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Evolução é qualquer processo de crescimento, mudança ou desenvolvimento. A palavra provém do [[Latin] evolutio significando "desabrochamento" e antes do fim de 1800 foi confinada a referir-se a meta-dirigida, processos pré-programados como desenvolvimento embriológico. Uma tarefa pré-programada, como em uma manobra militar, usando esta definição, pode ser denominada uma "evolução". Pode se falar também evolução das estrelas, evolução cultural ou a evolução de uma idéia.

No século 19 a palavra "evolução" era identificada como melhoria. Estava claro para os pensadores Europeus daquele tempo - no despertar do Iluminismo e da Revolução Francesa - que as sociedades humanas haviam evoluído; muitas pessoas têm dito o mesmo sobre a evolução biológica das espécies. No século 20, a maioria dos cientistas sociais vieram a rejeitar a estrita definição de mudança social e cultural como melhoria (veja também evolução social e evolução cultural); A maioria das interpretações da evolução das espécies de Charles Darwin interpretam igualmente as mudanças biológicas como uma melhoria.

Desde o Século 10 "evolução" é geralmente usada como referência para a evolução biológica e mudanças nas características da vida. Frequentemente é uma referência à teoria da evolução moderna baseada nas idéias de Charles Darwin da seleção natura. O resto deste artigo refere-se à evolução biológica.

A teoria científica geralmente aceita sobre como a vida tem mudado desde sua origem tem três aspectos principais.

A relação ancestral entre os organismos, tanto vivos quanto fossilizados.
O aparecimento de novas características em uma linhagem.
O mecanismo que faz com que algumas características persistam enquanto outras perecem.

Ancestrais dos Organismos

A maioria dos biólogos acredita que toda a vida na terra descende de um ancestral comum, carinhosamente chamado de LUCA (Last Universal Common Ancestor) ou (Último Antepassado Comum Universal). Esta conclusão é baseada no fato de que muitas características dos organismos vivos, como o código genético, parecem arbitrários contudo compartilhada por todos os organismos.

O estudo dos ancestrais das especies é a filogenia. A Filogenia tem revelado que órgãos com uma diferença interna radical podem carregar uma semelhança superficial e realizar funções similares. Estes exemplos de estruturas análogas mostrando que há múltiplos caminhos para resolver a maioria dos problemas torna difícil acreditar que as características universais da vida são todas necessárias . Do mesmo modo, outros órgãos com estruturas internas similares podem realizar funções radicalmente diferentes. Membros vertebrados são um exemplo favorito de "estruturas homólogas", órgãos em dois organismos quem compartilham uma estrutura básica que existia no último ancestral comum dos organismos. A teoria dominante atualmente da evolução é chamada de síntese moderna, referindo-se à síntese da teoria da evolução de Darwin pela seleção natural e pela teoria genética de Gregor Mendel sobre os genes. De acordo com esta teoria, o evento fundamental da especiação é o isolamento de duas populações, que permitem que seus recursos genéticos entrem em divergência.

Uma evidência mais adicional do ancestral universal da vida é que a abiogênese nunca foi observada sob condições controladas, indicando que a origem da vida pela não-vida é muito rara ou acontece somente sob condições que são de modo algum semelhantes às da Terra atual.

O surgimento de novas características

Se a vida tem que mudar, então novas características tem que surgir em algum ponto. A Genética tem estudado como as características surgem e são passadas para as gerações sucessivas. No tempo de Darwin, não havia um mecanismo profundamente aceito para a hereditariedade. Entretanto, sabe-se agora que a maioria das variações herdadas podem ser seguidas a entidades discretas, persistentes chamadas "genes", que são aspectos de uma molécula linear chamada DNA. Modificações no DNA, conhecidas como mutação foram observadas alterando características. Além disso, variações no DNA podem ter pouco efeito fenotípico na isolação mas cria novas características quando combinadas em um organismo com o recombinamento genético. O Recombinamento Genético é produzido tanto pela fusão de células de sexos diferentes (como as do sexo humano) quanto pela tranferência de material para dentro de uma célula intacta (como a conjugação e transformação bacteriana).

Pesquisadores também estão investigando variações hereditárias que não estão relacionadas com as variações das sequências do DNA que influenciam a replicação padrão do DNA. O processo que produz essa variação deixa o código genético intacto e são frequentemente reversíveis. Estas são frequentemente referidas como a herança epigenética e podem incluir fenômenos como metilação do DNA, príons, e herança estrutural. As investigações buscam saber se estes mecanismos permitem a produção de variação hereditária benéfica específica em resposta aos sinais ambientais. Se isso se mostra ser o caso, então alguns exemplos da evolução estariam fora da estrutura que Darwin estabeleceu, que evitou qualquer conexão entre os sinais ambientais e a produção de variação hereditária. Em geral Darwin sabia pouco sobre a natureza ou a fonte da variação hereditária.

Microevolução e Macroevolução

Microevolução refere-se às mudanças em pequena-escala nas frequências genéticas em uma população sobre poucas gerações. Estas mudanças podem ser devidas à varios processos: mutação, gene flow, genetic drift também como a seleção natural. Macroevolução refere-se às mudanças em larga-escala nas frequências de genes em uma população por um grande período de tempo (e talvez culmine na evolução de uma nova espécie). A diferença entre as duas é difícil de distinguir por que, sobre o tempo, sucessivas mutações minúsculas como aquelas evidenciadas na microevolução A diferença entre as duas é difícil de distinguir por que, sobre o tempo, sucessivas mutações minúsculas semelhantes àquelas evidenciadas na microevolução montada em populações isoladas e eventualmente cria novas espécies, que é conhecido como macroevolução. Os dois termos não são muito usados pelos cientistas, que não vêem nenhuma necessidade de referir-se ao mesmo processo por nomes diferentes por causa do grau a que o processo ocorreu. Os dois termos são largamente usados pelos fundamentalistas religiosos, que dizem que a microevolução pode e acontece mas a macroevolução não pode, esquecem que ambos são o mesmo processo, com o último simplesmente levando mais tempo.

O estudo da macroevolução dirige-se a perguntas como;

Por que os maiores grupos de animais subtamente apareceram nos registros fósseis (conhecida como a Explosão Cambriana?
Por que nenhum grupo principal novo de coisas vivas apareceu no registro fóssil por muito tempo?
Por que a evolução aparentemente ocorre em esguichos, com muitas espécies passando longos períodos de estase com pouca mudança evolucionária (punctuated equilibrium)?
Quais processos levam à especiação?

Há dois caminhos principais nos quais a macroevolução pode ocorrer. O primeiro caminho e através da extrapolação do processo microevolucionário. Minúsculas microevoluções, durante tempo suficiente, adicionam e se acumulam em populações isoladas e eventualmente podem resultar em novas espécies. O segundo caminho é em que a macroevolução ocorra através de mudanças repentinas. Esta teoria, punctuated equilibrium, posta adiante por Stephen Jay Gould, é baseada no fato de que há genes críticos (como o homeobox) em todos os organismos vivos, e pequenas mudanças neles poderiam causar mudanças drásticas no organis-mo, resultando em uma nova espécie rapidamente.

Mutações únicas e pequenas são às vezes a diferença principal entre uma espécie e outra. Cientistas decobriram genes muito importantes como o homeobox, que regula o crescimento dos animais em seus estados embrionários. Tem conseguido criar novas espécies de moscas pela irradiação do gene homeobox causando uma mutação radical no desenvolvimento dos seguimentos do corpo. The fly may grow an extra thorax, or grow legs out of its eyestalks, all due to a single base pair alteration! Propôs-se que as centopéias e as limipéias originaram-se de insetos precursores, mas seus genes homeobox mudaram e acabaram crescendo dúzias de segmentos do corpo ao invés de apenas um. Uma mudança bem pequena, e uma espécie inteira é formada.

Mutações no homeobox e em genes críticos às vezes chamadas macromutações, que causam a adição de segmentos do corpo no meio do Arthropoda. Um problema principal encontra-se nas escalas da definição oferecidas por técnicas biológicas. O registro fóssil não pode guardar eventos que aconteceram em menos de um milhão de anos, que permitem mostrar especiações lentas que são resultado de mutações durante um longo tempo, mas grava súbitos "pulos" nas espécies que mais parecem o resultado de mutações nos genes críticos reguladores em umas poucas gerações. Macromutações são provavelmente a melhor explicação da Explosão Cambriana que ocorreu a 550 milhões de anos atrás.

Alguns propositores do criacionismo aceitam que a microevolução ocorre no termo curto, enquanto que a macroevolução, especificamente levando à especiação, é expressamente rejeitada. A Microevolução pode ser facilmente demonstrada nos laboratórios para a satisfação da maioria dos observadores. Enquanto os eventos de especiação tem sido demonstrados em laboratórios e nos campos, diferenças realmente dramáticas entre espécies não ocorrem usualmente em escalas de tempo diretamente observáveis (elas ocorrem muito rápido para o processo ser mostrado nos registros fósseis). Alguns criacionistas tem discutido que, desde que a macroevolução não pode ser confirmada por uma experiência controlada , ela não pode ser considerada como uma parte da teoria científica. Entretanto os evolucionistas ao contrário da da astronomia, geologia, arqueologia e outras ciências históricas , como macroevolução, tem que checar hipóteses através experimentos naturais. The confirm hypotheses by finding out if they conform or fit with the physical or observational evidence e podem tornar válidas, predições. Desta forma, a macroevolução é testável e falsifiable.

Críticos da idéia da evolução biológica, geralmente fundamentalistas religiosos, dizem que as contes conhecidas da variação podem apenas esclarecer a variação entre espécies, e não consegue esclarecer a variação entre largos grupos taxonômicos. Eles mantêm como opinião que a macroevolução, a mudança gradual de uma espécie para outra, é impossível. Alguns cientistas fundamentalistas cristãos oferecem o que acreditam ser as provas dessa impossibilidade. Até agora todas essas provas tem sido rejeitadas como defeituosas pela comunidade científica. Muitos cientistas críticos destas provas acusam os autores de fraudes deliberadas.

Críticos religiosos da evolução biológica dizem que somente Deus, algumas vezes chamado de "Designer Inteligente" é responsável pela criação de espécies diferentes. Muitos apontam a Bíblia como evidência de que todas as coisas vivas foram criadas de formas separadas. Os cientistas consideram que as grandes brechas entre os grupos taxonômicos podem ser explicadas por fatores ecológicos/evolucionários, como extinção, gargalos? populacionais, e o surgimento de nichos ecológicos desocupados . A Macroevolução é simplesmente a Microevolução durante um grande período de tempo. De acordo com a síntese moderna, não há necessidade de dinstinção entre tipos diferentes de evolução já que todos são causados pelos mesmos fatores.

Uma crítica do modelo da Seleção Natural é erguida pela falta de uma transição suave entre espécies no registro fóssil. Uma teoria sobre por que formas transitórias são às vezes perdidas (embora sejam às vezes encontrados) é chamada equilíbrio pontuado. O equilibrio pontuado e a teoria em que a especiação acontece em pequenas populações que são separadas, possivelmente geograficamente, de outras de suas espécies, e as quais se desenvolvem independentemente. Acredita-se que a evolução nestes pequenos grupos ocorra rapidamente, talvez em alguns milhares de anos. Mais tarde, a população isolada reentra na área geográfica mais larga e toma o lugar de seus parentes próximos. Muitos cientistas suportam esta visão, mas ainda é um tanto controversa.

Uma outra explicação mais prosaica é simplesmente que as formas transicionais são perdidas somente por que , por alguma reação geográfica, elas não fossilizam-se. Considerando que a fossilização dos organismos é atualmente um evento incrivelmente raro e excepcional, essa é uma explicação provável. Argumentos comuns contra a evolução usualmente discutem "falta de elos". Na verdade, os cientistas descobriram milhões de fósseis que todos preenchem juntos um belo e grande arbusto evolucionário. É claro que há "elos perdidos". Seria ingênuo pensar cada espécie viva deixou para trás fósseis bons e limpos e foram todos encontrados pelos cientistas. Pense sobre iso: para cada "elo perdido" que os cientistas descobrem, mais dois "elos perdidos" estão sendo criados, por definição. É por que o argumento do elo perdido realmente existe apenas nos olhos públicos uniformes e não têm validade científica.

Sobrevivência diferencial das características

Sobrevivência diferenciada das características que se levantam na população significa que alguma coisa se tornará mais frequente enquanto outras podem ser perdidas. Dois processos são geralmente pensados para contribuir com a sobrevivência de uma característica;

Seleção Natural
Genetic drift

Seleção Natural

O Darwinismo, e suas teorias descendentes, indicam que a evolução biológica resulta da seleção natural. Desde que a seleção natural é tão importante para o Darwinismo e as teorias modernas da evolução, segue um sumário bem curto de seus principais pontos:

Os organismos tem crianças que herdam genes de seus pais. Estes genes codificam características diferentes em uma pessoa. Genéticamente, uma criança tem 50% do DNA de cada pai. Dependendo de como o genótipo é herdado , os fenótipos podem manifestar-se de formas diferentes. O genótipo é o código básico do gene, e o fenótipo é o que é expressado no indivíduo. Dois pais de olhos castanhos podem ser heterozigóticos para os alelos da cor dos olhos e podem acabar tendo uma criança com o fenótipo de olhos azuis. Em português claro, as crianças são como a mãe e o pai, embora os mecanismos em que isto ocorra pode ser muito complicado.
Os organismos tem sucesso reprodutivo baseado em suas características em um dado ambiente. Em português claro, animais (ou plantas) que são bons no que eles fazem são mais prováveis de sobreviverem e ter filhos.
Consequentemente, durante o tempo, os tipos de organismos que tem características melhores adaptadas ao seu ambiente tenderão a se tornar dominantes, enquanto organismos menos adaptados a seus ambientes tornarão-se exintos.

A Seleção Natural também providencia um mecanismo para que a espécie possa se sustentar durante o tempo. Desde que, a longo prazo, os ambientes sempre mudam, se sucessiva gerações não desenvolvem adaptações que permitam que elas sobrevivam e se reproduzam, as espécies simplesmente morrem já que seus nichos biológicos morrem. Consequentemente, a vida permite persistir durante períodos extensos de tempo, na forma de espécies evoluindo. O papel central da seleção natural na teoria evolucionária criou uma forte conexão entre este campo e o estudo da ecologia.

Deriva Genética

A Deriva Genética descreve as mudanças nas frequências genéticas que não podem ser atribuídas a pressões seletivas, mas que são ao invés disso devido a eventos e não se relacionam com características hereditárias. Isso é especialmente importante em pequenas populações acasaladoras, que simplesmente não podem ter prole o bastante para manter a mesma distribuição genética para a próxima geração.Tais flutuações na freqüência do gene entre gerações sucessivas podem resultar em alguns genes desaparecendo da população. Duas populações separadas que começam com a mesma freqüência do gene podem, conseqüentemente, "derivar" pela flutuação aleatória em duas populações divergentes com jogos diferentes de genes (ex.os genes que estão presentes em uma foram perdidos em outra). Eventos esporádicos raros (explosões vulcânicas, impactos de meteoros, etc.) podem contribuir com a deriva genética alterando a freqüência do gene fora de pressões seletivas "normais".

A seleção natural é frequentemente citada como uma explicação para o aparente projeto na natureza, de outro modo conhecida como adaptação. Entretanto Stephen Jay Gould criticou muitos cientistas pela invocação imprópria desta explicação, sugerindo que muitas explicações adaptáveis cheguem a pouco mais do que de "histórias Nem-mais-nem-menos" sem nenhuma evidência científica real. A deriva genética é uma explicação alternativa para a ocorrência de muitas características. Ela também pode ser usada para explicar aparentes mal-adaptações . A idéia que a deriva genética tem tido um efeito significativo é chamada neutralismo.

Evolução as a source of cultural controversy

In some countries, such as the US, the very question whether biological evolução has taken place is controversial among laymen. According to a Gallup poll, nearly half of Americans disbelieve in any sort of biological evolução.

Development of evoluçãoary theories

As science has uncovered more and more information about the basic operations of life, such as genetics and molecular biology, theories of evolução have changed. The general trend has been not to overturn well-supported theories, but to supplant them with more detailed and therefore more complex ones.

While transmutation was accepted by a sizeable number of scientists before 1859, it was the publication of Charles Darwin's The Origin of Species which provided the first cogent mechanism by which evoluçãoary change could persist: his mechanism of natural selection. The evoluçãoary timeline outlines the major steps of evolução on Earth as expounded by this theory's proponents.

Following the dawn of molecular biology, it became clear that a major mechanism for variation within a population is the mutagenesis of DNA. An essential component to evoluçãoary theory is that during the cell cycle, DNA is copied fairly, but not entirely, faithfully. When these rare copying errors occur, they are said to introduce genetic mutations of three general consequences relative to the current environment: good, bad, or neutral. By definition, individuals with "good" mutations will have an a stronger propensity to propagate, individuals with "bad" mutations will have less of a chance at successful reproduction, and those carrying "neutral" mutations will have neither an advantage nor a disadvantage. These definitions assume that the environment remains stable. Considered at the level of a single gene, these variations just described represent different genetic alleles. Following environmental change, alleles may retain their classification of good, bad, or neutral, or may shift into one of the other categories. Individuals carrying alleles formerly classified as neutral may now be "good" as they bear favourably adaptive mutations. Since neutral alleles can accumulate in the population without consequence while an environment is stable, they create a considerable reservoir for adaptability.

Evoluçãoary programming

Evoluçãoary processes have recently been put to use in computer science through genetic programming which uses the gene transmission and mutation mechanism as an optimization technique, and through evoluçãoary programming, which allows one to parameterize computer programs to find optimal solutions according to a goal function.

Bibliography

The Origin of Species by Charles Darwin
Darwin's Dangerous Idea by Daniel Dennett
The Selfish Gene and The Blind Watchmaker by Richard Dawkins
Not in our Genes by Richard Lewontin, Steven Rose and Leon J. Kamin
The Beak of the Finch by Jonathan Weiner

Evolução: diferenças entre revisões