Questão 63 Unesp 2024 - 1ª fase
O fenômeno da bioluminescência ocorre em organismos que emitem luz por meio da reação química de oxidação da luciferina catalisada pela enzima luciferase. Em vaga-lumes, a emissão de luz pela extremidade do abdome atrai parceiros para a reprodução, mas também chama a atenção de predadores.
De acordo com a teoria sintética da evolução, a bioluminescência em vaga-lumes pode ser explicada
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pelo estímulo ambiental, que induziu indivíduos adaptados a expressarem mais intensamente esse fenômeno. |
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pela seleção natural em populações que viviam em ambientes escuros e emitiam luz através desse fenômeno. |
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por mutações e recombinações gênicas em indivíduos que passaram a alterar os alelos responsáveis por esse fenômeno. |
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pela necessidade de sobrevivência no escuro, que estimulou a produção de moléculas envolvidas nesse fenômeno. |
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pela seleção natural de indivíduos que expressavam os alelos correspondentes às moléculas envolvidas nesse fenômeno. |
A bioluminescência é o fenômeno de emissão de luz visível realizado por muitos seres vivos, tendo evoluído ao menos 40 vezes de forma independente. Essa capacidade está presente em diversas espécies de animais, em sua maior parte que vive em ambiente marinho, mas também existem representantes bioluminescentes em ambiente terrestre. Entre os grupos de seres vivos dotados de tal capacidade, estão fungos (figura 1), cnidários, ctenóforos, moluscos, peixes e diversas espécies de insetos, como os vaga-lumes, que emitem luz na faixa do amarelo.
Figura 1: bioluminescência em fungos da espécie Mycena lampadis (basidiomiceto). Fonte: https://www.timeforkids.com/g56/bioluminescence-3/ - Acesso em 15/11/2023.
O sistema que gera luz varia de espécie para espécie, mas, de forma geral, envolve duas substâncias: a luciferina, molécula que emite luz quando oxidada, e a luciferase, enzima que catalisa a reação de oxidação. Nesse processo, que utiliza ATP como fonte de energia, gás oxigênio e magnésio (Mg2+), a luciferase transforma a luciferina em oxiluciferina, havendo a liberação de CO2 como subproduto e de luz na faixa do espectro visível (figura 2).
Figura 2: mecanismo de geração de luz pelo sistema que emprega luciferina (substrato) e luciferase (reagente). Fonte: https://info.gbiosciences.com/blog/luciferase-reporter-assays (adaptado). Acesso em 15/11/2023
A emissão de luz desempenha papéis importantes para as espécies bioluminescentes, entre os quais podem-se citar: defesa contra predadores, pelo efeito do brilho intenso que pode afugentar inimigos naturais; camuflagem; atração de presas (técnica empregada por peixes abissais); aposematismo, de modo a avisar possíveis predadores sobre o caráter não palatável da presa; e atração de parceiros sexuais, como ocorre em vaga-lumes (figura 3).
Figura 3: emissão de luz na faixa do espectro visível pelo abdômen de um vaga-lume. Fonte: https://www.timeforkids.com/g2/bioluminescent/?rl=en-480. Acesso em 15/11/2023
Vaga-lumes são espécies de besouros (ordem Coleoptera) que podem apresentar dois sistemas para atração de parceiros. No primeiro, as fêmeas emitem luz a partir do abdômen para atrair os machos que vagam pelo meio. No segundo, os machos voam e emitem luz, o que atrai as fêmeas. O padrão de flashes de luz emitido por machos e fêmeas também é importante, pois transfere informação relativa à qual espécie específica de vaga-lume está emitindo aquele padrão.
A teoria sintética da evolução (síntese moderna ou neodarwinismo) explica como ocorre a modificação das populações ao longo do tempo, levando em consideração fatores evolutivos diversos, bem como os mecanismos responsáveis por aumentar a variabilidade genética, como a mutação e a recombinação gênica. Devido a esses fatores evolutivos, em especial à mutação, os genes responsáveis pela codificação da luciferina e da luciferase surgiram a partir da duplicação e modificação de genes preexistentes. Tais genes foram selecionados ao longo da evolução (seleção natural) devido ao seu potencial de aumentar a taxa de atração de parceiros sexuais por meio da emissão de um sinal fótico. Desse modo, os besouros que emitiam luz conseguiam se acasalar mais vezes, aumentando a representatividade de seus alelos no pool gênico das gerações seguintes.
a) Incorreta. O ambiente não induz modificações morfológicas, fisiológicas ou comportamentais nos indivíduos. Apenas mecanismos que alteram o genótipo dos seres vivos, como as mutações, têm o potencial de modificar aspectos fenotípicos. A ideia de que o ambiente induz modificações nos seres vivos era defendido por Jean-Baptiste Lamarck e não é um dos pilares da teoria sintética da evolução.
b) Incorreta. Embora a seleção natural seja o fator evolutivo que explica a adaptação relacionada à bioluminescência em vaga-lumes, a teoria sintética da evolução requer a participação de outros fatores, como a mutação e a recombinação gênica, que possuem um papel importante na geração de variabilidade genética. Portanto, a alternativa B apresenta uma explicação apenas darwinista para a evolução da bioluminescência.
c) Incorreta. A mutação tem o papel de criar alelos novos, enquanto a recombinação gênica tem o papel de produzir novas combinações de alelos. Portanto, não se pode afirmar que a recombinação genética poderia alterar os alelos que codificam as moléculas envolvidas na bioluminescência. Além disso, antes da atuação da mutação, os alelos responsáveis por esse fenômeno não existiam, ou então possuíam outras funções.
d) Incorreta. A ideia de que o ambiente teria o papel e a capacidade de modificar as características dos indivíduos devido a uma necessidade específica é conhecida como lamarckismo, tendo sido proposta como um mecanismo evolutivo por Lamarck no século XIX. No entanto, o mecanismo de evolução proposto por Lamarck foi derrubado, uma vez que os organismos não se modificam em resposta a uma necessidade imposta pelo ambiente.
e) Correta.