Biologia Comparada e Escolas Sistemáticas

Introdução

A Zoologia deixou de ser uma ciência puramente descritiva para se tornar uma ciência com objetivos mais amplos. Atualmente, além de descrever a diversidade animal, ela procura também estabelecer relações entre os animais e entre estes e o meio ambiente.

Desta forma, faz-se necessária uma introdução aos métodos de estudo comparativos utilizados nesta nova óptica da Zoologia. Dependendo do enfoque, a Biologia pode ser desmembrada em dois ramos principais: Biologia Geral e Biologia Comparada.

Objetivos:

Biologia Geral e Biologia Comparada

Na Biologia Geral, são estudados os processos biológicos dos organismos, caso a caso. Um fisiologista, por exemplo, pode estudar como funciona um determinado órgão excretor, como ele filtra os líquidos corpóreos e/ou como reabsorve íons e moléculas.

Um bioquímico pode estar interessado em estudar o funcionamento de uma determinada proteína, verificando a que temperatura ela desnatura, ou seja, tem suas características alteradas, a qual sítio se liga, e assim por diante.

De forma similar, um zoólogo pode estar interessado no comportamento de uma espécie de macaco, passando a observar como ele corteja a fêmea, como se comporta perante o grupo e quais estratégias utiliza para obter alimento.

Portanto, o objeto de estudo da Biologia Geral é um organismo, um órgão ou uma determinada molécula, não requerendo, na maioria dos casos, um estudo comparativo que permita estabelecer grau de parentesco ou ancestralidade.

A Biologia Comparada, por sua vez, representa o ramo que estuda diferentes grupos de organismos, comparando-os quanto às suas formas ou estruturas. Um fisiologista, neste ramo da Biologia, pode comparar as diversas estruturas excretórias observadas em diferentes grupos de animais e, dessa forma, avaliar o que é comum aos vários grupos e o que lhes é diferente.

Já um bioquímico pode estudar a ocorrência de uma determinada proteína em diferentes grupos animais. Esse mesmo pesquisador pode avaliar a similaridade entre elas e a possível relação entre a existência dessas proteínas em determinados organismos, associando-as ao tipo de vida dos organismos ou ao ambiente onde vivem.

Um zoólogo pode estudar a ocorrência de uma determinada estrutura ou de um comportamento em diferentes grupos animais: pode comparar o comportamento de cortejo do macho de um macaco ao de uma ave e ao de um inseto.

Estudos comparativos permitem avaliar se uma determinada estrutura, ou um determinado comportamento, surgiu de forma independente nos diversos grupos. O surgimento independente pode ter ocorrido como uma adaptação ao ambiente e ao modo de vida.

Tal estrutura ou comportamento, que ocorre em diversos grupos, pode ter sido herdado de um ancestral comum a estes, estabelecendo, portanto, um grau de parentesco.

A Biologia Comparada tem uma visão evolutiva sem a qual se torna difícil a compreensão dos aspectos naturais e da diversidade biológica. Logo, a Biologia Comparada, em um sentido amplo, é o estudo da diversidade biológica numa perspectiva histórica.

Nesse novo enfoque, a Zoologia estuda os animais numa perspectiva comparativa e histórica.

Diversidade biológica

O estudo da Biologia Comparada requer um conhecimento da diversidade biológica, que pode expressar-se por, pelo menos, duas formas:

Para um leigo, pode parecer que a diversidade biológica é pequena e bem conhecida. No entanto, trata-se de uma visão muito restrita, já tendo sido descritas cerca de 5 milhões de espécies de animais, plantas e demais grupos.

Florestas Tropicais
Podemos observar aqui, de forma resumida e simplificada, um pouco sobre as florestas tropicais. Podemos ver também a maior floresta tropical do planeta, a Amazônia sul-americana, que corresponde a 2/5 da América do Sul e a metade do Brasil.
Espécies Marinhas de Grandes Profundidades
Veja sobre alguns seres abissais (peixes), hoje em dia conhecidos.

Estudos efetuados em florestas tropicais mostram que a diversidade nesses ambientes é muito maior do que se conhece atualmente. Estima-se que o número de artrópodes pode chegar a mais de 2 milhões de espécies. Além disso, muitas espécies marinhas de grandes profundidades são, praticamente, desconhecidas. Dessa forma, acredita-se que a diversidade biológica é muito maior do que se conhece atualmente.

A Biologia Comparada compõe-se de três elementos distintos:

Sistemática e taxonomia

Sistemática ou taxonomia
Termos considerados sinônimos. Significam o estudo da diversidade orgânica e do tipo de relacionamento existente entre populações, espécies ou grupos de organismos, incluindo a teoria e prática de identificação, classificação e nomenclatura. Eventualmente alguns pesquisadores consideram que o termo sistemática tem uma abrangência maior do que taxonomia. Veja as definições para cada termo no material de apoio (Classificação Zoológica Parte I e Parte II).

Até um passado recente, a descrição de organismos e de semelhanças e diferenças nas suas caraterísticas era efetuada por naturalistas num ramo da Zoologia denominado sistemática ou taxonomia. A sistemática ou taxonomia tinha ainda a função de classificar os organismos de uma forma ordenada, baseando-se apenas nas semelhanças entre os organismos.

A sistemática ou taxonomia tinha ainda a função de classificar os organismos de uma forma ordenada, baseando-se apenas nas semelhanças entre os organismos.

A partir do século XIX, começam a surgir as primeiras ideias de que as espécies de organismos não eram fixas. Até então, acreditava-se que os organismos, frutos de uma criação divina, não se modificavam ao longo do tempo, ou seja, toda a diversidade atual teria sido criada por Deus, mantendo-se inalterada por toda a história geológica da Terra.

Relacionamento Filogenético
História das relações de parentesco entre grupos de organismos.
Classificação
Ato de agrupar os organismos em cate-gorias ou classes, propondo uma ordem hierárquica entre tais categorias.

A ideia de que os organismos mudavam ao longo do tempo e de que tais mudanças poderiam ser transmitidas de uma geração para outra foi bem estabelecida com o surgimento da teoria da evolução biológica. Esta ideia foi desenvolvida, simultaneamente, por Charles Darwin e Alfred Wallace em 1858 e ganhou repercussão com a publicação, em 1859, do livro de Darwin "A Origem das Espécies pela Seleção Natural" (leia na íntegra, em inglês). Os conceitos de parentesco (ou de Relacionamento Filogenético e ancestralidade comum, bases da teoria evolutiva, foram aceitos pela comunidade científica, mas demoraram a ser incorporados na prática de catalogação e classificação das espécies.

Durante muito tempo, a classificação das espécies ainda era baseada em critérios simples de graus de semelhança e de diferença entre elas.

Entomólogo
Zoólogo especializado no estudo de insetos.

Nas décadas de 1950/60, o entomólogo alemão Willi Hennig, ao lançar os fundamentos de sua teoria denominada sistemática filogenética, provocou uma revolução no conceito de sistemática, por incorporar a evolução biológica em seu método.

Conceitos já estabelecidos por Darwin, como os de organismos ancestrais e descendentes com modificações, foram incluídos nesta teoria. As contribuições mais importantes de Hennig foram as de fornecer uma definição precisa de relacionamento biológico e de desenvolver uma metodologia capaz de reconstruir as relações de parentesco entre as espécies.

De forma geral, no método proposto por Hennig, o conceito de relacinamento entre grupos animais é relativo e está ilustrado na figura 2.2.

Figura 2.2
Figura 2.2: Hipótese de relacionamento filogenético entre uma estrela-do-mar, um tubarão, uma sardinha e uma lagartixa

Considerando este método, acompanhe com atenção o seguinte desenvolvimento.

A sardinha e a lagartixa são mais relacionadas entre si do que o são com o tubarão ou com a estrela-do-mar. Isto acontece porque a sardinha e a lagartixa se originaram do ancestral comum denominado X. Neste caso, X é um ancestral exclusivo da sardinha e da lagartixa e somente deles, não sendo ancestral do tubarão e nem da estrela-do-mar.

Por sua vez, o tubarão tem em comum com a sardinha e a lagartixa o ancestral Y, o qual não é o mesmo ancestral da estrela-do-mar.

Levando-se em conta a história evolutiva, pode-se considerar que um animal ancestral Z, que viveu no tempo 0 (T0), originou, no tempo 1 (T1), dois animais diferentes: a estrela-do-mar e o animal ancestral Y. Em T2, o ancestral Y originou o tubarão e o animal ancestral X que, por sua vez, em T3, originou a sardinha e a lagartixa.

Apesar das semelhanças de forma entre o tubarão e a sardinha, ambos denominados peixes, a afinidade maior da sardinha é com a lagartixa, devido ao fato de ambas compartilharem um ancestral comum X. Portanto, considera-se a sardinha como pertencente ao grupo-irmão da lagartixa e, por sua vez, o tubarão como pertencente ao grupo-irmão que inclui a sardinha e a lagartixa.

Hennig mostrou, com o seu método, como a sistemática deve refletir a história evolutiva dos grupos em uma relação de descendência com ancestralidade comum.

O conceito de sistemática foi então ampliado, tendo por principais objetivos:

Atualmente, a sistemática é uma ciência complexa, interpretativa e experimental e inclui uma gama enorme de diferentes áreas da investigação biológica, como a Ecologia de Populações, a Biogeografia e a Genética.

A sistemática é importante não apenas para conhecer a diversidade de formas, mas também para que se possa avaliar a história da vida no planeta, como surgiram estas formas e quais as condições ambientais que permitiram o seu aparecimento.

É essencial que o estudante de Biologia tenha uma noção básica acerca das principais escolas sistemáticas, ou taxonômicas, e as teorias atuais de classificação e reconstrução filogenética. Vamos, então, tratar delas agora.

Escolas Sistemáticas

Na sistemática, as linhas ou escolas de pensamento têm por objetivo principal explicar e ordenar a natureza da diversidade dos organismos.

Os animais são reunidos em função de critérios de semelhanças, formando grupos e subgrupos, conforme a maior ou menor afinidade. Normalmente, os resultados dessa ordenação são apresentados na forma de classificações, árvores genealógicas ou sob a forma de um texto, narrando, discutindo e estabelecendo a história evolutiva dos grupos, também denominada Cenário Evolutivo. As diferenças quanto aos critérios utilizados para reunir os grupos de organismos, a utilização ou não do conceito de evolução e as teorias nas quais se baseiam para classificar os animais fazem com que os próprios pesquisadores sejam agrupados em diferentes escolas sistemáticas.

A seguir, iremos apresentar uma síntese sobre cada uma destas escolas, que foram, em sua maioria, nomeadas pelo zoólogo e evolucionista Ernst Mayr.

Escola Tradicional

Esta escola sistemática entende que as atividades de classificação não necessitam de um embasamento filosófico, ou seja, ela não apresenta nem teoria nem método para ordenar o conhecimento. As classificações são baseadas no conhecimento de taxonomistas profissionais e se realizam como uma atividade catalogatória semelhante à de um colecionador de selos ou de moedas, que separa ou agrupa coisas considerando suas semelhanças ou diferenças.

Os animais como a minhoca, a aranha, a estrela-do-mar e a lombriga, ao contrário do cachorro, do jacaré e do peixe, não apresentam uma coluna vertebral. Desta forma, um pesquisador poderá classificá-los em dois grupos:

Assim, o pesquisador definiria o Grupo I de Vertebrados, por apresentarem como característica "Coluna Vertebral"; e o Grupo II de Invertebrados, por não apresentarem tal característica.

Os grupos estudados foram reunidos considerando as maiores ou menores semelhanças observadas pelo pesquisador, a fim de organizar, em classes, a diversidade biológica.

Nessa escola, o pesquisador, mais do que qualquer um, seria o responsável por propor a classificação, através de sua sensibilidade e por conhecer as semelhanças e diferenças dos grupos.

Embora a ideia de evolução seja amplamente difundida, e provavelmente aceita pelo pesquisador, não existe o compromisso de que tal conceito esteja presente no seu critério de classificação.

Escola Fenética

Fenéticas
Termo criado por Mayr para designar a taxonomia numérica. A palavra tem origem grega: phaínein = mostrar, expressar + ethos = comum a um grupo de indivíduos, significando semelhança aparente comum a um grupo.

Na Escola Fenética, também denominada taxonomia numérica, a organização do conhecimento sobre a diversidade dos organismos se baseia em um conjunto de métodos matemáticos bem claros, porém não está fundamentada em uma teoria biológica.

Este conjunto visa a reunir grupos animais com o maior número possível de semelhanças observáveis. As características de cada organismo são quantificadas através de critérios matemáticos, e a similaridade entre eles é expressa por porcentagens de semelhanças e distâncias geométricas entre os organismos. Em função das distâncias calculadas, os organismos são reunidos em grupos e subgrupos.

A Escola Fenética surgiu na década de 1950, nos Estados Unidos, coincidindo com o aparecimento dos primeiros computadores de grande capacidade e das primeiras calculadoras científicas. Os feneticistas, ao trabalharem com o maior número possível de semelhanças, desvinculam-se de um enfoque evolutivo e das relações filogenéticas dos grupos estudados.

Como observou o zoólogo e evolucionista George Gaylord Simpson, o grande problema da escola fenética é o seguinte: "os membros de um grupo são similares porque eles têm um mesmo ancestral comum. Não é porque eles são similares que pertencem ao mesmo grupo", assim como "dois irmãos não são gêmeos idênticos porque se parecem, mas porque são derivados do mesmo zigoto".

Gary Brusca e Richard Brusca
Brusca, G. & Brusca, R, 1991. Invertebrates. Sinauer, Massachusett. 922p.

Os zoólogos Gary Brusca e Richard Brusca também usam uma analogia para explicar o problema de se considerar apenas a maior similaridade entre grupos: "dois primos podem se parecer mais um com o outro do que com os seus respectivos irmãos, mas conhecendo a genealogia da família sabemos que os irmãos são mais relacionados uns aos outros do que cada um com seu primo".

A Escola Fenética apresenta alguns pontos em comum com a escola tradicional, como a utilização de critérios de similaridade e, principalmente, a não fundamentação na teoria evolutiva. Essencialmente, a Escola Fenética se diferencia da taxonomia tradicional pelo emprego de métodos quantitativos e pela utilização de um número maior de características semelhantes entre os organismos.

Escola Evolutiva

A Escola Evolutiva, também denominada Escola Gradista, ao contrário da tradicional e da fenética, está embasada na teoria sintética da evolução, ou Neodarwinismo. Contudo, os gradistas ou taxonomistas evolutivos não desenvolveram nenhum método para organizar o conhecimento sobre a diversidade biológica.

Grados
Do latim gradus = passo, evolução, degrau, ordem.

Os critérios para reunir grupos de organismos têm como suporte o conceito de grados. Os grados são definidos como a expressão dos graus da história evolutiva dos grupos. Conforme este conceito, um determinado grupo, que tenha atingido a habilidade de explorar um ambiente muito diferente, receberia um status separado do que têm seus ancestrais, ou seja, passaria de um grado para outro que lhe é superior.

Sangue Frio
Os animais de sangue frio são denominados pecilotérmicos.

Um bom exemplo é encontrado entre os vertebrados. Os peixes, habitantes de ambientes aquáticos, representariam a forma mais parecida com o ancestral dos demais vertebrados. A invasão do ambiente terrestre seria um grado na história evolutiva dos vertebrados. Desta forma, os demais vertebrados que se adaptaram às novas condições do ambiente seriam reunidos em um novo grupo ou grado, o dos Tetrapoda que, como os peixes, apresentam sangue frio.

Por sua vez, entre os Tetrapoda surgiram formas capazes de controlar a temperatura corpórea, denominadas animais de sangue quente ou homeotérmicos. Tais formas teriam surgido como dois grados independentes: as aves com capacidade de voo e com penas, e os mamíferos com pêlos e glândulas mamárias.

Tanto a taxonomia tradicional como a evolutiva utilizam-se da intuição como ferramenta para estabelecer o relacionamento entre grupos de organismos, ou seja, não demonstram claramente como e o que fazem, estabelecendo grupos baseados em critérios muito subjetivos.

Escola Cladista

Sistemática filogenética
Embora para alguns pesquisadores existam diferenças entre sistemática filogenética e cladismo, a abordagem adotada nesta disciplina considerará os dois termos como sinônimos.
Willi Hennig (1913 -1976)
Entomólogo alemão, publicou em 1950 o livro Grundzüge einer Theorie der Phylogenetischen Systematik. Durante 16 anos, suas ideias ficaram praticamente desconhecidas para a comunidade científica. Somente em 1966, elas foram difundidas, com a publicação em inglês da síntese de seu método de reconstrução filogenética, inicialmente denominada sistemática filogenética. Atualmente, o termo mais utilizado para esta escola de pensamento é cladismo.

Esta escola sistemática trabalha com o método originalmente proposto por Willi Hennig. O Cladismo, algumas vezes chamado de sistemática filogenética, é fundamentado na teoria da evolução orgânica e apresenta uma metodologia compatível com ela. Isto significa que os grupos são formados por relações de parentesco estabelecidas através de um ancestral comum.

A meta principal dessa escola é propor hipóteses testáveis de relacionamento genealógico entre grupos naturais. Estes são definidos como grupos formados por organismos que possuem um mesmo ancestral comum.

Como uma metodologia sistemática, o Cladismo é baseado na passagem, do ancestral para seu descendente, das características que se modificam ao longo da genealogia do grupo. O estabelecimento de agrupamentos naturais é determinado a partir de características modificadas que são novidades evolutivas, herdadas de um ancestral comum que já as possuía.

Resumo

Você viu que, atualmente, a Zoologia tem objetivos bem mais amplos do que a descrição de animais. Isto é feito através de estudos de Biologia Comparada, onde características de diferentes animais são comparadas a fim de se reconstruir a história evolutiva dos grupos. A sistemática, como ramo da Zoologia, procura ordenar o conhecimento biológico estabelecendo classificações. Você aprendeu que existem diversas escolas de pensamento na sistemática, entre elas se destacam: Escola Evolutiva, Escola Tradicional, Escola Cladista e Escola Fenética. As principais diferenças entre elas são a utilização ou não do conceito de evolução nos seus critérios de classificação e a subjetividade dos métodos que utilizam.