SISTEMÁTICA : INTRODUÇÃO GERAL E À CLADÍSTICA

Sistemática

Objeto: biodiversidade

Definições: (1) Sistemática propriamente dita

O estudo científico dos organismos em sua diversidade, de sua evolução no tempo e no espaço e classificações traduzindo suas relações mútuas ( Dubois, Boujet, Hideux, 1984)

                           (2) Taxinomia ou Taxonomia

Parte da Sistemática que se ocupa das regras e dos princípios a serem usados para comunicar os resultados da análise sistemática.

                           (3) Biodiversidade

Variedade da vida no planeta Terra, incluindo diversidade de genes das espécies, diversidade dos processos nas espécies, diversidade das espécies nos ecossistemas e diversidade dos ecossistemas na biosfera.

Estudo das relações de parentesco : métodos moleculares (RNA, DNA, Proteínas) e método cladístico

Metas da Sistemática:

          1. Buscar descrever a diversidade
          2. Tentar encontrar algum tipo de ordem subjacente à diversidade
               - Primórdios da cultura: busca intuitiva; base - semelhança geral entre os organismos
               - A partir do século XIX: conceito de ancestralidade (elemento de ordenação)
           3. Compreender os processos responsáveis pela origem da diversidade
                - Final do século XVIII, início do século XIX: as espécies não são entidades fixas.

Escolas de Sistemática

          1- Sistemática evolutiva ou gradista (Huxley, Mayr, Simpson)

                  - Critérios: descontinuidade morfológica ( se é pronunciada os táxons são classificados em grupos diferentes)
                  - Nicho adaptativo: zona adaptativa excepcional (classificação hierárquica elevada)
                  - Riqueza de espécies: grupo com maior número de espécies, status mais elevado
                  - Monofilia mínima: devem descender do mesmo ancestral, mas não necessariamente compreendendo todos os descendentes.

         2- Sistemática fenética ( Sokal, Cain, Sneath, Camin)

                   - Premissa: a filogenia não pode ser conhecida de maneira objetiva.
                   - Bases: utilização do máximo de caracteres para classificações baseadas no grau de semelhança ( como fazia Aristóteles)
                                 : técnicas matemáticas com tratamento pela informática (em parte utilizada p[ela Sistemática Filogenética)

          3. Sistemática Filogenética ou cladística (Hennig e depois muitos outros)
                   - Objetivo: reconstruir a história da vida, mesmo quando só se pode contar com os dados do presente.
                   - Produto final: hipótese de parentesco de diferentes táxons.
                   - Significado evolutivo dos caracteres: clades ou linhagens evolutivas.

Divisão da Biologia evolutiva: macroevolução e microevolução

Macroevolução: evolução em grande escala - origem de novos planos de organização, direções evolutivas, relações filogenéticas de espécies, extinção em massa e irradiação adaptativa  (surgimento de várias espécies a partir de uma inicial por mudança gradual em milhões de anos)

Microevolução: alterações na constituição genética de populações naturais (mutações gênicas e mutações cromossômicas) processos de recombinação durante a gametogênese.

Conceitos de espécie: alguns dos muitos que circulam na literatura especializada.(Ver texto sobre os conceitos de espécie)

Tipológico : modelo mental, um tipo (=eidos, forma, essência da filosofia de Platão). Exemplo: "cachorro" (nem todos são idênticos, mas há numerosos caracteres em comum)    

Morfológico:origina-se do conceito tipológico; morfoespécie - espécie tipológica reconhecida apenas pela morfologia (o valor dos caracteres depende da experiência e da intuição do observador).Na prática o mais utilizado pelos sistematas.

Biológico (Mayr, 1957,1963,1969,1976): "agrupamento de populações naturais capazes de se intercruzarem e que são reprodutivamente isoladas de outras populações"
Restrições: 1. exclusiva para reprodução biparental
                  2. atinge apenas populações simpátridas.

Evolutivo ( Meglitsch, 1954, Simpson,1961,Grant, 1971, Wiley, 1978): "uma linhagem única de populações formadas de ancestrais e descendentes, que mantêm sua identidade em relação às outras linhagens e que apresenta suas próprias tendências evolutivas e seu próprio destino histórico"

Especiação: formação de novas espécies ou isolamento genético.

Processos:

           - Anagênese : um caráter muda ao longo do tempo no interior de uma mesma espécie (Fatores causais: mutação (novas raças e espécies), fluxo gênico (restrito a populações separadas por barreiras geográficas), seleção natural (decide sobre a sobrevivência das mutações), deriva gênica (flutuações casuais na freqüência gênica)
           - Cladogênese: uma espécie ancestral divide-se em duas espécies filhas (Fatores causais: vicariância e dispersão).

                    - Vicariância: a distribuição de uma espécie ancestral é fragmentada em duas ou mais áreas, gerando uma barreira geográfica efetiva entre as subpopulações isoladas.

Classificações biológicas

Finalidade: apresentar um sistema geral de referência sobre a diversidade biológica

Aristóteles, século IV a.C. - Intuitiva

Linnaeus, século XVIII - Systema naturae (consistente, mas artificial)

 Distinção entre classificação natural e classificação artificial : consideração das relações evolutivas apenas  na primeira classificação.

Nomenclatura e hierarquia lineana: distinção entre táxon e categoria taxonômica.

CATEGORIA                                                              TÁXON
Reino                                                                            Metazoa
Filo                                                                               Chordata
Classe                                                                           Mammalia
Ordem                                                                          Primata
Família                                                                           Canidae
Gênero                                                                          Canis
Espécie                                                                          Canis familiaris

Regras de Nomenclatura  (Código internacional de nomeclatura zoológica, versão 2000)
Finalidade e Objetivos
Exemplos de regras:

O nome dos animais deve ser escrito em latim ou idioma latinizado. Canis familiaris

Todo animal deve ter, pelo menos, dois nomes, o primeiro referente ao gênero e o segundo à espécie. É o sistema binominal criado por Linnaeu. Musca domestica

O nome do gênero deve ser escrito com inicial maiúscula e o nome da espécie deve ser escrito com inicial minúscula. Geodia papyracea

Quando a espécie tem nome de pessoa, é indiferente utilizar inicial maiúscula ou minúscula. Trypanosoma Cruzi ou Trypanosoma cruzi.

O nome dos animais deve ser em destaque (itálico ou negrito)

Deve-se usar sempre o primeiro nome com o qual o animal foi descrito, mesmo que esteja errado.Branchiostoma lanceolatus(primeira designação) e não Amphioxus lanceolatus (designação posterior, para corrigir o fato  das saliências em torno da boca não serem brânquias como indica o nome do gênero)

Em trabalhos científicos, depois do nome da espécie, coloca-se o nome do autor que o descreveu seguido de vírgula e data; se houve modificação na descrição original de uma espécie, autor e ano aparecem entre parênteses.



  Sistemática Filogenética ou cladística (Hennig e depois muitos outros)

Definição: método particular de formular hipóteses explícitas e testáveis sobre as relações de parentesco entre organismos.

Pressupostos do método:

(a) Todos os grupos supra-específicos verdadeiros são oriundos de uma única espécie ancestral (monofilia)

(b) A biodiversidade foi produzida pela cladogênese e modificação de caracteres.

(c) Possibilidade de reconhecimento das mudanças no caracteres ao longo do tempo em grupos ou linhagens.

Por que o método cladístico é importante para os biólogos?

Prediz as propriedades de organismos. Exemplo: possíveis genes e compostos biológicos particulares importantes no tratamento de doenças;

Ajuda o esclarecimento de mecanismos de evolução: teste de hipóteses sobre adaptação, há muito estabelecidas (ecologia histórica)

Útil na criação de sistemas de classificação: reconhece e emprega a teoria evolutiva.

Auxilia a deduzir as relações históricas entre áreas geográficas (vicariância)

O que usar na reconstrução filogenética?

Caracteres = evidência presente na história evolutiva de uma espécie

           Como analisar este caracteres? Através da similaridade de caracteres homólogos

O que é homologia?

 Caracteres originados da mesma estrutura derivada, i.e., indicam uma descendência comum.(monofilia)

(Monofilia, polifilia, parafilia e merofilia: definições)

Quais são os critérios para reconhecimento de homologias?

Similaridade de posição topográfica : Por exemplo, os 3 ossículos do ouvido médio dos mamíferos são reconstruções de elementos do crânio visceral dos peixes.

Similaridade especial: estrutura, ultraestrutura, composição química e embriologia (reforça ou rejeita homologias)

Continuidade através de formas intermediárias

Todas as homologias são informativas?

Apenas caracteres especiais comuns ou caracteres derivados homólogos compartilhados ( SINAPOMORFIAS) podem servir de evidência de ancestralidade comum.

Qual é fonte primária de informação para a Sistemática ?

Semaforontes: determinado período na vida dos organismos, já Holomorfo é o conjunto de todas as características morfológicas, fisiológicas, bioquímicas, comportamentais.

Polarização de caracteres: direção atual da mudança evolutiva

Caráter: qualquer atributo reconhecível de um organismo. Exemplo: "cor dos olhos
Ëstado de caráter: o valor do caráter. Exemplo: "azul"

 Como saber se um caráter é original (plesiomórfico) ou derivado (apomórfico)?

            - Se um caráter está presente no grupo em estudo (Grupo interno) e em outro grupo evolutivamente próximo (grupo externo), inicialmente se aceita que eles compartilham tal caráter por terem herdado os caracteres de um ancestral comum. A polaridade pode ser deduzida por:

 Um estado  de caráter presente no início do desenvolvimento e perdido posteriormente

Um estado de caráter presente em organismos da mesma linhagem no início da história da Terra

Comparação com um grupo externo: comparação com um hipotético grupo-irmão.

Resultado da análise cladística: cladograma, que apenas representa uma hipótese para evolução de caracteres e possíveis parentescos.

Minimizando conflitos nos cladogramas: noção de parcimônia (menor número de homoplasias)

Cladograma x árvore filogenética : distinção pela presença do tempo na segunda forma de representação.


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fonte.www.zoo1.ufba.br

ESTRUTURA ATÔMICA

OS PRIMEIROS MODELOS ATÔMICOS

Alguns filósofos da Grécia Antiga já admitiam que toda e qualquer matéria seria formada por minúsculas partículas indivisíveis, que foram denominadas átomos (a palavra átomo, em grego, significa indivisível).

No entanto, foi somente em 1803 que o cientista inglês John Dalton, com base em inúmeras experiências, conseguiu provar cientificamente a idéia de átomo. Surgia então a teoria atômica clássica da matéria. Segundo essa teoria, quando olhamos, por exemplo, para um grãozinho de ferro, devemos imaginá-lo como sendo formado por um aglomerado de um número enorme de átomos. Os principais postulados da Teoria Atômica de Dalton são:

• A matéria é formada por partículas extremamente pequenas chamadas átomos;
• Os átomos são esferas maciças, indestrutíveis e intransformáveis;
• Átomos que apresentam mesmas propriedades (tamanho, massa e forma) constituem um elemento químico;
• Átomos de elementos diferentes possuem propriedades diferentes;
• Os átomos podem se unir entre si formando "átomos compostos";
• Uma reação química nada mais é do que a união e separação de átomos.

MODELO ATÔMICO DE THOMSON

Em 1903, o cientista inglês Joseph J. Thomson, baseado em experiências realizadas com gases e que mostraram que a matéria era formada por cargas elétricas positivas e negativas, modificou o modelo atômico de Dalton. Segundo Thomson, o átomo seria uma esfera maciça e positiva com as cargas negativas distribuídas, ao acaso, na esfera. A quantidade de cargas positivas e negativas seriam iguais e dessa forma o átomo seria eletricamente neutro. O modelo proposto por Thomson ficou conhecido como "pudim com passas".

 

 

MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD

Em 1911, o cientista neozelandês Ernest Rutherford, utilizando os fenômenos radiativos no estudo da estrutura atômica, descobriu que o átomo não seria uma esfera maciça, mas sim formada por uma região central, chamada núcleo atômico, e uma região externa ao núcleo, chamada eletrosfera. No núcleo atômico estariam às partículas positivas, os prótons, e na eletrosfera as partículas negativas, os elétrons.

Para chegar a essas conclusões Rutherford e seus colaboradores bombardearam lâminas de ouro com partículas a (2 prótons e 2 nêutrons) utilizando a aparelhagem esquematizada acima.

Rutherford observou que a grande maioria das partículas atravessava normalmente a lâmina de ouro que apresentava aproximadamente 10^-5cm de espessura. Outras partículas sofriam pequenos desvios e outras, em número muito pequeno, batiam na lâmina e voltavam. O caminho seguido pelas partículas a podia ser detectado devido as cintilações que elas provocavam no anteparo de sulfeto de zinco.

Comparando o número de partículas lançadas com o número de partículas a que sofriam desvios, Rutherford calculou que o raio do átomo deveria ser 10.000 a 100.000 vezes maior do que o raio do núcleo, ou seja, o átomo seria formado por espaços vazios. Por esses espaços vazios a grande maioria das partículas atravessava a lâmina de ouro.

Os desvios sofridos pelas partículas a eram devidos às repulsões elétricas entre o núcleo (positivo) e as partículas a, também positivas, que a ele se dirigiam. O modelo de Rutherford (figura ao lado) ficou conhecido como "modelo planetário".

Partículas elementares

A experiência de Rutherford mostrou que no núcleo atômico além do próton deveria existir uma outra partícula. Esta foi descoberta em 1932 pelo cientista inglês James Chadwick e recebeu o nome de nêutron.

Prótons, elétrons e nêutrons são as principais partículas presentes num átomo. Elas são chamadas partículas elementares ou subatômicas e suas principais características são:

Partícula	Massa (grama)	Massa relativa	Carga elétrica (Coulomb)	Carga relativa
Próton (p+)	1,7. 10-24	1	+1,6. 10-19	+1
Nêutron (n0)	1,7. 10-24	1	0	0
Elétron (e-)	9,1. 10-28	1/1840	-1,6. 10-19	-1

Observe que as partículas presentes no núcleo atômico apresentam a mesma massa e que essa é praticamente 2.000 vezes maior do que a massa do elétron. A massa de um átomo está praticamente concentrada numa região extremamente pequena do átomo: o núcleo atômico.

A quantidade atômica de prótons e elétrons presentes num átomo é a mesma, o que faz com que ele seja eletricamente neutro.

MODELO ATÔMICO DE BOHR

Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr, ao estudar espectros de emissão de certas substâncias, modificou o modelo de Rutherford. No inicio do século XX era fato conhecido que a luz branca (luz solar, por exemplo) podia ser decomposta em diversas cores. Isso é conseguido fazendo com que a luz passe por um prisma. No caso da decomposição da luz solar obtém-se um espectro chamado espectro continuo. Este é formado por ondas eletromagnéticas visíveis e invisíveis (radiação ultravioleta e infravermelha). Na parte visível desse espectro não ocorre distinção entre as diferentes cores, mas uma gradual passagem de uma para outra. O arco-íris é um exemplo de espectro contínuo onde a luz solar é decomposta pelas gotas de água presentes na atmosfera. Como a cada onda eletromagnética está associada certa quantidade de energia, a decomposição da luz branca produz ondas eletromagnéticas com toda e qualquer quantidade de energia.

No entanto, se a luz que atravessar o prisma for de uma substância como hidrogênio, sódio, neônio etc. será obtido um espectro descontínuo. Este é caracterizado por apresentar linhas coloridas separadas. Em outras palavras, somente alguns tipos de radiações luminosas são emitidas, isto é, somente radiações com valores determinados de energia são emitidas.

Baseado nessas observações experimentais, Bohr elaborou um novo modelo atômico cujos postulados são:

• Na eletrosfera os elétrons não se encontram em qualquer posição. Eles giram ao redor do núcleo em órbitas fixas e com energia definida. As órbitas são chamadas camadas eletrônicas, representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q a partir do núcleo, ou níveis de energia representados pelos números 1, 2, 3, 4...;

• Os elétrons ao se movimentarem numa camada eletrônica não absorvem nem emitem energia;
• Os elétrons de um átomo tendem a ocupar as camadas eletrônicas mais próximas do núcleo, isto é, as que apresentam menor quantidade de energia;
• Um átomo está no estado fundamental quando seus elétrons ocupam as camadas menos energéticas;
• Quando um átomo recebe energia (térmica ou elétrica), o elétron pode saltar para uma camada mais externa (mais energética). Nessas condições o átomo se torna instável. Dizemos que o átomo se encontra num estado excitado;

• Os elétrons de um átomo excitado tendem a voltar para as camadas de origem. Quando isso ocorre, ele devolve, sob a forma de onda eletromagnética, a energia que foi recebida na forma de calor ou eletricidade.

Esses postulados permitem explicar a existência dos espectros de emissão descontínuos: como o elétron só pode ocupar determinadas órbitas, as transições eletrônicas (ida e volta do elétron) ocorrem em número restrito, o que produz somente alguns tipos de radiação eletromagnética e não todas como no espectro contínuo.

Modelo atômico de Bohr foi elaborado para o átomo de hidrogênio, mas aplica-se com boa aproximação a todos os outros átomos.

Teoria Quântica

De acordo com Max Planck (1900), quando uma partícula passa de uma situação de maior para outra de menor energia ou vice-versa, a energia é perdida ou recebida em "pacotes" que recebe o nome de quanta (quantum é o singular de quanta). 

O quantum é o pacote fundamental de energia e é indivisível. Cada tipo de energia tem o seu quantum. 

A Teoria Quântica permitiu a identificação dos elétrons de um determinado átomo, surgindo assim  os "números quânticos".

CONCEITOS

Próton: partícula nuclear com carga positiva igual, em grandeza, à do elétron. Junto com o nêutron, está presente em todos os núcleos atômicos (exceto o do hidrogênio, que não tem nêutron). A massa de um próton é de 1, 6726 x 10-27 kg, ou seja, 1.836 vezes a do elétron. O número atômico de um elemento indica o número de prótons em seu núcleo e determina de que elemento se trata. O antipróton é sua antipartícula. É estável no vácuo e não se desintegra espontaneamente.

Nêutron: uma das partículas fundamentais que compõem a matéria. Sua massa é de 1, 675 x 10-27 kg, aproximadamente 0, 125% maior que a do próton. Não tem carga elétrica. É uma partícula constituinte de todos os núcleos, exceto o do hidrogênio comum. Os nêutrons livres, que formam parte de um núcleo, são produzidos em reações nucleares. Quando é expulso do núcleo, o nêutron é instável, e se desintegra para dar lugar a um próton, um elétron e um neutrino. O uso de feixes de nêutrons é uma ferramenta importante em campos tão diversos quando a paleontologia, a arqueologia e a história da arte.

Elétron: tipo de partícula elementar que, junto com os prótons e os nêutrons, forma os átomos e as moléculas. Intervém em uma grande variedade de fenômenos. Os elétrons têm uma massa em repouso de 9,109 x 10^-31 kg e uma carga elétrica negativa de 1,602 x 10^-19coulombs. Sua partícula de antimatéria correspondente é o pósitron.

Fonte:

http://netopedia.tripod.com,   

http://www.portalsaofrancisco.com.br,

http://www.algosobre.com.br