Como estudar genética sem genótipos? Correlação entre

Como estudar genética sem genótipos?
• Correlação entre parentes
• Resposta à seleção
• Cruzamentos controlados
Correlação entre parentes
Covariância fenotípica - mede o quanto os fenótipos
de dois indivíduos desviam da média geral da
população, em direção e magnitude.
Ou seja, se vc sabe que X é maior do que a média,
isso influencia sua expectativa sobre Y?
Cov(X,Y) = média (X-μx)(Y-μy)
Correlação entre parentes
Pij = μ + gai + gdi + ej
Cov(Pi, Pj) = média (Pi -μx)(Pj -μy)
Cov(Pi, Pj) = Cov(gai, gaj) + Cov(gdi, gdj) + Cov(ei, ej)
Como estudar genética sem genótipos?
Cov(Pp, Po) = Cov(gap, gao) + Cov(gdp, gdo)
gao = ½gap + αm
Cov(Pp, Po) = Cov(gap, ½gap + αm)
Cov(Pp, Po) = Cov(gap, ½gap) + Cov(gap, αm)
Cov(Pp, Po) = Cov(gap, ½gap) = ½σa2
Como estudar genética sem genótipos?
Correlação é uma covariância que foi padronizada
para ter valores entre -1 e 1.
Substituindo na equação anterior, temos que:
Como estudar genética sem genótipos?
Valor do Meio parental - fenótipo médio dos pais
Mas a variância fenotípica está reduzida à metade,
assim:
Esta é uma outra forma de se estimar a herdabilidade
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Como estudar genética sem genótipos?
Como estudar genética sem genótipos?
Filhos
Podemos usar a mesma lógica e aplicar para
quaisquer indivíduos que estejam relacionados. p.
ex,
Pais
h2
Estes procedimentos apenas podem investigar
parâmetros quantitativos que se relacionam à
variância e não a parâmetros relacionados à média.
Efeitos de loci específicos não podem ser medidos.
Observe no entanto que não é apenas a variância
aditiva que é transmitida (dominância e epistasia)
Herdabilidade
h2 = herança?
A herança de uma característica refere-se
ao número de alelos e loci bem como suas
relações de ligação (ou seja, os
mecanismos Mendelianos) que
influenciam tal característica, mais as
regras pelas quais genótipos específicos
produzem um fenótipo particular.
É a proporção da variação fenotípica na
característica herdada que é transmitida através
dos gametas em uma população específica.
Uma característica tem que ser herdável
para ter herdabilidade, mas o reverso não
é verdade.
Uma doença letal recessiva
Genótipo
+/+
+/t
t/t
Viabilidade
relativa
1
(normal)
1
(normal)
0
(letal)
Sob acasalamento ao acaso, μ = p2(1) + 2pq(1) + q2(0) = 1-q2
Excesso médio(+) = a+ = p(1-1+q2) + q(1-1+q2) = q2
Excesso médio(t) = at = p(1-1+q2) + q(0-1+q2) = -pq
Quando q → 0, a+ → 0 e at → 0 ⇒ σ2a → 0 e h2 → 0
Herança enfoca causa e efeito
h2 enfoca causas da variação
Enquanto t for raro (e é) e acasalamento for ao
acaso, esta doença NÃO tem herdabilidade!
2
R = h2S
freqüência
Como estudar genética sem genótipos?
• Correlação entre parentes
s
freqüência
_
z
R
• Cruzamentos controlados
_*
z
R
Fenótipo da Progênie
• Resposta à seleção
s
_
z
_*
z
R = h2S s
freqüência
freqüência
Fenótipo do meio parental
h2=inclinação
R = h2S s
h2=inclinação
_*
z
_
z
R
R
R
_
z
Fenótipo da Progênie
_*
z
freqüência
R
Fenótipo da Progênie
freqüência
s
_
z
s
_*
z
Fenótipo do meio parental
S - intensidade de seleção - fenótipo médio dos parentais selecionados
menos a média da população
_
z
_*
z
Fenótipo do meio parental
R - Resposta à seleção - fenótipo médio da prole menos a média da
população na geração anterior
Resposta à seleção
Diferenças entre as médias populacionais
R = h2S
Todos os parâmetros de Fisher são válidos apenas
em nível populacional.
- Pool gênico e sistema de acasalamento
- Ambiente é considerado constante
Não podem ser comparados em populações distintas!
População apenas pode responder à seleção se tiver:
• uma força seletiva
• herdabilidade, ou seja, variação genética aditiva
para a característica
3
Se uma característica tem
herdabilidade em duas populações e as
populações tem médias diferentes,
então as diferenças entre as duas
populações é genética.
Diferenças entre as médias populacionais
h2 é uma estatística de dentro da população:
nem pode ser definida entre populações
2
h não depende de valores médios de forma
alguma; as médias são irrelevantes para a h2
Quanto maior a h2, menos importante o
ambiente
Nunca verdadeiro para o indivíduo: o fenótipo
de um indivíduo é uma interação inseparável
entre genes e ambiente.
Nunca verdadeiro para o deme: por exemplo,
fatores ambientais podem determinar a média,
μ, que não tem nenhum impacto na h2
m = 228.5 mg/dl
m = 144.2 mg/dl
Estudo sobre QI em adoções
Correlação entre mães biológicas e crianças =
0.44
Implica h2 do QI é 2(0.44) = 0.88
Correlação entre mães adotivas e crianças ≈ 0
Implica que ambiente não é importante?
Estudo sobre QI em adoções
Estudo sobre QI em adoções
Mães adotivas (μ = 110, σ = 15)
Freqüência relativa
Freqüência relativa
Mães biológicas (μ = 86, σ = 15.75)
QI
QI
4
Estudo sobre QI em adoções
Estudo sobre QI em adoções
Crianças adotadas
Freqüência relativa
Freqüência relativa
Crianças adotadas (μ = 107, σ = 15.1)
Mães
biológicas
QI
Mães adotivas
QI
Mães adotivas
Mães
biológicas
Forte correlação
entre mães e filhos
Crianças adotadas
⇒
Ambiente
Estudo sobre QI em adoções
Nenhuma correlação
entre mães adotivas e
filhos
1. QI tem alta herdabilidade e variação
genética é a maior causa das diferenças
em QI entre crianças adotadas
2. QI de crianças adotadas foi fortemente
influenciado por fatores socioeconômicos.
Isto não é contraditório!
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Como estudar genética sem genótipos?
Cruzamentos controlados
Com genótipos não medidos, existe uma mistura
entre fatores genéticos e ambientais na
comparação de diferenças entre as populações.
• Correlação entre parentes
• Resposta à seleção
A realização de cruzamentos entre as populações
permite a determinação da base genética das
características estudadas.
• Cruzamentos controlados
Cruzamentos controlados
Cruzamentos controlados
Modelo em que populações estão fixadas para alelos
diferentes:
População:
Genótipo:
Valor genotípico:
P1 F1 P2
AA Aa aa
GAA GAa Gaa
a = novo valor genotípico de AA = GAA – mp
= (GAA – Gaa)/2
d = novo valor genotípico de Aa = GAa – mp
-a = novo valor genotípico de aa = Gaa – mp
= (Gaa – GAA)/2 = – (GAA – Gaa)/2
Chamemos mp = (GAA+Gaa)/2.
de forma que:
d
AB
AA
d
-a
AB
AA
-a
AA
-a
Cruzamentos controlados
BB
Codominância
a
BB
0
0
mp = (GAA+Gaa)/2.
Subdominância
a
BB
d
a
AB
Sobredominância
a = valor genotípico aditivo
d = valor genotípico dominante
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O balanço entre deriva, mutação e fluxo
gênico
Existe variação fenotípica para uma característica.
Variação ambiental afeta a todos da mesma forma.
Chamemos σm2 a variância aditiva mutacional, que é
equivalente à taxa de mutação.
A variância aditiva mutacional no equilíbrio será:
2Neλσm2
O balanço entre deriva, mutação e fluxo
gênico
A variância aditiva mutacional no equilíbrio será:
2Neλσm2
Quando se incorpora subestrutura populacional:
Vdentro = 2Neλσm2 (1-Fst)
Ventre = 4Neλσm2 Fst
Variação total será igual a:
2Neλσm2 (1+Fst)
Partição aumenta a quantidade de variação genética
total!
Genótipos mensurados
• Loci marcadores - que medem genótipos em loci
que não sabemos estarem afetando o fenótipo de
interesse, mas que podem apresentar associações
indiretas com o mesmo.
• Genes candidatos - nos quais estudos de
associação da variação genética com a variação
fenotípica foca em loci sobre os quais existe
informação que os relaciona ao fenótipo de
interesse.
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