Em formação

Por que existem espécies em vez de um continuum de vários animais?


Pelo que entendi, várias características dos animais devem evoluir gradualmente, mas o que acontece com as espécies que "não estão aqui nem lá"?

Em outras palavras, se uma espécie evoluiu de outra, o fez porque é de alguma forma melhor, certo? Então, por que há exemplos de espécies originais que não foram extintas?

Que fatores determinam o clima de algumas espécies "grudadas"?


Resposta curta

Por que existem espécies em vez de um longo continuum?

Eu poderia pensar em três razões importantes: sexo, paisagem adaptativa não uniforme e ancestralidade.

Resposta longa

Não tenho certeza se responderei sua pergunta, então me avise se eu perder o seu ponto ou se eu ajudar!

Para começar, você pode querer ler esta resposta sobre as dificuldades semânticas por trás do conceito de espécie

Que fatores determinam se algumas espécies "grudam"?

A seleção natural nada mais é do que aptidão diferencial (aptidão é uma medida tanto do sucesso reprodutivo quanto da sobrevivência) entre os genótipos de uma população. Indivíduos com maior aptidão deixarão mais descendentes e, portanto, os genes desses indivíduos aumentam em frequência na população. Existem poucas generalidades a serem feitas sobre quais características fenotípicas são benéficas em uma determinada população. Por exemplo, "pêlo branco" é uma característica muito boa para um urso polar, mas seria altamente deletério para uma larva de farinha.

No entanto, existe uma coisa chamada seleção de espécies em que pelo menos uma determinada linhagem é possível identificar características específicas que parecem reduzir a taxa de extinção ou aumentar a taxa de especiação. Este é, por exemplo, o caso da poliploidia em angiospermas (Whitton e Otto, 2000)

se uma espécie evoluiu de outra, isso aconteceu porque é de alguma forma melhor, certo?

Se você observar diferentes espécies existentes, você não pode dizer que qualquer uma dessas espécies evoluiu de qualquer outra que você possa observar hoje. A maneira correta de ver duas espécies é que elas compartilham um ancestral comum em um determinado passado. Portanto, olhando para um gato e um chapim-azul, você não pode dizer que uma espécie evoluiu da outra, mas você só pode dizer que essas duas espécies compartilham um ancestral comum (assim como qualquer outro par de espécies) que não era um gato nem um chapim azul. O exemplo é óbvio porque gatos e peitos azuis "não são tão intimamente relacionados" (tudo é relativo), mas a mesma lógica vale para qualquer par de espécies.

Por que existem espécies em vez de um longo continuum?

Sexo

A razão mais simples e óbvia pela qual existem espécies dentro das quais os indivíduos são mais semelhantes em comparação a cada um do que a indivíduos de outras espécies é devido à própria definição (a definição mais comum porque existem definições diferentes!) De uma espécie. Uma espécie é um grupo de indivíduos que podem cruzar. Veja isto para mais informações sobre o conceito de espécie.

Pegue dois grupos de indivíduos originalmente diferentes e permita que eles se cruzem. Suas características se misturarão e você não será capaz de distinguir dois grupos diferentes. Todos os indivíduos do novo grupo misto são uma mistura dos indivíduos dos dois grupos anteriores (em algumas circunstâncias, esse processo às vezes é chamado de "especiação reversa"). Se agora você pegar um único grupo de indivíduos. Você os divide em dois grupos no sentido de não permitir que indivíduos do grupo 1 se acasalem com indivíduos do grupo 2. Você verá que, após algum tempo evolutivo, os indivíduos do grupo 1 tenderão a se parecer muito mais com indivíduos do grupo grupo 1 (seu próprio grupo) do que os indivíduos do grupo 2. Se você esperar o suficiente para que esses dois grupos de indivíduos se tornem diferentes o suficiente para que não possam cruzar mais porque divergiram demais, então você tem o que é chamado um isolamento reprodutivo e sob a definição comum de espécie, você pode dizer que uma especiação (você pode querer dar uma olhada no artigo wiki para "especiação") ocorreu e, portanto, você tem duas novas espécies em vez de uma espécie ancestral.

por que os dois grupos tendem a divergir com o tempo?

Você pode se perguntar "Mas por que os dois grupos tendem a divergir com o tempo?". Existem vários processos que explicam essa divergência:

  • Mutações
    • Diferentes mutações ocorrem nos diferentes grupos (apenas por acaso)
  • Seleção natural
    • O ambiente difere e as pressões de seleção diferem selecionando para características diferentes nas duas espécies. Além disso, o acúmulo de diferentes mutações afeta a pressão de seleção em outros loci.
  • Deriva genética
    • Em suma, a deriva genética é devida a eventos aleatórios. Diferentes eventos aleatórios ocorrem entre as duas populações. Para obter mais informações sobre deriva genética, consulte esta postagem

Se você não estiver familiarizado com esses conceitos, recomendo que dê uma olhada em Understanding Evolution (UC Berkeley).

Paisagem adaptativa

Observe também que há outras razões para explicar esse padrão. Uma outra razão é "Porque a paisagem adaptativa não é uma função plana". O que isso significa para o leigo é que existem algumas combinações de características que não podem ser realmente benéficas.

Ancestralidade

Além disso, os fenótipos individuais não são independentes uns dos outros e não apenas por razões ecológicas, mas também por causa da ancestralidade compartilhada. Se você considerar duas famílias, aceitará facilmente não ver um continuum de fenótipos, mas dois grupos distintos (talvez em uma família o cabelo crespo seja comum, enquanto na outra todos têm cabelos lisos).


Resposta do matemático / programador de computador aqui:

é um continuum de diferentes animais - na verdade, é bastante justo dizer que cada animal ocupa um lugar diferente nesse continuum. Eles simplesmente não são uniformemente distribuído sobre o continuum; eles estão agrupados em torno de formas que têm maior probabilidade de sobreviver e se reproduzir, e os caminhos de menor energia entre eles.

Isso ocorre porque a evolução é basicamente um algoritmo de otimização estocástica, aquele que encontra o "melhor" conjunto de parâmetros para maximizar alguma função perturbando aleatoriamente um conjunto inicial de valores de entrada. Na verdade, alguns dos melhores algoritmos de otimização hoje são baseados em ideias tiradas diretamente da evolução e chamados de "algoritmos evolutivos".

Em matemática, com tempo suficiente, esses algoritmos convergirão todos para uma solução ótima e nada mais. Por que não é assim na natureza? Porque em matemática, a "função de aptidão" para a qual estamos otimizando permanece a mesma para um determinado problema enquanto o algoritmo estiver em execução. Ele representa o problema específico que estamos tentando resolver. Na natureza, não há força externa impondo uma função de adequação; a sobrevivência de um organismo depende de milhões de fatores em seu ambiente que mudam ao longo do tempo, muitos dos quais dependem da sobrevivência e das propriedades do de outros organismos em seu ambiente (competição, simbiose, relações predador / presa, etc.) Este é um sistema caótico tão complexo que poderia facilmente passar bilhões de anos sem atingir um estado estacionário e, mesmo que o fizesse, mudanças externas (como o impacto estranho de asteróide, para usar um exemplo extremo) ainda viria para sacudir as coisas.

Outra razão para o agrupamento é porque muitos dos "estados intermediários" no espaço genético têm um valor adaptativo zero - esses são os estados entre as espécies que não podem cruzar ou que têm descendência estéril. A categorização de "espécies" é baseada nisso e, embora não seja exata, ainda é geralmente verdade que quanto mais diferentes duas criaturas, menos provável que possam ter descendentes viáveis. Isso torna a evolução mais provável de explorar os espaços próximos a organismos já bem-sucedidos e menos provável de produzir coisas novas radicais por hibridização.


Nada acontece com eles. Organismos existem. Eles se reproduzem com outros organismos que são geneticamente compatíveis. Nós, humanos, podemos tentar categorizá-los de acordo com certas características, mas nossos rótulos são apenas rótulos, a biologia não é governada por eles.

Com o tempo, podemos ver que uma população costumava ter uma característica, e seus descendentes não a têm mais, eles parecem diferentes. Nada de estilhaçamento aconteceu, nenhuma linha brilhante foi cruzada, houve apenas uma mudança nas frequências dos alelos.

se uma espécie evoluiu de outra, isso aconteceu porque é de alguma forma melhor, certo?

Não. Isso é simplesmente errado da sua parte.

É apenas diferente. Talvez ele tenha mudado para que suas características correspondam melhor ao ambiente atual, ou talvez a mudança tenha sido um desvio aleatório. Você não pode facilmente categorizar uma espécie como "melhor" do que outra.


Normalmente, quando espécies novas e antigas ainda existem, é porque a evolução empurrou a nova para um habitat ou função diferente.

Como um exemplo hipotético, peixes de recife vs. peixes de águas profundas e seu tamanho relativo. Digamos que peixes de águas profundas evoluíram para peixes de recife, mas ainda temos peixes de águas profundas. Portanto, havia peixes de águas profundas que eram um pouco menores do que o resto dos peixes de águas profundas, e isso lhes dava acesso a um novo lugar para se esconder dos tubarões, águas rasas perto dos recifes. Conforme o tempo passa, isso coloca uma pressão evolutiva sobre os peixes para encolherem de modo a se esconderem melhor no recife, aqueles peixes "nem aqui nem lá" podem ter obtido algum benefício por estarem perto do recife, mas os peixes menores tiveram ainda mais benefícios e, eventualmente, superou as espécies intermediárias. Vice-versa para os peixes de águas profundas versus esta espécie do meio. Não era tão bom em águas profundas, por isso também foi derrotado lá. Isso continua até que a evolução os separe em duas novas espécies.

editar:

Que fatores determinam se algumas espécies "grudam"?

A evolução otimiza para o ambiente atual, contanto que esse ambiente seja estável e a espécie seja uma boa opção para ele, então há pouca pressão para mudar. Se o ambiente mudar, então uma espécie se adaptará a ele. Aqui, o meio ambiente é tudo o que é relevante para as espécies: predadores, disponibilidade de alimentos, clima, tudo que impacta sua vida.


Os organismos na Terra não evoluíram em um ambiente homogêneo. Uma parte crítica da especiação (quando você passa de uma única espécie para duas ou mais) é a barreira reprodutiva.

Esta pode ser uma barreira física literal - cordilheira aparece entre duas populações, vale no meio de inundações de habitat e isola as duas metades da população, um pequeno grupo é lançado por alguma catástrofe em uma ilha remota e não pode escapar, etc.

Também pode ser uma barreira genética: imagine uma espécie de pássaro em que os machos competem por parceiros com suas cristas azuis brilhantes, e mutações raras ocasionalmente levam a machos de crista vermelha que não conseguem acasalar. Se algumas aves fêmeas acasalam com indesejáveis ​​machos de crista vermelha por algumas gerações, duas subpopulações paralelas podem se desenvolver: aves que preferem cristas vermelhas e aves que preferem cristas azuis. É muito improvável que essas populações se cruzem.

Pode haver maneiras mais complicadas de erguer uma barreira. Por exemplo, uma população de plantas com flores que antes poderiam cruzar arbitrariamente pode descobrir que o ecossistema passou por alguma crise, e agora os insetos polinizadores tornaram-se fastidiosos e visitam apenas algumas flores e não outras. Outro exemplo: embora os humanos sejam atualmente uma única espécie, por causa da cultura (por exemplo, o idioma), certas subpopulações humanas (como as nações europeias) têm muito mais probabilidade de se reproduzir dentro de si mesmas do que entre si.

Independentemente de como a barreira surge, uma vez que uma barreira pode separar uma espécie em subpopulações, o mecanismo de especiação é colocado em movimento. Todas as espécies evoluem ao longo do tempo de maneiras diferentes, especialmente se seu ambiente não tiver uma longa história de estabilidade incomum. À medida que as populações evoluem, elas tentam permanecer um tanto coerentes - as mudanças tendem a ser tais que ainda permitem que todos na população acasalem uns com os outros; caso contrário, eles imporiam um custo de adequação.

No entanto, se duas subpopulações não estiverem em contato, não há nada que imponha a compatibilidade entre elas. Portanto, à medida que a evolução faz seu trabalho, eles estão livres para divergir descontroladamente um do outro. Lembre-se do exemplo das espécies de pássaros em que os machos com cristas azuis têm sucesso reprodutivo. A cor em si não é particularmente importante, mas é importante que todos os machos tenham a crista da mesma cor e as fêmeas prefiram a mesma cor. Assim, à medida que esses pássaros evoluem, a cor da crista pode lentamente mudar de tonalidade.

Agora, digamos que você pegou esses pássaros e libertou alguns deles em um continente e outro grupo em outro continente. Novamente, com o tempo, a cor da crista mudará. No entanto, nada impede que a cor no continente A mude para vermelho, enquanto a cor do continente B muda para verde. Afinal, não há vantagem em ser compatível com uma população com a qual você não tem contato.

O exemplo acima é amplamente comportamental, mas exemplos não comportamentais também são possíveis. Um processo muito fundamental é a fertilização: os ovos têm uma MEC composta de proteínas exclusivas dessa espécie, enquanto os espermatozoides têm enzimas para digerir o revestimento de sua própria espécie. Por causa disso, a fertilização entre espécies é muito difícil. Novamente, uma vez que você ergue algum tipo de barreira entre duas populações, os sistemas de proteínas de revestimento e enzimas nos gametas de qualquer população podem evoluir de maneiras divergentes - eles evoluem em pequenos passos, de modo que a proteína parceira de interação pode sempre acompanhar, mas A compatibilidade com a população isolada não é selecionada e, se os grupos isolados forem reunidos depois de muito tempo, seus gametas podem acabar se tornando incapazes de fertilizar uns aos outros.


Vou apresentá-lo aos fenômenos chamados de espécies em anel

Os exemplos incluem gaivotas, salamandras Ensatina, ratos domésticos, etc.

Uma espécie em anel é uma série de populações adjacentes que podem cruzar entre si. Diga população A, B, C, D, E.

A pode cruzar com B B pode cruzar com A e C C pode cruzar com B e D D pode cruzar com E

Tudo muito bom. Parece uma espécie normal. Mas aqui está a parte estranha. As populações mais distantes umas das outras não podem cruzar. ou seja, a População A não pode cruzar com a População E.

A e E são, por definição, espécies diferentes. E ainda, as populações A e E estão ligadas, os genes podem fluir entre A e E através de populações adjacentes.

O que provavelmente está acontecendo é que há uma mudança gradual na variação do gene entre as populações, de modo que há uma barreira gradativamente crescente entre a hibridização bem-sucedida. Essa barreira aumenta até que as extremidades terminais do anel não possam hibridizar.

Além disso, se qualquer população intermediária dentro do anel fosse extinta e quebrasse o anel, as duas extremidades do anel se tornariam duas espécies distintas.

Uma espécie em anel é um instantâneo de uma espécie que está a um evento de extinção local de se tornar duas espécies.


Science, Medicine, and Animals (1991)

Os seres humanos usam animais para uma ampla variedade de propósitos, incluindo pesquisa. Os cerca de 260 milhões de pessoas nos Estados Unidos mantêm cerca de 110 milhões de cães e gatos como animais de estimação. Mais de 5 bilhões de animais são mortos nos Estados Unidos a cada ano como fonte de alimento. Os animais são usados ​​para transporte, esporte, recreação e companhia. 7

Os animais também são usados ​​para aprender mais sobre os seres vivos e sobre as doenças que afligem os seres humanos e outros animais. Ao estudar os animais, é possível obter informações que não podem ser aprendidas de outra forma. Quando um novo medicamento ou técnica cirúrgica é desenvolvido, a sociedade considera antiético usar esse medicamento ou técnica primeiro em seres humanos devido à possibilidade de causar danos em vez de benefícios. Em vez disso, a droga ou técnica é testada em animais para garantir que seja segura e eficaz.

Os animais também oferecem modelos experimentais que seriam impossíveis de replicar usando seres humanos. Os animais podem ser alimentados com dietas idênticas e monitoradas de perto. Tal como acontece com os ratos consanguíneos, os membros de algumas espécies animais são geneticamente idênticos, permitindo aos pesquisadores comparar procedimentos diferentes em animais idênticos. Alguns animais têm semelhanças biológicas com os humanos que os tornam modelos particularmente bons para doenças específicas, como coelhos para aterosclerose ou macacos para poliomielite. (A vacina contra poliomielite foi desenvolvida e sua segurança ainda é testada em macacos.) Os animais também são indispensáveis ​​para o campo de rápido crescimento da biotecnologia, onde são usados ​​para desenvolver, testar e fazer novos produtos, como anticorpos monoclonais.

Os pesquisadores utilizam toda a gama de coisas vivas para estudar a vida, desde bactérias até seres humanos. 8 Muitos processos biológicos básicos são mais bem estudados em células individuais, culturas de tecidos ou plantas, porque são mais fáceis de cultivar ou examinar. Mas os pesquisadores também investigam uma ampla gama de espécies animais, de insetos e nematóides a cães, gatos e macacos. Em particular, os mamíferos são essenciais para os pesquisadores porque são os mais próximos de nós em termos evolutivos. Por exemplo, muitas doenças que afetam seres humanos também afetam outros mamíferos, mas não ocorrem em insetos, plantas ou bactérias.

Muito menos animais são usados ​​em pesquisas do que para outros fins. Estima-se que 17 a 22 milhões de animais vertebrados são usados ​​a cada ano em pesquisa, educação e testes - menos de 1 por cento do número morto para comer. 9 Cerca de 85% desses animais são ratos e camundongos criados para pesquisas. No ano fiscal de 1988, cerca de 142.000 cães e 52.000 gatos foram usados ​​em experimentação, com 40.000 a 50.000 desses cães sendo criados especificamente para pesquisa e os outros sendo adquiridos por libras. 10 Entre 50.000 e 60.000 primatas não humanos, como macacos e chimpanzés, são estudados a cada ano, muitos deles vindos de colônias de reprodução nos Estados Unidos. 11


Pergunta: por que existem tantas espécies diferentes de animais na terra?

A resposta emocional e humana é & # 8211 por que não? Não é ótimo?

Mas sejamos científicos. Uma espécie existe, se puder. Se as condições forem adequadas & # 8211 há comida, ela está na temperatura certa, pode produzir bebês e assim por diante. O conjunto de condições adequadas para uma espécie é chamado de & # 8220niche & # 8221. Conforme as condições mudam (por exemplo, conforme o mundo se torna mais quente ou mais frio), as espécies também mudam. Os elefantes podem crescer cabelo e evoluir para mamutes se chegarmos a uma era do gelo. A ideia é que nada é constante. A evolução está acontecendo ao nosso redor e não a vemos & # 8220 & # 8221 porque leva muito tempo.

Portanto, o número de espécies que você vê ao seu redor é o que o mundo pode sustentar. Talvez um pouco mais ou menos seja possível, mas basicamente estamos vendo um tipo de estado estacionário & # 8211 todas as espécies que vemos têm & # 8220nichos & # 8221 e estão bem. Eles são capazes de explorar seus arredores para viver. Existem relativamente poucos lugares na terra que não podem sustentar a vida. No meio do deserto ou bem no fundo do oceano. Mas existem alguns lugares extremos que ainda o fazem. Esses animais estão lá porque eles são capazes de viver e ter filhos. Isso é tudo de que você precisa. Portanto, uma espécie existe porque os animais são capazes de se reproduzir.

Temos que nos preocupar com quaisquer grandes distúrbios & # 8211 que possam destruir o local onde uma espécie vive. Então, destruímos seu nicho e podemos exterminar a espécie. O mundo existe há muito mais tempo do que nós, e se começarmos a perder muitas espécies que podem ter consequências indesejáveis ​​ruins, além de tornar o mundo muito menos interessante para se viver. Portanto, derrubar florestas e poluir rios é uma péssima ideia.

A vida evoluiu pela primeira vez em uma poça de água quente e ensopada (ou nas próprias profundezas do oceano) em algum lugar da Terra há cerca de 3,8 bilhões de anos. Quando esse primeiro tipo de vida surgiu, havia apenas uma espécie. Mas à medida que essa forma de vida se multiplicava, cada indivíduo era ligeiramente diferente do próximo. Isso ocorre porque pequenos erros podem ocorrer quando o DNA se copia durante a divisão celular.

Algumas dessas formas de vida podem ter sido diferentes para que pudessem viver em uma temperatura um pouco mais quente, portanto, podem ter se mudado para uma parte mais quente da piscina (ou do oceano). Se essas formas de vida & # 8220 quentes & # 8221 vivessem longe das outras por tempo suficiente, logo os dois grupos seriam tão diferentes que seriam espécies diferentes. Este é o processo de evolução por especiação (como diferentes espécies se formam).

Este é apenas um exemplo de especiação, mas acontece com todas as diferentes plantas, animais e bactérias. Se um grupo de animais pode viver em um lugar diferente ou em condições diferentes de outro grupo de animais da mesma espécie, isso significa que eles não precisam mais competir por espaço e comida. Existem tantos lugares e condições diferentes para os animais viverem, e pela evolução, eles se transformaram em espécies diferentes para serem capazes de viver em todos esses lugares

Porque existem tantos tipos diferentes de ambiente na Terra.

Para sobreviver, cada espécie precisa encontrar um habitat que forneça alimentos, espaço e abrigo suficientes para viver e se reproduzir. Há uma grande diferença nas condições do oceano em comparação com o deserto e uma floresta em comparação com um lago. A maioria das espécies pode sobreviver em um desses ambientes, mas não em outro.

Se todos os animais da Terra pudessem viver em uma floresta tropical, mas em nenhum outro lugar, então haveria todas essas outras áreas da Terra sem ninguém para lutar por território ou comida, ou para comê-lo. Os animais da floresta tropical, por sua vez, estão todos competindo entre si pela sobrevivência, o que não leva a um estilo de vida agradável e próspero. Se uma dessas espécies desenvolveu uma mutação (uma mudança no DNA) que permitiu que ela vivesse fora da floresta tropical (por exemplo, melhor capacidade pulmonar para poder viver em grandes altitudes, ou pêlo mais longo para que possa viver em climas frios), então poderia mudar para a nova área. Não haveria mais nada comendo sua comida ou tentando comê-la, e a espécie poderia se ocupar em se multiplicar.

Isso é basicamente o que aconteceu durante a evolução. Todos nós começamos como moradores de pântanos unicelulares. Depois de se tornarem peixes multicelulares que poderiam viver nesses lagos, alguns peixes sofreram mutações para que pudessem viver na terra. Nada mais poderia viver na terra, então eles tinham uma grande vantagem. Depois de um pouco mais de tempo, diferentes tipos de habitantes da terra teriam surgido à medida que mais mutações ocorressem, permitindo que as diferentes espécies se propagassem para novos ambientes.
Depois de muito tempo, haveria milhões de espécies em milhões de ambientes diferentes, para os quais cada um era especialmente adequado. Muitos deles morreram porque as condições mudaram e a espécie não teve mais sucesso, o que deixa uma lacuna para o surgimento de uma nova espécie.

Tudo isso ainda está acontecendo agora, mas muito lentamente, então não poderíamos ver durante nossa vida. Ou até mesmo o tempo de vida de toda a sua árvore genealógica rastreável. O que estamos vendo é a extinção de muitas espécies à medida que seus habitats únicos são destruídos e eles não estão adaptados para viver em nenhum outro lugar.


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  • Educador João Pedro de Magalhães
  • Diretor Sharon Colman Graham
  • Editora de roteiro Emma Bryce
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  • Produtora associada Jessica Ruby

Por que as taxas de envelhecimento variam enormemente entre as espécies é um dos maiores mistérios da biologia. Embora os humanos sejam uma espécie de vida relativamente longa, alguns animais, como os ratos, envelhecem 20-30 vezes mais rápido do que nós e vivem apenas 3-4 anos. Em contraste, acredita-se que alguns mamíferos, como a baleia-borboleta, vivam mais de 200 anos. Na incrível biodiversidade de nosso planeta, podemos encontrar diversas e fascinantes formas de envelhecimento. Para obter mais detalhes sobre como os animais envelhecem e como alguns parecem evitar o envelhecimento, consulte: Alguns animais envelhecem, outros podem não.

Por que espécies diferentes envelhecem em ritmos diferentes? Um fator importante é o tamanho do corpo com animais maiores, em média, vivendo mais do que os menores. Em algumas espécies, fatores ambientais como a temperatura também influenciam o tempo de vida dos animais, com uma temperatura corporal mais baixa geralmente associada a uma vida útil mais longa. Visite este site que contém informações e comparações do envelhecimento animal!

Além disso, animais extremamente longevos, como ratos-toupeira e baleias, podem servir de inspiração para pesquisas biomédicas. Este artigo: O grande, o mau e o feio: Animais extremos como inspiração para pesquisas biomédicas.

Você também pode conferir a palestra TEDx “Retardando o envelhecimento”, que trata do estudo da genética de espécies de vida longa e futuras aplicações médicas.


Para proteger a segurança das pessoas, animais e meio ambiente

Novos medicamentos requerem testes porque os pesquisadores devem medir os efeitos benéficos e prejudiciais de um composto em todo o organismo. Um medicamento é inicialmente testado em vitro usando tecidos e órgãos isolados, mas legal e eticamente também deve ser testado em um modelo animal adequado antes que os ensaios clínicos em humanos possam ocorrer.

Os testes em animais fornecem dados sobre eficácia e segurança. Eles não apenas identificam questões de segurança em potencial, mas também determinam as doses que serão administradas a voluntários e pacientes durante os primeiros testes em humanos.

Os testes em animais também servem para proteger os consumidores, trabalhadores e o meio ambiente dos efeitos nocivos dos produtos químicos. Todos os produtos químicos para uso comercial ou pessoal devem ser testados para que seu efeito nas pessoas e animais expostos a eles seja compreendido. Os produtos químicos que usamos no dia a dia podem se acumular na água, no solo ou no ar ao nosso redor, e seu impacto potencial no meio ambiente deve ser pesquisado exaustivamente.


Introdução

Os humanos (e nenhuma outra espécie) têm linguagem. Um componente importante da linguagem é a fala, que se refere ao meio auditivo / vocal que utilizamos para comunicar unidades linguísticas entre nós e, além da percepção e do processamento auditivo, requer um trato vocal com um amplo espectro de possibilidades, como o nosso (mas não necessariamente exatamente como o nosso [1]), e a capacidade de aprendizagem vocal. Aprendizagem vocal amplamente interpretada é a habilidade de modificar a produção vocal com base na experiência. Ao contrário da linguagem, no entanto, o aprendizado vocal não é exclusivo dos humanos: está presente em várias espécies distantemente relacionadas. Existem diferentes maneiras pelas quais as espécies modificam suas vocalizações (ver Quadro 1). Isso pode envolver uma modificação de um aspecto da vocalização (desde que possa ser demonstrado que tal modificação é aprendida com a experiência, geralmente auditiva, mas não necessariamente [2]) ou a produção de vocalizações totalmente novas.

Caixa 1. Tipologia de aprendizagem vocal simples

Ao examinar as habilidades vocais, existem maneiras de questionar quais comportamentos requerem alguma forma de aprendizado e quais não. Existe uma grande divisão entre as vocalizações que são inatas, cujo emprego não depende da experiência, e aquelas que requerem experiência e vão além do repertório inato. O primeiro tipo de comportamento vocal é comum à maioria dos animais. Inclui choro e riso [3], por exemplo, e não requer experiência (embora veja [4] para saber como a experiência influencia os aspectos prosódicos do choro). O último tipo é menos difundido e consiste amplamente em três subtipos, a seguir [5]:

  • capacidade de associar um som a uma resposta comportamental (exemplo: cachorro [Canis familiaris] resposta a comandos humanos)
  • capacidade de aprender o contexto no qual uma vocalização pode ser usada (exemplo: vervet monkey [Chlorocebus pygerythrus] vocalizações em resposta a predadores)
  • capacidade de modificar vocalizações com base na experiência (exemplo: canto dos pássaros), que podem convergir ou divergir de um modelo

O comportamento que nos interessa aqui é o aprendizado da produção vocal, que é a que a maioria dos pesquisadores se refere quando se refere ao aprendizado vocal. Mas o que constitui a aprendizagem da produção vocal como um fenótipo está longe de ser acordado pelos pesquisadores, tanto em contraste com os outros subtipos quanto por si só. Isso afeta naturalmente quais espécies são consideradas capazes de fazê-lo.

A aprendizagem vocal é, de fato, uma área de estudo muito produtiva entre as disciplinas [6]. As espécies que apresentam habilidades de aprendizagem vocal são uma fonte relevante de informações sobre a natureza e a evolução da linguagem em humanos, principalmente no que diz respeito aos aspectos fonológicos [7]. No entanto, nem todos concordam sobre o que constitui a aprendizagem vocal como um fenótipo, e isso afeta muito a forma como o trabalho de aprendizagem vocal é realizado.

A lista “canônica” de aprendizes vocais

Há uma tendência geral na literatura (por exemplo, [8]) que limita o aprendizado vocal apenas a espécies que podem produzir chamadas novas por meio de imitação, servidas por uma conexão direta entre o prosencéfalo e os músculos fonatórios (por exemplo, a laringe em mamíferos ou siringe em pássaros). Isso levou a uma lista canônica de espécies de aprendizagem vocal. É composto por três ordens de pássaros e alguns mamíferos. Os pássaros - de longe a lista mais longa na contagem de espécies individuais (na casa dos milhares [9]) - incluem pássaros canoros (Passeriformes), papagaios (Psittaciformes) e beija-flores (Trochiliformes) [10, 11]. Os mamíferos incluem humanos, alguns cetáceos [12, 13], pinípedes [14, 15], elefantes [16] e morcegos [17, 18]. Os pássaros são considerados os mais próximos dos humanos em habilidades de aprendizagem vocal, embora sejam os mais remotos filogeneticamente. Os humanos são os únicos primatas considerados, sem controvérsias, como aprendizes da voz, enquanto os primatas não humanos são considerados de pouca relevância a esse respeito. Refinamentos a esta lista geralmente consistem em olhar para dentro em busca de distinções mais sutis nas famílias já estabelecidas (por exemplo, morcegos [18] ou papagaios [19]), e raramente para fora.

É possível que esse foco na imitação e nas novas vocalizações seja devido a ser o caso mais claro de algo sendo "transmitido" e, em seguida, "aprendido". Ou seja, pode ser que, para aqueles que valorizam a imitação (por exemplo, [8]), aprendido (em oposição a "inato") acarrete que deve haver imitação de algo que não existia antes em qualquer forma (no repertório), em oposição à improvisação ou outras maneiras pelas quais os sons em um repertório podem mudar (por exemplo, por meio de feedback social ou modificações de aspectos de chamadas que não envolvem uma produção inteiramente nova).

Também é possível que o apelo do “neuro-reducionismo” (para equacionar virtualmente um fenótipo comportamental com uma implementação neural [20]), possa ter tido uma influência no estabelecimento dessa abordagem sobre o aprendizado vocal. A existência de uma conexão direta do prosencéfalo aos músculos fonatórios, permitindo um controle preciso dessas estruturas, é de fato uma ideia atraente a partir da qual se pode construir.

Há, no entanto, evidências empíricas de habilidades de aprendizagem vocal em outras espécies fora da lista canônica. Essa evidência é geralmente comportamental e não uma tentativa de mostrar o controle direto do prosencéfalo dos músculos fonatórios. De fato, há trabalhos questionando que tal conexão é uma condição necessária para a aprendizagem vocal em primeiro lugar [21, 22].

O continuum de aprendizagem vocal e além

In light of this, we think it worth discussing the “vocal learning continuum hypothesis” (VLC) [11], which categorizes species along a continuum of increasing vocal learning complexity. This is a valuable idea that goes against the traditional dichotomous view of vocal learning, according to which a species is either definitely a vocal learner or not at all. However, it too relies on production of novel calls through imitation, subserved by forebrain control of phonatory muscles, to determine the distribution of vocal learning abilities across species. Such an approach is therefore not representative of the diversity of vocal learning behavior across the animal kingdom [23, 24]. This diversity pertains not only to species for which there is recent evidence of vocal learning but also to the “well-established” vocal learning species, namely birds [25].

Indeed, we find that the way species learn to produce their communication signals should form the set of criteria that makes a species a vocal learner. The exact nature of the vocalizations and the neurobiology are of course extremely important, and they will allow for much more precise evolutionary work, but one must not lose sight of the fact that vocal learning is a behavioral phenotype, with learning as the most striking aspect.

Given this state of affairs, two ways offer themselves for future studies on vocal learning: (1) perpetuating the bifurcation between canonical and “negligible” vocal learning species or (2) turning attention to the behaviors observed and assessing them in the context of a broad sense of vocal learning, as opposed to dismissing them on neurobiological grounds alone.

Recently proposed frameworks and reflections also show some concern with this question and call for more wide-ranging perspectives on vocal learning (e.g., [26–28]).

In the remainder of the present paper, we start by going over the VLC and point out some limitations. We then point to evidence from “noncanonical” species that reinforces these limitations and conclude by outlining an extension to the VLC highlighting approaches to vocal learning that can help overcome them.


O mundo confuso de animais híbridos

Se um zoológico mantiver um leão e uma tigresa no mesmo recinto, pode resultar em um ligre. Tem uma mistura das características de seus pais.

Алексей Шилин / Wikimedia Commons

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13 de setembro de 2018 às 5h45

Nas profundezas da floresta amazônica vivem dois pássaros verdes. O manakin coberto de neve tem uma mancha branca na cabeça. O manakin com coroa de opala é muito semelhante. Mas a coroa desta espécie pode ser branca, azul ou vermelha dependendo da luz. É “como um arco-íris”, diz Alfredo Barrera-Guzmán. Ele é biólogo da Universidade Autônoma de Yucatán em Mérida, México.

Há milhares de anos, essas duas espécies de pássaros começaram a acasalar. A prole inicialmente tinha coroas cinza-esbranquiçadas opacas, suspeita Barrera-Guzmán. Mas nas gerações posteriores, alguns pássaros desenvolveram penas amarelas. Essa cor brilhante tornava os machos mais atraentes para as fêmeas. Essas fêmeas podem ter preferido acasalar com machos de capa amarela em vez de machos de capa de neve ou opala.

Eventualmente, esses pássaros se separaram o suficiente das duas espécies originais para serem suas próprias espécies distintas: o manakin de coroa dourada. É o primeiro caso conhecido de uma espécie de ave híbrida na Amazônia, diz ele.

Normalmente, espécies diferentes não acasalam. Mas quando o fizerem, seus descendentes serão os chamados híbridos.

As moléculas de DNA em cada uma das células de um animal contêm instruções. Eles orientam a aparência de um animal, como ele se comporta e os sons que faz. Quando os animais acasalam, seus filhotes recebem uma mistura do DNA dos pais. E eles podem acabar com uma mistura das características dos pais.

Se os pais são da mesma espécie, seu DNA é muito semelhante. Mas o DNA de diferentes espécies ou grupos de espécies terá mais variações. A descendência híbrida obtém mais variedade no DNA que herda.

Então, o que acontece quando o DNA de dois grupos de animais se mistura em um híbrido? Existem muitos resultados possíveis. Às vezes, o híbrido é mais fraco que os pais ou nem mesmo sobrevive. Às vezes é mais forte. Às vezes, ele se comporta mais como uma espécie-mãe do que outra. E às vezes seu comportamento fica entre o de cada um dos pais.

Os cientistas estão tentando entender como esse processo - chamado de hibridização (HY-brih-dih-ZAY-shun) - funciona. Aves híbridas podem seguir novas rotas de migração, eles descobriram. Alguns peixes híbridos parecem mais vulneráveis ​​a predadores. E os hábitos de acasalamento dos roedores podem afetar o que sua prole híbrida pode comer.

Sábio para hibridizar?

A hibridização acontece por vários motivos. Por exemplo, o território de dois tipos semelhantes de animais pode se sobrepor. Isso acontece com os ursos polares e pardos. Membros dos dois grupos de animais se acasalaram, produzindo ursos híbridos.

Quando o clima muda, o habitat de uma espécie pode mudar para uma nova área. Esses animais podem encontrar outras espécies semelhantes. Os dois grupos podem acasalar por acidente. Por exemplo, os pesquisadores encontraram híbridos de esquilos voadores do sul e esquilos voadores do norte. À medida que o clima esquentava, as espécies do sul mudaram-se para o norte e acasalaram com as outras espécies.

Quando os animais não conseguem encontrar parceiros suficientes de sua própria espécie, eles podem selecionar um parceiro de outra espécie. “Você tem que tirar o melhor proveito da situação”, diz Kira Delmore. Ela é bióloga no Instituto Max Planck de Biologia Evolutiva em Plön, Alemanha.

Os cientistas viram isso acontecer com duas espécies de antílopes no sul da África. Os caçadores furtivos haviam reduzido as populações de antílopes negros gigantes e antílopes ruão. Mais tarde, as duas espécies cruzaram uma com a outra.

As pessoas também podem criar involuntariamente oportunidades de hibridização. Eles podem colocar duas espécies intimamente relacionadas no mesmo recinto de um zoológico. Ou, à medida que as cidades se expandem, as espécies urbanas podem cada vez mais encontrar as rurais. As pessoas podem até mesmo soltar animais de outros países, acidentalmente ou propositalmente, em um novo habitat. Essas espécies exóticas agora podem encontrar e acasalar com os animais nativos.

Muitos animais híbridos são estéreis. Isso significa que eles podem ser capazes de acasalar, mas não criarão descendentes. Por exemplo, as mulas são descendentes híbridos de cavalos e burros. A maioria deles é estéril: duas mulas não podem fazer mais mulas. Somente um cavalo acasalando com um burro pode fazer outra mula.

A biodiversidade é uma medida do número de espécies. No passado, muitos cientistas presumiram que a hibridização não era boa para a biodiversidade. Se muitos híbridos fossem produzidos, as duas espécies progenitoras poderiam se fundir em uma. Isso reduziria a variedade de espécies. That’s why “hybridization was often viewed as a bad thing,” Delmore explains.

Mas a hibridização às vezes pode aumentar a biodiversidade. Um híbrido pode ser capaz de comer um determinado alimento que sua espécie original não pode. Ou talvez possa prosperar em um habitat diferente. Eventualmente, ele pode se tornar sua própria espécie, como o manakin de coroa dourada. E isso aumentaria - não diminuiria - a variedade de vida na Terra. A hibridização, conclui Delmore, é "na verdade uma força criativa".

Seguindo seu próprio caminho

Os híbridos podem ser diferentes de seus pais de várias maneiras. A aparência é apenas uma. Delmore queria saber como os híbridos podem se comportar de maneira diferente de seus pais. Ela olhou para um pássaro canoro chamado tordo de Swainson.

Com o tempo, esta espécie se dividiu em subespécies. São grupos de animais da mesma espécie que vivem em áreas diferentes. However, when they do encounter each other, they can still breed and produce fertile young.

One subspecies is the russet-backed thrush, which lives on the west coast of the United States and Canada. As its name implies, it has reddish feathers. The olive-backed thrush has greenish-brown feathers and lives farther inland. But these subspecies overlap along the Coast Mountains in western North America. There, they can mate and produce hybrids.

One difference between the two subspecies is their migration behavior. Both groups of birds breed in North America, then fly south in winter. But russet-backed thrushes migrate down the west coast to land in Mexico and Central America. Olive-backed thrushes fly over the central and eastern United States to settle in South America. Their routes are “super different,” Delmore says.

The birds’ DNA contains instructions for where to fly. Which directions do hybrids get? To investigate, Delmore trapped hybrid birds in western Canada. She placed tiny backpacks on them. A light sensor in each backpack helped record where the birds went. The birds flew south to their wintering grounds, carrying the backpacks on their journey.

The next summer, Delmore re-captured some of those birds back in Canada. From the sensors’ light data, she figured out what time the sun had risen and set at each point along the bird’s journey. The length of the day and timing of midday differs depending on location. That helped Delmore deduce the birds’ migration paths.

Some hybrids roughly followed one of their parents’ routes. But others didn’t take either path. They flew somewhere down the middle. These treks, though, took the birds over rougher terrain, such as deserts and mountains. That could be a problem because those environments might offer less food to survive the long journey.

Another group of hybrids took the olive-backed thrush’s route south. Then they returned via the russet-backed thrush’s path. But that strategy might also cause problems. Normally, birds learn cues on their way south to help them navigate back home. They might notice landmarks such as mountains. But if they return by a different path, those landmarks will be absent. One result: The birds migration might take longer to complete.

These new data might explain why the subspecies have remained separate, Delmore says. Following a different path may mean that hybrid birds tend to be weaker when they reach the mating grounds — or have a lower chance of surviving their yearly journeys. If hybrids survived as well as their parents, DNA from the two subspecies would mix more often. Eventually these subspecies would fuse into one group. “Differences in migration could be helping these guys maintain differences,” Delmore concludes.

Perils of predators

Sometimes, hybrids are shaped differently than their parents. And that can affect how well they avoid predators.

Anders Nilsson recently stumbled onto this finding. He is a biologist at Lund University in Sweden. In 2005, his team was studying two fish species named common bream and roach (not to be confused with the insect). Both fish live in a lake in Denmark and migrate into streams during winter.

Explainer: Tagging through history

To study their behavior, Nilsson and his colleagues implanted tiny electronic tags in the fish. These tags allowed the scientists to track the fish’s movements. The team used a device that broadcast a radio signal. Tags that received the signal sent back one of their own that the team could detect.

At first, Nilsson’s team was interested only in roach and bream. But the researchers noticed other fish that looked like something in between. The main difference was their body shape. Viewed from the side, the bream appears diamond-shaped with a taller middle than its ends. The roach is more streamlined. It’s closer to a slim oval. The third fish’s shape was somewhere between those two.

“To the untrained eye, they just look like fish,” Nilsson admits. “But to a fish person, they are hugely different.”

Roach and bream must have mated to produce those in-between fish, the scientists thought. That would make those fish hybrids. And so the team began tagging those fish, too.

Fish-eating birds called great cormorants live in the same area as the fish. Other scientists were studying the cormorants’ predation of trout and salmon. Nilsson’s team wondered if the birds were eating roach, bream and hybrids as well.

Cormorants gobble fish whole. Afterward, they spit out unwanted parts — including electronic tags. A few years after the researchers had tagged the fish, they visited the cormorants’ nesting and roosting sites. The birds’ homes were pretty gross. “They throw up and defecate all over the place,” Nilsson says. “It’s not pretty.”

But the researchers’ search was worth it. They found a lot of fish tags in the birds’ mess. And the hybrids appeared to fare the worst. For their efforts, the team found 9 percent of the bream tags and 14 percent of the roach tags. But 41 percent of the hybrids’ tags also turned up in the nests.

Nilsson isn’t sure why hybrids are more likely to be eaten. But perhaps their shape makes them easier targets. Its diamond-like shape makes bream hard to swallow. The roach’s streamlined body helps it quickly swim away from danger. Since the hybrid is in between, it may not have either advantage.

Or maybe hybrids just aren’t very smart. “They could be sort of stupid and not react to the predator threat,” Nilsson says.

Picky mating

Just because scientists find hybrids doesn’t mean the two species will always breed with each other. Some animals are choosy about which mates they’ll accept from another species.

Marjorie Matocq studied this question in rodents called woodrats. Matocq is a biologist at the University of Nevada, Reno. She started studying California’s woodrats in the 1990s. Matocq found these creatures interesting because they were very common, but scientists knew so little about them.

In a recent study, her team focused on two species: the desert woodrat and Bryant’s woodrat. Both live in the western United States. But desert woodrats are smaller and inhabit dry areas. The bigger Bryant’s woodrats live in shrubby and forested areas.

At a site in California, the two species overlapped. The animals here were mating and producing hybrids, but Matocq didn’t know how common this was. “Is it just a chance accident, or is this happening all the time?” she wondered.

To find out, the researchers brought woodrats to their lab. They set up tubes shaped like a T. In each experiment, the scientists placed a female desert woodrat or Bryant’s woodrat at the bottom of the T. Then they put a male desert woodrat and a male Bryant’s woodrat in opposite ends of the top of the T. The males were restrained with harnesses. The female could then visit either male and decide whether to mate.

Female desert woodrats almost always mated with their own species, the scientists found. These females may have avoided Bryant’s woodrats because those males were bigger and more aggressive. Indeed, the males often bit and scratched the females.

But the female Bryant’s woodrats didn’t mind mating with male desert woodrats. Those males were smaller and more docile. “There wasn’t as much danger,” Matocq observes.

Scientists Say: Microbiome

The researchers suspect that many wild hybrids have a desert woodrat father and a Bryant’s woodrat mother. That could be important because mammals, such as woodrats, inherit bacteria from their mothers. These bacteria stay in the animal’s gut and are called their microbiome (My-kroh-BY-ohm).

An animal’s microbiome may affect its ability to digest food. Desert and Bryant’s woodrats likely eat different plants. Some of the plants are toxic. Each species may have evolved ways to safely digest what they chose to eat. And their microbiomes may have evolved to play a role in that as well.

If true, hybrids may have inherited bacteria that help them digest the plants that Bryant’s woodrats typically consume. That means these animals might be better-suited to dine on what a Bryant’s woodrat eats. Matocq’s team is now feeding different plants to the parent species and their hybrids. The researchers will monitor whether the animals get sick. Some hybrids might fare better or worse depending on their mix of DNA and gut bacteria.

What’s exciting about hybrids is that you can think of each one “as a little bit of an experiment,” Matocq says. “Some of them work, and some of them don’t.”

Palavras de Poder

agressivo (n. aggressiveness) Quick to fight or argue, or forceful in making efforts to succeed or win.

autonomous Acting independently. Autonomous vehicles, for instance, pilot themselves based on instructions that have been programmed into their computer guidance system.

bactérias (singular: bacterium) Single-celled organisms. These dwell nearly everywhere on Earth, from the bottom of the sea to inside other living organisms (such as plants and animals).

comportamento A maneira como algo, geralmente uma pessoa ou outro organismo, age em relação aos outros ou se comporta.

biodiversity (short for biological diversity) The number and variety of species found within a localized geographic region.

biologia O estudo das coisas vivas. The scientists who study them are known as biologists.

breed (noun) Animals within the same species that are so genetically similar that they produce reliable and characteristic traits. German shepherds and dachshunds, for instance, are examples of dog breeds. (verb) To produce offspring through reproduction.

clima The weather conditions that typically exist in one area, in general, or over a long period.

das Alterações Climáticas Long-term, significant change in the climate of Earth. Pode acontecer naturalmente ou em resposta às atividades humanas, incluindo a queima de combustíveis fósseis e o desmatamento de florestas.

colega Someone who works with another a co-worker or team member.

defecate To discharge solid waste from the body.

diet The foods and liquids ingested by an animal to provide the nutrition it needs to grow and maintain health. (verb) To adopt a specific food-intake plan for the purpose of controlling body weight.

digerir (noun: digestion) To break down food into simple compounds that the body can absorb and use for growth. Some sewage-treatment plants harness microbes to digest — or degrade — wastes so that the breakdown products can be recycled for use elsewhere in the environment.

DNA (abreviação de ácido desoxirribonucléico) Uma molécula longa, de fita dupla e em forma de espiral dentro da maioria das células vivas que carrega instruções genéticas. It is built on a backbone of phosphorus, oxygen, and carbon atoms. Em todas as coisas vivas, de plantas e animais a micróbios, essas instruções dizem às células quais moléculas fazer.

docile An adjective meaning calm, cooperative, submissive or deferential.

ambiente A soma de todas as coisas que existem em torno de algum organismo ou processo e a condição que essas coisas criam. Ambiente pode se referir ao clima e ao ecossistema em que alguns animais vivem, ou, talvez, a temperatura e umidade (ou mesmo a colocação de componentes em algum sistema ou produto eletrônico).

evolutionary An adjective that refers to changes that occur within a species over time as it adapts to its environment. Such evolutionary changes usually reflect genetic variation and natural selection, which leave a new type of organism better suited for its environment than its ancestors. The newer type is not necessarily more “advanced,” just better adapted to the conditions in which it developed.

exótico An adjective to describe something that is highly unusual, strange or foreign (such as exotic plants).

fertile Old enough and able to reproduce.

generation A group of individuals (in any species) born at about the same time or that are regarded as a single group. Your parents belong to one generation of your family, for example, and your grandparents to another. Similarly, you and everyone within a few years of your age across the planet are referred to as belonging to a particular generation of humans.

habitat The area or natural environment in which an animal or plant normally lives, such as a desert, coral reef or freshwater lake. A habitat can be home to thousands of different species.

híbrido An organism produced by interbreeding of two animals or plants of different species or of genetically distinct populations within a species. Such offspring often possess genes passed on by each parent, yielding a combination of traits not known in previous generations. The term is also used in reference to any object that is a mix of two or more things.

gut An informal term for the gastrointestinal tract, especially the intestines.

inseto A type of arthropod that as an adult will have six segmented legs and three body parts: a head, thorax and abdomen. There are hundreds of thousands of insects, which include bees, beetles, flies and moths.

mammal A warm-blooded animal distinguished by the possession of hair or fur, the secretion of milk by females for feeding their young, and (typically) the bearing of live young.

microbiome The scientific term for the entirety of the microorganisms — bacteria, viruses, fungi and more — that take up permanent residence within the body of a human or other animal.

migration (v. migrate) Movement from one region or habitat to another, especially regularly (and according to the seasons) or to cope with some driving force (such as climate or war). An individual that makes this move is known as a migrant.

molécula An electrically neutral group of atoms that represents the smallest possible amount of a chemical compound. Molecules can be made of single types of atoms or of different types. For example, the oxygen in the air is made of two oxygen atoms (O2), but water is made of two hydrogen atoms and one oxygen atom (H2O).

monitor Para testar, experimentar ou assistir a algo, especialmente em uma base regular ou contínua.

nativo Associated with a particular location native plants and animals have been found in a particular location since recorded history began. These species also tend to have developed within a region, occurring there naturally (not because they were planted or moved there by people). Most are particularly well adapted to their environment.

navigate To find one’s way through a landscape using visual cues, sensory information (like scents), magnetic information (like an internal compass) or other techniques.

population (in biology) A group of individuals from the same species that lives in the same area.

predation A term used in biology and ecology to describe a biological interaction where one organism (the predator) hunts and kills another (the prey) for food.

predador (adjetivo: predatório) Uma criatura que se alimenta de outros animais durante a maior parte ou a totalidade de sua comida.

radio To send and receive radio waves, or the device that receives these transmissions.

floresta tropical Dense forest rich in biodiversity found in tropical areas with consistent heavy rainfall.

rodent A mammal of the order Rodentia, a group that includes mice, rats, squirrels, guinea pigs, hamsters and porcupines.

salmon A popular game fish that tends to live most of its life in the ocean, then enters coastal rivers (and freshwater) to breed and lay eggs.

sensor A device that picks up information on physical or chemical conditions — such as temperature, barometric pressure, salinity, humidity, pH, light intensity or radiation — and stores or broadcasts that information. Scientists and engineers often rely on sensors to inform them of conditions that may change over time or that exist far from where a researcher can measure them directly.

espécies Um grupo de organismos semelhantes capazes de produzir descendentes que podem sobreviver e se reproduzir.

sterile (in biology) An organism that is physically unable to reproduce.

strategy A thoughtful and clever plan for achieving some difficult or challenging goal.

subspecies A subdivision of a species, usually based on geographic separations. Over time, this separation may have allowed some of the genes in a population of a species to vary, creating differences in those organisms’ appearance or adaptation to the local environment.

tag (in conservation science) To attach some rugged band or package of instruments onto an animal. Sometimes the tag is used to give each individual a unique identification number. Once attached to the leg, ear or other part of the body of a critter, it can effectively become the animal’s “name.” In some instances, a tag can collect information from the environment around the animal as well. This helps scientists understand both the environment and the animal’s role within it.

terrain The land in a particular area and whatever covers it. The term might refer to anything from a smooth, flat and dry landscape to a mountainous region covered with boulders, bogs and forest cover.

tóxico Poisonous or able to harm or kill cells, tissues or whole organisms. The measure of risk posed by such a poison is its toxicity.

traço A characteristic feature of something. (in genetics) A quality or characteristic that can be inherited.

urbano Of or related to cities, especially densely populated ones or regions where lots of traffic and industrial activity occurs. The development or buildup of urban areas is a phenomenon known as urbanization.


Biology 1404 TTU Exam 2

A) Some green algae form stable associations with fungi to produce lichens.

B) Green algae are important primary producers only in near-shore ocean environments.

C) Green algae have chloroplasts but lack mitochondria.

A)Rose bushes, ferns, and pine trees produce spores. The commonly visible stage of mosses releases gametes.

B)All of these stages produce sperm and eggs.

C)All of these stages release spores that develop into gametophytes.

B) Brightly colored flowers are pollinated by moths, which are attracted to bright colors.

C) Carrion flowers produce molecules that smell like rotting flesh to attract flies.

B) Bryophytes lack vascular tissue and grow close to the ground.

C) Unlike corn, bryophytes do not carry out photosynthesis and would not appear green.

A)Cross-pollination of the pepper plant in one backyard with the pepper plants in the neighboring yard

B)Increase in kernel size in modern maize in comparison to teosinte, a wild grass

C)Reduced protein content of cultivated plants such as corn

A)Which habitats the plants colonize, and which photosynthetic pigments they contain

B)Whether or not the plants produce flowers, and whether or not their seeds are developed in enclosed structures

C)Whether or not the plants contain vascular tissue, and whether or not they produce seeds

A) Angiosperms have more species diversity than other taxa of land plants.

B) Seed plants lack vascular tissue.

C) Angiosperms produce "naked seeds."

B) Intact forests and wetlands can reduce the effects of winds during a hurricane and lessen the impact of erosion.

C) Intact forests and wetlands allow accumulated water to quickly run off a landscape.

What structure found in modern plants is the solution to this problem?

B) Water in this area was well oxygenated.

C) Coal seams were likely available and exploited by native humans in the region thousands of years ago.

B) Heterospory, the production of two distinct types of spores by different structures, is unique to flowers.

C) The evolution of the flower increased the success of wind pollination.

B) chloroplasts contain the photosynthetic pigments chlorophyll a and b and the accessory pigment β-carotene

C) cell walls, sperm, and peroxisomes are similar in structure and composition

B) female reproductive parts

C) reproductive structures

B) Enclosed in the stigma of a flower

C) Packed into pollen sacs within the anthers found on a stamen

A) Tracheids are found only in the most recent taxa of vascular plants.

B) Tracheids transport water through gaps in their primary cell walls.

C) The ability of tracheids to provide support comes from their cellulose-based primary cell wall.

A) The evolution of land plants from green algae, and the gradual evolution of traits that reduce the dependence of land plants on wet environments

B) A distinct break from algae lineages and continued dependence on moisture for reproduction

C) The steady development in the ability of land plants to produce increasingly sophisticated spores

A) Low, sprawling growth protected the first land plants from herbivores.

B) The low, sprawling growth increased the surface area of the first land plants, providing them with additional light for photosynthesis.

C) To obtain water, the first land plants had to keep their tissues in direct contact with moist soil.

B) Plants are the dominant primary consumers in terrestrial ecosystems.

C) Plants perform oxygenic photosynthesis.

1) Increasing dehydration of leaf tissues
2) Decreasing dehydration of leaf tissues
3) Countering the effect of declining CO2 on photosynthesis
4) Reinforcing the effect of declining CO2 on photosynthesis
5) Decreasing the oxygen (O2) content of air next to the leaves lower than it would otherwise be
6) Increasing the O2 content of air next to the leaves higher than it would otherwise be

B) They are currently included in the phylum Anthophyta.

C) Each possesses multiple cotyledons.

A) The nonvascular plants form a monophyletic group.

B) Green algae in the lineage Charophyceae are the closest living relatives of land plants.

C) Horsetails and ferns form a distinct lineage. They have vascular tissue but reproduce via spores, not seeds.

C) Green algae and liverworts

A)Diversification of angiosperms

B) Diversification of gymnosperms

C) Silurian-Devonian Explosion

A) Their chloroplasts contain photosynthetic pigments chlorophyll a and b.

B) They have similar arrangements of the internal thylakoids.

C) Their chloroplasts synthesize starch as a storage product.

B)The lignin-reinforced cell made it possible for nonvascular plants to display their transporting systems above ground.

C) They ensured that plants would be able to remain intact to fight pollinators.

A) consist of single tubular cells or of filaments of cells

B) are not absorptive structures

C) are associated with fungi that inhibit mineral transfer from soil to rhizoids

A) They are important consumers in the seas.

B) They are mostly multicellular.

B) Green algae in the lineage Charophyceae are the closest living relatives of land plants.

C) Horsetails and ferns form a distinct lineage. They have vascular tissue but reproduce via spores, not seeds.

C) Seedless vascular plants

B) They are in the clade that includes most human crops, except the cereal grains.

C) The veins of their leaves form a netlike pattern.

B) breathing more slowly as atmospheric oxygen levels increase

C) removing red blood cells from circulation when atmospheric oxygen levels increase

B) Extant seedless vascular plants are larger than the extinct varieties.

C) Sphagnum is an economically and ecologically important example of a seedless vascular plant.

B) one embryo from one egg fertilized by two sperm cells

C) two embryos from one egg and two sperm cells

A) It does not occur in humans, and gamete formation results from mitosis, not meiosis, as it does in animals.

B) Alternation of generations only exists when sex organs replicate in animals.

C) Alternation of generations occurs when it goes through gametophytes and heterosexual channels.

A) According to the fossil record and phylogenetic analyses, angiosperms evolved before gymnosperms angiosperms are the only land plants with vessels.

B) Green algae in the lineage Charophyceae are the closest living relatives of land plants.

C) Horsetails and ferns form a distinct lineage. They have vascular tissue but reproduce via spores, not seeds.

C) An unbranched sporophyte

A) Male and female spores are morphologically distinct.

B) It produces bisexual gametophytes.

A) The sun is tilted on its axis, thus changing the amount of sunlight energy that reaches a specific place on the planet.

B) Earth is tilted on its axis, thus changing the amount of sunlight energy received by a specific place on the planet during the year.

C) Seasonality is driven by changes in the average monthly temperature.

A) the area's altitude and average annual temperature and precipitation

B) the area's species composition and average annual temperature and precipitation

C) the area's global longitude and altitude

A) Temperature and moisture

C) Soil composition and temperature

C) Interactions with offspring

1) Dispersal is a common component of the life cycles of plants and animals.
2) Colonization of devastated areas after floods or volcanic eruptions primarily depends upon climate.
3) Seeds are important dispersal stages in the life cycles of most flowering plants.
4) Dispersal occurs only on an evolutionary time scale

A) Mutations in gill rakers affect the ability of individual salmon to absorb oxygen.

B) Only a few salmon offspring return to the stream of their birth to breed.

C) Sea lions and humans hunt salmon in streams.

A) the number and type of animal species that occur there

B) precipitation and availability of light

C) depth of water and rate of water movement

A) Site one is in a tropical rain forest, and site two is in a temperate deciduous forest.

B) Both sites are in a boreal forest.

C) Site one is in a temperate deciduous forest, and site two is in a tropical rain forest.

B) Tundra: long summers, mild winters

C) Temperate grasslands: relatively warm winters, most rainfall in summer

D) Temperate forest: relatively short growing season, mild winters

A) Lake turnovers force normally bottom-dwelling species to the surface for twice-yearly production of vitamin D.

B) Lake turnovers bring oxygen-rich water from the lake bottom up to the lake surface.

C) The turnovers bring nutrient-rich water from the bottom of the lake up to the top of the lake.

B) The amount of sunlight a biome receives

C) The aboveground plant biomass

C) Temperate deciduous forest

A) In the winter and summer

B) In response to biotic factors

C) When water at the top of the lake becomes denser than the water below

A) the elimination of ocean currents

B) a loss of seasonal variation at high latitudes

D) winds blowing from west to east along the equator

A) Because ice dams keep the water from leaving the body of water every winter

B) Because the scouring action of past glaciers formed large depressions in the landscape

C) Because beaver dams are more likely to be found at higher latitudes

B) 30 degrees north and 30 degrees south latitude

B) air near the equator is more likely to be drier, so it easily picks up water vapor

C) air near the equator rises, warming as it rises and increasing its ability to hold water vapor

A) Yucca moths lay their eggs only in the flowers of yucca plants and thus cannot live where yucca plants are absent.

B) In warm winters, Carolina wrens are able to expand their range to northern states, but in cold winters, their range contracts to the south.

C) In Africa, the range of domestic cattle is limited by the distribution of flies that transmit a fatal cattle disease.

B) Organisms that consume detritus are common in the benthic zones of lakes and ponds.

C) Bogs are characterized by high water flow.

B) The low oxygen content would give the fish difficulty in swimming aerobically.

C) The flux of nutrients washing into the estuary would give the fish difficulty in swimming aerobically.

D) The temperature change would stress the fish by denaturing its proteins.

B) Animal and plant diversity decrease in variation per unit area.

C) Animal and plant diversity decrease.

D) Animal and plant diversity increase.

1) Symbioses with photosynthetic organisms
2) Highly developed chemoreception
3) Adaptations for burrowing
4) Adaptations for sit-and-wait predation

B) Evergreens photosynthesize year-round.

C) Evergreens do not shed their leaves and thus do not need as many soil nutrients. Evergreens photosynthesize year-round.

D) Evergreens begin photosynthesizing in early spring, even before the snow melts.

1) Grassland soils are not very fertile.
2) Prairie fires can result from lightning strikes.
3) Grasslands are lower in productivity than tropical forest communities.
4) Grasslands have too little precipitation to support abundant tree growth.

A) a decrease in temperature at the equator

B) the elimination of tides

C) an increase in the length of a year

D) an increase in the length of night

A) There is no scientific study that can help make predictions on the future distribution of organisms.

B) Quantify the impact of human activities on present-day populations of threatened and endangered species to assess the rate of extirpation and extinction.

C) Remove, to the mineral soil, all of the organisms from an experimental plot, and monitor the colonization of the area over time in terms of both species diversity and abundance.

D) Look at the climatic changes that occurred since the last ice age and how species redistributed as glaciers melted then make predictions on future distribution in species based on past trends.

Which statement best describes the outcome of this encounter between a landform and an air mass?

A) The cool, dry Pacific air heats up and picks up moisture from evaporation of the snowcapped peaks of the mountain range, releasing this moisture as precipitation when the air cools while descending on the leeward side of the range.

B) These air masses remain essentially unchanged in moisture content and temperature as they pass over the mountain ranges.

C) These air masses are blocked by the mountain ranges, producing high annual amounts of precipitation on the windward sides of the mountain ranges.

D) The warm, moist Pacific air rises and cools, releasing precipitation as it moves up the windward side of the range. This cool, now-dry air mass descends on the leeward side of the range.


Difference Between Race and Species

Race and species are terms that are confusing for some people as they use these words interchangeably thinking them to be synonymous. Are dolphins a race or species? Why there are only human races while species among animals and fish. Even plants have species. This article takes a closer look at the two concepts to come up with their differences.

Species is a class or group of organisms sharing many characteristics. The most important feature on the basis of which a group of animals is classified under the category of species is their ability to mate and produce offspring. There is a system of biological hierarchy that starts from the broadest division of life and gradually narrows down finally to the smallest taxonomical rank of a species. Though there is no universal definition of species, two organisms can be said to belong to a single species if they are able to mate and produce a natural healthy offspring. This definition does not apply to many kinds of bacteria that can reproduce in an asexual manner. Species remains a very refined level in the biological ranking system.

Race is a system of classification of human beings that divides human beings into large subdivisions based upon their anatomical, physical, ethnic, cultural, and geographical differences. There is no biological basis to this system of human classification as all human beings ultimately belong to the same species of homo-sapiens. Race is a concept that is subjective as humans belonging to so called different races can mate and produce human beings naturally.

What is the difference between Race and Species?

• Race is a system of classification of human beings only, whereas species is the most refined division of all life forms.

• Race has no biological basis whereas organisms that can mate and produce offspring are classified under the same species category.

• If two life forms are genetically so different that they cannot interbreed, they are said to belong to two different species.


Problema 3

Imagine two species of lizards, one reproducing sexually and the other asexually. Imagine that they have reached somewhat stable populations to the limits of their available resources, so that their growth rates from generation to generation are only slightly above 1. The asexual species will still have a higher mean population growth rate, but this growth rate will also be more variable. Let’s say the mean population growth rate from one generation to the next for the sexual species is 1.1 with a standard deviation of 0.15, and the rate for the asexual species is 1.2 with a standard deviation of 0.3 (replace negative growth rates by zero). If you just considered the mean growth rates, the asexual species will have a population 20,000 times larger than that of the sexual species after a thousand generations. (As reader Joerg Fricke points out, this statement is true for growth rates of 1.01 and 1.02, which I intended to use, and not for 1.1 and 1.2. As Joerg rightly observes, 1.01 and 1.02 are more realistic. However, the problem as stated illustrates the intended principle.) But what happens when you factor in the larger growth-rate variability? Which species is more likely to become extinct sooner, and after how long, on average? If you’d like to be more realistic, you can add a random population growth or decrease of up to 10 percent every generation.

In keeping with the themes of this column, I hope you had a great July 4. And let’s all be thankful that we are not an asexual species.

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Assista o vídeo: manfaat maca-macam binatang (Dezembro 2021).