Estrutura vestigial

Parte de uma série sobre
Evolução
Diagrama da divergência dos grupos taxonómicos modernos em relação aos seus ancestrais comuns.
Tópicos fundamentais Introdução à evolução Evolução Origem comum Evidências da evolução
Processos Genética populacional Variação Diversidade Mutação Seleção natural Adaptação Polimorfismo Deriva Fluxo génico Especiação Radiação adaptativa Cooperação Coevolução Divergência Convergência Evolução paralela Extinção
História natural Origem da vida História da vida Cronologia da evolução Evolução humana Árvore filogenética Biodiversidade Biogeografia Classificação Taxonomia evolutiva Cladística Fóssil de transição Extinção em massa
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Campos e aplicações Filogenia Sistemática Seleção artificial Ecologia evolutiva Economia evolucionária Genética ecológica Computação evolucionária Psicologia evolucionista
Implicações sociais Evolução como teoria e facto Efeito social Controvérsia da criação versus evolução Nível de apoio
Portal da Evolução

Vestígios de membros traseiros em uma jibóia (esporões pélvicos).

Estruturas vestigiais são órgãos, tecidos, células ou estruturas presentes no corpo de um organismo vivo, que perderam ou modificaram a sua funcionalidade não exercendo mais a sua principal função anterior, a qual era exercida em seus ancestrais. Elas são frequentemente chamadas órgãos vestigiais, embora muitas delas não sejam realmente órgãos e são enganosamente retratadas como estruturas sem nenhuma utilidade. Apesar de terem perdido ou diminuído sua principal função, as estruturas podem continuar a exercer tarefas secundárias e muitas vezes é possível reconhecer seu papel em outras espécies ancestrais ou relacionadas por derivação de ancestral comum.

Para todos os fins, a definição da comunidade científica sobre vestigialidade, de forma resumida, é a seguinte:

“ Estrutura vestigial é uma estrutura que perdeu ou modificou a sua funcionalidade de forma que não exerce mais a sua principal função anterior. Logo, ainda que uma estrutura posse ter se tornado vestigial para seu propósito adequado ou sua principal função, ela pode continuar a exercer papéis anatômicos secundários que eram realizados anteriormente. ”

Histórico

O rato-toupeira cego (Spalax typhlus) tem olhos minúsculos completamente cobertos por uma camada de pele.

Estruturas vestigiais foram notadas desde os tempos antigos, e a razão de sua existência foi especulada por muito tempo antes que a evolução darwiniana fornecesse uma explicação amplamente aceita. No século 4 aC, Aristóteles foi um dos primeiros escritores a comentar, em sua História dos Animais, os olhos vestigiais das toupeiras, chamando-os de "atrofiados no desenvolvimento" devido ao fato de que as toupeiras mal conseguem ver.  No entanto, apenas nos últimos séculos os vestígios anatômicos se tornaram um assunto de estudo sério.

Em 1798, Étienne Geoffroy Saint-Hilaire notou sobre estruturas vestigiais:

“ Embora inúteis nesta circunstância, esses rudimentos... não foram eliminados, porque a Natureza nunca trabalha por saltos rápidos, e ela sempre deixa vestígios de um órgão, embora seja completamente supérfluo, se esse órgão desempenha um papel importante em outras espécies da mesma família. ”

Seu colega, Jean-Baptiste Lamarck, citou uma série de estruturas vestigiais em seu livro de 1809 Philosophie Zoologique. Lamarck observou que "o Spalax, que vive no subsolo como a toupeira e aparentemente é exposto à luz do dia ainda menos do que a toupeira, perdeu totalmente o uso da visão de modo que não mostra nada mais do que vestígios desse órgão."

Tubérculo de Darwin.

Charles Darwin estava familiarizado com o conceito de estruturas vestigiais, embora esse termo para elas ainda não existisse. Ele listou vários deles em The Descent of Man, incluindo os músculos da orelha, os dentes do siso, o apêndice, o osso da cauda, os pelos do corpo e a prega semilunar no canto do olho. Darwin também observou, em a Origem das Espécies, que uma estrutura vestigial pode ser inútil para sua função primária, mas ainda retém papéis anatômicos secundários:

“ Um órgão que serve para duas finalidades, pode se tornar rudimentar ou totalmente abortado para uma, mesmo a finalidade mais importante, e permanecer perfeitamente eficiente para a outra .... [Um] órgão n pode se tornar rudimentar para seu propósito adequado e ser usado para um objeto distinto. ”

Em 1893, Robert Wiedersheim publicou A Estrutura do Homem, um livro sobre anatomia humana e sua relevância para a história evolutiva do homem. O livro continha uma lista de 86 estruturas humanas que Wiedersheim descreveu como "Órgãos que se tornaram totalmente ou em parte sem função, alguns aparecendo apenas no embrião, outros presentes durante a vida constante ou inconstantemente. Para a maior parte, órgãos que podem ser corretamente denominados vestigiais." Desde sua época, a função de algumas dessas estruturas foi descoberta, enquanto outros vestígios anatômicos foram desenterrados, tornando a lista de interesse principalmente como um registro do conhecimento da anatomia humana na época. Versões posteriores da lista de Wiedersheim foram expandidas para até 180 "órgãos vestigiais" humanos. É por isso que o zoólogo Horatio Newman disse em uma declaração escrita lida como evidência no Julgamento de Scopes que "Existem, de acordo com Wiedersheim, nada menos que 180 estruturas vestigiais no corpo humano, o suficiente para fazer de um homem um verdadeiro museu ambulante de antiguidades."

Conceito científico

É importante ressaltar que vestigial não significa que o órgão ou estrutura não tem função, pode-se sim ter alguma nova função ou desempenhar tarefas secundárias, mas com vestígios de uma função antiga presente em algum outro ser vivo com um grau de parentesco. O processo de adaptação é a causa de um órgão perder ou mudar a sua função, ganhando um novo recurso, ou perdendo a função ancestral, dirigida pela deriva genética e/ou pela seleção natural, ocorrendo modificações graduais de estruturas já existentes.

As estruturas vestigiais são classificadas como homólogas quando comparadas uma espécie à outra, cujo desenvolvimento tem a mesma origem embrionária, porém em diferentes espécies perderam a sua função ou desenvolveram uma nova função de menor importância, podem ser órgãos, DNA sem função “junk DNA”, ou outro tipo de estrutura no organismo do ser vivo, até mesmo refletindo um "comportamento vestigial". Mesmo que o "vestígio" apareça no desenvolvimento embrionário, a mesma pode desaparecer durante essa fase e não se apresentar na vida adulta.

Algumas estruturas podem até ter alguma utilidade limitada a um organismo, mas podem degenerar ao longo do tempo. O ponto principal não é que eles não possuam nenhuma utilidade, mas que eles não conferem uma vantagem significativa o suficiente em termos de aptidão para o indivíduo. É complicado afirmar que uma estrutura vestigial é prejudicial ou não ao organismo a longo prazo, pois o futuro da evolução não é previsível, o que não tem qualquer utilidade no presente pode se desenvolver em algo útil no futuro. As estruturas vestigiais são uma assinatura da evolução, uma evidência de que a evolução existe, e a história dessa evolução está escrita em todo o corpo dos seres vivos. Para melhor esclarecimento de como essas estruturas podem ser encontradas em diversos organismos, inclusive nos seres humanos, segue-se alguns exemplos.

Exemplos

Vestigialidade em animais não humanos

Asas vestigiais

O avestruz, as emas e outras aves não voadoras possuem asas presentes, porém muito pequenas para exercer a função de voar, que é a principal função dessa estrutura, tendo ainda certa funcionalidade no equilíbrio, na direção durante a corrida, exibições sexuais e social, mas para o voo ela é inutilizada, todos avestruzes ainda possuem os dois dedos preservados nas asas (com garras). O pinguim também possui asas que não tem a finalidade do voo, desenvolveram a habilidade do nado com essas asas, tendo uma nova função substancial. Mas claramente ambos os exemplos descenderam de ancestrais que usavam as asas para voar.

Um exemplo dos insetos são as formigas, que perderam as suas asas, mas não a capacidade de desenvolvê-las. Somente as formigas rainhas e os machos possuem as asas, mas as formigas operárias não possuem, provavelmente porque sua vida no subsolo tornou desnecessária essa estrutura.

Olhos vestigiais

Vários animais que vivem em ambientes escuros, como cavernas ou no subsolo, tiveram a perda ou a redução dos olhos, já que não se apresentava necessário tê-los nessas condições do ambiente. A explicação para tal perda seria que, quando um gene ligado à visão sofre alguma mutação negativa que o faz perder parte da funcionalidade em animais que necessitam desse sentido para sobreviver, a seleção natural se encarrega de remover essa mutação imediatamente; porém se o ambiente em que esse animal vive não depende da visão, é escuro, e esse sentido torna-se inútil, então acumulam-se várias mutações negativas que não são removidas, a funcionalidade se perde, e acaba por sobrar apenas um vestígio do que foram olhos. A cecília ou cobra-cega, espécie de anfíbio com hábitos escavadores, por exemplo, apresenta olhos vestigiais, uma vez que não são necessários no ambiente em que esse animal habita. O mesmo ocorre com certos peixes cavernícolas e algumas espécies de salamandra.

Ossos vestigiais

As cobras possuem vestígios de apêndices, mas não possuem pernas, ao dissecar e examinar com atenção a estrutura interna desse animal, encontram-se pequenos ossos semelhantes aos da bacia e das pernas de animais que possuem apêndices, esse vestígio de bacia não está nem ao menos ligadas à estrutura vertebral,como em sua evolução ocorreu a perda desses apêndices, externamente não são evidentes, mas internamente retiveram a estrutura óssea que era encontrada em seus ancestrais. Além disso, na maioria das cobras o pulmão esquerdo é muito reduzido ou ausente. Alguns lagartos "sem patas" carregam vestígios de patas rudimentares dentro da pele, indetectável do lado de fora. As baleias são um clássico exemplo da presença de ossos de quadril, sem nenhuma função, proveniente de sua descendência de um mamífero terrestre.

Nervo laríngeo

O nervo laríngeo é um nervo craniano que parte diretamente do cérebro e não da medula, como é mais comum, sendo uma ramificação do nervo “vago”, que tem este nome porque ele “vagueia” pelo corpo e é utilizado em diversas funções. Um de seus ramos parte de cada lado do pescoço e se dirige à laringe. Uma parte chega à laringe diretamente, mas outra parte chega a ela por um caminho bem longo, ele se dirige para “baixo”, para dentro do tórax, caminha até o coração, dá a volta em uma de suas artérias e volta para cima, até atingir a laringe. Essa Gambiarra evolutiva com esse caminho diferente do nervo explica-se somente à luz da evolução, nos peixes o nervo vago em direção as guelras, passando por sobre a aorta ventral, mas conforme as modificações, sempre mínimas e graduais, ocorriam com a evolução, a posição relativa dessas partes do plano corporal mudava, o coração migrava, suas artérias se posicionavam em novo espaço e o nervo vago, devido a sua disposição inicial, precisava ficar um pouco mais longo para contornar a aorta. O caminho foi ficando um pouco mais longo em anfíbios, mais longo em répteis e bastante longo em humanos, sendo necessário nos humanos que o nervo laríngeo dê uma grande volta para chegar a um ponto que está a apenas 3 ou 4 centímetros de sua origem craniana. O exemplo mais bizarro seria o da girafa, como sua a aorta se encontra no tórax, e o tórax encontra-se muito distante do crânio, o nervo laríngeo “caminha” 4,5 metros em uma girafa adulta, quatro metros e meio, para chegar a uma posição a centímetros da origem do nervo. Segundo Wolf-Ekkehard Lönnig, no entanto, este nervo da girafa também inerva esôfago e traqueia, além de "dá vários filamentos cardíacos para a parte profunda do plexo cardíaco".

Olhos dos vertebrados

Uma das estruturas dos olhos que são imperfeitas devido aos vestígios da evolução seria a retina, a mesma se encontra de trás para frente, suas fotocélulas estão apontadas para trás, lado oposto da cena a ser observada, os nervos que ligam essas fotocélulas ao cérebro percorrem toda a superfície da retina, e com isso os raios luminosos precisam atravessar um tapete de fios reunidos em massa antes de atingir as fotocélulas, esses nervos tem que atravessar a retina e voltar ao cérebro para levar as informações, todos esses nervos passam por uma única abertura, chamada de ponto cego, pois realmente é um ponto cego em nossa visão, ou seja, no decorrer do início da evolução dos vertebrados, ocorreu essa inversão e a seleção natural tratou de contorná-la para a visão não ser prejudicada.

Pseudogenes

É uma região de uma molécula de DNA que fortemente se assemelha à sequencia de um gene conhecido, mas difere do mesmo em um ponto crucial, e provavelmente não exerce função nenhuma, foram “desligados” ao longo da história evolutiva de um grupo de seres vivos, onde em outros grupos eram genes funcionais e foram danificados, mudados, provavelmente por acúmulo de mutações e perderam sua função. A origem desse pseudogene podem ser variadas como por exemplo em eventos de duplicação gênica ou por transcriptase reversa de um mRNA processado em DNA. Autores modernos atribuem funções aos mesmos

Vestigialidade em animais humanos

No decorrer das interpretações acerca do que é uma estrutura vestigial houve muita discussão sobre quais seriam realmente os vestígios no corpo humano - praticamente todos os órgãos endócrinos e linfáticos já foram considerados um dia vestigiais, sendo que aproximadamente 180 órgãos já foram considerados vestigiais, depois da 1º lista de Wiedersheim, e até mesmo órgãos extremamente importantes como a glândula paratireoide eram considerados como vestígios a principal razão dessa colocação seria de que as funções dessas estruturas ainda não eram compreendidas. Com a evolução da ciência pode-se distinguir aquele órgão que realmente não possui uma função importante, que pode ser considerada como vestigial.

Cauda atrofiada Cóccix

É um clássico exemplo de estrutura vestigial em humanos, é um pequeno osso que termina a coluna vertebral na parte inferior, sendo um vestígio da cauda dos ancestrais do homem. A coluna vertebral é formada quase sempre por 33 e eventualmente 32 ou 34 vértebras que são ligadas por articulações, tendo um início e um fim, e nessa parte terminal é onde se localiza o cóccix, o vestígio de um "rabo". Sua função original seria na assistência no equilíbrio e na mobilidade do ser, embora ainda serve algumas funções secundárias, como sendo um ponto de fixação para os músculos, nele se inserem vários músculos pélvicos, formando o diafragma pélvico, que mantém fixos muitos órgãos na cavidade abdominal nos seres humanos, o que explica por que razão não foi totalmente degradado. Todos os mamíferos têm uma cauda em um ponto durante seu desenvolvimento; em seres humanos, está presente por um período de quatro semanas, durante os estágios 14-22 da embriogênese humana. Essa cauda é mais proeminente em embriões humanos 31-35 dias de idade. Já ocorreram casos de bebês humanos nascerem com tipo de cauda curta, resultado de um defeito na estrutura.

Apêndice vermiforme

Localização do apêndice vermiforme na espécie humana.

É um órgão vestigial, proveniente do ceco, um órgão com função de digerir a celulose herdado pelos humanos de ancestrais herbívoros. Existem órgãos análogos em outros animais semelhantes aos seres humanos que continuam a desempenhar essa função, enquanto que por outro lado em animais carnívoros esse órgão diminuiu de forma semelhante a apêndices. A função do apêndice no ser humano pode ser proteção contra infecções por bactérias simbióticas que ajudam na digestão. "O apêndice é rico em tecido linfóide e contribui para a imunidade intestinal e desempenha função importante como reserva da microbiota" que se relaciona com diversas funções imunológicas . Estudos comprovaram alta relação de remoção do apêndice com aumento de tuberculose, artrite reumatoide , diabete tipo 2 e até ataques cardíacos (apesar de continuar obscuros alguns dos mecanismos). Observou-se que mesmo estando associada a um baixo risco de subsequente colite ulcerosa a apendicectomia é seguida por um risco aumentado de doença de Crohn. Uma hipótese para o seu tamanho, seria que a seleção natural seleciona tamanhos menores, pois apêndices maiores seriam mais suscetíveis à infecções.

Pelos corporais

Temos músculos ligados aos nossos folículos pilosos que se contraem, fazendo nossos pelos corporais se arrepiarem quando estamos com frio ou medo. Por isso se fôssemos peludos, como os chimpanzés, a contração desses músculos fariam com que a superfície da nossa pelagem fosse aumentada, mantendo-nos aquecidos, ou tornando-nos aparentemente maiores e mais ameaçadores aos inimigos. Porém não somos peludos, por isso ficamos apenas com a pele arrepiada, o que indica que os humanos vieram de ancestrais mais peludos.

Dentes do siso

São os terceiros molares vestigiais que os ancestrais humanos utilizavam para ajudar na trituração do tecido vegetal. Os crânios de ancestrais humanos tinham mandíbulas maiores, com mais dentes, que foram provavelmente usados para ajudar a mastigar folhas, que possuem uma rígida parede celular. Como houve uma mudança na dieta humana, as mandíbulas diminuíram pela seleção natural, mas os terceiros molares, ou "dentes do siso", ainda podem se desenvolver na boca humana, sendo que atualmente, os dentes do siso tornaram-se inúteis e até prejudiciais, onde muitas vezes é necessária sua remoção cirurgicamente.

Musculatura das orelhas

Em muitos macacos, as orelhas possuem os músculos muito mais desenvolvidos do que os dos seres humanos e, portanto, têm a capacidade de mover os seus ouvidos para ouvir melhor as ameaças em potencial. Porém, nos seres humanos, entre outros primatas, como o orangotango e o chimpanzé, possuem músculos da orelha que são pouquíssimo desenvolvidos e não funcionais, mas ainda grande o suficiente para ser identificável. Sendo assim, um músculo ligado ao ouvido que não pode mover a orelha, por qualquer motivo, não pode mais ser dito para ter alguma função biológica. Alguns humanos são capazes de mover seus ouvidos em várias direções, e pode ser possível para os outros para ganhar tal movimento por ensaios repetidos. Essa incapacidade de mover o ouvido nos primatas é compensada principalmente pela capacidade de virar a cabeça em um plano horizontal, uma habilidade que não é comum à maioria dos macacos, não sendo necessário esse movimento. A estrutura externa da orelha também mostra algumas características vestigiais, como o nó ou ponto na hélice da orelha conhecida como tubérculo de Darwin que é encontrado em cerca de 10% da população.

Cromossomo 6

As características vestigiais também podem surgir a nível molecular, e há uma no cromossomo 6 humano. É uma sequência de DNA que se assemelha ao gene codificador da enzima CMAH (hidroxilase do ácido CMP-N-acetilneuramínico), mas no humano essa sequência tem uma deleção de 92 pares de bases. A maioria dos mamíferos, inclusive os primatas, como o chimpanzé, produzem essa enzima em abundância, que converte um açúcar ácido de uma forma para outra na superfície das células, por isso temos uma composição bioquímica diferente em nossas membranas celulares. Com isso, esse é um gene não funcional, e se torna difícil conciliar com a crença de que os humanos foram criados em sua forma atual (complexidade irredutível), sendo a presença desse cromossomo uma forte evidência de que os humanos descenderam com modificações de ancestrais que produziam a CMAH.

Vestigialidade em Plantas e Fungos

As plantas também têm partes vestigiais, incluindo estípulas e carpelos sem função, redução de folhas em Equisetum, parafises de Fungos. Exemplos bem conhecidos são as reduções na exibição floral, levando a flores menores e/ou mais pálidas, em plantas que se reproduzem sem reprodução sexuada, por exemplo, por autofecundação ou clonagem obrigatória.

Frutos sem sementes

Alguns grupos de plantas possuem frutos partenocárpicos. Por definição, frutos partenocárpicos são aqueles onde os rudimentos seminais não se transformam em sementes ou quando formam sementes, estas são estéreis. Espécies brasileiras como a Lophogyne lacunosa são partenocárpicas: a L. lacunosa apresenta um fruto com 3,03 mm (± 0,43) X 1,5 mm (± 0,23) e seis costelas, porém, desprovido de sementes. Além do gênero Lophogyne, frutos partenocárpicos ocorrem também nos gêneros Mourera e Podostemum.

Ver também

• Atavismo
• Gambiarras Evolutivas
• Pseudogenes
• Observabilidade da Evolução