Coevolução: teoria, tipos e exemplos - Ciência - 2023

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o coevolução é uma mudança evolutiva recíproca envolvendo duas ou mais espécies. O fenômeno resulta da interação entre eles.As diferentes interações que ocorrem entre os organismos - competição, exploração e mutualismo - levam a consequências importantes na evolução e diversificação das linhagens em questão.

Alguns exemplos de sistemas evolutivos são a relação entre parasitas e seus hospedeiros, as plantas e herbívoros que se alimentam deles, ou as interações antagônicas que ocorrem entre predadores e suas presas.

A coevolução é considerada um dos fenômenos responsáveis pela grande diversidade que admiramos hoje, produzida pelas interações entre as espécies.

Na prática, provar que uma interação é um evento de coevolução não é uma tarefa fácil. Embora a interação entre duas espécies seja aparentemente perfeita, não é uma evidência confiável do processo coevolutivo.

Uma abordagem é usar estudos filogenéticos para testar se existe um padrão semelhante de diversificação. Em muitos casos, quando as filogenias de duas espécies são congruentes, presume-se que haja coevolução entre as duas linhagens.

Tipos de interação

Antes de nos aprofundarmos nas questões relacionadas à coevolução, é necessário mencionar os tipos de interações que ocorrem entre as espécies, uma vez que essas têm consequências evolutivas muito importantes.

Concorrência

As espécies podem competir, e essa interação leva a efeitos negativos sobre o crescimento ou reprodução dos indivíduos envolvidos. A competição pode ser intraespecífica, se ocorrer entre membros da mesma espécie, ou interespecífica, quando os indivíduos pertencem a espécies diferentes.

Em ecologia, o "princípio da exclusão competitiva" é usado. Este conceito propõe que as espécies que competem pelos mesmos recursos não podem competir de forma estável se o resto dos fatores ecológicos permanecerem constantes. Em outras palavras, duas espécies não ocupam o mesmo nicho.

Nesse tipo de interação, uma espécie sempre acaba excluindo a outra. Ou eles são divididos em alguma dimensão do nicho. Por exemplo, se duas espécies de pássaros se alimentam da mesma coisa e têm as mesmas áreas de descanso, para continuarem coexistindo podem ter seus picos de atividade em horários diferentes do dia.

Exploração

Um segundo tipo de interação entre as espécies é a exploração. Aqui, uma espécie X estimula o desenvolvimento de uma espécie Y, mas este Y inibe o desenvolvimento de X. Exemplos típicos incluem interações entre predador e presa, parasitas com hospedeiros e plantas com herbívoros.

No caso dos herbívoros, há uma evolução constante dos mecanismos de desintoxicação frente aos metabólitos secundários que a planta produz. Da mesma forma, a planta se transforma em toxinas com mais eficiência para afastá-las.

O mesmo é verdadeiro na interação predador-presa, onde a presa melhora constantemente sua habilidade de escapar e os predadores aumentam suas habilidades de ataque.

Mutualismo

O último tipo de relacionamento envolve um benefício ou um relacionamento positivo para as duas espécies que participam da interação. Fala-se então de uma "exploração recíproca" entre as espécies.

Por exemplo, o mutualismo entre insetos e seus polinizadores se traduz em benefícios para ambos: os insetos (ou qualquer outro polinizador) se beneficiam dos nutrientes das plantas, enquanto as plantas ganham dispersão de seus gametas. As relações simbióticas são outro exemplo bem conhecido de mutualismo.

Definição de coevolução

A coevolução ocorre quando duas ou mais espécies influenciam a evolução da outra. Estritamente falando, coevolução se refere à influência recíproca entre espécies. É necessário distingui-lo de outro evento denominado evolução sequencial, uma vez que costuma haver confusão entre os dois fenômenos.

A evolução sequencial ocorre quando uma espécie tem efeito na evolução da outra, mas o mesmo não acontece ao contrário - não há reciprocidade.

O termo foi usado pela primeira vez em 1964 pelos pesquisadores Ehrlich e Raven.

O trabalho de Ehrlich e Raven sobre a interação entre lepidópteros e plantas inspirou investigações sucessivas de "coevolução". No entanto, o termo foi distorcido e perdeu significado com o tempo.

Porém, a primeira pessoa a fazer um estudo relacionado à coevolução entre duas espécies foi Charles Darwin, quando em A origem da espécie (1859) mencionou a relação entre flores e abelhas, embora não tenha usado a palavra "coevolução" para descrever o fenômeno.

Definição de Janzen

Assim, nas décadas de 60 e 70, não existia uma definição específica, até que Janzen em 1980 publicou uma nota que conseguiu corrigir a situação.

Este pesquisador definiu o termo coevolução como: "uma característica dos indivíduos de uma população que muda em resposta a outra característica dos indivíduos de uma segunda população, seguida por uma resposta evolutiva na segunda população à mudança produzida na primeira".

Embora esta definição seja muito precisa e visasse esclarecer as possíveis ambigüidades do fenômeno coevolucionário, ela não é prática para os biólogos, pois é difícil de provar.

Da mesma forma, a coadaptação simples não envolve um processo de coevolução. Em outras palavras, a observação de uma interação entre as duas espécies não é uma evidência robusta para garantir que estamos diante de um evento de coevolução.

Condições para ocorrer a coevolução

Existem dois requisitos para que ocorra o fenômeno da coevolução. Um deles é a especificidade, pois a evolução de cada característica ou traço em uma espécie se deve às pressões seletivas impostas pelas características das demais espécies envolvidas no sistema.

A segunda condição é a reciprocidade - os personagens devem evoluir juntos (para evitar confusão com a evolução sequencial).

Teorias e hipóteses

Existem algumas teorias relacionadas aos fenômenos de coevolução. Entre elas estão as hipóteses do mosaico geográfico e da rainha vermelha.

Hipótese do mosaico geográfico

Essa hipótese foi proposta em 1994 por Thompson, e considera os fenômenos dinâmicos de coevolução que podem ocorrer em diferentes populações. Em outras palavras, cada área geográfica ou região apresenta suas adaptações locais.

O processo migratório dos indivíduos desempenha um papel fundamental, uma vez que a entrada e saída das variantes tendem a homogeneizar os fenótipos locais das populações.

Esses dois fenômenos - adaptações locais e migrações - são as forças responsáveis pelo mosaico geográfico. O resultado do evento é a possibilidade de encontrar diferentes populações em diferentes estados coevolucionários, uma vez que cada uma segue sua própria trajetória ao longo do tempo.

Graças à existência do mosaico geográfico, pode-se explicar a tendência dos estudos de coevolução realizados em diferentes regiões, mas com a mesma espécie, serem inconsistentes entre si ou, em alguns casos, contraditórios.

Hipótese da Rainha Vermelha

A hipótese da Rainha Vermelha foi proposta por Leigh Van Valen em 1973. A pesquisadora se inspirou no livro escrito por Lewis Carrol Alice pelo espelho. Em uma passagem da história, o autor conta como os personagens correm o mais rápido que podem e ainda permanecem no mesmo lugar.

Van Valen desenvolveu sua teoria com base na probabilidade constante de extinção experimentada por linhagens de organismos. Ou seja, eles não são capazes de "melhorar" ao longo do tempo e a probabilidade de extinção é sempre a mesma.

Por exemplo, predadores e presas experimentam uma corrida armamentista constante. Se o predador melhorar sua capacidade de ataque de alguma forma, a presa deve melhorar na mesma proporção - se isso não acontecer, elas podem se extinguir.

O mesmo ocorre na relação dos parasitas com seus hospedeiros ou em herbívoros e plantas. Esse constante aprimoramento de ambas as espécies envolvidas é conhecido como hipótese da Rainha Vermelha.

Tipos

Coevolução específica

O termo "coevolução" inclui três tipos básicos. A forma mais simples é chamada de "coevolução específica", onde duas espécies evoluem em resposta uma à outra e vice-versa. Por exemplo, uma única presa e um único predador.

Esse tipo de interação dá origem a uma corrida armamentista evolutiva, que resulta em divergência em certas características ou também pode produzir convergência em espécies mutualísticas.

Este modelo específico, onde poucas espécies estão envolvidas, são os mais adequados para demonstrar a existência de evolução. Se as pressões seletivas foram fortes o suficiente, devemos esperar o aparecimento de adaptações e contra-adaptações na espécie.

Coevolução difusa

O segundo tipo é denominado "coevolução difusa", e ocorre quando há várias espécies envolvidas na interação e os efeitos de cada espécie não são independentes. Por exemplo, a variação genética na resistência de um hospedeiro contra duas espécies diferentes de parasitas pode estar relacionada.

Este caso é muito mais frequente na natureza. No entanto, é muito mais difícil de estudar do que a coevolução específica, uma vez que a existência de múltiplas espécies envolvidas torna os projetos experimentais muito difíceis.

Fuga e radiação

Por fim, temos o caso de “fuga e radiação”, onde uma espécie desenvolve um tipo de defesa contra um inimigo, se bem-sucedida pode proliferar e a linhagem pode ser diversificada, já que a pressão da espécie inimiga não é. tão forte.

Por exemplo, quando uma espécie de planta desenvolve um certo composto químico que acaba sendo muito bem-sucedido, ela pode se libertar do consumo de vários herbívoros. Portanto, a linhagem da planta pode se diversificar.

Exemplos

Os processos co-evolutivos são considerados a fonte da biodiversidade do planeta Terra. Esse fenômeno muito particular está presente nos eventos mais importantes da evolução dos organismos.

A seguir, descreveremos exemplos muito gerais de eventos de coevolução entre diferentes linhagens e, em seguida, falaremos sobre casos mais específicos no nível de espécie.

Origem das organelas em eucariotos

Um dos eventos mais importantes na evolução da vida foi a inovação da célula eucariótica. Estas são caracterizadas por terem um núcleo verdadeiro delimitado por uma membrana plasmática e apresentar compartimentos subcelulares ou organelas.

Existem evidências muito robustas que sustentam a origem dessas células por meio da coevolução com organismos simbióticos que deram lugar às mitocôndrias atuais. Essa ideia é conhecida como teoria endossimbiótica.

O mesmo se aplica à origem das plantas. Segundo a teoria endossimbiótica, os cloroplastos se originaram graças a um evento de simbiose entre uma bactéria e outro organismo maior que acabou engolfando o menor.

Ambas as organelas - mitocôndrias e cloroplastos - têm certas características que lembram bactérias, como o tipo de material genético, DNA circular e seu tamanho.

A origem do sistema digestivo

O sistema digestivo de muitos animais é todo um ecossistema habitado por uma flora microbiana extremamente diversa.

Em muitos casos, esses microrganismos desempenham um papel crucial na digestão dos alimentos, auxiliando na digestão dos nutrientes e, em alguns casos, podem sintetizar nutrientes para o hospedeiro.

Relações coevolucionárias entre o passarinho e a pega

Nas aves, existe um fenômeno muito particular, relacionado à postura de ovos nos ninhos de outras pessoas. Este sistema de coevolução é composto pelo crialo (Clamator Glandarius) e sua espécie hospedeira, a pega (Pica Pica).

A postura do ovo não é feita aleatoriamente. Em contraste, os bezerros escolhem os pares de pega que mais investem no cuidado dos pais. Assim, o novo indivíduo receberá melhor atendimento de seus pais adotivos.

Como você faz isso? Usando os sinais relacionados à seleção sexual do hospedeiro, como um ninho maior.

Em resposta a este comportamento, as pega diminuíram o tamanho do ninho em quase 33% nas áreas onde existem os jovens. Da mesma forma, eles também têm uma defesa ativa dos cuidados com o ninho.

A ninhada também é capaz de destruir os ovos da pega, favorecendo a criação de seus filhotes. Em resposta, as pega aumentaram o número de ovos por ninho para aumentar sua eficácia.

A adaptação mais importante é ser capaz de reconhecer o ovo do parasita para expulsá-lo do ninho. Embora as aves parasitas tenham desenvolvido ovos muito semelhantes aos das pega.

Referências

Darwin, C. (1859). Sobre as origens das espécies por meio da seleção natural. Murray.
Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Análise evolutiva. Prentice Hall.
Futuyma, D. J. (2005). Evolução. Sinauer.
Janzen, D. H. (1980). Quando é a coevolução.Evolução, 34(3), 611-612.
Langmore, N. E., Hunt, S., & Kilner, R. M. (2003). A escalada de uma corrida armamentista coevolutiva por meio da rejeição de filhotes parasitas pelo hospedeiro.Natureza, 422(6928), 157.
Soler, M. (2002). Evolução: a base da Biologia. Projeto Sul.