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Livros e artigos recomendados sobre a origem e evolução da reprodução sexual?

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Estou interessado em aprender sobre a origem e evolução da vida na Terra. Em particular, um tópico que me intriga muito como leigo é a evolução da reprodução sexual, uma vez que as mutações no DNA devem ser tais que afetem tanto a mulher quanto o homem de uma forma coordenada para que seus órgãos reprodutivos combinem uns com os outros em ordem. para viabilizar a reprodução sexuada. Vocês gentilmente me recomendariam livros de alta qualidade e artigos revisados ​​por colegas sobre o assunto que, espero, possam esclarecer essas questões? Desde já, obrigado.


Sexo perdido

Sexo é a rainha dos problemas da biologia evolutiva. Gerações de pesquisadores investigaram um dos últimos paradoxos evolutivos remanescentes: por que o sexo existe. Dado que a reprodução sexuada é cara do ponto de vista evolutivo, pode-se perguntar por que nem todos os animais e plantas se reproduzem assexuadamente. Dezenas de hipóteses contemporâneas tentam explicar a prevalência do sexo e suas vantagens e prever a extinção precoce de linhagens totalmente assexuadas.

O tema principal deste livro é: qual é o destino dos grupos de animais e plantas nos quais o sexo é perdido? Os capítulos iniciais discutem a teoria por trás da vida assexuada: quais as principais desvantagens que os grupos assexuados devem enfrentar, quais são as consequências genéticas e ecológicas e o que essa teoria prevê para aspectos mais aplicados da vida assexuada, por exemplo, em pragas agrícolas, doenças e também em culturas culturais, como uvas. Os estudos de caso em muitos animais (com foco em invertebrados e vertebrados) e plantas revelam adaptações paralelas, mas também singularmente novas, para a ausência de meiose e singamia. E por último, mas não menos importante, os assexuais estão realmente condenados à extinção precoce ou existem assexuais genuínos?

Este livro reúne contribuições dos grupos de pesquisa mais importantes que lidam com a evolução assexuada em eucariotos. É um marco na pesquisa sobre partenogênese e será útil para alunos de graduação, pós-graduação e pesquisadores seniores em todos os campos da biologia evolutiva, visto que o paradoxo do sexo continua sendo sua rainha dos problemas.

Uma questão importante no campo da biologia sexual é a divergência entre botânicos e zoólogos na linguagem e, possivelmente, no entendimento conceitual. (.) Os editores e autores devem ser aplaudidos por seus esforços consideráveis ​​para reduzir essa divisão. . Lost Sex é louvável por sua concepção e execução. O volume atrairá leitores em geral e especialistas. Deve servir como um recurso incomparável para estudos futuros sobre organismos assexuados. CIÊNCIA, vol 328, abril de 2010

“Lost Sex é um trabalho de referência maravilhoso. Seu público-alvo inclui estudantes de biologia e pesquisadores de qualquer nível. Dada sua estrutura de livro didático especializada, ele só pode ser recomendado para leigos com um mínimo de leitura de fundo. ” (Alejandra Manjarrez, Lab Times, edição 1, fevereiro de 2011)


Teorias evolucionárias de gêneroe reprodução sexual

A origem e manutenção do sexo e da recombinação não são facilmente explicadas pela seleção natural. A biologia evolutiva é incapaz de revelar por que os animais abandonariam a reprodução assexuada em favor de uma reprodução sexual mais cara e ineficiente. Exatamente como chegamos a dois gêneros separados - cada um com sua própria fisiologia? Se, como argumentaram os evolucionistas, há uma resposta materialista para tudo, então a pergunta deve ser respondida: Por que sexo? O sexo é produto de um acidente histórico ou produto de um Criador inteligente? O artigo atual analisa algumas das teorias atuais sobre por que a reprodução sexual existe hoje. No entanto, como essas teorias tentam corajosamente explicar por que o sexo existe agora, elas não explicam a origem do sexo. Sugerimos que não há explicação naturalística que possa explicar a origem e manutenção do sexo.

Introdução

Textos de iologia ilustram amebas em evolução em organismos intermediários, que então dão origem a anfíbios, répteis, mamíferos e, eventualmente, humanos. No entanto, nunca aprendemos exatamente quando ou como os sexos masculino e feminino independentes se originaram. Em algum lugar ao longo deste caminho evolutivo, machos e fêmeas foram necessários para garantir a procriação necessária para promover a existência de uma espécie particular. Mas como os evolucionistas explicam isso? Quando pressionados a responder a perguntas como, & ldquoDe onde os homens e mulheres realmente vêm? & Rdquo & ldquoQual é a origem evolutiva do sexo? & Rdquo os evolucionistas silenciam. Como poderia a natureza desenvolver um membro feminino de uma espécie que produz óvulos e está internamente equipada para nutrir um embrião em crescimento, enquanto ao mesmo tempo evolui um membro masculino que produz espermatozoides móveis? E, além disso, como esses gametas (óvulos e espermatozoides) convenientemente & ldquo evoluíram & rdquo de modo que cada um contenha metade o número normal de cromossomos de células somáticas (do corpo)? [As células somáticas se reproduzem através do processo de mitose, que mantém a espécie & rsquo padrão cromossômico número gametas são produzidos através do processo de meiose, que divide esse número pela metade. Teremos mais a dizer sobre os dois processos posteriormente.]

A evolução do sexo (e sua capacidade reprodutiva que a acompanha) não é um tópico favorito de discussão na maioria dos círculos evolucionários, porque não importa quantas teorias os evolucionistas invoquem (e há várias), eles ainda devem superar o enorme obstáculo de explicar a origem da primeira mulher totalmente funcional e do primeiro homem totalmente funcional necessário para iniciar o processo. Em seu livro, A obra-prima da natureza: a evolução da genética e da sexualidade, Graham Bell descreveu o dilema da seguinte maneira:

& lsquoSex é a rainha dos problemas da biologia evolutiva. Talvez nenhum outro fenômeno natural tenha despertado tanto interesse, certamente nenhum semeou tanta confusão. Os insights de Darwin e Mendel, que iluminaram tantos mistérios, até agora falharam em lançar mais do que uma luz fraca e vacilante sobre o mistério central da sexualidade, enfatizando sua obscuridade por seu próprio isolamento. & Rsquo [1]

No mesmo ano em que Bell lançou seu livro, o conhecido evolucionista Philip Kitcher observou: & ldquoApesar de algumas sugestões engenhosas de darwinistas ortodoxos, não há uma história darwiniana convincente para o surgimento da reprodução sexual. & Rdquo [2] Os evolucionistas desde então admitiram livremente que a origem de gênero e reprodução sexual ainda permanece um dos problemas mais difíceis em biologia (ver, por exemplo, Maynard-Smith, 1986, p. 35). Em seu livro de 2001, O Gene Cooperativo, o evolucionista Mark Ridley escreveu (sob o título do capítulo & ldquoThe Ultimate Existential Absurdity & rdquo):

Em um artigo em Biociências em & ldquoHow Did Sex Come About?, & rdquo Julie Schecter comentou:

Esse & ldquomystery & rdquo do sexo merece uma consideração séria, à luz de sua prevalência & ldqualquerda & rdquo hoje.

& ldquo Malícia intelectual e confusão & rdquo& mdashor Design inteligente?

Os evolucionistas admitem livremente que a origem do processo sexual continua sendo um dos problemas mais difíceis da biologia. [5] Lynn Marguilis e Dorion Sagan propuseram uma solução simples, sugerindo que a herança mendeliana e o sexo foram um acidente histórico & mdashi.e. uma espécie de "resquício acidental" da era dos organismos unicelulares. Eles afirmam que a manutenção do sexo é, portanto, uma questão & ldquonocientífica & rdquo que & ldquo; leva à confusão e dano intelectual & rdquo. [6] Isso implica, entretanto, que o sexo é inútil, e que foi retido ao longo dos anos apenas por acidente. No entanto, mesmo os evolucionistas percebem a onipresença e a complexidade da reprodução sexual. Niles Eldridge, um evolucionista convicto do Museu Americano de História Natural, declarou: & ldquoSex ocorre em todos os principais grupos de vida. & Rdquo [7]

Mas porque é esse o caso? Os evolucionistas foram praticamente forçados a admitir que deve haver uma "vantagem quossômica" para um sistema tão fisiológica e energeticamente complexo quanto o sexo - como Mark Ridley admitiu quando escreveu: & ldquo. É altamente provável que o sexo tenha alguma vantagem, e que a vantagem é grande. O sexo não teria evoluído e sido mantido, a menos que tivesse algum vantagem & rdquo [8] (emp. adicionado). No entanto, encontrar e explicar essa vantagem parece ter iludido nossos colegas evolucionários. Sir John Maddox, que serviu por mais de 25 anos como o distinto editor da Natureza, o prestigioso jornal publicado pela Associação Britânica para o Avanço da Ciência (e que foi nomeado cavaleiro pela Rainha Elizabeth II em 1994 por & ldquomúltiplas contribuições para a ciência & rdquo), escreveu um livro incrível intitulado O que resta a ser descoberto em que ele abordou o tema da origem do sexo, e afirmou francamente:

O fato de que as vantagens do sexo & ldquo não são óbvias & rdquo é bem conhecido (embora talvez não seja frequentemente discutido) dentro da academia. J.F. Crow lamentou:

O que é esse & ldquopurpose & rdquo? E como a evolução (via seleção natural) pode explicar isso? Acontece que a mentalidade comum & ldquosurvival do mais apto & rdquo não pode começar a explicar o alto custo de primeiro evoluir, e depois manter, o aparelho sexual. A reprodução sexual requer que os organismos primeiro produzam e, em seguida, mantenham gametas (células reprodutivas, ou seja, espermatozoides e óvulos).

Além disso, vários tipos de fatores de incompatibilidade (como o fator Rh do sangue entre mãe e filho) transmitem mais & ldquocosmos & rdquo (alguns dos quais podem ser fatais) que são automaticamente inerentes a este meio de reprodução & ldquoexpenso & rdquo. Nos organismos sexuais, também podem surgir problemas com relação à rejeição do tecido entre a mãe e o embrião recém-formado. O sistema imunológico humano está vigilante na identificação de tecido estranho (como um embrião que carrega metade da informação genética masculina), mas os evolucionistas afirmam que o sistema reprodutivo humano & ldquoselectivamente evoluiu & rdquo este & ldquoelaborado, onipresente e caro & rdquo método de reprodução.

É nossa alegação, com base na evidência, que a complexidade, complexidade e conteúdo informativo associados à reprodução sexual exigem a conclusão de que o sexo não é um "acidente histórico histórico" resultando em bagagem evolucionária, nem um produto da própria evolução orgânica, mas sim o produto de um Criador inteligente.

Da reprodução assexuada à sexual& mdashA Origem do Sexo

Muitos organismos unicelulares se reproduzem assexuadamente. Se todos nós descendemos dessas criaturas unicelulares, como sugeriram Margulis e Sagan, então por que o método simples, porém eficiente de reprodução assexuada foi posto de lado em favor da reprodução sexuada? Dobzhansky e seus co-autores comentaram sobre essa dificuldade irônica em seu livro, Evolução:

A reprodução assexuada é a formação de novos indivíduos a partir de células de apenas um dos pais, sem formação de gametas ou fertilização por outro membro da espécie. A reprodução assexuada, portanto, não requer um pai produtor de óvulos e um pai produtor de esperma. Um único pai é tudo o que é necessário. A esporulação (a formação de esporos) é um método de reprodução assexuada entre os protozoários e certas plantas. Um esporo é uma célula reprodutiva que produz um novo organismo sem fertilização. Em certas formas inferiores de animais (por exemplo, hidra) e em leveduras, o brotamento é uma forma comum de reprodução assexuada, pois uma pequena protuberância na superfície da célula-mãe aumenta de tamanho até que uma parede se forme para separar o novo indivíduo (o botão ) do pai. A regeneração é outra forma de reprodução assexuada que permite que organismos (por exemplo, estrelas do mar e salamandras) substituam partes feridas ou perdidas.

Enquanto lutavam para explicar a existência da reprodução sexual na natureza, os evolucionistas sugeriram quatro teorias diferentes (e às vezes contraditórias), conhecidas na literatura como: (1) o princípio da loteria (2) a hipótese do banco confuso (3) o vermelho Hipótese Queen e (4) a Hipótese de Reparo de DNA. Gostaríamos de discutir cada um brevemente.

O princípio da loteria

O princípio da loteria foi sugerido pela primeira vez pelo biólogo americano George C. Williams em sua monografia, Sexo e evolução. [12] A ideia de Williams era que a reprodução sexual introduzia a variedade genética para permitir que os genes sobrevivessem em ambientes novos ou mutantes. Ele usou a analogia da loteria para transmitir o conceito de que a criação assexuadamente seria como comprar um grande número de bilhetes para uma loteria nacional, mas dando a todos o mesmo número. Sexual a reprodução, por outro lado, seria como comprar um pequeno número de bilhetes, mas dando a cada um deles um número diferente.

A ideia essencial por trás do Princípio da Loteria é que, uma vez que o sexo introduz variabilidade, os organismos teriam uma chance melhor de produzir descendentes que sobreviveriam se reproduzissem uma variedade de tipos, em vez de apenas mais do mesmo. O ponto levantado por aqueles que defendem o Princípio da Loteria é que, em sua opinião, a reprodução assexuada é mal equipada para se adaptar às condições ambientais que mudam rapidamente devido ao fato de que os descendentes são duplicatas exatas (ou seja, clones) de seus pais, e portanto, possuem inerentemente menos variação genética - variação que, em última análise, poderia levar a uma adaptabilidade radicalmente melhorada e a uma probabilidade muito maior de sobrevivência). Como Carl Zimmer escreveu sob o título de & ldquoEvolution from Within & rdquo em seu volume, Parasita Rex: & ldquoUma linha de clones pode se dar bem em uma floresta, mas e se essa floresta se transformar em uma pradaria ao longo de alguns séculos? O sexo trouxe as variações que podem permitir que os organismos sobrevivam às mudanças. & Rdquo [13] Matt Ridley acrescentou:

Seria "duas vezes tão bom" ou "duas vezes mais adequado", é claro, porque tinha o dobro da dotação genética (tendo recebido metade de cada um dos pais). Como Reichenbach e Anderson resumiram a questão:

É essa “quodiversidade na espécie”, de acordo com o princípio, que ajuda um organismo a manter sua vantagem competitiva na luta da natureza pela “sobrevivência do mais apto”. Mas o Princípio da Loteria tem passado por tempos difíceis ultimamente. Isso sugere que o sexo seria favorecido por um variável ambiente, mas uma inspeção próxima da distribuição global do sexo revela que onde os ambientes estão estábulo (como nos trópicos), sexual a reprodução é mais comum. Em contraste, em áreas onde o ambiente é instável (como em grandes altitudes ou em pequenos corpos ou água), assexual a reprodução é abundante.

A Hipótese do Tangled Bank

A hipótese do Tangled Bank sugere que o sexo evoluiu para preparar a prole para o mundo complicado ao seu redor. A fraseologia & ldquotangled bank & rdquo vem do último parágrafo de Darwin & rsquos Origem das especies, no qual ele se referiu a uma grande variedade de criaturas competindo por luz e comida em um banco & ldquotangled. & rdquo De acordo com este conceito, em qualquer ambiente onde exista intensa competição por espaço, comida e outros recursos, um prêmio é colocado na diversificação. . Como Zimmer descreveu:

A hipótese do Tangled Bank, no entanto, também passou por tempos difíceis. Em seu livro, Evolução e comportamento humano, John Cartwright concluiu:

De fato, a evidência sugere que as espécies permanecem por longos períodos de tempo sem mudar muito. Considere a seguinte admissão à luz desse ponto. De acordo com Margulis e Sagan, as bactérias "evoluíram" de forma que, em última análise, seriam responsáveis ​​pela reprodução sexual. No entanto, se for esse o caso, por que, então, as próprias bactérias permaneceram virtualmente inalteradas & mdash de um ponto de vista evolucionário & mdash por bilhões de anos de história da Terra? Em seu livro, Evolução dos organismos vivos, o eminente zoólogo francês Pierre-Paul Grass levantou exatamente esse ponto.

Além disso, deve-se notar que hoje ainda vemos organismos que se reproduzem assexuadamente, bem como organismos que se reproduzem sexualmente - o que levanta a questão óbvia: por que alguns organismos continuam a se reproduzir assexuadamente, enquanto outros têm & ldquoevolucionado & rdquo a capacidade de se reproduzir sexualmente? Não devemos os organismos assexuados já & ldquonados & rdquo variedade genética para permitir que os genes sobrevivam em ambientes mutáveis ​​ou novos (o princípio da loteria)? Eles nunca & ldquoneed & rdquo para preparar seus descendentes para o mundo complicado ao seu redor (a hipótese do banco emaranhado)?

A Hipótese da Rainha Vermelha

A hipótese da Rainha Vermelha foi sugerida pela primeira vez por Leigh Van Valen em um artigo intitulado & ldquoA New Evolutionary Law & rdquo em Teoria da evolução. [19] Sua pesquisa sugeriu que a probabilidade de organismos se extinguirem não tem relação com quanto tempo eles já podem ter sobrevivido. Em outras palavras, como Cartwright colocou: & ldquoÉ um pensamento sério que a luta pela existência nunca fica mais fácil, por mais bem adaptado que um animal possa se tornar, ele ainda tem a mesma chance de extinção que uma espécie recém-formada. & Rdquo [20] Biólogos passou a se referir ao conceito como a hipótese da rainha vermelha, em homenagem ao personagem de Lewis Carroll e rsquos Através do espelho que levou Alice em uma longa corrida que realmente não levou a lugar nenhum. Como a rainha disse à pobre Alice, & ldquoAgora, aqui, você vê, é preciso toda a corrida que você pode fazer, para se manter no mesmo lugar. & Rdquo Pense nisso como uma & ldquo; corrida armamentista quogenética & rdquo & rdquo em que um animal deve constantemente enfrentar o desafio genético de ser capaz de perseguir sua presa, escapar de predadores e resistir a infecções de organismos causadores de doenças. No mundo da Rainha Vermelha, os organismos precisam correr rápido - apenas para ficar parados! Ou seja, eles precisam constantemente & ldquorun para tentar melhorar & rdquo (e o desenvolvimento do sexo seria uma maneira de conseguir isso). No entanto, fazer isso não fornece nenhuma garantia automática de vencer a luta conhecida como & ldquosurvival of the mais apto. & Rdquo & ldquoNature & rdquo, disse o eminente poeta britânico Lord Tennyson, é & ldquedido em dentes e garras. & Rdquo Atualmente, a hipótese da Rainha Vermelha parece ser a favorita de evolucionistas de todo o mundo na tentativa de explicar a razão do & ldquowhy & rdquo do sexo.

A Hipótese de Reparo de DNA

Pense sobre isso. Por que os bebês nascem jovens? Pergunta estúpida - com uma resposta evidente, certo? Os evolucionistas sugerem o contrário. O ponto da questão é este. Nossas células somáticas (do corpo) envelhecem. Ainda assim, as células de um recém-nascido tiveram seus relógios & ldquoset de volta. & Rdquo As células somáticas morrem, mas a linhagem germinativa parece ser praticamente imortal. Por que isso acontece? Como as pessoas & ldquoold & rdquo podem produzir bebês & ldquoyoung & rdquo? Em um artigo marcante publicado em 1989, Bernstein, Hopf e Michod sugeriram que haviam descoberto a resposta:

O DNA pode ser danificado de pelo menos duas maneiras. Primeiro, a radiação ionizante ou produtos químicos mutagênicos podem alterar o código genético. Ou, segundo, uma mutação pode ocorrer por meio de erros durante o próprio processo de replicação. A maioria das mutações é deletéria (ver Cartwright [22]). Em um organismo assexuado, por definição, qualquer mutação que ocorra em uma geração será transmitida automaticamente para a próxima. Em seu livro, A Rainha Vermelha, [23] Matt Ridley comparou isso ao que ocorre quando você copia um documento, depois copia a fotocópia e, em seguida, copia essa fotocópia, etc. Eventualmente, a qualidade se deteriora gravemente. Os organismos assexuados, à medida que continuam a acumular mutações, enfrentam a desagradável perspectiva de eventualmente se tornarem incapazes de se reproduzir e inviáveis ​​- nenhum dos quais seria útil para a evolução. [Comumente conhecido como hipótese Muller & rsquos Ratchet, o mecanismo opera como uma catraca descendente em populações assexuadas com qualquer mutação deletéria que ocorre em um organismo transmitido verticalmente.]

Mas a reprodução sexuada permite que a maioria das plantas e animais criem descendentes com boas cópias de dois genes por meio de cruzamento e, portanto, ajudaria a eliminar essa catraca descendente, uma vez que as mutações, embora ainda possam ser transmitidas de uma geração para a próxima, não seriam necessariamente expresso na próxima geração (uma mutação deve aparecer nos genes de Ambas pais antes de ser expressa na prole). Como Cartwright colocou:

Mas, como Cartwright passou a admitir: & ldquoEsta teoria tem seus problemas e críticas. & Rdquo [25] Um desses problemas, expresso por Mark Ridley (nenhum parente de Matt), é: & ldquoNós não sabemos com certeza se o sexo existe para eliminar os genes ruins. & rdquo [26] Não, certamente não! E, de fato, estão começando a surgir evidências de que talvez a própria hipótese de reparo do DNA precise de um & ldquorepair. & Rdquo Como Maddox observou:

Não devemos ignorar um fato importante em tudo isso: essas teorias tentam corajosamente explicar porque o sexo existe agora, mas eles não explicam a origem de sexo. Como, exatamente, a natureza realizou a & ldquoinvenção & rdquo do processo maravilhoso que conhecemos como sexo? Ao abordar esta mesma questão, Maddox perguntou curiosamente:

Exatamente nosso ponto! Uma coisa é desenvolver uma teoria ou hipótese para explicar algo que já existe, mas é outra totalmente diferente desenvolver uma teoria ou hipótese para explicar porque aquele algo (neste caso, sexo) existe. Como Mark Ridley a contragosto admitiu: & ldquoSex não é usado simplesmente por falta de alternativa. Nada, em um sentido evolutivo, forças organismos que se reproduzem sexualmente & rdquo [29] [emp. adicionado].

Talvez Cartwright tenha resumido bem a questão quando disse: & ldquoTalvez não haja uma explicação única para a manutenção do sexo em face do custo severo. & Rdquo [30] Visto que ele está falando de uma explicação estritamente naturalística, concordaríamos plenamente. Mas gostaríamos de sugerir que não há explicação naturalista para a origem ou manutenção do sexo.

POR QUE SEXO?

Por que, então, o sexo existe? Em seu livro de 2001, Evolução: o triunfo de uma ideia, Carl Zimmer admitiu:

Do ponto de vista evolucionário, o sexo é definitivamente uma “forma ineficiente de se reproduzir”. Rdquo Pense em todas as implicações do processo sexual, incluindo a complexidade envolvida na reprodução da informação carregada no DNA. É a complexidade desse processo e a maneira como é copiado de geração em geração que praticamente levou Mark Ridley à distração em O gene cooperativo.

Novamente, de um ponto de vista evolucionário, o sexo seria considerado & ldquoabsurd. & Rdquo Mas de um Projeto ponto de vista, não é nada menos que incrível!

No entanto, há uma questão ainda mais importante do que porque o sexo existe. Quão o sexo passou a existir? A evolução depende da mudança (a palavra inglesa & ldquoevolution & rdquo deriva do latim evolvere, significando & ldquoto unroll, para alterar & rdquo). Obviamente, se tudo permanecesse igual, não haveria evolução. Os evolucionistas acreditam que as forças motrizes por trás da evolução são a seleção natural e as mutações genéticas que ocorrem ao longo de longos períodos de tempo geológico (ver Peter Ward [33]). As mutações são principalmente o resultado de erros que ocorrem durante a replicação do DNA. Existem três tipos diferentes de mutações: benéficas, deletérias e neutras (ver Mayr [34]). Mutações neutras (que reconhecidamente ocorrem) são, como seu nome indica, & ldquoneutral. & Rdquo Elas não & ldquopropel & rdquo a evolução para a frente de nenhuma maneira significativa. Mutações deletérias & ldquow serão selecionadas e serão eliminadas no devido tempo & rdquo [35] Isso, então, deixa mutações benéficas, que, de acordo com os evolucionistas, são incorporadas às espécies por seleção natural, resultando eventualmente em novos e diferentes organismos.

Mas o que tudo isso tem a ver com a origem do sexo? Os evolucionistas aderem à visão de que os primeiros organismos na Terra foram assexual, e, portanto, eles acreditam que, durante bilhões de anos de história da Terra, organismos assexuados experimentaram inúmeras mutações benéficas que os levaram a evoluir para sexual organismos. Mas a mudança de um procarioto unicelular assexuado (como uma bactéria) em um eucarioto multicelular sexual não seria um processo & ldquomagical & rdquo realizado por apenas algumas mutações benéficas bem escolhidas (como se a natureza tivesse o poder de & ldquochoose & rdquo qualquer coisa!). Na verdade, o oposto seria verdadeiro. Por quê então? Ernst Mayr, que inegavelmente se classifica como o taxonomista evolucionário mais eminente do mundo, observou em seu livro, O que é evolução: & ldquoQualquer mutação que induz mudanças no fenótipo [a constituição física externa de um organismo-BT / BH] será favorecida ou discriminada pela seleção natural. [A] ocorrência de novas mutações benéficas é bastante rara& rdquo [36] [emp. adicionado]. Mutações benéficas (a saber, aquelas que fornecem informações adicionais e instruções para o organismo) são de fato & ldquor bastante raras & rdquo Além disso, como os evolucionistas são conhecidos por admitir com bastante franqueza, as mutações que afetam o fenótipo quase sempre são prejudicial (veja Crow [37] Cartwright [38]). O famoso geneticista da Universidade de Stanford, Luigi Cavalli-Sforza (que é o chefe do Projeto Genoma Humano Internacional), abordou esse fato quando escreveu:

Ao abordar a completa ineficácia das mutações como um alegado mecanismo evolutivo, o Dr. Grass observou:

Grass não é o único evolucionista proeminente a ter tal visão em relação às mutações como uma força motriz ineficaz para a evolução. Em um discurso apresentado no Hobart College há vários anos, o falecido paleontólogo de Harvard Stephen Jay Gould falou de uma forma um tanto militante sobre o assunto quando disse:

Tudo isso levanta a questão: se as mutações são não a causa da mudança evolutiva, então o que é?

O problema da origem do sexo, entretanto, envolve mais do que & ldquojust & rdquo o fato de mutações benéficas raras e suas primas muito mais frequentes, as mutações prejudiciais e deletérias. Existe o problema adicional relacionado aos dois tipos diferentes de divisão celular que mencionamos anteriormente - mitose e meiose. Durante a mitose, tudo dos cromossomos são copiados e passados ​​da célula-mãe para as células-filhas. A meiose (do grego que significa dividir), por outro lado, ocorre apenas nas células sexuais (ou seja, óvulos e esperma) durante este tipo de replicação, apenas metade do material cromossômico é copiado e passado adiante. [Para uma descrição excelente e atualizada do complicado processo de duas partes pelo qual ocorre a meiose, consulte Mayr [42]]. Uma vez que a meiose tenha ocorrido,

São exatamente esses fatos & mdasht que a meiose supostamente & ldquoevolveu & rdquo a capacidade de reduzir pela metade o número de cromossomos (mas apenas para gametas), e que ele realmente pode fornecer um novo material & ldquimitado & rdquo & mdash que torna o processo meiótico tão incrível. E a natureza crítica da meiose para a vida como a conhecemos foi reconhecida (embora talvez a contragosto) até mesmo pelos evolucionistas. Margulis e Sagan, por exemplo, escreveram:

Esses dois evolucionistas admitiram que a meiose é crítica para a reprodução sexual. Ainda em seu volume, Verdades inclinadas, eles afirmaram inequivocamente que o sexo meiótico evoluiu & ldquo520 milhões de anos atrás. & rdquo [45] Como, digamos, as bactérias que deveriam ser responsáveis ​​pela evolução do sexo poderiam ter & ldquostabilizado um bilhão de anos atrás & rdquo (como Grass observou que fizeram) , e então 500 milhões de anos depois de essa estabilização, sofrer mutação o suficiente para & ldquoevolver & rdquo o penoso processo de meiose? Em algum ponto, os autores devem ser questionados quanto ao fundamento lógico de seu pensamento? Leia atentamente o seguinte cenário, conforme estabelecido no livro de Jennifer Ackerman & rsquos 2001, Oportunidade na Casa do Destino, e, ao fazer isso, concentre-se nos itens que colocamos em negrito com o objetivo de chamar a atenção do leitor para a natureza & ldquojust-so & rdquo do relato oferecido.

As primeiras células sexuais poderia foi. Por acaso, algum pode ter sido. Possivelmente alguns foram. Hora extra, a. Não é de se admirar que, em seus momentos mais sinceros, os evolucionistas admitam, como Ackerman acabou fazendo, que & ldquow quando se trata de sexo, habitamos um mistério. & Rdquo [47]

Observe, no entanto, a admissão de Margulis e Sagan de que & ldquomeiose parece estar conectada com a diferenciação complexa de células e tecidos. & Rdquo De fato, & mdashagora! Mas como um processo tão incrivelmente complexo como a meiose começou? O que (ou, melhor ainda, Quem) & ldquointricatly conectou-o com células complexas e diferenciação de tecidos & rdquo? Com todo o respeito, não existe um evolucionista no planeta que tenha sido capaz de apresentar uma explicação adequada (muito menos crível) sobre como as células somáticas se reproduzem por mitose (mantendo assim o número cromossômico padrão da espécie em cada célula), enquanto os gametas são produzidos por meiose & mdashem que o número de cromossomos é reduzido pela metade, de modo que, na união dos gametas masculino e feminino durante a reprodução, o número padrão é restabelecido.

Conclusão

Lewis Thomas, o médico conceituado que serviu por muitos anos como presidente e chanceler do prestigioso Sloan-Kettering Cancer Center em Manhattan, não conseguiu conter seu entusiasmo nem seus elogios ao sistema que conhecemos como "reprodução quossexual". livro dele, A Medusa e o Caracol, ele escreveu sobre o & ldquomiracle & rdquo de como uma célula de esperma se forma com um óvulo para produzir a célula que conhecemos como zigoto, que, nove meses depois, se tornará um ser humano recém-nascido. Ele concluiu:

O dinheiro do Dr. Thomas está perfeitamente seguro. Ninguém foi capaz de explicar & mdash de um ponto de vista evolutivo & mdash a origem do sexo, a origem do processo meiótico incrivelmente complexo que torna o sexo possível ou o desenvolvimento intrincado do embrião (que é uma maravilha do design). Na concepção, os cromossomos herdados do espermatozóide são emparelhados com os cromossomos herdados do óvulo para dar ao novo organismo seu complemento cromossômico completo. Os teóricos da evolução pedem que acreditemos que ocorrências aleatórias e fortuitas trouxeram esse processo maravilhosamente interdependente de, primeiro, dividir a informação genética em metades iguais e, segundo, recombinar por meio da reprodução sexual. Não só é necessário um processo intrincado para produzir um espermatozóide ou óvulo em primeiro lugar via meiose, mas outro mecanismo igualmente intrincado também é necessário para reunir a informação genética durante a fertilização a fim de produzir o zigoto, que se tornará o embrião, que se tornará o feto, que eventualmente se tornará o recém-nascido. A ideia de que tudo isso & ldquojust evoluiu & rdquo é indigna de consideração ou aceitação, especialmente à luz das evidências agora disponíveis.

A maneira altamente complexa e intrincada com que o corpo humano reproduz a descendência não é uma questão de mero acaso ou um papel de sorte dos dados. & Rdquo Em vez disso, é o produto de um Criador inteligente. Albert Einstein disse isso bem quando afirmou: & ldquoDeus não joga dados com o universo. & Rdquo [49]


A teoria moderna da evolução biológica: uma síntese expandida

Em 1858, dois naturalistas, Charles Darwin e Alfred Russel Wallace, propuseram independentemente a seleção natural como o mecanismo básico responsável pela origem de novas variantes fenotípicas e, em última instância, novas espécies. A large body of evidence for this hypothesis was published in Darwin's Origin of Species one year later, the appearance of which provoked other leading scientists like August Weismann to adopt and amplify Darwin's perspective. Weismann's neo-Darwinian theory of evolution was further elaborated, most notably in a series of books by Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr, Julian Huxley and others. In this article we first summarize the history of life on Earth and provide recent evidence demonstrating that Darwin's dilemma (the apparent missing Precambrian record of life) has been resolved. Next, the historical development and structure of the "modern synthesis" is described within the context of the following topics: paleobiology and rates of evolution, mass extinctions and species selection, macroevolution and punctuated equilibrium, sexual reproduction and recombination, sexual selection and altruism, endosymbiosis and eukaryotic cell evolution, evolutionary developmental biology, phenotypic plasticity, epigenetic inheritance and molecular evolution, experimental bacterial evolution, and computer simulations (in silico evolution of digital organisms). In addition, we discuss the expansion of the modern synthesis, embracing all branches of scientific disciplines. It is concluded that the basic tenets of the synthetic theory have survived, but in modified form. These sub-theories require continued elaboration, particularly in light of molecular biology, to answer open-ended questions concerning the mechanisms of evolution in all five kingdoms of life.


The Origin of Mind:

Darwin considered an understanding of the evolution of the human mind and brain to be of major importance to the evolutionary sciences. This ground-breaking book sets out a comprehensive, integrated theory of why and how the human mind has developed to function as it does. Geary proposes that human motivational, affective, behavioral, and cognitive systems have evolved to process social and ecological information (e.g., facial expressions) that covaried with survival or reproductive options during human evolution.

Further, he argues that the ultimate focus of all of these systems is to support our attempts to gain access to and control of resources—more specifically, the social (e.g., mates), biological (e.g., food), and physical (e.g., territory) resources that supported successful survival and reproduction over time. In this view, Darwin's conceptualization of natural selection as a "struggle for existence" becomes, for us, a struggle with other human beings for control of the available resources.

This struggle provides a means of integrating modular brain and cognitive systems such as language with those brain and cognitive systems that support general intelligence. To support his arguments, Geary draws upon an impressive array of recent findings in cognitive science and neuroscience, as well as primatology, anthropology, and sociology.

The book also explores a number of issues that are of interest in modern society, including how general intelligence relates to academic achievement, occupational status, and income. Readers will find this book a thought-provoking read and an impetus for new theories of mind.

  1. Introduction and Overview
  2. Natural and Sexual Selection
  3. Hominid Evolution and the Motivation to Control
  4. Evolution and Development of Brain and Cognition
  5. Modular Domains of the Human Mind
  6. Heuristics and Controlled Problem Solving
  7. Evolution of Control-Related Mental Models
  8. Evolution of General Intelligence
  9. General Intelligence in Modern Society

David C. Geary received his Ph.D. in developmental psychology in 1986 from the University of California at Riverside and from there held faculty positions at the University of Texas at El Paso and the University of Missouri, first at the Rolla campus and then in Columbia. Dr. Geary is Department Chair and Professor of Psychological Sciences, and from 2000 to 2003 was the University of Missouri's Middlebush Professor of Psychological Sciences.

He has published more than 110 articles and chapters across a wide range of topics, including cognitive and developmental psychology, education, evolutionary biology, and medicine. His first two books, Children's mathematical development (1994) and Male, female: The evolution of human sex differences (1998), were also published by the American Psychological Association.

He has given invited addresses in a variety of departments (anthropology, biology, behavior genetics, computer science, education, government, mathematics, neuroscience, physics, and psychology) and Universities throughout the United States, as well as in Belgium, Canada, Germany, and Italy. In addition to these activities, he was one of the primary contributors to the Mathematics Framework for California Public Schools: Kindergarten through grade twelve. Among many distinctions is the Chancellor's Award for Outstanding Research and Creative Activity in the Social and Behavioral Sciences (1996).

This book is extraordinarily well-organized, and the prose is clear and readable. Highly recommended.
—CHOICE Magazine

A coherent and satisfying framework for the sciences of mind…invaluable both as a reference work and as a road map for the sprawling territory covered by modern psychology and neighboring sciences.
—Steven Pinker, Johnstone Professor of Psychology, Harvard University, author of How the Mind Works e The Blank Slate


Características principais

  • Forms a valuable source of recent references on the current research in crustacean reproductive physiology
  • Covers various mating and breeding systems, providing illustrative examples for sexual selection, parental care of developing eggs and embryos, and the evolution of other reproductive behaviors
  • Features contributions written in the form of review articles, enabling readers to not only gain information in the respective subject, but also help them stimulate ideas in their chosen field of research
  • Includes a glossary created by the author to define technical terms
  • Demonstrates the ability of crustacean species to serve as useful model systems for other organisms, to investigate issues related to sexual conflict, mate choice, and sperm competition
  • Discusses techniques in endocrine research to help researchers in aquaculture develop protocols in the control of reproduction

At once a spirited defense of Darwinian explanations of biology and an elegant primer on evolution for the general reader, What Evolution Is poses the questions at the heart of evolutionary theory and considers how our improved understanding of evolution has affected the viewpoints and values of modern . More »


On these grounds I drop my anchor

Darwin's Na origem das espécies went through six editions between 1859 and 1872, over the course of which he refined some points, answered critics, and cited new discoveries supporting his arguments (e.g., Kottler 1978, Sulloway 1979, Rhodes 1987). Natural selection had its ups and downs, and for many decades after the Origem's publication, the idea was more down than up—Darwin was far more successful in convincing readers of the reality of transmutation than of his proposed mechanism driving the process. The essence of Darwin's vision for common descent by natural selection, gradually and over immense time periods resulting in marvelous adaptations and the ever-branching “tree of life,” remains very much intact today by the end of his century, however, many subscribed instead to neo-Lamarckian processes, concepts of evolution as an unfolding plan of organic progression, and “hopeful monsters” and other models of saltational evolution ( Bowler 1983).

Darwin's belief in the primacy of natural selection wavered little in his later years, and he pointed out that he never argued that it was the sole agent of transmutation, despite claims to the contrary. He asserts in the Origem's final edition that while “it has been stated that I attribute the modification of species exclusively to natural selection, I may be permitted to remark that in the first edition of this work, and subsequently, I placed in a most conspicuous position—namely, at the close of the Introduction—the following words: ‘I am convinced that natural selection has been the main but not the exclusive means of modification.’ This has been of no avail,” he lamented “Great is the power of steady misrepresentation.”

Although there was debate over the process of evolution, evolution itself quickly became the cornerstone of biology that it is today. Darwin was steadfast in his belief in the scientific process that led him to his insights, a commitment to natural law reflected in the epigraphs (Bacon and Whewell) he selected for the Origem. Ultimately, it was the astonishing range of observations and phenomena explicable once a process of transmutation is posited that convinced most of his readers of evolutionary change, just as it had convinced him years earlier. “I fully admit there are very many difficulties,” he wrote to Asa Gray shortly after the Origem was published, “but I cannot possibly believe that a false theory would explain so many classes of facts as I think it certainly does explain. On these grounds I drop my anchor, and believe that the difficulties will slowly disappear” (Burkhardt et al., vol. 7, p. 369).

The light shed by evolutionary theory today on even more “classes of facts” than Darwin could have imagined is an excellent starting point in educating students and the general public about this remarkable science. In doing so, we might profitably take a page from Darwin's playbook and teach Darwin with Darwin himself ( Costa 2003). The most readily appreciated argument in support of the reality of species change is the very one that convinced the young Darwin: the expansive explanatory power of the concept, tying together seemingly disparate fields. Most of Darwin's contemporaries saw how compellingly his theory unified biogeography, paleontology, embryology, instinct, and other fields. Modern students are in a position to appreciate a far more expansive unification, encompassing new disciplines unknown to Darwin—the fruits of more than a century of research since the Origem's final edition.

Drawing on Darwin's own intellectual odyssey and the way in which he argued for his theory, we can at once highlight the creative process of scientific discovery, illuminate the rich interplay of induction and deduction in formulating hypotheses, and show how predictions can be framed and tested on the basis of those hypotheses. My approach in the classroom is to draw on the rich literature of Darwin and Darwiniana, from diaries and notebooks to letters, books, and articles, a stunning corpus that, together with more contemporary scholarly works, traces the arc of Darwin's life and thought for my students, much as I have tried to do here. This narrative also reveals the woefully misguided dismissal of Darwin's ideas as “only a theory,” or merely an offhand notion that Darwin cooked up in a day, for the pernicious misconceptions that they are. That such views remain pervasive in our culture is symptomatic of a persistent misunderstanding of the nature of science, a misunderstanding that threatens to undermine American scientific leadership and global competitiveness if left unaddressed ( NAS 2008).

The happy occasion of the dual Darwin anniversary of 2009 presents an opportunity to do more than celebrate the achievements of Darwin, Wallace, and their successors, and the exciting state of evolutionary biology today. It is also an occasion to reflect on how we can best teach our subject. For starters, I would look to Darwin. Let us also drop our anchor on his philosophical grounds, and follow his lead from there.

Agradecimentos

I thank the innumerable Darwin scholars whose labors of love have bestowed upon the world so much exciting Darwin literature, and Leslie Costa and three anonymous reviewers for helpful comments and criticisms on the manuscript.


The Biology of Reproduction

This book has been cited by the following publications. This list is generated based on data provided by CrossRef.
  • Publisher: Cambridge University Press
  • Online publication date: September 2019
  • Print publication year: 2019
  • Online ISBN: 9781108758970
  • DOI: https://doi.org/10.1017/9781108758970
  • Subjects: Plant Sciences, Life Sciences, Zoology

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Book description

Reproduction is a fundamental feature of life, it is the way life persists across the ages. This book offers new, wider vistas on this fundamental biological phenomenon, exploring how it works through the whole tree of life. It explores facets such as asexual reproduction, parthenogenesis, sex determination and reproductive investment, with a taxonomic coverage extended over all the main groups - animals, plants including 'algae', fungi, protists and bacteria. It collates into one volume perspectives from varied disciplines - including zoology, botany, microbiology, genetics, cell biology, developmental biology, evolutionary biology, animal and plant physiology, and ethology - integrating information into a common language. Crucially, the book aims to identify the commonalties among reproductive phenomena, while demonstrating the diversity even amongst closely related taxa. Its integrated approach makes this a valuable reference book for students and researchers, as well as an effective entry point for deeper study on specific topics.

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'Fusco’s and Minelli’s The Biology of Reproduction is impressive in scope. Rather than adopting a more restricted perspective on reproduction - be it on reproduction in mammals, animals, or plants - this book provides a comprehensive overview of the various similarities and variations of this central biological phenomenon across the whole tree of life. In an easily accessible style and exemplified through a wide range of illustrations, it offers the reader a great stepping stone to more in-depth comparative studies. Its greatest strengths are twofold. First, through its impressive taxonomic coverage it directly counteracts longstanding biases in our understanding of reproduction imposed through the selective use of a few model organisms. Second, the authors nicely link empirical findings with conceptual discussions on biological individuality and the boundaries between reproduction and development. Thus, this book is of use not only for biology students and professors but also for philosophers of biology. Altamente recomendado.'

Jan Baedke - Ruhr-Universität Bochum, Germany

'Crucially, The Biology of Reproduction successfully identifies the commonalties among reproductive phenomena, while demonstrating the diversity even amongst closely related taxa. Its integrated approach makes The Biology of Reproduction a valuable reference book for students and researchers, as well as an effective entry point for deeper study on specific topics.'

James A. Cox Source: Midwest Book Review

‘[Giuseppe Fusco and Alessandro Minelli] have created an excellent new resource on a subject that is almost impossible to define, bringing together diagrams, photographs, and illustrations from many sources. This is truly a reference work, yet it prominently features accessibility … Readers will no doubt find the coverage of this interplay interesting.’

‘Overall, The Biology of Reproduction offers readers a very comprehensive review of reproductive biology that cuts across all clades. This will be especially valuable for biologists who do most of their work within a relatively small subset of organisms, and for whom many novel reproductive strategies may be unknown … the book will be valuable to anyone seeking a detailed reference for comparative reproductive biology, where it makes sense to prioritize breadth ahead of depth. Moreover, it would also be a suitable choice as a textbook for a course on reproductive biology or the evolution of reproductive systems (at either the undergraduate or postgraduate level), since the text is organized well and easy to read.’

P. William Hughes Source: Evolution

‘… places reproduction at the forefront and beautifully summarizes the vast array of reproductive strategies from a diverse range of organisms, including bacteria, plants and animals. This book is unparalleled in scope and in addition to covering the natural history of reproduction and highlighting fascinating life-history strategies … covers the fundamental aspects of reproduction including key definitions, genetics and cytogenetics, and sex determination … well-written and organized with excellent taxonomic and subject indexes … this book is beautifully illustrated with informative and well-thought-out diagrams. The Biology of Reproduction is, therefore, suitable as an introductory or a more advanced text … is also a valuable primer for students and researchers interested in comparative and evolutionary reproductive biology … provides a comprehensive introduction to the diverse range of reproductive strategies found in nature and in doing so clarifies key terminology and concepts in a text which will be equally valuable to the student and expert alike.’

Elizabeth J. Duncan Source: Invertebrate Reproduction & Development

‘Fusco and Minelli’s The Biology of Reproduction is a much-needed and welcome addition. It allows readers to place whatever model system and aspect of reproductive biology they seek into a broader context, across levels of biological organization but also in relation to the breathtaking diversity that exists among living systems in when, where, and by what means the continuity of life is made possible.’


The modern theory of biological evolution: an expanded synthesis

In 1858, two naturalists, Charles Darwin and Alfred Russel Wallace, independently proposed natural selection as the basic mechanism responsible for the origin of new phenotypic variants and, ultimately, new species. A large body of evidence for this hypothesis was published in Darwin’s Origem das especies one year later, the appearance of which provoked other leading scientists like August Weismann to adopt and amplify Darwin’s perspective. Weismann’s neo-Darwinian theory of evolution was further elaborated, most notably in a series of books by Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr, Julian Huxley and others. In this article we first summarize the history of life on Earth and provide recent evidence demonstrating that Darwin’s dilemma (the apparent missing Precambrian record of life) has been resolved. Next, the historical development and structure of the “modern synthesis” is described within the context of the following topics: paleobiology and rates of evolution, mass extinctions and species selection, macroevolution and punctuated equilibrium, sexual reproduction and recombination, sexual selection and altruism, endosymbiosis and eukaryotic cell evolution, evolutionary developmental biology, phenotypic plasticity, epigenetic inheritance and molecular evolution, experimental bacterial evolution, and computer simulations (in silico evolution of digital organisms). In addition, we discuss the expansion of the modern synthesis, embracing all branches of scientific disciplines. It is concluded that the basic tenets of the synthetic theory have survived, but in modified form. These sub-theories require continued elaboration, particularly in light of molecular biology, to answer open-ended questions concerning the mechanisms of evolution in all five kingdoms of life.

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The Costs Of Sex: Facing Real-world Complexities

Understanding the maintenance of sexual reproduction constitutes a difficult problem for evolutionary biologists because of the immediate costs that sex seems to incur. Typically, general benefits to sex and recombination are investigated that might outweigh these costs. However, several factors can strongly influence the complex balance between costs and benefits of sex these include constraints on the evolution of asexuality, ecological differentiation, and certain life-history traits. We review these factors and their empirical support for the first time in a unified framework and find that they can reduce the costs of sex, circumvent them, or make them inapplicable. These factors can even tip the scales to a net benefit for sex. The reviewed factors affect species and species groups differently, and we conclude consequently that understanding the maintenance of sex could turn out to be more species-specific than commonly assumed. Interestingly, our study suggests that, in some species, no general benefits to sex and recombination might be needed to understand the maintenance of sex, as in our case study of dandelions.

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