Fatores Evolutivos

Genética Animal – Fatores Evolutivos
1
GENÉTICA DE POPULAÇÕES:
A genética de populações lida com populações naturais. Estas consistem em
todos os indivíduos que, ao se reproduzir uns com os outros, compartilham um pool
de genes, que é um total de informações genéticas possuído pelos membros
reprodutivos da população. Os alelos no pool interagem entre si e com o ambiente,
o que resulta no efeito da seleção exercida sobre esses genes.
→ Conceitos:
● População:
Grupamento de indivíduos de uma mesma espécie que ocorrem na mesma
área geográfica, em um dado intervalo de tempo.
● Espécie:
Agrupamento de populações naturais, reais ou potencialmente intercruzantes
e reprodutivamente isoladas de outros grupos de organismos.
Princípio de Hardy-Weinberg:
Em 1908, G. H. Hardy, um matemático britânico, e W.
Weinberg, um médico alemão, desenvolveram um modelo
matemático denominado Princípio de Hardy-Weinberg, para
calcular a freqüência dos alelos de uma população. Tal
princípio é o fundamento da genética de populações e, em
essência, diz que na ausência de migração, mutação e seleção
as freqüências gênicas permanecem constantes dentro de
limites estreitos, determináveis, geração após geração, em uma
grande população com reprodução aleatória. O princípio de
Hardy-Weinberg pode ser utilizado para determinar a
freqüência de cada alelo de um par ou de uma série, bem como
freqüências de homozigotos e heterozigotos na população.
→ Propriedades da Lei de Hardy-Weinberg:
1) A freqüência dos alelos prediz a freqüência dos
genótipos.
2) Em equilíbrio, as freqüências dos alelos e dos genótipos
não se alteram de uma população para a outra.
3) O equilíbrio é alcançado em uma geração de
acasalamentos ao acaso.
→ Condições da Lei de Hardy-Weinberg:
Genética Animal – Fatores Evolutivos
2
1) A população é infinitamente grande, tornando os erros de amostragem e os
efeitos ao acaso negligíveis.
2) O acasalamento ocorre ao acaso.
3) Não há vantagem seletiva para nenhum genótipo, sendo todos aqueles
produzidos pelo acasalamento ao acaso igualmente férteis.
4) Fatores como mutação, migração e deriva genética estão ausentes.
Espermatozóide
A (p)
Óvulo
A (p)
AA (p
a (q)
Aa (p.q)
a (q)
Aa (p.q)
Aa (q
Consideremos um caso hipotético de dois alelos A e a, com um mesmo valor
seletivo, que ocorrem juntos em dada população. Se a probabilidade do
espermatozóide ou do óvulo carrear o alelo A é representada por p, então a de a
será 1-p, caso A e a sejam os únicos alelos do loco em questão. Pode-se considerar
1-p = q. Logo, q é a probabilidade do espermatozóide ou do óvulo possuir o alelo a.
Logo, a Lei de Hardy-Weinberg é expressa pela seguinte fórmula:
p + 2,p.q + q = 1
Sendo: p + q = 1
Se: p = 0
q=0
A população é homozigoto para esse locus.
→ Principais causas de alterações nas freqüências gênicas nas populações
naturais:
1) Mutação:
◦ Basicamente, mutação é uma alteração aleatória no genótipo de um
indivíduo. A importância em genética de populações é fornecer um novo material
sobre o qual a seleção pode operar, bem como alterar as freqüências gênicas.
◦ As mutações gênicas são consideradas as fontes primárias de
variabilidade, pois aumentam o número de alelos disponíveis em um locus.
◦ Pode inserir novos alelos numa população, sendo, então, considerada uma
força criativa.
◦ As mutações gênicas originam-se de alterações na seqüência de bases
nitrogenadas de um determinado gene durante a duplicação da molécula de DNA. A
mutação pode ocorrer devido a: perda ou deleção, adição ou substituição de
nucleotídeos.
◦ É um evento que ocorre ao acaso, ou seja, sem relação com possíveis
vantagens ou desvantagens para o organismo em questão.
Genética Animal – Fatores Evolutivos
3
◦ Pode ser mantida ou eliminada por seleção natural.
2) Migração:
◦ Consiste no deslocamento de indivíduos em idade reprodutiva de uma
população para outra, criando fluxo gênico, caso haja reprodução.
◦ Se ocorrem migrações freqüentes entre duas populações, o conteúdo
genético delas pode se tornar semelhante, homogeneizando-as.
◦ Também é considerada uma força criativa.
3) Seleção natural:
◦ Considerada a principal força evolutiva.
◦ Modifica as freqüências alélicas em grandes populações.
◦ Tende a diminuir a variabilidade genética. Assim, quanto maior a
intensidade da seleção natural em uma população, menor será a variabilidade da
mesma.
◦ A seleção natural é um fenômeno estatístico, significando simplesmente
que um genótipo melhor tem “probabilidade maior de sobrevivência” (Darwin) e ter
relativo sucesso reprodutivo.
◦ Valores seletivos são cumulativos.
◦ Exemplos:
I) Melanismo industrial:
A espécie de mariposas Biston betularia,
teve
sua
forma
normal
cinzenta
ou
esbranquiçada substituída por formas escuras
(melânicas) nos distritos industriais da Inglaterra
e Oeste da Europa, a partir de 1895. As
mariposas melânicas eram raras ou inexistentes
há 100 anos (antes da Revolução Industrial). A
forma clara era fundamental para o mecanismo
de camuflagem das mariposas nos troncos de
árvores recobertos por liquens. Devido à
poluição os liquens foram destruídos e os
troncos das árvores assumiram coloração
escura. Em alguns casos, a mudança na
freqüência alélica da população de mariposas foi
surpreendentemente rápida, exigindo menos de
50 anos. A magnitude da brusca vantagem
seletiva das mariposas melânicas deu-se à
intensa predação das mariposas claras
pousadas sobre as cascas escuras das árvores
por aves. Em áreas não poluídas, com troncos
de árvores cobertos por liquens, as formas
claras apresentam coloração críptica. Já nas
áreas industriais, as mariposas melânicas
imitam melhor a cor do substrato.
Genética Animal – Fatores Evolutivos 4
Seleção direcional: caracteriza-se por mudanças nas condições do ambiente,
deslocando o valor da média a favor dos indivíduos que possuem os genótipos mais
aptos.
II) Anemia falciforme ou Siclemia (Humanos):
Essa doença, que envolve um par de alelos
com dominância incompleta, é particularmente
prevalente em certos povos na África.
Muitas variantes químicas da hemoglobina
A são encontradas em números relativamente
pequenos nas pessoas. Uma dessas variantes, a
hemoglobina S (de sickle cell anemia), está
envolvida nessa doença.
Os genótipos e fenótipos produzidos nesse
distúrbio são os seguintes:
AA → Normal; apenas hemoglobina A.
Aa → Traço falcêmico; hemoglobinas A e S.
aa → Anemia falciforme; apenas hemoglobina S.
Em condições ambientais normais o gene
para anemia falciforme sofre um forte efeito seletivo
negativo ocorrendo com freqüência baixa nas
populações.
Entretanto,
observam-se
altas
freqüências desse gene em extensas regiões da
África, onde há grande incidência de malária.
Essa alta freqüência deve-se ao fato de que os
heterozigotos para anemia falciforme são mais
resistentes à malária, pois há redução no teor de
hemoglobina da hemácea, tornando-a imune ao
ataque do parasito Plasmodium falciparum. Os
homozigotos normais, correm alto risco de morte
por malária e os homozigotos para a anomalia
morrem de anemia falciforme. O heterozigoto,
entretanto, apresenta sob essas condições
ambientais superioridade adaptativa, propiciando
alta taxa de um gene letal na população.
Seleção estabilizante: elimina todos os fenótipos que desviam demais da média
da população e, conseqüentemente também, de genes que produzem esses
fenótipos desviantes.
III) Resistência a antibióticos ou inseticidas:
A resistência de bactérias a antibióticos e de insetos a inseticidas tem
aumentado muito nos últimos anos havendo sempre a necessidade de se
desenvolverem novas substâncias para auxiliar no combate a esses organismos. A
resistência a esses produtos ocorre do seguinte modo: os indivíduos estão
adaptados a uma determinada condição ambiental, se introduzirmos no ambiente
uma certa quantidade de antibiótico ou inseticida haverá grande mortalidade de
Genética Animal – Fatores Evolutivos
5
indivíduos, mas alguns poucos que já apresentavam mutações que lhes conferiam
resistência a essas substâncias sobreviverão. Estes por sua vez, ao se reproduzir,
originarão indivíduos com características que se distribuem em torno do fenótipo
médio. Se eles forem submetidos a doses mais altas das substâncias em questão,
haverá alta mortalidade e sobreviverão apenas aqueles que tiverem condições
genéticas de resistir a doses mais altas, podendo-se observar um deslocamento da
média das características no sentido da maior resistência a uma determinada
substância. Esse é um exemplo de seleção direcional.
4) Deriva genética:
◦ “O mais sortudo sobrevive”.
◦ Flutuação aleatória na freqüência dos alelos, estatisticamente significativa
em pequenas populações, e possível devido a desvios ao acaso.
◦ O grau de flutuação aumenta à medida que o tamanho da população
diminui.
◦ Em grandes populações, a deriva apresenta pequena magnitude.
◦ Em um caso extremo, a deriva genética pode levar à fixação de um alelo e
à exclusão de outro.
→ Referências bibliográficas:
◦ Biologia de olho no mundo do trabalho – Sídio Machado – Editora Scipione –
2003
◦ Populações, espécies e evolução – Ernst Mayr – Editora da Universidade de
São Paulo – 1977