Aula 16 - Genetica de Populacoes

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Estrutura Genética de Populações e seu significado Evolutivo

Universidade Estadual de Feira de Santana – UEFS Departamento de Ciências Biológicas

Graduação em Agronomia

Aula 16 BIO 136 – Princípios de Genética e Evolução

Profa. Adriana Rodrigues Passos

POPULAÇÃO

ü Conjunto de indivíduos:

- Mesma espécie

- Ocupa o mesmo local

- Apresentam uma continuidade no tempo

- Possuem capacidade de se intercasalar ao acaso (trocar alelos)

Porquê a variação genética é importante?

Como a estrutura genética muda?

O que é Genética de populações?

Freqüência genotípica Freqüência alélica

GENÉTICA DE POPULAÇÕES

É o estudo da distribuição e mudança na freqüência de alelos sob influência das quatro forças evolutivas:

-Seleção natural

-Deriva gênica

-Mutação

-Migração (Fluxo gênico)

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POPULAÇÃO

ü As propr iedades genét icas das populações são determinadas a partir do conhecimento de suas freqüências alélicas e genotípicas .


variação

não variação

EXTINÇÃO!!

Aquecimento global Sobrevivência


variação

não variação

norte

sul

norte

sul


variação

não variação

norte

sul

norte

sul divergência

NÃO DIVERGÊNCIA!!

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variação

não variação

EXTINÇÃO!!

Aquecimento global Sobrevivência


variação

não variação

norte

sul

norte

sul


variação

não variação

norte

sul

norte

sul divergência

NÃO DIVERGÊNCIA!!

Como a estrutura genética muda? Mudanças nas freqüências alélicas e/ou

freqüências genotípicas através do tempo

•  mutação

•  migração

•  seleção natural

•  deriva genética

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•  mutação

•  migração



Mudanças no DNA •  Cria novos alelos

•  Fonte final de toda variação genética

-Mutação



•  mutação

•  migração



Movimento de indivíduos entre populações

•  Introduz novos alelos “Fluxo gênico”

-Migração (Fluxo gênico)


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•  mutação

•  migração



Certos genótipos deixam mais descendentes

•  Diferenças na sobrevivência ou reprodução

diferenças no “fitness”

•  Leva à adaptação

-Seleção natural


Seleção Natural Resistência à sabão bactericida

1ª geração: 1,00 não resistente 0,00 resistente


1ª geração: 1,00 não resistente 0,00 resistente

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1ª geração: 1,00 não resistente

0,00 resistente

mutação!


0,04 resistente



0,00 resistente


0,04 resistente


0,24 resistente



0,00 resistente 2ª geração: 0,96 não resistente



0,88 resistente

Seleção Natural pode causar divergência em populações

divergência norte

sul

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Seleção sobre os alelos da anemia falciforme

aa – ß hemoglobina anormal Anemia falciforme

Baixo fitness

Médio fitness

Alto fitness

Aa – Ambas ß hemoglobinas resistente à malária

AA – ß hemoglobina normal Vulnerável à malária

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


•  mutação

•  migração



Mudança genética simplesmente ao acaso

•  Erros de amostragem

•  Sub-representação •  Populações pequenas

-Deriva gênica

GENÉTICA DE POPULAÇÕES Deriva Genética

8 RR 8 rr

2 RR 6 rr

0.50 R 0.50 r

0.25 R 0.75 r

Antes:

Depois:

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Variação fenotípica Contínua

Descontínua

FREQÜÊNCIAS ALÉLICAS E GENOTÍPICAS

ü Alél icas ou gênicas: Correspondem às proporções dos diferentes alelos de um determinado gene na população

ü Genotípicas: São as proporções dos diferentes genótipos na população de indivíduos

.Alelo: é cada uma das várias formas alternativas do mesmo gene, ocupando um

dado locus (posição) em um cromossomo. Normalmente é representado por uma letra (A, a, B, b)

FREQÜÊNCIAS ALÉLICAS E GENOTÍPICAS

Freqüência genotípica = n° de indivíduos com determinado genótipo n° de indivíduos da população

Freqüência alélica = nº total de um alelo

nº total de alelos para aquele locus

Estrutura genética

•  Freqüências genotípicas •  Freqüências alélicas

rr = branca

Rr = rosa

RR = vermelha

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Estrutura genética


200 = branca

500 = rosa

300 = vermelha

Total = 1000 flores

Freqüências genotípicas

200/1000 = 0.2 rr

500/1000 = 0.5 Rr

300/1000 = 0.3 RR

Estrutura genética


200 rr = 400 r

500 Rr = 500 R 500 r

300 RR = 600 R

Total = 2000 alelos

Freqüências alélicas

900/2000 = 0.45 r

1100/2000 = 0.55 R

EXEMPLO FREQÜÊNCIA ALÉLICA

Genótipo N° de indivíduos

AA 3600

Aa 6000

aa 2400

Total 12000

A freqüência alélica de A é :

. 3600 indivíduos AA - n° de genes A = 7200

. 6000 indivíduos Aa - n° de genes A = 6000

. Total de genes A = 13200

f(A) = n° total de genes A = 13200 = 0,55

n° total de genes 24000*

para esse locus

f(A) = 0,55 ou f(A) = 55%

* O número total de genes na população para esse locus é 24000, pois, o número de indivíduos apresenta dois alelos para o locus em questão.

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EXEMPLO FREQÜÊNCIA ALÉLICA Para calcular a freqüência de a, pode-se proceder do mesmo modo ou, então, utilizar a fórmula que estabelece a relação entre genes alelos:

f (A) + f (a) = 1

f (a) = 1 – 0,55

f (a) = 0,45 ou f (a) = 45%

Nessa população, as freqüências dos genes A e a são, portanto, respectivamente:

f (A) = 55% e f (a) = 45%

EXEMPLO FREQÜÊNCIA GENOTÍPICA

AA = n° de indivíduos com determinado genótipo

n° de indivíduos da população

AA = 3600 = 0,30 ou 30%

12000

Genótipo N° de indivíduos

AA 3600

Aa 6000

aa 2400

Total 12000

E AS GERAÇÕES SEGUINTES?

ü No exemplo dado, o número de indivíduos e a distribuição dos genótipos quanto a um determinado par de alelos são conhecidos.

ü A partir dessa população, ou de qualquer outra,

pode-se estimar a freqüência alélica e genotípica da geração seguinte, com base no teorema e na fórmula de Hardy-Weimberg, cuja utilização apresenta certas restrições.

TEOREMA DE HARDY-WEIMBERG

Em uma população infinitamente grande, em que os cruzamentos ocorrem ao acaso e sobre o qual não há atuação de fatores evolutivos (mutação, deriva gênica, seleção natural e migrações), as freqüências alélicas e genotípicas permanecem constantes ao longo das gerações.

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ü Uma população assim caracterizada encontra-se em equilíbrio genético.

ü Na natureza, entretanto, não existem populações sujeitas rigorosamente a essas condições.


ü A importância do teorema de Hardy-Weimberg para as populações naturais está no fato de estabelecer um modelo para o comportamento dos genes.

ü Desse modo, é possível estimar freqüências gênicas e genotípicas ao longo das gerações e

compara-las com as obtidas na prática.


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FÓRMULA DE HARDY-WEIMBERG

p2 + 2pq + q2 = 1

Se f (A) = p e f (a) = q , então p + q = 1

pxp + 2pxq + qxq =1

EXEMPLO

Supomos uma população com as seguintes freqüências alélicas:

p = freqüência do gene B = 0,9

q = freqüência do gene b = 0,1

Podemos estimar a freqüência genotípica dos

descendentes utilizando a fórmula de Hardy- Weimberg:

EXEMPLO EXEMPLO

. Se a população estiver em equilíbrio, a freqüência será sempre mantida constante ao longo das gerações.

. Se, no entanto, verificarmos que os valores obtidos na

prática são significativamente diferentes desses esperados

pela fórmula de Hardy-Weimberg, a população não se

encontra em equilíbrio genético e, portanto, está

evoluindo.

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EXEMPLO

. A freqüência de cada gene também não

sofrerá alteração ao longo das gerações, se essa

população estiver em equilíbrio genético.

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As populações evoluem ao longo das gerações, o que nos leva à conclusão óbvia: . A lei de Hardy-Weimberg não se aplica a situações reais, pois existem sempre fatores de evolução irão atuar sobre a população.

CONSIDERAÇÕES

. Os genes não se dividem na meiose sempre com

exatidão (mutação)

. Os genótipos não são transmitidos a taxas

uniformes (seleção)

. As populações não são infinitamente grandes

CONSIDERAÇÕES

. Os cruzamentos não são ao acaso (deriva genética) e as populações não estão isoladas (migração). . Todos estes fatores tendem a alterar o equilíbrio das populações, alterando as freqüências alélicas, logo se designa por fatores de evolução.

CONSIDERAÇÕES

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