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terça-feira, 17 de dezembro de 2024

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As pessoas não são ervilhas – por que a educação genética precisa de uma revisão

As décadas de genética desatualizada ensinada na maioria das escolas dos EUA alimentam conceitos errados sobre raça e diversidade humana. Um antropólogo biológico clama por mudança.
Uma pessoa vestindo uma túnica preta se agacha ao lado de um prédio branco para cuidar de um canteiro de ervilhas.

Os currículos de genética ainda se concentram frequentemente nas experiências de hereditariedade do padre austríaco do século XIX, Gregor Johann Mendel, com plantas de ervilha. O padre Jozef Rzonca está agachado no jardim onde Mendel conduziu sua famosa pesquisa.

Michael Heitmann/aliança de imagens/Getty Images

Em uma longa viagem de ônibus no início da década de 1970, o geneticista Richard Lewontin, da Universidade de Chicago , passou o tempo fazendo algumas contas novas.

Lewontin geralmente ficava no laboratório, estudando proteínas derivadas de moscas-das-frutas moídas. Como o DNA codifica proteínas, esta pesquisa abordou uma questão fundamental: até que ponto os indivíduos da mesma espécie variam geneticamente?

No ônibus, Lewontin voltou sua atenção para os humanos. Usando os dados disponíveis, ele calculou como as diferenças de proteínas eram mapeadas entre as pessoas ao redor do mundo. Ao contrário do que os cientistas presumiam na altura, ele descobriu que a maioria das diferenças existia em todas as populações – o que significa que a variação genética subjacente era partilhada por toda a humanidade, e não classificada por região geográfica ou categorias “raciais” predominantes.

Lewontin publicou os seus cálculos num breve artigo em 1972 que terminou com esta conclusão definitiva: “Uma vez que… a classificação racial é agora considerada como praticamente sem significado genético ou taxonómico, não pode ser apresentada qualquer justificação para a sua continuação.” Seus resultados foram replicados repetidas vezes ao longo dos últimos 50 anos, à medida que os conjuntos de dados aumentaram de um punhado de proteínas para centenas de milhares de genomas humanos.

But despite huge strides in genetics research—leaving no doubt about the validity of Lewontin’s conclusions—genetics curricula taught in U.S. secondary and post-secondary schools still largely reflect a pre-1970s view.

Este atraso nos currículos é mais do que uma preocupação para aqueles que estão na torre de marfim. Cada vez mais, a genómica desempenha um papel de liderança nos cuidados de saúde, na justiça criminal e no nosso sentido de identidade e ligação com os outros. Ao mesmo tempo, o racismo científico está a aumentar, atingindo mais pessoas do que nunca graças às redes sociais . A educação desatualizada não consegue dissipar esta desinformação.

Da genética básica ensinada nas escolas de ensino fundamental e médio aos cursos universitários, os currículos de biologia precisam desesperadamente de uma revisão.

COMO O DNA DIFERE

Sou um antropólogo biológico que usa dados genômicos para responder perguntas sobre a evolução dos primatas e dos seres humanos. Quando comecei os meus estudos de doutoramento, há uma década, ficámos a saber do artigo de Lewontin pelo seu significado histórico, mas as suas descobertas eram notícias antigas.

Antes de seus cálculos, muitos cientistas esperavam encontrar diferenças genéticas substanciais entre pessoas de diferentes regiões geográficas ou raças. Digamos que os povos indígenas na África carregariam o marcador A, mas todos os povos indígenas nas Américas teriam o marcador C.

Numa palestra de 2004, o geneticista evolucionista Richard Lewontin explica como quase toda a variação genética humana está contida entre indivíduos de qualquer população local. Ele também enfatiza que as migrações, invasões e misturas entre pessoas ao longo da história humana impediram fronteiras “raciais” claras.

Televisão da Universidade da Califórnia

Lewontin encontrou um resultado bastante diferente: a grande maioria (mais de 85%) das diferenças genéticas existia entre indivíduos da mesma região geográfica. Isso equivale a alguns povos indígenas na África e alguns povos indígenas nas Américas carregando a letra A do DNA (base molecular), enquanto outros africanos e povos indígenas nas Américas carregam a letra C. A maior parte da variação genética humana é compartilhada por todos os continentes – ou os grupos raciais inventados durante e desde a expansão colonial europeia.

Cálculos equivalentes feitos ao longo das últimas duas décadas – com base em dados do genoma de milhares de indivíduos – chegaram à mesma conclusão : existe uma elevada variação genética dentro das regiões geográficas e pouca variação distingue as regiões geográficas.

As variantes genéticas mais comuns, ou seja, transportadas por mais de 5% dos humanos, aparecem em todos os continentes. Apenas uma pequena parte destas variantes é encontrada exclusivamente num continente, e essas variantes específicas do continente tendem a ser raras entre os membros de uma população onde são encontradas.

INFORMAÇÕES GENÔMICAS

Além dos genomas de humanos vivos, o DNA extraído de humanos antigos nas últimas duas décadas revelou insights incríveis. Ao longo do tempo, os humanos do passado migraram frequentemente , acasalaram-se ou deslocaram pessoas que encontraram noutras regiões – resultando numa árvore emaranhada de ascendência humana. Os antigos resultados do DNA refutam qualquer noção de raízes profundas e separadas para humanos em diferentes regiões geográficas.

Além disso, os investigadores contemporâneos compreendem melhor como a variação do ADN contribui para as diferenças nas características humanas . Os cientistas sabem agora que a maioria dos nossos atributos biológicos são influenciados por muitas variantes genéticas e os seus efeitos variam em resposta a diversos fatores ambientais. Por exemplo, milhares de variantes genéticas influenciam a altura e o seu efeito é modificado pela nutrição infantil e pelas infecções.

Quanto à raça, os investigadores demonstraram conclusivamente que as categorias raciais históricas não se baseiam em nenhum aspecto inerente à nossa biologia. Mas isso não significa que estas categorias raciais e a biologia não afetem as experiências vividas pelas pessoas.

Uma tela preta exibe colunas estreitas compostas por pequenas listras vermelhas, verdes, azuis e amarelas.

No Museu Americano de História Natural, uma representação digital do genoma humano de 2001 apresenta codificação de cores para os quatro componentes químicos do DNA.

Mário Tama/Getty Images

Conforme estabelecido por uma importante associação profissional de antropólogos biológicos , a raça é uma social realidade que afeta a nossa biologia. Nas últimas centenas de anos, nos EUA e noutros países colonizados, o racismo influenciou o acesso das pessoas a alimentos nutritivos, educação, oportunidades econômicas, cuidados de saúde, segurança e muito mais. Como consequência, e precisamente devido à influência ambiental na maioria das características, a construção social da raça é um fator de risco para muitas condições e resultados de saúde, incluindo mortalidade materna e infantil , asma e gravidade da COVID-19 .

Médicos e pesquisadores estão reconhecendo cada vez mais que as disparidades raciais na saúde são resultado do racismo e não de diferenças raciais inatas.

LIÇÕES DE ATRASO

Quando comecei a lecionar na Duke University, há cinco anos, presumi que a maioria dos estudantes universitários teria recebido uma educação básica em genética – uma educação que refletisse actualizações fundamentais na investigação genética ao longo dos últimos 50 anos.

Não é assim. Rapidamente aprendi que a maioria dos alunos de graduação em minhas aulas ainda mantém a crença pré-Lewontin de que a variação genética humana se classifica predominantemente geograficamente. Muitos estudantes também pensavam que a raça se baseava em diferenças genéticas e que mutações únicas poderiam explicar características complexas nos seres humanos, como o risco para a maioria das doenças.

Duvido que os alunos das minhas aulas fossem únicos. Estudos mostraram que apresentações inconsistentes e a-históricas da genética provavelmente contribuem para a confusão dos estudantes sobre a natureza dos genes e seu papel em nossas vidas.

Os livros escolares padrão dos EUA dão pouca atenção à variação biológica humana. Em vez disso, a maioria dos livros concentra-se em tópicos como Gregor Mendel , o padre austríaco do século XIX que derivou “leis” de herança a partir do rastreamento de características observáveis ​​ao cruzar variedades de ervilhas. (Lembra daqueles quadrados de Punnett com ervilhas verdes e amarelas, ou enrugados e redondos?)

Um quadrado mostra quatro quadrados dentro dos quais há ilustrações de três ervilhas amarelas e uma ervilha verde.

O quadrado de Punnett mostra três possíveis genótipos que poderiam resultar do cruzamento de ervilhas verdes e amarelas: AA, Aa/aA, aa. Os genótipos AA e Aa/aA resultarão no fenótipo da ervilha amarela porque A é dominante. Somente aa produzirá o fenótipo da ervilha verde.

SAPIENS

Eu, juntamente com outros, estamos preocupados com o facto de este foco incutir e reforçar uma falsa visão pré-Lewontin de que os humanos, tal como as ervilhas de Mendel, vêm em tipos distintos. Na realidade, os primeiros estudos de ervilhas e outras espécies domesticadas e consanguíneas têm pouca relevância para a genética humana.

E quando as aulas do ensino secundário , superior e da faculdade de medicina nos EUA cobrem a diversidade humana, as lições centram-se principalmente na prevalência de doenças – e estão repletas de terminologia racializada. Por exemplo, os alunos aprendem frequentemente que a anemia falciforme afeta principalmente os afro-americanos. Mas a anemia falciforme não é exclusiva nem característica das pessoas com ascendência africana. Em vez disso, a variante genética que causa as células falciformes ocorre mais frequentemente em pessoas com ascendência recente em partes de África, Europa e Sul da Ásia – regiões onde a malária é ou foi recentemente endêmica.

Essa distinção pode parecer uma confusão. Mas acontece que tais distinções têm consequências.

Acadêmicos como o biólogo e educador Brian Donovan testaram como esses exemplos simplificados influenciam o pensamento dos alunos. Em vários estudos , ele comparou salas de aula que usavam livros didáticos padrão com aquelas que incorporavam conteúdo mais atualizado e preciso sobre a variação biológica humana. Os alunos que receberam a típica e desatualizada educação genética eram mais propensos a pensar que a raça é inerentemente biológica e que as diferenças genéticas entre as raças explicam as diferenças nos resultados da vida. O material desatualizado também diminuiu o apoio dos estudantes aos esforços destinados a corrigir a desigualdade racial.

Por outro lado, essa investigação também mostrou que estas medidas são revertidas por conteúdos que incluem a distribuição global da maior parte da variação genética e a base complexa e multifactorial da maioria das características humanas.

Os educadores podem perpetuar ou dissipar conceitos errados, dependendo de como ensinam genética.

DESTRUINDO UMA IDEIA ZOMBI

Considero a noção de que as categorias raciais históricas são baseadas na biologia uma “ ideia zumbi ”, uma ideia que reanima perpetuamente apesar das repetidas falsificações empíricas. As ideias zombies de raça biológica provavelmente persistem quando pontos de vista profundamente arraigados, particularmente aqueles importantes para as nossas identidades sociais, minam a avaliação racional das evidências. Como resultado, alguns argumentaram que é inútil combater o racismo com provas científicas.

Para ajudar o zumbi a persistir, os testes genéticos diretos ao consumidor , como os oferecidos pela 23andMe e pela AncestryDNA, podem reforçar conceitos errôneos sobre a variação humana. Esses serviços tornaram-se o principal ponto de referência de muitas pessoas para informações genéticas humanas. Para serem comercializáveis, as empresas devem comunicar os seus resultados de forma simples e familiar, que também pareçam significativas e fiáveis. Isso geralmente implica simplificar a ancestralidade genética para cores brilhantes e de alto contraste, fixadas definitivamente em regiões geográficas.

Uma caixa branca com as palavras “Serviço Genético Pessoal” e representações gráficas coloridas de genes está em uma prateleira.

Testes de genómica pessoal, como os do 23AndMe, dão a ilusão de precisão na identificação da linhagem genética de uma pessoa em regiões específicas do globo – mas a história real é muito mais complexa.

Smith Collection/Gado/Getty Images

Mesmo assim, a investigação de Donovan e outros sugere que é possível enfraquecer este zombie: chegar aos jovens através dos currículos de biologia pode alterar a sua visão sobre a raça e a variação humana.

No entanto, poucos livros didáticos de ensino médio e de graduação oferecem conteúdo atualizado. A genética da ervilha ainda ocupa as páginas. Adotar novos currículos, que complicam materiais que já são difíceis de ensinar, é assustador. A implementação de currículos de genética no ensino médio mais precisos exigirá o apoio de administradores escolares, pais e entidades como o College Board, que administra o exame de biologia Advanced Placement.

Entretanto, a integração generalizada da genética moderna nos cursos universitários é essencial. O ensino superior não tem o mesmo alcance do ensino fundamental e médio. Mas os instrutores universitários têm mais agilidade para ajustar o conteúdo do curso. Além disso, incutir conhecimentos atualizados em futuros professores secundários e médicos pode ter efeitos em cascata.

Essas mudanças não são fáceis, mas são possíveis e valem a pena. Além de impedir a propagação de visões de mundo racistas, a próxima geração estará mais bem informada sobre cuidados de saúde complicados e decisões reprodutivas. Currículos revisados ​​que não promovem implicitamente uma base biológica para categorias raciais históricas também têm menos probabilidade de alienar os estudantes de grupos sub-representados. Esta mudança poderia, por sua vez, aumentar a diversidade na força de trabalho científica, conduzindo a uma ciência melhor e mais saudável e a uma maior confiança entre os investigadores e o público.

Lewontin morreu aos 92 anos em 2021 . Seu trabalho foi fundamental para demonstrar que a raça não se baseia em diferenças genéticas. Muitos outros, como os geneticistas e comunicadores talentosos Joseph Graves Jr. , Charmaine Royal e Graham Coop , continuaram incansavelmente a carregar esta tocha.

Os educadores e as famílias podem ajudar exigindo que as suas escolas substituam os currículos centrados nas ervilhas do século XIX pela genética humana do século XXI.

sexta-feira, 13 de novembro de 2020

 

Taxonomia e filogenia da hominina: o que há em um nome?

Por: Kieran P. McNulty ( Laboratório de Antropologia Evolucionária, Universidade de Minnesota ) © 2016 Nature Education 
Citação:  McNulty, K. P.  (2016)  Hominin Taxonomy and Phylogeny: What's In A Name? Conhecimento em Educação da Natureza  7 ( 1 ) : 2
O email
No nível mais básico, a evolução humana é articulada por meio de classificações e relações evolutivas entre as espécies de hominídeos. Este artigo apresenta uma taxonomia básica e filogenia dos hominíneos, mas também explora os fatores que confundem a sistemática na evolução humana.
 
Fonte: https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/hominin-taxonomy-and-phylogeny-what-s-in-142102877/

A prática da classificação biológica apareceu no início da evolução da vida: é seguro comer / não seguro comer ? Isso é um predador / não um predador ? Esses parceiros potenciais são / não são parceiros potenciais ? Está em nossa natureza, então, classificar nosso ambiente. No contexto da biologia, essa prática assume importância especial, à medida que cientistas de muitas disciplinas biológicas trabalham em direção a um único sistema de classificação que incorpora todos os organismos que já viveram. Tanto a prática quanto o produto dessa grande classificação biológica são chamados de taxonomia .

O sistema taxonômico mais amplamente usado foi formalizado por Carolus Linnaeus e compreende uma hierarquia aninhada simples em que organismos semelhantes se agrupam em uma classificação taxonômica , e esses grupos se agrupam em grupos sucessivamente mais amplos em classificações superiores. A Figura 1 mostra uma taxonomia de ancestrais humanos e seus parentes macacos africanos existentes. Essa hierarquia aninhada permite que diferentes graus de similaridade sejam representados em diferentes classificações. Observe, entretanto, que a taxonomia Linnaeana antecede a teoria evolucionária moderna; Considerando que Linnaeus organizou os organismos vivos de acordo com diferentes níveis de similaridade, foram Darwin e outros que explicaram esses diferentes graus de similaridade por meio de ancestrais comuns. Quanto mais próximos dois grupos forem, mais semelhanças eles provavelmente compartilharão. A série de relações evolutivas entre um grupo de organismos é denominada filogenia .

Taxonomia para ancestrais humanos.
Figura 1: Taxonomia para ancestrais humanos.
As classificações lineares são listadas na parte superior, com linhas verticais para indicar o recuo dos nomes de táxons correspondentes; classificações e táxons também são correlacionados por cor. As classificações acima do nível de gênero incluem o nome do táxon apropriado (sempre começando com uma letra maiúscula), bem como o nome comum entre parênteses. Portanto, para se referir ao grupo dos macacos e humanos africanos, pode-se dizer tanto os Homininae quanto os hominídeos. Os nomes de gênero e espécie (comumente chamados de "nome científico") são sempre escritos em itálico, e o gênero começa com uma letra maiúscula, enquanto a espécie está sempre em minúsculas. Observe que o nome da espécie nunca é escrito sozinho e, portanto, cada espécie é precedida por uma abreviatura de seu gênero. Embora quase todos os trabalhadores reconheçam a estreita relação entre Homo e Pan, com a exclusão do Gorila , ainda não há uma classificação taxonômica amplamente usada para demarcar essa associação.
Cortesia de Kieran P. McNulty

A relação entre taxonomia e filogenia

É comumente entendido que a taxonomia deve refletir a filogenia - os organismos devem ser agrupados de acordo com sua história evolutiva, sua relação. Isso faz sentido intuitivo porque a ancestralidade comum é o único fator que une quatro bilhões de anos de vida na Terra. Essa conexão entre taxonomia e filogenia significa que novas descobertas ou outros dados que mudam nossa compreensão da história evolutiva freqüentemente resultam na mistura de táxons e de nomes taxonômicos.

Um excelente exemplo desse embaralhamento é a mudança no uso do termo "hominídeo". Tradicionalmente, apenas ancestrais humanos foram colocados na família Hominidae (e, portanto, chamados de hominídeos). Isso refletia uma visão de que os humanos são substancialmente diferentes dos grandes macacos, que foram colocados na Família Pongidae (pongídeos) (Figura 2a). No entanto, evidências genéticas esmagadoras têm demonstrado que humanos, chimpanzés e gorilas são muito mais intimamente relacionados entre si do que com o orangotango (por exemplo, Sarich, 1971; Caccone & Powell, 1989; Ruvolo, 1994). Portanto, não há suporte genético para agrupar os grandes macacos em um grupo distinto do homem. Por esta razão, muitos pesquisadores agora colocam todas as espécies de grandes símios e humanos em uma única família, Hominidae - tornando-os todos "hominídeos" adequados (Figura 2b).

Mudança na filogenia dos macacos e implicações para a taxonomia.
Figura 2: Mudança na filogenia dos macacos e implicações para a taxonomia.
(a) Uma filogenia tradicional de macacos modernos, onde orangotangos ( Pongo ), gorilas ( Gorila ) e chimpanzés ( Pan ) eram considerados parentes muito próximos. Neste esquema, os macacos menores, gibões e siamangs ( Hylobates), são colocados em sua própria família de hilobatídeos; os grandes símios estão agrupados nos Pongidae (pongídeos), e apenas a linhagem humana foi incluída na Família Hominidae, os hominídeos. (b) Este é um entendimento moderno da filogenia dos macacos, onde os grandes macacos não representam mais um grupo distinto dos humanos. Aqui, não há suporte para uma Família Pongidae separada e, portanto, os grandes macacos e seus ancestrais estão agrupados na Família Hominidae. Por essa razão, o termo "hominídeo" agora é normalmente aplicado a todos os grandes macacos e espécies humanas, não apenas à linhagem dos humanos.
Cortesia de Kieran P. McNulty

Essas mudanças taxonômicas também têm efeitos a jusante: macacos e humanos africanos agora são distinguidos dos orangotangos na classificação da subfamília Homininae (hominídeos), e a linhagem humana é separada em uma classificação ainda mais baixa da Tribo Hominini. Assim, o termo comum para a linhagem de humanos fósseis e modernos é "hominídeo". Além disso, o termo tradicional "australopithecine", que agrupava Australopithecus e Paranthropus na subfamília Australopithecinae, torna-se inválido sob esta taxonomia revisada; no contexto da taxonomia de Lineu, não se pode aninhar uma subfamília de classificação superior (Australopitecíneo) dentro de uma tribo de classificação inferior (Hominini) (ver Figura 1).


Por um lado, essa mudança na terminologia ao longo dos anos ilustra o avanço adequado da ciência, por meio do qual novas evidências sobre a história evolutiva ajudam a refinar nossos modelos taxonômicos. No entanto, a mudança linguística necessária demorou a ganhar aceitação entre alguns pesquisadores. Da mesma forma, a popularidade de termos como “hominídeo” e “australopitecíneo”, que se espalharam pela consciência pública nos anos 1960-70, significa que esses termos provavelmente persistirão em seus significados tradicionais para comunicação com o público.

Taxonomia e filogenia da hominina

Um modelo de evolução dos hominídeos é ilustrado pela filogenia na Figura 3, apresentada aqui como um veículo para discussão ao invés de uma hipótese robusta. Um óbvio ponto de discórdia é o status dos primeiros hominíneos, conhecido apenas por pequenas amostras isoladas; as relações entre essas espécies e os hominíneos posteriores ainda não foram resolvidas. E, enquanto outros ramos da árvore evolutiva humana são vigorosamente debatidos na literatura, os sinais usuais de incerteza filogenética (por exemplo, linhas tracejadas, ramos alternados, pontos de interrogação) foram omitidos da Figura 3 para simplificar. Em vez disso, algumas dessas questões são destacadas abaixo, especificamente no contexto de obstáculos taxonômicos e filogênicos: ancestralidade, variação e complexidade biológica.

Filogenia de espécies de hominíneos.
Figura 3: Uma filogenia de espécies de hominina.
Faixas de idades geológicas aproximadas são incluídas para cada um. As linhas pretas indicam uma conexão filogenética, embora essas relações sejam propostas principalmente para discussão e não sejam hipóteses bem testadas. Várias espécies são deixadas sem conexão devido às muitas maneiras possíveis em que podem se relacionar com as outras espécies. A caixa destaca uma seção da filogenia que é usada na Figura 3.
Cortesia de Kieran P. McNulty

Australopithecus e o problema da ancestralidade

Cinco espécies de Australopithecus são reconhecidas aqui, embora novas descobertas provavelmente aumentem este número. Há boas evidências de que A. anamensis e A. afarensis representam evolução dentro de uma linhagem ampla (Kimbel et al ., 2006), mas outras relações no gênero não são bem compreendidas. Pode ser que o gênero seja um amálgama de espécies de caule que não estão intimamente relacionadas (veja abaixo), embora pareçam compartilhar um grau adaptativo comum . A maioria dos pesquisadores concordaria que o Paranthropus e o Homo evoluíram de algum Australopithecuscomo ancestral (es), embora isso ainda seja controverso. Essa ideia de ancestralidade, no entanto, apresenta dificuldades para nossos esforços em casar a taxonomia com a filogenia. Por exemplo, se a filogenia na Figura 3 estivesse correta, então A. africanus e seus descendentes estariam mais intimamente relacionados ao gênero Homo do que outras espécies de Australopithecus ; da mesma forma, A. garhi seria mais parente do Paranthropus . Como, então, nossa taxonomia pode ser feita para refletir essas relações evolutivas?

A solução mais comum é a divisão. Por exemplo, a Figura 4a ilustra as relações cladogenéticas entre as espécies em caixas na Figura 3, com espécies de " Australopithecus " aqui dispersas entre três gêneros. Porque o nome do gênero Australopithecus está especificamente associado ao Au. africanus , esta espécie e seu descendente Au. sediba mantém esse nome de gênero. " A. " garhi é transferido para Paranthropus para refletir essa relação, enquanto " A. " afarensis requer uma nova designação de gênero, Praeanthropus (ver, por exemplo, Strait et al., 2007). Essa divisão horizontal em nível de espécie de nossa taxonomia também implica uma divisão vertical em classificações mais altas, onde cada (junção de ramos) em nosso cladograma requer uma classificação distinta para denotar uma relação evolutiva separada. Assim, para replicar exatamente as relações mostradas no cladograma, seria necessário adicionar seis classificações adicionais (e seus nomes de táxons correspondentes ) entre os níveis de tribo e espécie que representam os eventos de divisão histórica nesta linhagem. Dessa forma, uma hierarquia taxonômica pode ser feita para refletir precisamente as relações cladogenéticas da história evolutiva.

Relações sistemáticas entre as espécies de hominídeos
Figura 4: Relações sistemáticas entre as espécies de hominídeos
(a) Um cladograma representando possíveis relações filogenéticas entre essas espécies e as novas designações de gênero (cf. Figura 1) resultantes; (b) diagrama evolutivo da mesma espécie, mas representado como uma série de populações em evolução ao invés de divisões cladogenéticas; a linha horizontal indica a fatia de tempo representada em (c); (c) uma fatia de tempo da filogenia em (b) mostrando as relações entre as populações logo após elas começarem a divergir.
Cortesia de Kieran P. McNulty

Essa abordagem leva a um curioso dilema teórico, entretanto. Ao organizar nossos nomes taxonômicos para corresponder às relações filogenéticas, acabamos organizando as espécies de acordo com eventos que aconteceram depois de sua existência, em vez de sua biologia contemporânea. Considere, por exemplo, a filogenia na Figura 4b, representando essas populações evoluindo ao longo do tempo. Considerando uma fatia de tempo dessa filogenia (Figura 4c), as duas populações de Au. africanus seria - por qualquer medida contemporânea - a mesma espécie. Mas, porque uma população posteriormente evoluiu para espécies de Homo, pesquisadores em uma posição moderna tendem a transferir essa população para este gênero. Tal ação pode refletir melhor as relações filogenéticas subsequentes entre os descendentes, mas não leva em conta totalmente o contexto biológico dos organismos em questão.

Homo primitivo e o problema da variação

A divisão entre australopitecos e o gênero Homo já foi bastante clara, o último grupo distinguido por um cérebro notavelmente maior. A adição de Leakey et al . (1964) ao Homo do H. habilis de cérebro menor , entretanto, obscureceu essa fronteira e gerou um debate sobre o escopo da variação que poderia ser acomodada dentro do gênero humano. Com a descoberta de muito mais espécimes do Homo primitivo , entretanto, esses argumentos deram lugar a outras considerações taxonômicas: quantas espécies foram representadas na amostra diversa de Homo de cérebro pequeno ? eles poderiam ser acomodados dentro da única espécie H. habilis ?

Entre os fósseis, a variação dentro de uma espécie é amplamente uma questão taxonômica, em vez de filogenética, simplesmente porque a preservação fóssil raramente é boa o suficiente para desenvolver hipóteses evolutivas robustas para um grande número de espécimes individuais. Infelizmente, não há diretrizes claras quanto à quantidade de variação apropriada para qualquer grupo taxonômico, e nenhuma maneira definitiva de testar se as alocações de espécies são apropriadas. Os pesquisadores geralmente usam a variação dentro das espécies modernas como referência para intervalos e padrões de variação aceitáveis ​​(por exemplo, McNulty, 2003, 2005; Baab et al., 2010), mas mesmo isso pode ser problemático: a variação em espécies extintas não precisa ser semelhante à variação em espécies modernas (Kelley, 1993). Este problema pode ser especialmente agudo em estudos com hominídeos, onde a variação em espécies comparativas vivas, como gorilas e chimpanzés, pode ter sido radicalmente impactada pelo declínio das populações.

Qual é, então, a natureza da variação no Homo primitivo ? Uma série de comparações com macacos modernos e humanos descobriram que a amostra tradicionalmente agrupada em H. habilis excedeu a variação esperada dentro de uma única espécie moderna (por exemplo, Stringer 1986; Bilsborough e Wood 1988; Lieberman et al . 1988; Chamberlain 1989; Kramer et al. 1995). Isso levou Alexeev (1986) a propor uma nova espécie, H. rudolfensis , para acomodar os espécimes maiores desta amostra, mantendo os menores em H. habilis . Com uma espécie grande e uma pequena espécie de Homo primitivo , o contra-argumento lógico era que a amostra representa uma única espécie sexualmente dimórficaespécies (por exemplo, Howell 1978); Wood et al. (1991), entretanto, forneceram evidências provisórias de que os padrões de variação dentro da ampla amostra do Homo inicial não são consistentes com os padrões conhecidos de dimorfismo. Por esta razão, os paleoantropólogos têm amplamente aceito a presença de duas espécies de Homo primitivos , e pode haver evidências de diversidade taxonômica adicional (Smith e Grine, 2008).

Como uma reviravolta final na narrativa taxonômica, Wood e Collard (1999) forneceram uma justificativa coerente para remover H. habilis e H. rudolfensis do Homo inteiramente, e colocar um ou ambos no Australopithecus (ver também Leakey et al ., 2001). Até agora, porém, sua proposta não obteve ampla aceitação.

Neandertais e o problema da complexidade biológica

Um dos debates mais antigos da paleoantropologia gira em torno do status taxonômico dos neandertais. Enquanto a maioria dos pesquisadores concorda que a morfologia neandertal distinta indica um grau de separação de outros hominíneos contemporâneos, há discordância sobre se os neandertais pertencem ao H. sapiens ou à sua própria espécie, H. neanderthalensis . Há ampla justificativa morfológica para o reconhecimento de uma espécie distinta (por exemplo, Harvati et al ., 2004), e as primeiras análises de DNA mitocondrial antigo de neandertais apoiaram essa conclusão (por exemplo, Krings et al ., 1997). Mais recentemente, no entanto, o sequenciamento do genoma nucleardemonstrou que as populações humanas modernas fora da África retêm até 4% dos genes neandertais distintos (Green et al ., 2010). Se alguém define uma espécie como populações de organismos que se cruzam (um critério conhecido como o conceito biológico de espécie ), então a presença de genes neandertais entre os humanos modernos argumenta fortemente para incluí-los dentro de H. sapiens , porque implica que neandertais contemporâneos e humanos anatomicamente modernos estavam cruzando.

O caso dos neandertais demonstra um obstáculo final na prática padrão de taxonomia e filogenia: a biologia nem sempre adere aos nossos modelos simplistas. Nossa preferência por arbitrar grupos taxonômicos discretos e divisões filogenéticas instantâneas ignora a continuidade e a complexidade da evolução biológica. Na verdade, uma das demonstrações mais convincentes de evolução e ancestralidade comum é precisamente a falta de demarcações estritas entre espécies intimamente relacionadas: cães e lobos cruzam; diferentes espécies de macacos hibridizam; até mesmo a mula (ou hinny) pode produzir descendentes, embora raramente. Esses limites borrados são exatamenteo que seria esperado de populações que evoluem continuamente e divergem ao longo do tempo. Essa realidade biológica, no entanto, destrói as noções de que as linhagens evolucionárias se dividem instantaneamente, ou de que podemos circunscrever grupos de organismos perfeitamente em grupos taxonômicos distintos.

Os neandertais se dividiram em espécies diferentes ou eram parte de nossa linhagem direta? A resposta é provavelmente "ambos". O isolamento reprodutivo e, portanto, a especiação, é um processo pelo qual as populações experimentam graus de infertilidade - impedimentos comportamentais e estruturais, redução da viabilidade dos híbridos, incompatibilidade gamética etc. - ao longo de muitas gerações. Nesse sentido, as linhagens podem não se dividir tanto quanto reticular, com a rede de trocas genéticas entre as populações se dissipando com o tempo. Mesmo em neandertais, que provavelmente estavam geograficamente isolados da linhagem humana moderna, a capacidade de cruzar foi persistente por centenas de milhares de anos (Green et al., 2010). No entanto, com o DNA de neandertal fornecendo talvez a única oportunidade de testar diretamente se um hominíneo pré-moderno extinto cruzou com o moderno H. sapiens , estou inclinado aqui a agrupar neandertais em nossa espécie.

A importância da taxonomia na paleoantropologia

Estudamos a ancestralidade humana não apenas para ter rótulos para exposições em museus, mas para iluminar a complexa história de mudanças morfológicas, fisiológicas, comportamentais, cognitivas e culturais que deram origem aos humanos modernos. Assim, a taxonomia em si não é de interesse direto. Juntamente com seu uso principal como um substituto para a filogenia, a taxonomia pode parecer fácil de desconsiderar. Na verdade, se alguém trabalhasse apenas com espécies modernas - que têm anatomias completas, sequências de DNA, comportamentos - poderia ser possível confiar inteiramente nas relações filogenéticas para organizar os espécimes em grupos significativos.

Não é assim no estudo de fósseis, no entanto, onde encontrar qualquer remanescente de espécies antigas é raro e encontrar peças que estão relativamente intactas é extraordinário. Na falta de anatomia suficiente para análises filogenéticas robustas de cada fragmento ósseo em um estudo, são as hipóteses taxonômicas que formam a base biológica para organizar as amostras fósseis. Dentro da paleoantropologia, então, a taxonomia ainda desempenha três papéis cruciais:

1. Alfa-taxonomia . A classificação de espécimes individuais em espécies é talvez o papel mais importante da taxonomia na paleoantropologia moderna. Em uma amostra de fragmentos ósseos que inclui diferentes peças de anatomia, bem como indivíduos de diferentes tamanhos, idade, sexo, antiguidade geológica e talvez espécies, é a taxonomia alfa que fornece a justificativa para unir alguns espécimes em grupos enquanto separa outros - geralmente por meio de referência a modelos existentes robustos de variação dentro da espécie. É importante ressaltar que, como quase todas as pesquisas paleoantropológicas são baseadas em hipóteses taxonômicas, explícita ou implicitamente, as mudanças na taxonomia subjacente têm a capacidade de impactar fortemente nossa interpretação da evolução humana.

2. Mediando comparações biologicamente significativas no espaço / tempo . Além do nível de espécie, as análises taxonômicas fornecem um mecanismo para comparar grupos mais amplos de organismos fósseis. Trabalhar no registro fóssil significa analisar amostras de diferentes lugares, diferentes épocas e conhecidas em diferentes resoluções filogenéticas. No entanto, essa resolução determina a coerência biológica dos grupos filogenéticos: uma seção altamente resolvida de uma filogenia pode incluir espécies fósseis intimamente relacionadas, enquanto uma seção não resolvida pode agrupar uma gama muito maior de organismos. As hipóteses taxonômicas permitem que os pesquisadores mantenham algum nível de uniformidade nas comparações entre grupos tão grandes, independentemente da resolução filogenética.

3. Comunicação . Um dos maiores impactos da taxonomia de Lineu foi facilitar a comunicação na comunidade científica. Isso ainda é importante hoje, e atualmente não há um veículo amplamente aceito para substituí-lo. A terminologia básica da taxonomia também é reconhecida pelo público em geral, e é por meio desses termos que a pesquisa se torna amplamente disponível. Se o conhecimento gerado por meio de pesquisas em milhões de anos de evolução humana deve ter algum impacto além das paredes da academia, então os rótulos taxonômicos tradicionais provavelmente manterão um lugar na paleoantropologia.

O mito da mutação da filogenia hominina

Uma das queixas comuns dirigidas aos paleoantropólogos é que eles estão constantemente reorganizando a árvore evolucionária humana. Na verdade, parece que todo novo fóssil significativo tem o propósito de "mudar completamente nossa compreensão da evolução humana". Na realidade, entretanto, a filogenia dos hominíneos tem sido relativamente estável nas últimas duas décadas, apesar de novas descobertas significativas e controversas. A comparação das filogenias publicadas no início da década de 1990 com as publicadas em 2012 mostra um nível notável de conformidade. Isso sugere que - pelo menos em linhas gerais - nossas hipóteses sobre a evolução da linhagem humana são bastante robustas.

Considere novamente a amostra de espécies de hominídeos ao longo do tempo, mas concentrando-se nos três gêneros bem amostrados: Australopithecus , Paranthropus e Homo (Figura 5). Amostras fósseis substanciais de cada um têm se acumulado por quase um século - mais, no caso do fóssil Homo . A história dos estudos sobre esses espécimes gera uma grande dose de inércia estabilizadora para as relações básicas mostradas aqui. Embora as conexões específicas entre esses grupos, bem como as relações filogenéticas dentro deles, ainda estejam longe de serem resolvidas, o arranjo geral do Australopithecus , Paranthropus e Homoparece relativamente estável; na verdade, quaisquer mudanças neste arranjo provavelmente serão, bem, taxonômicas.

Relações entre gêneros hominíneos e regiões de debate contínuo
Figura 5: Relações entre gêneros hominíneos e regiões de debate em andamento
Uma reiteração das distribuições das espécies de hominídeos, mas enfatizando mais amplamente as relações básicas entre Australopithecus , Paranthropus e Homo . Cada elipse circunda as espécies que pertencem a um gênero, mas também se estende para se sobrepor a outras espécies que foram implicadas em debates sobre o gênero. Assim, as regiões onde duas ou três elipses se sobrepõem provavelmente representam áreas importantes para a continuidade da pesquisa.
Cortesia de Kieran P. McNulty

Dito isso, quais aspectos da pesquisa paleoantropológica têm maior probabilidade de ter um grande impacto em nosso conhecimento das relações evolutivas humanas? A resposta pronta vem de novas descobertas. Achados como o fóssil "hobbits" em Flores ( H. floresiensis ) e o enigmático Homoespécies de Dmanisi têm implicações dramáticas para a evolução humana, e o significado delas ainda não impactou totalmente a filogenia das homininas. O status dos primeiros hominídeos também está em um estado de fluxo, e novas descobertas na base da filogenia dos hominídeos certamente serão sentidas nos ramos superiores. Talvez o maior potencial para revisar nossa interpretação da evolução humana, entretanto, venha de alguns dos taxa mais conhecidos. Referindo-se novamente à Figura 5, as elipses foram desenhadas de modo a abranger debates taxonômicos e filogenéticos em andamento relevantes para cada gênero. Como um dispositivo heurístico, então, as regiões onde essas elipses se sobrepõem provavelmente produzirão o maior impacto em nossa compreensão da evolução humana. Resolvendo essas relações - determinando quais espécies pertencem a quais gêneros,e como esses gêneros estão relacionados - tem o potencial de transformar nossa compreensão das origens e diversificação humanas.

Glossário

Australopiths : um termo geral normalmente usado em referência às espécies de Australopithecus e Paranthropus . Este não é um nome taxonômico formal e, portanto, não precisa aderir às regras estritas da nomenclatura biológica.

Conceito de espécie biológica : Esta é a definição mais comumente usada de uma "espécie", por meio da qual populações de organismos são determinadas como pertencendo à mesma espécie se seus membros cruzarem e produzirem descendentes viáveis.

Cladogenético : adjetivo referente à evolução por meio de eventos de cisão. Se uma população diverge em dois ramos que depois evoluem independentemente um do outro, isso é chamado de cladogênese (ou evolução cladogenética). Se uma população evolui ao longo do tempo sem se dividir em vários ramos, isso é chamado de anagênese (ou evolução anagenética).

Cladograma : um diagrama de ramificação que representa apenas as relações filogenéticas entre os organismos (ou seja, não inclui a idade geológica ou outras informações contextuais). Formalmente, um cladograma é produzido por meio da análise cladística de um grupo de organismos, que determina as relações evolutivas usando apenas características derivadas (evoluídas) que são compartilhadas entre pelo menos alguns membros de um grupo.

Ancestralidade comum : a história evolutiva compartilhada de todos os organismos vivos de volta a uma única origem.

Incompatibilidade gamética : uma barreira para a reprodução sexual onde as células sexuais (gametas) de um homem (esperma) e uma mulher (óvulo) são muito diferentes para permitir a fertilização. Uma vez que duas populações tenham divergido e comecem a evoluir independentemente, eventualmente seus membros se tornarão incapazes de cruzar devido à incompatibilidade gamética. Um exemplo disso pode ser se a evolução resultar em diferentes números de cromossomos nas duas populações, de forma que seus membros não possam cruzar (observe que diferentes números de cromossomos nem sempre levam à incompatibilidade gamética).

DNA mitocondrial : informação genética associada à mitocôndria de uma célula, e não a seus cromossomos. As mitocôndrias residem fora do núcleo da célula (dentro do citoplasma) e são herdadas apenas da linha materna em organismos que se reproduzem sexualmente.

: relacionamentos evolutivos são freqüentemente representados por padrões semelhantes a árvores de linhagens ramificadas. Um nó é onde dois ou mais ramos se unem em um ponto e, portanto, representa o último ancestral comum compartilhado por esses grupos antes de eles divergirem.

Genoma nuclear : o genoma nuclear é composto pelo DNA dos cromossomos de um organismo, que residem no núcleo da célula. Em criaturas que se reproduzem sexualmente, o genoma nuclear contém genes de ambos os pais.

Filogenia : as relações evolutivas entre, ou história evolutiva de, um grupo de organismos.

Sexualmente dimórfico : Frase adjetival que se refere às diferenças de tamanho e forma entre machos e fêmeas de uma espécie.

Táxon : Qualquer grupo de qualquer nível da classificação Linnaean pode ser geralmente referido como um táxon. Assim, a Família Hominidae é um táxon, assim como a espécie H. sapiens e a Ordem Primatas. O plural é taxa .

Classificação taxonômica : refere-se a diferentes níveis da classificação hierárquica Linnaeana. Por exemplo, espécie é uma classificação taxonômica; reino , filo e classe são outras categorias.

Taxonomia : a classificação dos organismos vivos, normalmente usando o sistema hierárquico inventado por Carolus Linnaeus.

 

References and Recommended Reading


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