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Radiação adaptativa

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição

A radiação adaptativa refere -se à adaptação (via mutação genética) de um organismo que permite que ela se espalhe com sucesso ou irradie em outros ambientes. A radiação adaptativa leva à especiação e é usada apenas para descrever organismos vivos. A radiação adaptativa pode ser oportunista ou forçada através de mudanças nos habitats naturais.

Exemplos de radiação adaptativa

Exemplos de radiação adaptativa estão ao nosso redor, em todo organismo vivo. Hoje, nenhum organismo é exatamente o mesmo que seu ancestral original. Algumas espécies mudaram significativamente, como a diversificação de uma única espécie para o elefante e o hyrax. Só é preciso olhar para a imagem abaixo para entender como a seleção de um habitat diferente ou mesmo um habitat semelhante, mas uma escolha diferente de dieta pode causar enormes mudanças anatômicas e fisiológicas durante o processo de radiação adaptativa.

Marsupials

Um dos exemplos mais comuns da teoria da radiação adaptativa é a dispersão e diversificação dos marsupiais (metaterianos) em diferentes ordens e espécies. Os marsupiais se desenvolveram de um único ancestral em várias formas diversas. Isso aconteceu em um continente completamente interrompido da influência de muitas outras espécies.

Na imagem acima, sete ordens de marsupiais são mostradas com linhas cinzas e pretas, indicando habitats sul -americanos e australianos, respectivamente. No entanto, cada ordem se diversificou de sua superordem (euaustralidelphia) através da adaptação. Cada pedido pode sobreviver melhor graças a uma adaptação específica a um habitat diferente.

Essa evolução independente em resposta a aspectos particulares do ambiente também é imitada em todo o mundo por mamíferos placentários. Muitos marsupiais se desenvolveram de maneiras extremamente semelhantes aos mamíferos placentários que vivem em ambientes semelhantes, embora tenham sido cortados dessas outras populações desde o rompimento do supercontinente conhecido como Gondwana. Esse processo ainda não terminou. Hoje, a Austrália rasteja ao norte a uma taxa de cerca de 3 centímetros por ano.

Essa separação de espécies, mas com semelhanças em adaptações e ambientes, nos diz que a biodiversidade é geralmente o resultado de radiação adaptativa.

Os tentilhões de Darwin

O exemplo mais comumente citado de radiação adaptável são os tentilhões de Darwin, descobertos durante a viagem de Darwin ao arquipélago de Galápagos. A especiação é o desenvolvimento de uma das múltiplas novas espécies no processo evolutivo, onde as espécies originais produzem formas mutadas que sobrevivem com sucesso em outros ambientes devido a essas mutações. No caso dos tentilhões de Darwin, as adaptações ocorreram relativamente rapidamente. Soprada para várias ilhas com diferentes flora e fauna, a morfologia do bico pode garantir a sobrevivência ou a morte de um pássaro. Por exemplo, tentilhões de lutas e tentilhões terrestres evoluíram de um ancestral comum. Os tentilhões de toutinegra têm bicos longos e finos, perfeitos para comer insetos. Os tentilhões moídos têm bicos espessos e bruscos, ideais para quebrar as cascas de nozes e sementes.

As quinze espécies de tentilhões encontradas no arquipélago de Galápagos compõem um grupo monofilético, ou um grupo de organismos descendentes de uma espécie ancestral. O ancestral comum não é conhecido devido à falta de DNA, mas fósseis de duas espécies de tentilhões terrestres, Geospiza Nebulosi e Geospiza magnirostris têm os bicos espessos e contundentes de seus descendentes. Isso indicaria que os tentilhões de toutinegra são o resultado da especiação através do processo de radiação adaptativa. Ao pousar em uma ilha com poucas nozes e sementes, mas muitos insetos, aqueles espécimes com bicos mais finos (mutações) eram mais propensos a sobreviver e se reproduzir. A seleção natural aumentou as taxas de sobrevivência de aves de bico comprido nesta ilha, onde eles se cruzaram, levando a um fenótipo comum a essa nova espécie.

Cor da pele

A cor da pele humana é outro exemplo de radiação adaptativa. A cor da pele é regulada pela presença de melanina, um pigmento natural que em quantidades mais altas pode absorver luz ultra-violet e proteger a derme. Pessoas com pele leve produzem principalmente a feomelanina, que possui um tom de amarelo avermelhado, enquanto aquelas com pele de cor escura produzem principalmente a eumelanina, que é de cor marrom escura.

Sob os raios do sol, a síntese de vitamina D é estimulada, enquanto o folato se degrada. O folato é necessário para o desenvolvimento fetal precoce e é parcialmente regulado pela exposição aos UV. Muito pouco ou muito sol pode desregulamentar os níveis de folato. Embora as teorias atuais da raça humana originárias de uma localização africana estejam em discussão, o uso desse modelo para explicar a radiação adaptativa é útil. De fato, esse modelo pode ser usado para explicar dois tipos diferentes de radiação adaptativa.

As primeiras preocupações muito precoces do homem (os hominídeos) que foram amplamente cobertos de cabelos para mantê -los aquecidos em áreas amplamente arborizadas. A pele hominida, protegida pelo cabelo, quase definitivamente não era tão escura quanto seus primeiros descendentes. Não temos evidências fósseis para provar isso, mas os mamíferos geralmente têm uma pele muito mais clara quando cobertos de espessos camadas de cabelo ou pêlo, em oposição a mamíferos com casacos finos. Ao migrar para savanas mais abertas, onde os hominídeos poderiam caçar com mais sucesso, mas diretamente sob os raios do sol equatorial, esse cabelo se tornou supérfluo. Para serem protegidos dos raios UV do sol, eles desenvolveram pele mais escura. Essa pele mais escura reduziu a degradação do ácido fólico, o que significa maior gravidez e taxas de natalidade, enquanto a disponibilidade constante do sol equatorial significava que a produção de vitamina D era suficiente para garantir uma boa saúde.

Quando essas populações acabaram se afastando do calor do equador e para as regiões mais frias, altos níveis de melanina se tornaram mais um obstáculo à saúde e capacidade reprodutiva dessa população migratória. A pele não precisava de tanta melanina para protegê -la do sol escasso; Aqueles com pele mais escura bloqueiam a pouca luz UV que havia e sintetizaria menos vitamina D, levando a níveis mais baixos de saúde e condicionamento físico (raquitistas) e níveis desregulados de folato (abortos).

Aqueles que migraram para as regiões do extremo norte do círculo ártico ficaram de cor um pouco mais leve, mas mais escuras do que normalmente seriam esperadas de acordo com essa teoria. Isso foi explicado por suas dietas de frutos do mar, que fornecem amplo vitamina D na dieta durante as estações mais frias, enquanto uma cor da pele mais escura protegeu essas populações da radiação UV do sol, refletida ainda mais pela paisagem coberta de neve durante os meses de primavera e verão. Hoje, a pesquisa nos diz que a população dos inuits tem maior probabilidade de experimentar deficiências de ácido fólico do que as fêmeas de pele mais clara em regiões mais frias e temperadas, a menos que comam alimentos fortificados por folato. Essa é talvez a razão pela qual a cor da pele não é mais escura.

Filogenética – Descobrindo exemplos de radiação adaptativa

A pesquisa filogenética sobre características genéticas visíveis e, posteriormente, as sequências de DNA estão longe de ser novas. Aristóteles criou sua Scala Naturae ou escada da vida no terceiro século antes de Cristo, dividindo os animais em dois grupos principais muito básicos (e muito errados) – aqueles com sangue vermelho e aqueles sem. Essa idéia se expandiu ao longo dos séculos devido às muitas características distintas de espécies não relacionadas que vivem em ambientes semelhantes.

A filogenética é o estudo das etapas evolutivas que uma espécie tomou durante o processo de especiação. Essas etapas levam à criação de uma árvore filogenética, uma versão extremamente simplificada da qual é retratada abaixo. Essas árvores podem estar enraizadas ou não enraizadas, significando proveniente de um único ancestral original conhecido ou de um ancestral ou grupo desconhecido de ancestrais, respectivamente. Árvores filogenéticas representam a história evolutiva de uma ou mais espécies em relação aos seus ancestrais.

Oportunidade ecológica – aproveitando ao máximo cada habitat disponível

O que ainda não foi mencionado é que o termo “adaptativo” no contexto da radiação adaptável deve indicar um movimento em direção a uma espécie mais saudável e reprodutiva com mais sucesso. Embora seja frequentemente entendido que qualquer evolução requer milhares, se não dezenas de milhares de anos, para levar a um fenótipo comum a um grupo de organismos, mas não aos ancestrais originais e, devido a mudanças no ambiente, isso pode ser realmente um mudança bastante rápida.

Para passar pelo processo de radiação adaptativa, uma população quase sempre deve ser exposta à oportunidade ecológica. Essa oportunidade ecológica deve estar presente para que a especiação possa ocorrer. A oportunidade ecológica mais importante no que diz respeito aos mamíferos foi a extinção em massa do dinossauro, onde espécies de sangue quente e de sangue frio poderiam se mover para novos ecossistemas anteriormente inseguros ou fortemente povoados.

A mudança dessa oportunidade ecológica para a radiação adaptativa de uma população exige um conjunto completo de características que permitam que uma espécie aproveite o novo ambiente, como mamíferos herbívoros que migram para um novo ecossistema cheio de planta. Esse conjunto de características é referido como uma inovação importante. O próximo passo é a liberação ecológica – a proliferação de uma população em um novo ambiente sem fatores limitantes, como concorrência ou superpopulação.

Radiação adaptativa em ambientes urbanos – um desenvolvimento recente, mas rápido

Os ambientes urbanos, onde os ecossistemas são muito diferentes dos ambientes rurais, já estão trazendo mutações genéticas comuns em várias plantas e animais. As mutações do gene transportador de serotonina (SERT) em aves urbanas reduzem os níveis de ansiedade. Isso por si só não é observável na anatomia do pássaro, mas essa mutação está associada a características relacionadas à saúde e à sobrevivência, como a preparação fisiológica para o sucesso de ovos e o sucesso da eclosão, com um aumento subsequente na reprodução e, portanto, é compatível com as leis da radiação adaptativa.

Barreiras abióticas, como alto teor de metais pesados no solo ou na água, podem causar mutações em algumas espécies de plantas que aumentam a síntese de flavonóides, à medida que o maior teor de flavonóides aumenta a tolerância ao metal pesado. A dispersão de sementes em plantas urbanas também pode ser diferente da das mesmas plantas em outros ecossistemas menos povoados, poluídos ou protegidos. Acredita -se anteriormente que as variáveis bióticas são mais responsáveis pela radiação adaptativa do que no abiótico, mas ambas podem trabalhar juntas. De fato, a pesquisa nos diz que a teoria da radiação adaptativa tornou-se super simplificada em relação aos nossos níveis atuais de conhecimento científico.

Questionário

1. O que é um grupo monofilético?

2. Na radiação adaptativa, variáveis bióticas:

3. Qual destes é um exemplo de inovação -chave?

4. A extinção do dinossauro é um exemplo de:

5. Quais fatores representam os critérios para a radiação adaptativa?

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