários. Nesse caso, os azuis são melhores em conseguir territórios e reproduzir-se. Os amarronzados são ignorados pelos azulados e também conseguem reproduzir-se. Já os de coloração intermediária são notados pelos outros machos e não são tão especializados para conseguir territórios, reproduzindo-se menos.

Neodarwinismo

O Neodarwinismo chamado também de "Teoria Sintética (ou Moderna) da Evolução" surgiu no século XX. Está relacionada com os estudos evolucionistas do naturalista inglês Charles Darwin e as novas descobertas no campo da genética. As lacunas que surgiram após a publicação da obra “Origem das Espécies" (1859) de Darwin, foram desvendadas pelo avanço dos estudos genéticos.

Aceita atualmente pela maioria dos cientistas, a teoria moderna da evolução se tornou um tipo de eixo central da biologia, aproximando disciplinas como sistemática, citologia e paleontologia.

Lamarckismo, Darwinismo e Neodarwinismo

Tanto o Lamarckismo quanto o Darwinismo apresentam um conjunto de teorias associadas à evolução. Embora as ideias de Lamarck sejam anteriores às ideias de Darwin, quando o assunto é evolução, Charles Darwin é o primeiro a ser citado, isso porque suas ideias sobre a seleção natural das espécies continuam válidas até hoje, mais de 150 anos depois.

Ideias de Lamarck

Sendo assim, o conjunto das teorias evolucionistas sugeridas pelo naturalista francês Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829), que propunha as leis: “Lei do Uso e do Desuso” e a “Lei da Transmissão dos Caracteres Adquiridos” foi genial para a época em que ele as criou (1809), pois acreditava-se que as espécies eram imutáveis desde a sua origem.

Lamarck não concordava com o fixismo e o criacionismo da época e através das suas observações e estudos sobre os seres vivos, percebeu que havia mudanças nas características dos organismos, que ele julgou fossem uma resposta frente às necessidades deles se adaptarem ao ambiente, transmitindo essas aquisições sucessivamente aos descendentes.

ambiente, transmitindo essas aquisições sucessivamente aos descendentes.

Hoje sabe-se que isso está errado porque nem sempre o maior uso de um órgão irá desenvolvê-lo e tão pouco essas características serão transmitidas aos descendentes.

Ideias de Darwin

Por sua vez, Darwin (1809-1882) se guiou pelos estudos já existentes sobre a geologia e a evolução dos seres vivos e em suas observações durante os cinco anos que viajou pelo mundo à bordo do Beagle. Formulou sua teoria da evolução que revolucionou o mundo, e em especial suas conclusões sobre a seleção natural.

Para Darwin, todas as espécies atuais se originaram, através de modificações que sofreram ao longo de milhares de anos, a partir de ancestrais comuns. Foi o ambiente que atuou, limitando a continuidade de algumas espécies menos adaptadas e favorecendo que espécies mais adaptadas se perpetuassem. É o processo da seleção natural agindo sobre os organismos.

Assim como Darwin, outro naturalista britânico da época chegou a conclusões muito semelhantes sobre a origem e evolução das espécies, tendo os dois anunciado à sociedade científica em 1858 suas ideias, era Alfred Russel Wallace, que é pouco citado.

Neodarwinismo

O que Darwin e seus contemporâneos não conseguiram explicar começou a ser esclarecido poucos anos mais tarde pelo austríaco Gregor Mendel (1822-1884). O monge botânico realizou diversas experiências com cruzamento de plantas, em especial ervilhas, postulando duas leis:“Lei da Segregação dos Fatores” e a “Lei da Segregação Independente”.

Mendel utilizava o nome fatores para definir os genes, termo criado em 1905 pelo biólogo holandês Wilhelm Johannsen. Muitos outros biólogos foram importantes no desenvolvimento da genética, como Walter Sutton que contribuiu para a teoria cromossômica de hereditariedade.

A partir do conhecimento do mecanismo genético da hereditariedade, das mutações e recombinações gênicas, algumas das lacunas no processo evolutivo foram esclarecidas. Com isso, foi definida uma síntese da teoria da evolução que passou a ser uma referência fundamental para a explicação de muitos processos biológicos.