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A árvore da vida, como ilustrada por Ernst Haeckel em A Evolução do Homem (1879) simboliza a visão característica do século XIX de que a evolução era um processo progressivo, com o ser humano como objetivo.

O Pensamento evolutivo, a idéia de que as espécies mudam ao longo do tempo, tem raízes na antiguidade, nas idéias de gregos, romanos, chineses e muçulmanos. No entanto, até o século XVIII, o pensamento biológico ocidental era dominado pelo essencialismo, a idéia de que as formas vivas são imutáveis. Essa visão começou a mudar quando, durante o iluminismo, a cosmologia evolutiva e a filosofia mecanicista se espalharam das ciências físicas para a história natural. Naturalistas começaram a focar seus estudos na variabilidade das espécies; o surgimento da paleontologia com o conceito de extinção enfraqueceu ainda mais a visão estática da natureza. No início do século XIX, Erasmus Darwin e Jean-Baptiste de Lamarck teriam proposto suas teorias sobre a transmutação de espécies, que foram as primeiras teorias científicas sobre a evolutiva totalmente elaboradas.

Em 1858, Charles Darwin e Alfred Russel Wallace publicaram uma nova teoria evolutiva, que foi explicada em detalhes no livro de Darwin A origem das espécies em 1859. Diferente de Lamarck, Darwin propôs que os organismos apresentassem uma origem comum, se diferenciando de maneira a formar uma árvore da vida. A teoria se baseava na idéia de seleção natural, e Darwin apresentava uma grande quantidade de evidências de diferentes áreas: pecuária, biogeografia, geologia, morfologia e embriologia.

O trabalho de Darwin levou a uma rápida aceitação da evolução, mas o mecanismo proposto, a seleção natural, não foi amplamente aceita até os anos 1940. A maioria dos biólogos argumentava que outros fatores eram responsáveis pela evolução, como a herança de caracteres adquiridos (neo-Lamarquismo), uma tendência inata à mudança (ortogênese), ou grandes mutações repentinas (saltacionismo). A síntese da seleção natural com a genética Mendeliana durante os anos 1920 e 1930 fundou a nova disciplina da genética de populações. Durante os anos 1930 e 1940 a genética de populações foi integrada com outros campos da biologia, resultando numa teoria evolutiva altamente aplicável, que abarcava a maior parte da biologia — a síntese evolutiva moderna.

Em seguida ao estabelecimento da biologia evolutiva, estudos sobre mutação e variabilidade genética em populações naturais, combinados com biogeografia e sistemática levaram a modelos matemáticos causais de evolução sofisticados. A paleontologia] e a anatomia comparada permitiram reconstruções mais detalhadas da história da vida. Após o surgimento da genética molecular nos anos 1950, o campo de estudo da evolução molecular se desenvolveu, baseado em sequências de proteínas e testes imunológicos, incorporando posteriormente estudos de RNA e DNA. Uma visão da evolução centrada nos genes ganhou proeminência nos anos 1960, seguida pela Teoria neutralista da evolução, gerando grandes debates sobre adaptacionismo, a unidades de seleção natural, e a importância relativa da deriva genética e da seleção natural. No fim do século XX, o surgimento de técnicas de sequenciamento de DNA permitiram a produção de filogenias moleculares e com isso a reorganização da árvore da vida em três domínios (Archaea, Eukaria e Eubacteria). Além disso, a transferência horizontal de genes e fatores de simbiogênese recentemente descobertos introduziram ainda mais complexidade à história evolutiva.

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