Biologia do ensino fundamental · Grades 1–9
68Como as espécies mudam
A sala das provas estabeleceu o fato; este capítulo monta o motor. As peças dele já estão todas nas suas mãos: a mutação escrevendo grafias novas (Proposição 65.6), o embaralhamento distribuindo baralhos singulares (Proposição 66.1), os freios do ambiente recolhendo a maior parte do excedente de cada geração (Proposição 55.6). Montadas, elas funcionam sozinhas — esse funcionar sozinho é a seleção natural, e é a ideia simples de maior consequência na biologia.
68.1 O motor, montado
Proposição 68.1 (A seleção natural)
Três fatos, nenhum deles negável, e a consequência deles:
- a variedade: os indivíduos de uma população diferem em características herdadas (a Proposição 66.6 guardou isso);
- a superprodução e os freios: nascem muito mais filhotes do que o ambiente deixa sobreviver — os freios recolhem o excedente (Exemplo 55.7);
- o recolhimento desigual: os freios não recolhem ao acaso — os indivíduos cujas características herdadas combinam com as condições do momento escapam deles um pouco mais vezes e, por isso, deixam mais filhos, que herdam essas características.
Consequência: geração após geração, a fatia dos alelos que combinam cresce na população. Essa deriva da constituição herdada de uma população, impulsionada por nada além da variedade encontrando os freios, é a seleção natural — e tempo suficiente a transforma em evolução.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Exemplo 68.2 (As mariposas, mecanizadas)
As mariposas-salpicadas do Exemplo 67.6, peça por peça. Variedade: as formas herdadas clara e escura. Freio: as aves caçam mariposas pela vista contra a casca. Recolhimento desigual: nos troncos enegrecidos de fuligem, a forma clara é a visível — comida mais vezes, então a fatia do alelo escuro sobe até os bosques escuros que se observaram; o ar limpa, a casca clareia, e o mesmo motor roda ao contrário. Mariposa nenhuma mudou; a constituição da população é que mudou — a seleção edita as frequências do baralho, e não os indivíduos.
Observação 68.3 (O que a seleção não é)
Três confusões antigas, aposentadas:
- sem intenção: as condições selecionam do jeito que a umidade “selecionou” os tatuzinhos (Exemplo 37.7) — por consequências, e não por escolhas; nada planeja;
- sem perfeição: a seleção só compara as variantes presentes — ela encontra a melhor disponível, e não a melhor imaginável (o reemprego desajeitado do plano compartilhado dos membros, Exercício 67.7, é a assinatura dela);
- sem herança do esforço: o braço do ferreiro morre com o ferreiro (Proposição 63.4); a seleção só trabalha sobre o que os gametas carregam. As girafas não esticaram o pescoço até ficar comprido — as variantes de pescoço mais comprido comeram e se reproduziram mais do que as de pescoço mais curto.
68.2 O motor observado e explorado
Exemplo 68.4 (A seleção no hospital)
O caso médico, mecanizado para uso do Capítulo 69: uma população de micróbios tem mutantes resistentes raros (o gotejar das mutações); um antibiótico é o freio; ele recolhe os sensíveis e poupa os resistentes, que herdam a enfermaria. Dias, e não milênios — as gerações se sucedem em horas, e a velocidade da seleção acompanha essa escala. Toda regra sobre terminar o tratamento com antibiótico e não espalhar antibiótico pela agropecuária é gestão do motor: enfraqueça o freio de forma irregular, e você cria justamente o que pretendia matar.
Exemplo 68.5 (A seleção com uma mão humana no freio)
A melhorista do Problema 54.1 rodou o mesmo motor consigo mesma no lugar do freio — guardando as crocantes e resistentes, descartando o resto. Toda raça de cachorro, toda variedade de cultura, toda linhagem leiteira é seleção artificial acumulada: a prova do poder do motor numa escala de tempo humana, do lobo ao cachorro de colo em alguns milhares de gerações. Darwin — o naturalista que montou o argumento deste capítulo — abriu o grande livro dele exatamente com essa comparação.
Proposição 68.6 (Da mudança às espécies novas)
A seleção explica uma população mudando; mais um ingrediente explica as populações se dividindo. Separe duas populações de uma mesma espécie — um mar sobe, uma cordilheira divide, uma ilha recebe náufragos (Exercício 39.11) — e cada uma roda o motor sob as próprias condições, acumulando os próprios alelos. Com divergência suficiente, as duas já não se cruzam onde se encontram: pela própria definição da Definição 30.1, há duas espécies onde havia uma. As bifurcações da árvore (Definição 44.6) são exatamente divisões assim, na quantidade que o tempo profundo permite.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Método 68.7 (Rodando o motor em qualquer caso)
Para qualquer exemplo alegado de evolução:
- nomeie a variedade e confira que ela é herdada (Método 63.8);
- nomeie o freio, e como ele recolhe de forma desigual ao longo dessa variedade;
- acompanhe a contabilidade: os alelos de quem ganham fatia na geração seguinte?
- para uma divisão, acrescente a separação e as condições que divergem;
- conferência de escala de tempo: as batidas do motor são gerações, e não anos.
68.3 Exercícios
Exercício 68.1 ★
Enuncie os três fatos da seleção natural e a consequência deles.
Solução
Solução de Exercício 68.1.
A variedade das características herdadas; a superprodução encontrando os freios do ambiente; o recolhimento desigual — quem combina escapa um pouco mais vezes e deixa mais herdeiros. Consequência: a fatia dos alelos que combinam cresce geração a geração — a seleção natural e, com tempo, a evolução.
Exercício 68.2 ★
No caso das mariposas, nomeie a variedade, o freio e o recolhimento desigual — nos dois sentidos.
Solução
Solução de Exercício 68.2.
Variedade: as formas herdadas clara e escura. Freio: a predação por aves que caçam pela vista contra a casca. Recolhimento desigual: nos troncos de fuligem, as claras são vistas e comidas — a fatia da escura sobe; na casca limpa e clara, as escuras é que são vistas — a fatia da clara se recupera. Um motor só, nos dois sentidos.
Exercício 68.3 ★
O que muda sob a seleção — os indivíduos ou a população? Explique.
Solução
Solução de Exercício 68.3.
A população: mariposa nenhuma escurece. A seleção desloca as frequências das formas herdadas ao longo das gerações — os indivíduos são distribuídos e gastos; a composição do baralho é que deriva.
Exercício 68.4 ★
Corrija, com o mecanismo na mão: “as girafas esticaram o pescoço e passaram o esticado adiante”.
Solução
Solução de Exercício 68.4.
O esforço não é herdado — um pescoço esticado é o braço do ferreiro. O mecanismo: os pescoços variavam de forma herdável; as variantes de pescoço mais comprido comiam mais alto, escapavam mais vezes dos freios da escassez e deixavam mais herdeiros carregando os alelos de pescoço comprido — o pescoço da população se alongou, e o de girafa nenhuma se alongou.
Exercício 68.5 ★
Por que a resistência a antibióticos evolui em dias onde as mariposas levaram décadas?
Solução
Solução de Exercício 68.5.
O motor bate em gerações, e as gerações dos micróbios se sucedem em horas: alguns dias contêm milhares de batidas. Acrescente um freio selvagem (o antibiótico) e os mutantes resistentes raros herdam a enfermaria dentro da semana.
Exercício 68.6 ★
O que a melhorista de maçãs e as aves das mariposas tinham em comum, e o que era diferente?
Solução
Solução de Exercício 68.6.
Os dois eram o freio desigual sobre uma variedade herdada — decidindo quem se reproduz. A diferença: a melhorista escolheu de propósito, rumo a um objetivo; as aves não escolheram nada — as consequências da caça delas é que fizeram a seleção.
Exercício 68.7 ★★
Por que a seleção não consegue produzir o organismo “melhor imaginável”? Qual dos três fatos dela a limita?
Solução
Solução de Exercício 68.7.
O fato 1: ela só consegue comparar as variantes presentes. A seleção é uma peneira sobre o baralho do momento — ela não consegue invocar o projeto melhor que não foi mutado nem embaralhado, e sim apenas promover o melhor que está à mão; daí os planos de membros reempregados, e não uma engenharia nova.
Exercício 68.8 ★★
Faça a Método 68.7 na seca dos tentilhões (Exemplo 67.6): as sementes endurecem, e os bicos grandes quebram o que os pequenos não quebram.
Solução
Solução de Exercício 68.8.
Variedade: a profundidade do bico, herdável (as genealogias dos anilhadores mostram isso). Freio: as sementes duras da seca — os bicos pequenos não conseguem quebrar o alimento que resta. Contabilidade: as aves de bico fundo comem, sobrevivem e se reproduzem; os filhotes da estação seguinte têm média mais funda — os alelos de bico fundo ganharam fatia. Sem divisão: uma população, uma batida, medida.
Exercício 68.9 ★★
Monte a formação de espécies para os náufragos da ilha do Exercício 39.11: separação, divergência e o teste que declararia duas espécies.
Solução
Solução de Exercício 68.9.
Separação: o mar — os náufragos se reproduzem sozinhos. Divergência: as condições de cada ilha rodam o motor do jeito delas, acumulando os alelos delas, geração após geração. O teste: as aves reunidas não conseguirem se cruzar — pela definição de espécie, a bifurcação está completa.
Exercício 68.10 ★★
Explique, com o motor na mão, por que os tratamentos com antibiótico não terminados e os antibióticos espalhados pela agropecuária criam resistência os dois.
Solução
Solução de Exercício 68.10.
Os dois aplicam o freio de forma irregular. O tratamento não terminado mata os sensíveis e solta os sobreviventes — enriquecidos em resistência — no meio da seleção; as doses espalhadas pela agropecuária rodam a mesma peneira parcial sobre populações imensas de micróbios todos os dias. Um freio que descarta sem terminar é um programa de melhoramento para aquilo que ele poupa.
Exercício 68.11 ★★
“A seleção são os freios do Capítulo 55 caindo sobre a variedade do Capítulo 66.” Justifique a frase como o resumo que o próprio livro faz.
Solução
Solução de Exercício 68.11.
O capítulo dos freios estabeleceu que a maior parte do excedente de cada geração é recolhida — predação, fome, condições; o capítulo da singularidade estabeleceu que os recolhidos diferem de forma herdável, baralho a baralho. A seleção não acrescenta nada: ela é a observação de que aqueles freios, caindo sobre aquela variedade, não podem cair por igual — os dois capítulos multiplicados um pelo outro.
Exercício 68.12 ★★★
Por que o motor precisa do embaralhamento da reprodução sexuada e do gotejar das mutações — o que acontece com a seleção numa população de clones perfeitos (Exercício 66.8) assim que as condições viram?
Solução
Solução de Exercício 68.12.
A seleção gasta variedade; o embaralhamento e a mutação a repõem. Uma população de clones oferece um baralho só à peneira: quando as condições viram, a seleção não tem nada para promover — o vinhedo fica de pé ou cai como uma planta só. Sem o gotejar das grafias novas e sem a distribuição de combinações novas, o motor trava: a variação não é um subproduto do mecanismo, e sim o combustível dele.
68.4 Problema: Os cadernos da ilha
Problema 68.1
Problema de fim de semana — dois séculos num arquipélago vulcânico
Um arquipélago (composto, inspirado na história): ilhas vulcânicas, jamais ligadas ao continente, que abrigam aves parecidas com tentilhões cujas formas de bico diferem de ilha para ilha — e diferem do único parente continental evidente delas. Os cadernos dos naturalistas cobrem dois séculos.
Parte I — O padrão.
- As ilhas só abrigam espécies que conseguiam atravessar o mar — aves, sementes que boiam, um morcego, nenhum mamífero terrestre nem sapo nativo. Que capítulo previu a lista de passageiros (Exercício 39.11)?
- Todos os tentilhões do arquipélago se parecem mais com a única espécie continental do que com qualquer outra ave da Terra. O que o raciocínio do parentesco (Proposição 44.4) conclui sobre a origem deles?
- Os bicos diferem conforme a dieta de cada ilha: quebradores de sementes nas ilhas de sementes, sondadores nas ilhas de cactos. Leia a combinação com a Proposição 28.4 — e depois diga o que este capítulo acrescenta que o capítulo da adaptação não podia acrescentar.
- Por que ilhas vulcânicas jamais ligadas ao continente são a vitrine do motor? Nomeie o ingrediente da formação de espécies que elas fornecem no atacado.
Parte II — Os anos do motor nos cadernos.
- Um ano de seca: as sementes moles falham, as duras ficam; os paquímetros dos anilhadores mostram os filhotes do ano seguinte com bicos mais fundos na média. Rode a contabilidade do motor por essa frase.
- Vêm anos chuvosos, as sementes moles voltam, e a média deriva de volta. O que essa reversão prova sobre a “direção” da seleção?
- Os tentilhões de uma ilha, levados por uma tempestade a outra, se reproduzem mal com os moradores. Que proposição está sendo observada no meio do funcionamento?
- Um caderno da época criacionista objeta: “ninguém viu uma espécie virar outra”. Responda com a escala de tempo e com o método das testemunhas convergentes (Método 67.7).
Parte III — A aula de síntese.
- Conte a história do arquipélago nos cinco passos do motor (Método 68.7), da chegada dos náufragos às espécies da ilha.
- Explique por que o tentilhão de cada ilha é “o melhor disponível, e não o melhor imaginável” — o que o baralho de cada ilha podia oferecer à seleção?
- Ligue o arquipélago à enfermaria de hospital do Exemplo 68.4: o mesmo motor, com outra frequência de batidas — diga o que define essa frequência.
- Encerre a aula com a comparação de Darwin explicitada: o que a mão do criador de pombos e as sementes duras da seca têm em comum.
Solução
Solução de Problema 68.1.
1. O capítulo da dispersão: só os serviços de longo alcance — asas, boia, o que o vendaval leva — chegam a uma ilha oceânica; a lista de passageiros é o manifesto desses serviços.
2. Que os tentilhões do arquipélago descendem de náufragos vindos do continente — atributos compartilhados em detalhe significam ascendência compartilhada, e o parente mais próximo deles nomeia a população de origem.
3. O capítulo da adaptação lê o encaixe — cada bico responde ao problema alimentar da ilha dele. Este capítulo acrescenta o como isso veio a ser: a variedade dos náufragos, os freios da ilha, o recolhimento desigual, gerações de contabilidade — a fabricação do encaixe, onde antes só dava para ver o encaixe (a resposta prometida da Observação 28.9).
4. A separação: populações cercadas pelo mar se reproduzem sozinhas desde o começo, e cada ilha é uma casa de máquinas lacrada — o primeiro ingrediente da formação de espécies fornecido pela geografia no atacado.
5. O freio chega (só sementes duras); a variedade herdada na profundidade do bico é recolhida de forma desigual (os bicos pequenos passam fome); a reprodução dos sobreviventes escreve o deslocamento na média da geração seguinte — uma batida do motor, documentada a paquímetro.
6. Que a “direção” dela nunca é outra coisa senão as condições do momento: a seleção acompanha o freio, e um freio invertido inverte a deriva — nada de destino, apenas consequências, estação após estação.
7. A Proposição 68.6 no meio do funcionamento: a divergência avançada o bastante para o cruzamento falhar — uma bifurcação se fechando diante dos olhos dos cadernos.
8. As batidas da formação de espécies são gerações aos milhares — e só dá para ver isso por inteiro na vida que se sucede depressa (os micróbios da enfermaria). Para os tentilhões, é o método que serve de testemunha: o padrão, o parentesco, as batidas ao vivo e as bifurcações meio fechadas convergem sobre o processo que nenhuma vida sozinha abrange.
9. (1) Variedade: os fundadores náufragos, embaralhados e sofrendo mutação. (2) Freios: os alimentos e os perigos próprios de cada ilha. (3) Contabilidade: os alelos que combinam ganham fatia, ilha por ilha. (4) Separação: o mar no meio, mantendo cada livro-caixa à parte. (5) Escala de tempo: milhares de gerações — e as bifurcações ficam completas.
10. Só o que os fundadores dela carregavam mais as mutações dela mesma desde então: o baralho de cada ilha é uma amostra de náufrago, e a seleção só podia promover o melhor bico disponível nele — as ilhas com baralhos mais ricos ou com mutações mais afortunadas chegaram a respostas mais próximas.
11. O tempo de geração: horas na enfermaria, anos nas ilhas — os mesmos três fatos, a mesma contabilidade, com batidas separadas por um fator de milhares.
12. Os dois são freios que decidem quem se reproduz: a mão deliberada do criador e as sementes duras e sem intenção nenhuma da seca fazem a mesma contabilidade sobre a variedade herdada — e é por isso que as mudanças obtidas nos pombais em séculos certificam o que os freios da natureza conseguem escrever em milhões de anos.