410 likes | 628 Views
Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Fitotecnia, Tecnologia de Alimentos e Sócio-Economia. EVOLUÇÃO. Agronomia. unesp. Disciplina:. Prof. : Mario Luiz Teixeira de Moraes. COLABORADORES :
E N D
Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Fitotecnia, Tecnologia de Alimentos e Sócio-Economia EVOLUÇÃO Agronomia unesp Disciplina: Prof. :Mario Luiz Teixeira de Moraes COLABORADORES: Christian Luis Ferreira Berti Marcela Aparecida de Moraes Selma Maria Bozzite Moraes Ilha Solteira, SP 2º Semestre/2010
MUTAÇÃO DERIVA BASE GENÉTICA POPULAÇÃO BASE GENÉTICA SELEÇÃO FLUXO GÊNICO Princípios básicos de genética de populações FATORES EVOLUTIVOS
CARGA GENÉTICA • Corresponde a toda redução que existe na adaptação real ou potencial de uma população devido a presença de variação genética. Assim, os indivíduos responsáveis pela carga genética são aqueles cujos valores adaptativos são inferiores à média dos heterozigotos em mais de dois desvios-padrão (Mettler & Gregg, 1973).
1s 1s CARGA GENÉTICA
CARGA GENÉTICA • UMA REDUÇÃO NA APTIDÃO MÉDIA DOS MEMBROS DE UMA POPULAÇÃO, POR CAUSA DOS GENES DELETÉRIOS OU DAS COMBINAÇÕES DELETÉRIAS DE GENES QUE ELA CONTÉM (RIDLEY, 2006).
ADAPTAÇÃO • UMA PARTICULARIDADE DE UM INDIVÍDUO QUE PERMITE QUE ELE SOBREVIVA E REPRODUZA MELHOR EM SEU AMBIENTE NATURAL DO QUE SE NÃO A POSSUÍSSE (RIDLEY, 2006).
Aula: 08/10/10 DERIVA GENÉTICA
DERIVA GENÉTICA • Flutuações aleatórias na frequência de alelos, devido a erros de amostragem, havendo tendência de fixar-se um ou outro alelo, especialmente em populações de base genética restrita.
EXISTÊNCIA DA DERIVA • WARWICK KERR & S. WRIGHT: • Experimental studies of the distribution of gene frequencies in very small populations of Drosophila melanogaster. • I. Forked. Evolution, v.8, p.172-177, 1954. • II. Bar. Evolution, v.8, p.225-240, 1954. • III. Aristapedia and spineless. Evolution, v.8, p.293-302, 1954.
I. CERDAS FORKED (CERDA BIFURCADA OU RECURVADA) Após16 gera ções
29 fixado 26 segragando 41 perdido 96: Populações após 16 gerações com freq (A) = 0,5
Exemplo em que o alelo A foi fixado em 1 Pop com 8 indivíduos Freq. Obs. Freq. Esp. Qui-qua Pop. Ger. Freq(A) AA Aa aa AA Aa aa 1 1 0.5625 .375 .375 .250 3 4 2 0.2439 1 2 0.6875 .500 .375 .125 4 3 1 0.0238 1 3 0.8750 .750 .250 .000 6 2 0 0.0000 1 4 0.8750 .750 .250 .000 6 2 0 0.0000 1 5 0.9375 .875 .125 .000 7 1 0 0.3200 1 6 0.9375 .875 .125 .000 7 1 0 0.3200 1 7 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 8 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 9 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 10 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 11 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 12 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 13 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 14 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 15 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 16 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000
Exemplo em que o alelo A foi perdido em 1 Pop com 8 indivíduos Freq. Obs. Freq. Esp. Qui-qua Pop. Ger. Freq(A) AA Aa aa AA Aa aa 2 1 0.4375 .125 .625 .250 2 4 3 0.3406 2 2 0.3750 .250 .250 .500 1 4 3 1.2800 2 3 0.5000 .125 .750 .125 2 4 2 1.5313 2 4 0.2500 .000 .500 .500 1 3 5 0.5000 2 5 0.1875 .125 .125 .750 0 2 5 1.8988 2 6 0.0625 .000 .125 .875 0 1 7 0.3200 2 7 0.0625 .000 .125 .875 0 1 7 0.3200 2 8 0.0625 .000 .125 .875 0 1 7 0.3200 2 9 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 10 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 11 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 12 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 13 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 14 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 15 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 16 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000
CONSEQUÊNCIA DA DERIVA • Deriva tende a produzir homozigotia e que é o acaso que determina qual alelo é fixado numa determinada população.
DERIVA GENÉTICA Modificação aleatória das frequências gênicas em consequência da amostragem. 1. Populaçõesgrandes:equilíbrio de Hardy-Weinberg – desvios sem significância. 2. Populações pequenas: desvios são comumente muito grandes (deriva genética), de tal forma que a simples ação do acaso implica que a frequência de um gene poderá atingir 0% (eliminação), enquanto a de seu alelo atinge a de 100% (fixação), sejam eles neutros, desfavoráveis ou favoráveis.
DERIVA GENÉTICA Prováveis origens de populações pequenas: a) No seu início (princípio ou efeito de fundador = founder effect); b) Em um dado momento de sua história (efeito gargalo de garrafa, “Bottle neck effect” ou efeito do afunilamento); c) Intervalos regulares ao longo do tempo (variação cíclica); d) Constantemente.
DERIVA GENÉTICA A seleção natural terá, em populações pequenas, papel secundário, pois o acaso poderá, num dado momento e com maior eficiência, agir em sentido contrário ao da seleção. Assim, em tais populações, a evolução pode, em função da deriva genética, seguir linhas inadaptativas, isto é, tomar direções contrárias à adaptação.
AMOSTRAGEM • EM POPULAÇÕES DE TAMANHO FINITO, EVENTOS AO ACASO – SOB A FORMA DE ERRO DE AMOSTRAGEM NA RETIRADA DOS GAMETAS DO CONJUNTO GÊNICO – PODEM CAUSAR EVOLUÇÃO (FREEMAN & HERRON, 2009).
AA AA Aa Aa Aa Aa aa aa Po EHW AA AA Aa Aa Aa Aa aa aa Aa Aa Aa Aa aa aa SN (AA, Aa) P1 P1 AA AA Aa Aa Aa Aa P1
DERIVA GENÉTICA Deriva: perda de variação genética dentro das populações e na divergência genética entre elas, inteiramente ao acaso. (Futuyma, 1992).
DERIVA GENÉTICA X SELEÇÃO A SELEÇÃO É O SUCESSO REPRODUTIVO DIFERENCIAL QUE ACONTECE POR ALGUM MOTIVO; A DERIVA GENÉTICA É O SUCESSO REPRODUTIVO DIFERENCIAL QUE SIMPLESMENTE ACONTECE (FREEMAN & HERRON, 2009).
Conseqüências da Deriva Fixação do alelo Perda do alelo Quando a população efetiva é pequena, as flutuações ao acaso podem levar à completa fixação de um ou outro alelo. Assim, o efeito de DERIVA GENÉTICA (flutuações ao acaso nas frequências alélicas) é negligenciável em grandes populações, mas adquire importância em populações pequenas. (GARDNER & SNUSTAD, 1987)
População finita de tamanhoconstante: N=10 Amostragem: Produz alterações casuais nas frequências gênicas A1A1 A1A1 A1A1 A1A1 A1A1 A1A1 A1A1 A1A2 A1A2 7 2 1 A2A2 Fonte: Adaptado de Stansfield (1985)
Amostragem casual:deriva genética. Maior dispersão de freqüências gênicas na população de menor tamanho. Estes fatores estão relacionados com a estrutura da população: As frequências iniciais p0 e q0; O tempo disponível para o processo ter efeito (t); O tamanho da população (N). Exemplo: = 0,5 = 20 gerações
2,8 N 1,4N ou 14 gerações Para N=10 t: 28 gerações para fixação ou perda Para N=100 t:280 gerações para fixação ou perda Fonte: Hartl & Clark, 1989.
WinPop • AUTORES: • - Paulo A. S. Nuin – nuin@usp.br. • - Paulo A. Otto – otto@usp.br. • Instituto de Biociências/USP – São Paulo, SP
Perda Fixação Queda na variabilidade Fonte: Freire-Maia, 1974.
I curto I longo 1s 2s 3s ou Fonte: Freire-Maia, 1974.
A B A(0,5) a(0,5) A(0,5) a(0,5) N=5000 N=50 0,45 ____1s____ 0,55 0,40 ____2s____ 0,60 0,35 ____3s____ 0,45 0,495 ____1s____ 0,505 0,490 ____2s____ 0,510 0,485 ____3s____ 0,515
1s 1s / / 2s 2s 3s 3s
5 km 27 km 30 km SHANGRILÁ: 50 ha 10 árvores 18 km 17 km LARANJA: 23 ha 12 árvores SANTA: 25 ha 15 árvores Reserva: 287 ha 53 árvores Figura 1. Esquema dos fragmentos amostrados, com suas perspectivas áreas distâncias entre fragmentos e números de indivíduos. (Fonte: Souza, 1997).
TABELA. Freqüência alélica, número de alelo perdidos e número de alelo fixados de subpopulações criadas artificialmente e agrupadas em 3 categorias: Fr-25%:Sp-1, Sp2, Sp-3, Sp-4; Fr-50%: Sp-5, Sp-6; Cs60 (Sp-7), e PO (permanência de todas as árvores da população original situada na Reserva). (Fonte: SOUZA, 1997).
DERIVA Freqüências alélicas de dois locos em três populações de Eucalyptus grandis: PSG (Ne =35), PSI (Ne = 14) e PSP (Ne =6) Fonte: Mori, 1993.
DERIVA: ↑VARIABILIDADE • Se a deriva está associada sempre com a redução de variabilidade e fixação de alelos, como é que ela pode ser um mecanismo amplificador de variabilidade?
DERIVA: ↓VARIABILIDADE DENTRO DE POP. E ↑VARIABILIDADE ENTRE POPULAÇÕES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FREEMAN, S.; HERRON, J.C. Análise evolutiva. Trad. BORGES-OSÓRIO, M.R.; FISCHER, R. 4. ed., Porto Alegre: Artmed Editora, 2009. 848p. FREIRE-MAIA, N. Genética de populações humanas. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 1974. 216p. FUTUYMA, D.J. Biologia evolutiva. Trad. VIVO, M. e Coord. SENE, F.M. Ribeirão Preto:Sociedade Brasileira de Genética/CNPq, 1992. 631p. GARDNER, E.J. & SNUSTAD, D.P. Genética. 7a. edição. Trad. SANTOS, C.N.D.; FREIRE, H.L.; BONALDO, M.C.; FERREIRA, P.C.G.; FRAGOSO, S.P.; ARENA, J.F.P. Rio de Janeiro: Editora Guanabara S/A, 1987. 497p. HARTL, D.L. & CLARK, A.G. Principles of populations genetics. Sunderland, Sinauer Associates, Inc. Publishers, 1989. 682p. METTLER, L.E.; GREGG, T.G. Genética de populações e evolução. São Paulo: Editora Polígono, 1973. 262p. MORI, E.S. Variabilidade genética isoenzimática em uma população de Eucalyptus grandis Hill ex Maiden submetida a diferentes intensidades de seleção. Piracicaba, 1993. 119p. (Doutorado – ESALQ/USP). RIDLEY, M. Evolução. Porto Alegre: Artmed Editora, 2006. 752p. SENE, F.M. Cada Caso, Um Caso... Puro Acaso: Os processos de evolução biológica dos seres vivos. Ribeirão Preto: SBG, 2009. 252p. SHORROCKS, B. A origem da diversidade: as bases genéticas da evolução. Trad. MORGANTE, J. & OTTO, P.G. São Paulo: T.A. Queiroz: Editora da Universidade de São Paulo, 1980. 181p. SOUZA, L.M.F.I. Estrutura genética de populações naturais de Chorisia speciosa St. Hil. (Bombacaceae) em fragmentos florestais na região de Bauru (SP) – Brasil. Piracicaba, 1997. 76p. (Mestrado – ESALQ/USP). STANSFIELD, W.D. Genética. 2ª. Edição. Trad. JAPARDO, T.R.S. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1985. 514p. VEASEY, E.A.; MARTINS, P.S.; BRESSAN, E.A.; MORGANTE, C.V. Evolução. Piracicaba: ESALQ/USP, 2004. 72p.