Da mesma forma que as navegações e a exploração européias trouxeram conhecimento sobre a diversidade da vida em toda a Terra, a construção e a mineração resultantes da industrialização na Europa aumentaram o conhecimento a respeito das mudanças nas formas de vida ao longo do tempo.
Os fósseis, restos preservados de antigas formas de vida, vieram à luz.
A princípio, os restos fossilizados de elefantes e tigres-dentes-de-sabre, na Europa, eram interpretados de acordo com a doutrina religiosa.
Catastrofismo - defendida pelo paleontólogo e anatomista francês George Cuvier, afirmava que eventos naturais, como o dilúvio descrito no Gênesis, eram responsáveis pelo desaparecimento dessas espécies.
Uniformitarismo - defendida pelo geólogo britânico Sir Charles Lyell, que explicava a variação na superfície da Terra pelo acúmulo gradual, durante longos períodos de tempo, de mudanças mínimas, provocadas pelos processos naturais, como erosão, que são imediatamente observáveis. O período de tempo requerido pelo uniformitarismo não era compatível com as interpretações literais da Bíblia, segundo as quais a Terra tinha apenas aproximadamente 6.000 anos.
Com a industrialização, os europeus sentiram-se mais confortáveis com o conceito de mudança e progresso. Consequentemente, parecia inevitável que alguém pensasse em evolução. Assim, no início do século XIX, muitos naturalistas passaram a aceitar a ideia de evolução da vida, embora não tivessem certeza como ela acontecia.
Foi Charles Darwin quem formulou uma teoria que resistiu ao tempo. Em uma viagem que durou quase cinco anos, ele percebeu a tremenda diversidade de criaturas vivas, bem como de fósseis aterradores animais extintos. Darwin começou a notar que as espécies variavam de acordo com o ambiente que habitavam. Em seu livro mais famoso, A Origem das Espécies, descreveu uma teoria da evolução no qual explicava as mudanças das espécies e o surgimento de novas, em termos puramente naturalistas.
Darwin organizou suas observações na teoria da seleção natural da seguinte maneira:
1. todas as espécies apresentam uma taxa de variação e todas têm a habilidade de se expandir além dos meios de subsistência.
2. contudo, na "luta pela sobrevivência", os organismos com variações que possibilitam sua sobrevivência em um ambiente específico se reproduzem melhor que aqueles que não as possuem.
3. portanto, conforme as gerações se sucedem, a natureza seleciona as características mais vantajosas e as espécies evoluem.
Embora a ideia da evolução pela seleção natural possa parecer simples e direta, a teoria foi (e ainda é) motivo de controvérsia considerável.
Dois problemas atormentaram Darwin durante toda sua carreira.
1. Como surge a variação?
2. Qual é o mecanismo de hereditariedade pelo qual as características variáveis podem ser transmitidas de uma geração a outra?
Mendel
Algumas das informações de que Darwin precisava, as leis básicas da hereditariedade, surgiram depois d'A Origem das Espécies, através dos experimentos do monge católico Gregor Mendel.
Ele tinha entendimento intuitivo sobre herança biológica. Entretanto, reconheceu a necessidade de explicações teóricas e iniciou experiências cuidadosas de reprodução no jardim do monastério, começando com ervilhas.
Apesar de ter publicado em 1866, as descobertas e a importância da pesquisa de Mendel não foram reconhecidas durante sua vida. Contudo, em 1900, a biologia celular havia avançado a um ponto em que a redescoberta do trabalho de Mendel foi inevitável. Essa redescoberta marcou o início da ciência genética.
A partir de então, os mecanismos moleculares da hereditariedade e as distintas unidades de herança seriam descobertos. Atualmente, o entendimento completo sobre hereditariedade, genética molecular e genética das populações fundamenta a teoria da evolução de Charles Darwin.
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