Teoria Moderna da Evolução

Prof. Regis Romero
São alterações ou modificações
súbitas em genes ou cromossomos,
podendo
acarretar
variação
hereditária.
 As mutações podem ser gênicas
quando alteram a estrutura do DNA
ou cromossômicas quando alteram
a estrutura ou o número de
cromossomos.

As mutações são espontâneas e
podem ser silenciosas, ou seja,
não alterar a proteína ou sua ação.
Podem ainda ser letais, quando
provocam a morte, ou ainda
acarretar doenças ou anomalias.
As mutações também promovem
a evolução já que determinam
aumento na variabilidade genética.
 Físicos
 radiações
ionizantes (raios X, radiações
alfa, beta e gama) e radiação
ultravioleta.
 Químicos  colchicina, gás
mostarda, sais de metais
radioativos, alcatrão,
benzeno, benzopireno, etc.
 Também
chamadas de aberrações
cromossômicas, são alterações na
estrutura ou no número de
cromossomos normal da espécie.
 Podem provocar anomalias e mal
formações no organismo ou até a
inviabilidade dele.



Provocam alterações no número típico de
cromossomos da espécie (cariótipo).
Podem produzir anomalias graves e até a morte
do organismo.
Se dividem em Euploidias quando há a alteração
de um genoma inteiro e Aneuploidias (Somias)
quando acrescentam ou perdem um ou poucos
cromossomos.
 Monoploidias
(n)  quando há
apenas um genoma.
 Triploidias (3n)  quando há três
genomas.
 Poliploidias (4n, 5n, ...)  quando
há quatro ou mais genomas.
 Nulissomia
(2n-2)  perda de um
par inteiro de cromossomos. No
homem é letal.
 Monossomia (2n-1)  um
cromossomo a menos no cariótipo.
 Trissomia (2n+1)  um
cromossomo a mais no cariótipo.
 Provocam
alterações na estrutura
dos cromossomos, podendo
ocasionar a perda de genes, a
leitura duplicada ou erros na leitura
de um ou mais genes.
 Podem acontecer por deleção,
duplicação, translocação ou
inversão de partes de cromossomos.
 Deficiência
ou deleção  quando
ocorre a perda de um pedaço do
cromossomo, com conseqüente
perda de genes.
 Duplicação
 quando ocorre a
presença de um pedaço duplicado
do cromossomo, acarretando uma
dupla leitura de genes.
 Translocação
 quando ocorre a
troca de pedaços entre
cromossomos não homólogos,
provocando erros na leitura.

Inversão  quando ocorre a quebra
de um pedaço do cromossomo que
se solda invertido, provocando erros
na leitura dos genes.
As
mutações
gênicas
são
responsáveis por alterações nos genes
e conseqüentemente nas proteínas,
determinando,
muitas
vezes,
a
formação de novas proteínas ou
alterando
a
ação
de
enzimas
importantes no metabolismo.
Alteram uma ou mais bases do DNA, o
que afetará a leitura durante a replicação
ou durante a transcrição.
 Podem ser transmitidas hereditariamente
quando ocorrem nas células germinativas.
 Quando ocorrem em células somáticas
podem provocar a formação de tumores.

 Substituição
 ocorre a troca
de um ou mais pares de bases.
 Adição
 acontece quando
uma ou mais bases são
adicionadas ao DNA,
modificando a ordem de
leitura da molécula durante a
replicação ou a transcrição.
 Deleção
 acontece quando
uma ou mais bases são
retiradas do DNA, modificando
a ordem da leitura, durante a
replicação ou a transcrição.
Profase I

Interpretação geral de seleção natural: sobrevivência do
mais apto ou a natureza com “unhas dentes”
Para Huxley, a teoria da seleção natural baseia-se em:
 Primeiro fato: Tendência geral dos seres vivos
aumentarem em número.
 Segundo fato: Apesar dessa tendência, o seu número
mantém-se mais ou menos constante.
 Primeira dedução: Deve haver uma competição entre os
seres vivos que ocupam o mesmo nicho ecológico.
 Terceiro fato: Há uma grande variabilidade entre os
seres vivos.
 Segunda dedução: Algumas variações devem ser
vantajosas, enquanto que outras são desvantajosas,
nesse processo de competição.
Lewontin resume toda a evolução por seleção
natural com base em 3 princípios:
 Há uma variação fenotípica entre os indivíduos
de uma mesma população (princípio da
variação)
 Há uma correlação entre os fenótipos dos pais
e dos filhos (princípio da herança)
 Alguns fenótipos sobrevivem mais e deixam
maior descendência do que outros (princípio da
seleção)
Para Dobzhansky:
 Seleção natural é a reprodução diferencial dos
portadores de diferentes dotações hereditárias.
Tipos de Seleção
Seleção Direcional
As condições ambientais favorecem um fenótipo
extremo, diferente do que representa a média da
população.
Melanismo industrial
Resistência a
antibióticos
Resistência a
inseticidas
Tipos de Seleção
Seleção Estabilizadora Normalizadora
Atua em populações que vivem em ambientes relativamente estáveis,
nas quais a média dos indivíduos está bem adaptada às condições
ambientais.
Tipos de Seleção
Seleção Disruptiva –
Diversificada
O ambiente favorece os indivíduos de ambos os extremos da curva de
distribuição normal, enquanto os indivíduos médios levam
desvantagens.
Esse tipo de seleção
leva à diversificação
da população – pode
ser o primeiro passo
para a formação de
novas espécies.
INTERAÇÕES PREDADOR-PRESA MUDAM AO LONGO DO TEMPO EVOLUTIVO . É A
“CORRIDA ARMAMENTISTA” EVOLUTIVA.
Devido ao fato de os predadores não capturarem presas ao acaso, eles são agentes de
seleção natural bem como agente de mortalidade. Por consequencia, as presas
evoluíram uma rica variedade de adaptações que as torna mais difícil e capturar,
dominar e comer. Entre essas adaptações estão a camuflagem e o mimetismo. Assim
como suas presas os predadores também podem evoluir para se tornarem eficientes em
superar as defesas das presas, levando a uma “corrida armamentista” evolutiva.
O MIMETISMO É UMA DEFESA EVOLUÍDA.
O mimetismo é a interação melhor estudada entre presa e predador. Mimetismo é a
evolução de uma semelhança a algum item não comestível, não palatável ou nocivo.
Mimetismo batesiano: um espécie palatável mimetiza uma espécie não palatável ou
nociva.
A borboleta monarca (B) é venenosa às
aves predadoras por ter cardenolide, é
um veneno cardíaco, que a faz
regurgitar,
se
engolida.
Ela
é
mimetizada pela borboleta vice-rei (A),
que se livra de ser devorada.
Características do mimetismo batesiano:
a) O modelo (organismo a ser mimetizado) deve estar protegido de alguma maneira,
por exemplo, possuir um gosto que o torna não comestível;
b) O modelo de possuir uma pigmentação gritante, típica de seu grupo taxonômico,
capaz de chamar a atenção;
c) O mímico (que imita) e o modelo devem ocupar a mesma área ao mesmo tempo;
d) O mímico deve ter uma semelhança muito grande com o modelo, mas essas
semelhanças se restringe a estruturas visíveis, como padrão de colorido ou
comportamento;
e) O modelo deve ser muito mais comum que o mímico no ambiente.
A morfologia do bicho pau lembra em
muito um graveto no meio de um foliço
(figura acima). Bicho pau sobre um
tronco de madeira (figura ao lado).
Características do mimetismo mulleriano:
a) As espécies possuem coloração de advertência e proteção;
b) Todas as espécies devem ser igualmente abundantes;
c) A semelhança entre as formas não é necessariamente tão exata como que ocorre no
mimetismo batesiano, por que a finalidade não e enganar o predador, mas sim
lembrar-lhes certas qualidades perigosas ou desagradáveis.
CAMUFLAGEM: é quando o organismo imita, a partir da sua coloração, o ambiente onde
vive. O colorido ajuda a escondê-lo, disfarçá-lo ao meio. Veja os exemplos abaixo. É
frequentemente utilizado na predação, para não chamar a atenção da presa.
Aqui um serpente usa seu padrão de
colorido para se esconder no
cascalho.
Aqui é a mesma situação. Observem
que os sapos se misturam as folhas.
Genética de Populações




Estuda, matematicamente, as freqüências
dos genes em uma população e as forças
evolutivas que as modificam.
Pool Gênico: genes comuns a uma mesma
população, acervo genético ou gene pool.
Uma população estará em equilíbrio
genético quando seu pool gênico se
mantiver
inalterado
por
gerações
sucessivas.
Havendo alterações no acervo gênico, se
diz que a população está evoluindo.
Genética de Populações
Teorema de Hardy-Weinberg
Em populações infinitamente grandes,
com cruzamentos ao acaso (panmítica), que
não estiverem sofrendo influência dos
fatores evolutivos (mutações, seleção
natural, migrações, etc...), não haverá
alteração do pool gênico, isto é, as
freqüências gênicas e genotípicas se
manterão constantes.
O Teorema de Hardy-Weinberg


Numa população em equilíbrio, para uma
determinada característica existem dois genes, o
dominante (A) e o recessivo (a).
A soma das freqüências dos dois genes (freqüência
gênica) na população é 100%.
f(A) + f(a) = 100%

Sendo, f(A) = p e f(a) = q, então:
p+q=1
O Teorema de Hardy-Weinberg


Na mesma
possíveis:
população
existem
3
genótipos
homozigoto
dominante
(AA),
heterozigoto (Aa) e homozigoto recessivo (aa).
A soma das freqüências do 3 genótipos (freqüência
genotípica) na população é 100%.
f(AA) + f(Aa) + f(aa) = 100%

Sendo, f(AA) = p2, f(Aa) = 2pq e f(aa) = q2, então:
p2 + 2pq + q2 = 1
O Teorema de Hardy-Weinberg
Aplicação

Uma população em equilíbrio está assim
distribuída para um determinado par de alelos:
AA
Aa
640 indivíduos
320 indivíduos
aa
40 indivíduos
Total 1.000 indivíduos

Quais as freqüências gênicas e genotípicas?
O Teorema de Hardy-Weinberg
Aplicação
Freqüências Gênicas:
Número total de genes = 2.000
Número de genes A = 1.280 + 320 = 1.600
Número de genes a = 80 + 320 = 400
f(A) = p = 1.600/2.000 = 0,8 ou 80%
f(a) = q = 400/2.000 = 0,2 ou 20%
O Teorema de Hardy-Weinberg
Aplicação
Freqüências Genotípicas
f(A) = p = 0,8
f(a) = q = 0,2
f(AA) = p2 = (0,8)2 = 0,64 ou 64%
f(Aa) = 2pq = 2(0,8x0,2) = 0,32 ou 32%
f(aa) = q2 = (0,2)2 = 0,04 ou 4%
Processos sistêmicos:
 Mutação
 Migração
 Seleção
Processos dispersivos
 Dependem do tamanho da população
 Deriva ou oscilação genética
 Endogamia ao acaso


Mudança de uma base nitrogenada no DNA
Pode causar mudanças no codon e,
consequentemente,na sequência de aminoácidos e nos
polipetídeos.
Podem ser:
 Recorrentes (mais importantes, pois acontecem várias
vezes)
 Não recorrentes
Tem uma certa importância na criação de variabilidade



Muito importante para populações animais
Animais “imigrantes” trazem novas formas
gênicas,muitas vezes inexistentes
Podem causar certo impacto na frequência
gênica egrande impacto quando associados à
seleção
Processo no qual certos indivíduos têm probabilidade
diferenciada de se reproduzirereproduzirem, deixando
mais descendentes que os demais.
 Pode ser:
1.
Natural
2.
Artificial
 É o processo mais importante para alterar as
frequências dos genes
 O homem tem se utilizado muito desse processo na
produção animal.
 Pode ser muito útil na conservação de recursos




Processo aleatório, que altera a frequência
dos genes devido a fatores não sistêmicos,
como um evento local, momentâneo, um
efeito ambiental passageiro, ou até mesmo
individual.
Muito importante quando o tamanho das
populações é muito pequeno
Sujeito a efeitos individuais

OBS.: O efeito gargalo-de-garrafa (DERIVA GENÉTICA)
Gargalos-de-garrafa populacionais ocorrem
quando poucos indivíduos sobrevivem a um evento
aleatório, provocando uma mudança das
frequências alélicas na população.
A população original
apresenta frequências
aproximadamente iguais
dos alelos azuis e
brancos
Um evento ao acaso
ocasiona mudança
ambiental reduz
acentuadamente o
tamanho da
população
Os indivíduos
sobreviventes têm
frequencias alélicas
diferentes da
população original



Em populações pequenas, acasalamento ao
acaso de indivíduos aparentados
Aumenta a homozigose (erroneamente
denominada “consanguinidade” e a expressão
de genes recessivos, incluindo os deletérios
Pode causar fortes efeitos em características
ligadas ao “fitness”, ou valor adaptativo