Genética de populações

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Bases genéticas da evolução Genética de populações


O conceito de população mendeliana • Conjunto de indivíduos que se reproduzem sexuadamente e que compartilham um patrimônio gênico comum. • Em uma população mendeliana, com exceção dos gêmeos univitelinos, os indivíduos diferem uns dos outros em diversas características. • Cada indivíduo possui seu conjunto gênico particular, diferente do conjunto gênico de todos os demais membros da população.


Frequências gênicas nas populações • Frequência genotípica • Frequência alélica


Estrutura genética • Frequências genotípicas 200 = branca 500 = rosa

Frequências genotípicas 200/1000 = 0.2 rr 500/1000 = 0.5 Rr

300 = vermelha 300/1000 = 0.3 RR Total = 1000 flores


Estrutura genética •Frequências alélicas 200 rr = 400 r

Frequências alélicas

500 Rr = 500 R 900/2000 = 0.45 r 500 r 300 RR = 600 R Total = 2000 alelos

1100/2000 = 0.55 R


Para uma população com genótipos:

Calcular: Frequência genotípica:

100 GG 160 Gg Frequência fenotípica

140 gg

Frequência alélica


Para uma população com genótipos:

Calcular: Frequência genotípica:

100 GG 160 Gg

260

100/400 = 0.25 GG 0.65 160/400 = 0.40 Gg 140/400 = 0.35 gg

Frequência fenotípica 260/400 = 0.65 verde 140/400 = 0.35 amarelo

140 gg

Frequência alélica 360/800 = 0.45 G 440/800 = 0.55 g


Como a estrutura genética muda? • mutação

Mudanças no DNA

• migração

• Cria novos alelos

• seleção natural

• Fonte final de toda variação genética

• deriva genética • Casamento preferencial


Como a estrutura genética muda? • mutação • migração • seleção natural • deriva genética

Movimento de indivíduos entre populações • Introduz novos alelos “Fluxo gênico”

• Casamento preferencial


Como a estrutura genética muda? • mutação • migração

Certos genótipos deixam mais descendentes • Diferenças na sobrevivência

• seleção natural • deriva genética

ou reprodução diferenças no “fitness” • Leva à adaptação

• Casamento preferencial


Seleção Natural Resistência à sabão bactericida 1ª geração: 1,00 não resistente 0,00 resistente 2ª geração: 0,96 não resistente 0,04 resistente

mutação!


Seleção Natural Resistência à sabão bactericida 1ª geração: 1,00 não resistente 0,00 resistente 2ª geração: 0,96 não resistente 0,04 resistente 3ª geração: 0,76 não resistente 0,24 resistente


Seleção Natural Resistência à sabão bactericida 1ª geração: 1,00 não resistente 0,00 resistente 2ª geração: 0,96 não resistente 0,04 resistente 3ª geração: 0,76 não resistente 0,24 resistente 4ª geração: 0,12 não resistente 0,88 resistente


Seleção sobre os alelos da anemia falciforme aa – ß hemoglobina anormal Anemia falciforme

Baixo fitness

AA – ß hemoglobina normal Vulnerável à malária

Médio fitness

Aa – Ambas ß hemoglobinas resistente à malária

Alto fitness

A seleção favorece os heterozigotos (Aa) Ambos alelos são mantidos na população (a em baixa freqüência)


Deriva gênica • Desastres ecológicos, como incêndios florestais, inundações, desmatamento, etc. podem reduzir tão drasticamente o tamanho de uma população que os poucos sobreviventes podem não constituir uma amostra representativa da população original, do ponto de vista genético. • por acaso e não por adaptação ao ambiente certos alelos podem ter sua frequência subitamente aumentada, enquanto outros podem simplesmente desaparecer.


Deriva GenĂŠtica Antes: 8 RR 8 rr

0.50 R 0.50 r

Depois: 2 RR 6 rr

0.25 R 0.75 r


Princípio do fundador Um caso extremo de deriva gênica é o chamado principio do fundador: uma nova população é “fundada” por um ou poucos indivíduos, seja porque a população ancestral sofreu uma diminuição drástica, seja porque um pequeno número de indivíduos de uma população migrou para outra região, onde deu origem a uma nova população. Há casos em que uma única fêmea grávida funda uma nova população. Essa fêmea obviamente não possuirá uma amostra significativa dos diferentes tipos de alelos presentes na população original.


Frequências genotípicas: teorema de Hardy-Weinberg Em uma população infinitamente grande, e sobre a qual não há atuação de fatores evolutivos, as frequências gênicas e genotípicas permanecem constantes ao longo das gerações. Qual valor preditivo das freqüências alélicas?

espermatozóides

ovócitos A (p) a (q) AA

Aa

p2 Aa

Genótipo

Freqüência

pq

AA

p2

aa

Aa

2pq

aa

q2

A (p)

a (q) pq

q2


Hardy Weinberg Equation A frequência do alelo “A”: em uma população é chamada “p” Em uma população de gametas, a probabilidade que ambos, ovos e espermatozóides, contenham o alelo “A” é p x p = p2

A frequência do alelo “a”: em uma população é chamada “q” Em uma população de gametas, a probabilidade que ambos, ovos e espermatozóides, contenham o alelo “a” é q x q = q2 Em uma população de gametas, a probabilidade que ambos, ovos e espermatozóides, contenham alelos diferentes é: (p x q) + (q x p) = 2 pq.

Fêmeas dão “a” e machos “A” ou Fêmeas dão “A” e machos “a”


Frequências alélicas Tipo sanguíneo

Genótipo

Número de pessoas

M

LMLM

1787

MN

LMLN

3039

N

LNLN

1303

Cálculo da frequência: incidência de cada alelo dentre todos os observados 1) Número total de alelos na amostra: 2 x 6129 = 12258 2) Frequência do alelo LM: [(2 x 1787) + 3039] / 12258 = 0,5395 3) Frequência do alelo LN: [(2 x 1303) + 3039] / 12258 = 0,4605 Se “p” representa a frequência do alelo LM e “q” a do alelo LN, a população avaliada apresenta: p = 0,5395

q = 0,4605

Como LM e LN são os únicos alelos desse gene: p+q=1


Aplicações do princípio de Hardy-Weinberg Tipo sanguíneo

Genótipo

Número de pessoas

M

LMLM

1787

MN

LMLN

3039

N

LNLN

1303 TOTAL = 6129

A população observada está em equilíbrio de Hardy-Weiberg? p = 0,5395

q = 0,4605

Genótipo

Freqüência de Hardy-Weinberg

LMLM

p2 = (0,5395)2 = 0,2911

LMLN

2pq = 2 (0,5395) (0,4605) = 0,4968

LNLN

q2 = (0,4605)2 = 0,2121


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