Caderno de genética

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Introdução
A Genética é a ciência que estuda os processos da hereditariedade e busca formas de explicar como as características são passadas de uma geração para outra. A base para o que conhecemos hoje como Genética vem dos estudos realizados pelo monge austríaco Gregor Johan Mendel, que propôs os princípios da hereditariedade em seu trabalho publicado em 1866.
Seus estudos não tiveram reconhecimento até quase três décadas após sua morte, quando três outros pesquisadores, os botânicos Hugo de Vries, Erich von Tschermak-Seysenegg e Carl Correns, realizando independentemente experimentos similares, chegaram a conclusões semelhantes às de Mendel. Ao encontrarem o artigo de Mendel, analisaram seus resultados com os princípios propostos e chamaram a atenção para o estudo pioneiro. Mendel é reconhecido como o “pai da Genética”, apesar do termo ter surgido apenas depois de sua morte. Após Mendel, a Genética continuou se desenvolvendo e se combinou a outras ciências, o que fez com que grandes avanços fossem alcançados, garantido, assim, uma evolução significativa para a sociedade. Análises genéticas são aplicadas em diversas ciências como na Zootecnia, que faz o melhoramento das espécies de interesse em produção, e na Agronomia, ao melhorar as formas de desenvolvimento dos vegetais nos mais diferentes ambientes para atender às demandas de alimentação da população. A Genética tem sido fortemente aplicada na indústria farmacêutica para o desenvolvimento de medicações mais eficientes. Os estudos de Genética também contribuem com as pesquisas de conservação da biodiversidade.
MÓDULO 1 - Reconhecer a importância da Genética em diferentes áreas e para a sociedade
Breve histórico da Genética: de Mendel ao projeto Genoma
A Genética é a ciência que estuda a hereditariedade e tem como marco inicial os estudos de Gregor Mendel, que realizou experimentos com ervilhas que definiram os princípios da hereditariedade.
Com toda certeza, você já ouviu falar dela, assim como já deve ter ouvido falar das pesquisas com biologia molecular e do projeto Genoma. Você também certamente sabe que Mendel é considerado o “pai da Genética”. Mas você sabia que Mendel faleceu muitos anos antes de o termo Genética ter sido utilizado pela primeira vez? O que aconteceu desde os estudos de Mendel até chegarmos no projeto genoma? É isso que abordaremos neste módulo!
Agora, vamos entender toda essa trajetória?
O termo Genética só surgiu no início do século XX, mas Mendel faleceu em 1884. Ele passou aproximadamente uma década estudando hereditariedade com ervilhas e interpretou os resultados utilizando a matemática, formulando hipóteses com base nos resultados iniciais e realizando novos experimentos para testá-las. Anotou cuidadosamente os resultados dos cruzamentos das diversas gerações de ervilhas que observou e criou razões matemáticas entre seus diferentes tipos. 
As ervilhas, por serem plantas herbáceas, possuem um ciclo de vida curto, possibilitando a observação dos resultados ao longo de algumas gerações. A partir dessas análises, Mendel postulou os princípios fundamentais da Genética, que ficaram conhecidos como “leis de Mendel”. O trabalho de Mendel foi publicado em 1966, porém não teve repercussão à época. 
Atenção: Mendel conseguiu identificar os fatores ligados à hereditariedade, responsáveis pela transferência de informações de uma geração para a outra, que ficaram conhecidos como fatores mendelianos e, anos mais tarde, passaram a ser conhecido como genes.
Na mesma época, o biólogo alemão Ernest Haeckel identificou que o núcleo celular era o responsável pela herança genética, ou seja, pelas características passadas de pais para filhos. Porém, foi apenas no início da década de 1870 que o bioquímico suíço Friedrich Miescher identificou uma molécula presente no núcleo celular diferente das já conhecidas proteínas. Ainda sem saber do que se tratava, a nomeou de nucleína, aqui ainda estávamos nos primórdios de entender a existência do DNA, mas já tínhamos uma pista importante.
Em 1900, os botânicos Hugo de Vries, Erich von Tschermak-Seysenegg e Carl Correns, realizando pesquisas isoladamente, chegaram a resultados semelhantes, redescobrindo o estudo de Mendel. Esses pesquisadores passaram a citar as descobertas de Mendel em seus trabalhos, marcando o início da era da Genética. A partir daí, a comunidade científica tomou conhecimento da relevância da pesquisa de Mendel, dando a ele o crédito sobre a criação da Genética.
Pouco após, em 1902, o médico americano Walter Sutton e o biólogo alemão Theodor Boveri propuseram a teoria da herança cromossômica, conhecida como teoria dos cromossomos de Boveri-Sutter. Eles conseguiram relacionar o material responsável pela herança genética aos cromossomos. Importante ressaltar que nessa época ainda não havia o conhecimento de genes e nem mesmo do que era uma molécula de DNA. (Cromossomo)
Drosophila melanogaster, mosca utilizada nos estudos de Morgan. 
Thomas Hunt Morgan, em conjunto com um grupo de estudantes, em 1909, realizou uma série de cruzamentos em Drosophila melanogaster para avaliar a forma de transmissão do caráter cor dos olhos nas moscas.
O sueco Herman Nilsson-Ehle identificou a importância dos princípios fundamentais da hereditariedade de Mendel, há pouco redescobertos, principalmente ao que se relacionava aos mecanismos de recombinação genética. Foi o primeiro a demostrar que características de interesse em plantas cultivadas seguiam os pressupostos de herança propostos por Mendel e podiam ser recombinadas de maneira específica. Em seu estudo publicado em 1909, recomendou a utilização de cruzamentos artificiais para obtenção de características desejadas. Foi o início da seleção por cruzamento, que é tão utilizada em criações dos mais diferentes grupos de organismos até hoje.
Um Bacteriologista inglês, Frederick Griffith, ao realizar experimentos para desenvolver uma vacina contra a pneumonia, em 1928, identificou que algum fator era passado de uma cepa de bactéria para outra, o que chamou de “princípio transformante”.
Oswald Avery, Maclyn McCarty, e Colin MacLeod, pesquisadores canadenses e americanos, se dedicaram a identificar o “princípio transformante” de Griffith e apresentaram, em 1944, evidências de que esses princípios poderiam ser o DNA. Mas foi somente em 1952 que Alfred Hershey e Martha Chase identificaram, de fato, o DNA como sendo o material genético. A sigla DNA vem do inglês deoxyribonucleic acid, o que pode ser traduzido como ácido desoxirribonucleico (ADN).
Um grande marco para as ciências médicas foi a publicação da estrutura do DNA em 1953 por James Watson e Francis Crick, descrevendo-o como sendo uma molécula helicoidal composta por duas fitas de nucleotídeos (unidades básicas do DNA) ligadas entre si por pontes de hidrogênio. 
Esse trabalho foi tão importante que deu aos pesquisadores projeção mundial e ainda lhes rendeu o prêmio Nobel de medicina em 1962. 
Essa descoberta teve a contribuição de muitos cientistas, em especial Eewin Chargaff, que descobriu que a composição dos nucleotídeos variava entre as espécies e ainda descreveu a relação entre as bases nitrogenadas, em que a quantidade de adenina (A) era semelhante à de timina (T), assim como as de guanina (G) eram semelhantes às de citosina (C); e também de Rosalind Franklin, que, ao estudar a difração dos raios-x, propôs, em 1951, dois modelos de apresentação da molécula de DNA, além da posição dos fosfatos na parte externa dessa molécula. Infelizmente, ela morreu em 1958 pelo efeito da radiação dos seus experimentos e não pôde receber o prêmio Nobel de 1962.
Outros avanços importantes foram alcançados entre 1954 e 1961, como a definição do código do DNA, as descrições dos processos de replicação, transcrição e tradução e a descoberta dos Operons. Veja, a seguir, duas descobertas importantes para o avanço nas pesquisas sobre o DNA: 
Mecanismo de ação das enzimas de restrição
No início dos anos de 1970, o pesquisador suíço Werner Arber e os americanos Hamilton Smith e Daniel Nathans desvendaram o mecanismode ação das enzimas de restrição, proteínas que cortam o DNA, e ganharam o prêmio Nobel de Medicina em 1978. O primeiro estudo com as enzimas de restrição foi realizado por Daniel Nathans e Kathleen Danna, que trataram o DNA do vírus SV40 com a enzima Hind II e identificaram 11 fragmentos distintos de DNA. Eles concluíram que o DNA circular do vírus havia sido cortado em 11 locais e que o tamanho dos fragmentos resultantes desse corte representava a distância entre os sítios de restrição, ou seja, entre dois locais reconhecidos pelas enzimas de restrição nos quais o corte é realizado.
Tecnologia de DNA recombinante 
Em 1972, o químico Paul Berg construiu a primeira molécula de DNA recombinante ao ligar as cadeias do operon da galactose de Escherichia coli ao DNA de um bacteriófago e inseri-lo no DNA do vírus SV40. Ainda no mesmo ano, os americanos Stanley Coheb e Herbert Boyer descreveram a tecnologia de DNA recombinante, metodologia que possibilitou a conexão artificial de partes distintas de DNA. Essa metodologia permitiu transferir genes de uma espécie para outra. Isso foi comprovado um ano mais tarde por outro grupo de pesquisa americano que conseguiu transferir um gene do sapo (Xenopus sp.) para o DNA da Escherichia coli, fazendo com que a bactéria passasse a produzir a proteína do sapo.
Levamos pouco mais de cem anos para compreender como funciona o processo de hereditariedade e os elementos envolvidos, e já começamos a realizar manipulações nessa molécula!
Veja mais alguns avanços:
Sequenciamento do DNA
Ainda na década de 1970, mais um grande avanço foi feito: a criação do método de sequenciamento de DNA. Nessa primeira geração, o método era baseado em hidrólise química e foi desenvolvido por Walter Gilbert e seu aluno de pós-graduação Allan M. Maxam. Eles utilizaram como marcação do DNA alvo o fósforo radioativo (P32). 
Sequenciamento enzimático (método dideóxi)
Após o sequenciamento de DNA de Walter Gilbert e Allan M. Maxam, Frederick Sanger propôs melhorias no método e criou o sequenciamento enzimático, chamado de método dideóxi. 
Sequenciamento do primeiro genoma completo
Em 1977, o grupo de Sanger sequenciou o primeiro genoma completo de um organismo, o bacteriófago Phi X174. Isso representou uma grande façanha, já que foram 11 genes, totalizando mais de 5.000 bases, sem utilização de computador em nenhuma das etapas. Esse feito, um processo manual, rendeu a Sanger seu segundo Nobel em 1980.
Em 1983, mais uma descoberta mudaria, novamente, o rumo da genética molecular. O bioquímico Kary Banks Mullis descreveu a reação da polimerização em cadeia, a tão famosa PCR. Sua criação foi tão importante que passou a ser uma técnica central em pesquisa de Biologia molecular e Bioquímica. Nessa época, o bioquímico trabalhava na Cetus Corporation, na Califórnia, que lhe pagou um bônus de 10 mil dólares pela invenção. Uma década depois, Mullis compartilhou o Nobel de química com outro bioquímico, Michael Smith. 
A técnica da PCR chamou tanta atenção da comunidade acadêmica que foi descrita pelo The New York Times, em 1998, como “altamente original e significativa, praticamente dividindo a Biologia nas duas épocas de antes da PCR e depois da PCR”.
Como ocorreu a automatização do processo PCR?
Quase dez anos após a descrição do método de sequenciamento de Sanger, em 1986, três pesquisadores tiveram a ideia de automatizar o processo da PCR: Lloyd M.Smith, Mike Hunkapiller e Tim Hunkapiller. Eles mantiveram a base do método de Sanger, mas a técnica foi aperfeiçoada de modo a ficar mais rápida, simples e segura, removendo os compostos radioativos do processo. A grande chave da modificação foi a adição de corantes capazes de emitir fluorescência aos dideoxinucleotídeos (ddNTPs), de modo que um computador pudesse identificá-la e anotar qual tipo de nucleotídeo estava em determinada posição. Foram utilizados quatro diferentes tipos de fluoróforos, um para cada um dos dideoxinucleotídeos. Essa diferenciação entre os ddNTPs fez com que fosse possível realizar toda a reação em apenas um tubo, ao invés de quatro distintos como no método original de Sanger. Nos anos 1990, esses géis foram substituídos por géis capilares, aumentando em muito a velocidade do sequenciamento, saindo do processo semiautomatizado para o automatizado.
Você conhece o Projeto Genoma Humano?
Em 1990, foi lançado oficialmente o Projeto Genoma Humano, um grande estudo que contou com a parceria de diferentes centros de pesquisa pelo Mundo, coordenado pelo Departamento de Energia do Instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos.
Com previsão para durar quinze anos, durou apenas treze, pois o avanço tecnológico acelerou o processo. O projeto Genoma tinha como objetivos (ORNL, 2019):
· Identificar todos os genes humanos. 
· Descrever a sequência dos cerca de 3,2 bilhões de pares de bases que formam o genoma do humano.
· Catalogar essas informações em um banco de dados.
· Produzir ferramentas para análise dos dados.
· Transferir toda tecnologia relacionada ao projeto para o setor privado.
· Discutir as questões éticas, legais e sociais que pudessem vir a surgir a partir do projeto.
O projeto Genoma gerou uma enorme quantidade de informação. De certa forma, ele trouxe muito mais perguntas do que respostas. As primeiras análises foram publicadas nas revistas Science e Nature, em 2001, dentre elas (VENTER et al, 2001): 
	· O genoma humano possui um total de 3,2 bilhões de nucleotídeos, aproximadamente 25000 genes, com um tamanho médio de 3000 bases.
· Compartilhamos cerca de 99,9% o genoma entre as pessoas, isso quer dizer que o que nos faz diferentes é apenas 0,1% da nossa informação genética.
· Aproximadamente 2% da sequência codificam informações para síntese proteica.
· Não sabemos a função de quase metade dos genes descobertos.
· Repetições na sequência que não codificam proteínas representam cerca de 50% do genoma.
· Não sabemos as funções para as sequências repetidas.
· Mais de 40% das nossas proteínas têm semelhança com proteínas de moscas.
· Existem grandes trechos de DNA não codificante entre os genes.
· O maior cromossomo humano, o de número 1, possui 3168 genes, enquanto o menor cromossomo, o y, possui apenas 344.
· Foi possível relacionar sequências específicas a doenças como o câncer, doenças musculares, disfunções etc.
Em paralelo ao Projeto Genoma Humano, outros sequenciamentos foram realizados:
Embora as primeiras análises do genoma humano tenham sido publicadas em 2001, o resultado saiu somente em 2003. 
Ao longo do projeto, houve uma grande disputa entre o setor privado e governamental para saber quem conseguiria concluir o sequenciamento primeiro. A estimativa do setor governamental era de gastar aproximadamente 3,2 bilhões de dólares americanos, o que representaria, em média, 1 dólar por base sequenciada, porém terminaram com um gasto um pouco menor, cerca de 2 bilhões de dólares. O projeto público utilizou cerca de 600 sequenciadores de DNA distribuídos em laboratórios de diversos países, enquanto a Celera Genomics utilizou 300 sequenciadores, todos no mesmo edifício.
A publicação dos dados do projeto foi feita na revista Nature na edição de 15 de fevereiro de 2001. Os dados da Celera saíram na revista Science na edição de 16 de fevereiro, apenas um dia depois. O final oficial do projeto Genoma Humano ocorreu em 2003, exatos cinquenta anos após a descrição da estrutura do DNA por Watson e Crick.
Um longo caminho foi percorrido até aqui e, hoje, conhecemos muito mais do funcionamento dos processos moleculares que regulam a vida e, ainda, temos muito mais tecnologia para analisar e manipular esses processos. Os avanços tecnológicos nos dão respostas para perguntas antigas, enquanto criam perguntas!
GENÉTICA NAS CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS E NUTRICIONAIS
Como a Genética se relaciona com a produção de novos medicamentos?
A Genética tem ajudado na criação de novos medicamentos para doenças raras e não tratadas, além de ajudar na produção de novos testes e reagentes. A Engenharia Genética revolucionou a produção de vacinas desegunda geração devido a modificações feitas no genoma de micro-organismos inativando os genes que são capazes de causar a doença.
O estudo da Engenharia Genética produziu medicamentos, utilizando a tecnologia do DNA recombinante. Essas novas substâncias criadas são mais puras, mais eficazes, mais específicas, ou seja, apresentam menos efeitos colaterais, atuam numa célula ou órgão. As ciências farmacêuticas associadas à Genética fornecem um melhor tratamento à população.
O que é e qual é a importância da Nutrigenética?
A Nutrição está evoluindo cada vez mais, sendo possível ter uma alimentação de acordo com seu genótipo e, dessa maneira, diminuir os riscos a doenças crônicas não transmissíveis. Cada indivíduo tem uma particularidade gênica que, com a nutrição adequada, é possível amenizar problemas futuros de saúde. Esta é a tarefa da Nutrigenética: estudar as interações entre as características genéticas do indivíduo e os seus hábitos alimentares. Esta ciência ganha importância significativa quando trata da influência nutricional sobre doenças como a galactosemia e a fenilcetonúria.
Atenção: É possível perceber que hábitos alimentares podem desencadear alterações químicas, positivas ou negativas. Essas alterações podem ser transmitidas para os descendentes e causar doenças.
GENÉTICA NA CONSERVAÇÃO DA BIODIVERSIDADE
Como a Genética impacta na conservação da biodiversidade?
É possível perceber que a diversidade genética é um dos principais focos da Biologia de conservação, pois está relacionada diretamente ao potencial adaptativo de uma espécie. 
Como pontos importantes de conhecimentos sobre a relação entre a Genética e a conservação da biodiversidade, podemos destacar que:
A composição genética de uma espécie ajuda na programação e implementação das ações para seu manejo e conservação. É importante perceber que a estruturação genética encontrada é uma característica natural ou um resultado de isolamento geográfico.
As espécies crípticas e suas particularidades genéticas são fundamentais para a proteção dos organismos. Apesar de serem morfologicamente idênticas ou muito parecidas, tais espécies constituem unidades evolutivas independentes, com isolamento reprodutivo total ou parcial. 
Com os conhecimentos da Genética, é possível atuar na conservação e contra o tráfico de animais. Podemos identificar qual espécie está sendo traficada, ainda no ovo, através da morfologia do embrião ou comparando com sequência de DNA de um banco de dados. 
Atenção: O estudo da Genética associado à biodiversidade é de extrema importância pois ajuda na prevenção de crimes contra fauna e flora, e na maneira de manejo de cada espécie e suas particularidades.
GENÉTICA NA AGRICULTURA E ZOOTECNIA
Qual é a importância da Genética na agricultura e Zotecnia?
A Genética tem grande importância na agropecuária devido à forte pressão do crescimento populacional. Se a população mundial mantiver o crescimento atual, em 2050, seremos 9,7 bilhões de habitantes, e dois terços da população irá se concentrar em cidades. Tal fato evidencia a necessidade de maior quantidade de alimentos (LUSA, 2019).
Como a produção de alimentos pode ser influenciada pela Genética?
A Genética e o melhoramento genético são ferramentas importantes para o aumento da produção agropecuária. 
Com o melhoramento genético da agricultura, ocorre a introdução de genes resistentes a doenças e pragas, selecionando as características desejadas para um melhor desenvolvimento de acordo com o ambiente. Dessa maneira, há aumento da produtividade e da qualidade dos alimentos para a população. Já na pecuária, o melhoramento genético objetiva desenvolver animais geneticamente superiores, que possam contribuir para melhoria da produção, produtividade e qualidade das carcaças. 
Na década de 1980, por exemplo, houve a produção do milho híbrido, um milho mais resistente, o que resultou num expressivo aumento na produção do vegetal. A figura a seguir mostra como é realizado o cruzamento do milho híbrido simples e híbrido duplo. 
Esquema da obtenção do híbrido simples (A) e híbrido duplo (B).
A seguir, veja alguns dados referentes à produção agropecuária com manipulação genética:
De acordo com os dados da EMBRAPA (2018) sobre a agricultura no Brasil entre os anos 1977 e 2017, conseguimos perceber que a área plantada apenas duplicou enquanto a produção aumentou em seis vezes. Esse aumento da produção somente foi possível devido ao melhoramento genético das espécies. 
Números da EMBRAPA (2018) sobre a pecuária brasileira nos mostram um aumento da produção nas últimas quatro décadas. Assim como na agricultura, esse aumento da produção somente foi possível devido ao melhoramento genético das espécies.
MÓDULO 2 - Interpretar a primeira lei de Mendel e a interação alélica
Descrição dos estudos de Mendel
Pode ser que você já tenha se perguntado: Por que Mendel utilizou ervilhas em seus estudos? 
Para a realização de seus estudos, Mendel utilizou como modelo ervilhas (Pisum sativum, L.) por algumas razões que foram importantes para o sucesso das pesquisas: 
· Ele possuía à sua disposição os jardins e a estufa do mosteiro em Brno.
· As ervilhas são plantas de fácil cultivo e se desenvolvem com relativa facilidade.
· Elas têm gerações curtas, uma geração inteira é completada em uma estação.
· As ervilhas produzem um número elevado de descendentes, já que cada semente formará um novo indivíduo.
· Há possibilidade de autofecundação e fecundação cruzada nesses vegetais.
· As ervilhas possuem características bem definidas.
Mendel possuía uma grande variedade de ervilhas com características distintas e geneticamente puras, mantendo o foco nas características com apenas duas formas e de fácil identificação. 
As características estudadas foram:
· Cor da semente (endosperma): Amarela ou verde.
· Formato da semente: Lisa ou rugosa.
· Cor do revestimento da semente: Cinza ou branca.
· Cor da vagem: Amarela ou verde
· Formato da vagem: Inchada ou murcha
· Posição da flor: Axial ou terminal
· Comprimento do caule: Baixo ou alto
Com base nesses caracteres, Mendel realizou uma série de cruzamentos entre as diferentes plantas que possuía e observou o resultado desses cruzamentos ao longo de quase dez anos.
Cruzamentos monoíbridos
Os cruzamentos começaram de maneira bem simples, considerando somente indivíduos com características contrastantes, como, por exemplo, a cor das sementes amarelas ou verdes. Esses cruzamentos eram chamados de cruzamentos monoíbridos. Nesse tipo de cruzamento, foram utilizadas duas linhagens parentais de ervilhas com características distintas. A análise inicial considerava o resultado desse cruzamento, ou seja, a primeira geração (F1). Posteriormente, um novo cruzamento por autofecundação dos indivíduos da F1 era realizando, gerando a segunda geração (F2).
Um bom exemplo de cruzamento monoíbrido realizado por Mendel foi o que fez entre ervilhas com flores púrpuras e com flores brancas. Em todas as repetições deste cruzamento, o resultado na F1 sempre era formado por plantas com flores púrpuras. Porém, quando Mendel autofecundou os indivíduos da F1, encontrou 75% das plantas da F2 com flores púrpuras e 25% com flores brancas. Mendel observou que a característica cor branca ficou oculta na F1 e tornou a aparecer na F2. 
Cruzamento entre ervilhas de sementes amarelas e verde, geração parental (P1), F1 e F2.
A descoberta de homozigose e heterozigose
Mendel seguiu seus estudos repetindo esses cruzamentos e observando o resultado para todas as características listadas anteriormente. Em todos os cruzamentos, obteve resultados semelhantes ao das cores das flores, em que as características dos parentais apareciam na seguinte proporção:
Ao interpretar esses resultados, Mendel propôs a existência de um fator responsável pela hereditariedade de cada característica, que seria passado entre as gerações. 
Esses fatores ficaram conhecidos como fatores mendelianos, até que, em 1909, Wilhelm Johannsen os nomeia de genes, cuja presença nos cromossomos foi posteriormente comprovada.Mendel considerou que as plantas da geração parental (P1) possuíam pares idênticos de genes, conhecidos como homozigotos. Assim, cada uma das plantas era considerada pura para a característica, tanto para flores púrpuras quanto para as brancas. Isso fazia com que os gametas dessas plantas carregassem sempre o mesmo alelo para a característica. Após o cruzamento, as plantas da F1 recebiam um alelo de cada genitor.
Consequentemente, tinham alelos distintos entre si, os heterozigotos. A partir daí, foi observado que o alelo para flor púrpura era dominante em relação ao alelo para flores brancas, fazendo com que todas as plantas da F1 apresentassem flores púrpuras. E, após o cruzamento dos indivíduos da F1, eram possíveis três combinações de alelos: 
Essas combinações estão ilustradas na figura a seguir:
Exemplo de montagem de cruzamento monoíbrido.
Princípio da segregação ou primeira lei de Mendel
Com base nesses resultados, foi descrita a primeira lei de Mendel ou o princípio da segregação dos fatores. Mas o que ela afirma?
A primeira lei de Mendel afirma que os alelos se segregam independentemente no processo de formação dos gametas. Com isso, os genes se separam de modo que cada gameta tenha uma cópia do gene. Assim, temos que os fatores hereditários são transmitidos para a prole pelos gametas na fecundação e são organizados nos gametas durante a meiose.
O padrão de herança genética descrito por Mendel em sua primeira lei é o que observamos em heranças monogênicas, nas quais a característica (fenótipo) com padrões bem definidos é determinada por um único par de genes (genótipo). As heranças monogênicas são classificadas de acordo com o cromossomo no qual o gene está alocado, podendo ser em cromossomos autossômicos ou sexuais, e, ainda, de acordo com a dominância ou recessividade dos alelos.
Dessa forma, dentro do contexto proposto por Mendel em sua primeira lei, podemos encontrar três diferentes genótipos considerando dois alelos e uma relação de dominância: AA, Aa e aa. É importante saber que sempre representamos o alelo dominante com uma letra maiúscula e o recessivo com uma letra minúscula, pois isso facilita a análise das anotações realizadas nos estudos genéticos.
Com esses três genótipos, é possível realizar apenas seis tipos de cruzamentos! Além disso, todas as análises de heranças monogênicas, independentemente do modelo estudado, sempre terão como resultado a proporção desses seis cruzamentos.
Antes de descrever todos os cruzamentos possíveis, vale lembrar que inverter a ordem dos alelos ou dos genótipos nos cruzamentos não cria uma variação do fenótipo.
Vamos ver um exemplo? Para simplificá-lo, não será utilizada nenhuma característica específica, serão chamadas de fenótipo dominante e fenótipo recessivo. Assim, será possível usar o mesmo exemplo em qualquer situação. Observe a tabela a seguir.
Para a resolução dos cruzamentos, podemos utilizar o quadro de Punnett, criado pelo geneticista inglês Reginald Punnett, que permite calcular todas as combinações genéticas possíveis com um conjunto de alelos. (Observe os exemplos presentes na figura citados anteriormente).
Exemplo de montagem do quadro de Punnett. É possível observar a separação dos gametas na parte externa no quadro na montagem e a recombinação dos alelos no interior do quadro.
Com essa forma de visualizar os cruzamentos, é possível calcular o resultado esperado do cruzamento de quaisquer genes que apresentem o padrão monoíbrido de qualquer organismo. Utilizaremos essa metodologia nas análises de cruzamentos na segunda lei de Mendel mais adiante.
Interação alélica
O gene está localizado nos cromossomos em um lugar denominado locus gênico. Os cromossomos apresentam uma série de loci gênicos que são específicos para cada tipo de gene. Porém cada gene pode apresentar variações, como já conversamos anteriormente, que são os alelos. Cromossomos homólogos apresentam os mesmos loci gênicos.
Como os genes estão sempre aos pares, cada organismo diploide apresenta sempre dois alelos de cada gene. Esses alelos interagem entre si em diferentes formas de herança.
Veja a seguir os dois tipos de herança autossômica: 
Além da herança autossômica, temos também as heranças ligadas ao cromossomo X:
Dominante: Indivíduos homogaméticos, ou seja, com dois cromossomos X, normalmente fêmeas, apresentam padrão semelhante às heranças autossômicas. Nos indivíduos heterogaméticos (XY), veremos a expressão do gene que estiver no cromossomo X.
Além desse padrão de segregação, no qual os genes de cromossomos homólogos se distribuem independentemente na formação dos gametas, temos padrões de expressão gênica que não respeitam a dominância/recessividade ou a determinação de um par de genes para a expressão da característica.
Dessa forma, temos:
1- Dominância completa: Os exemplos anteriormente usados na tabela foram de dominância completa, em que o homozigoto dominante e o heterozigoto apresentam o mesmo fenótipo.
2- Dominância incompleta: O resultado do cruzamento é um valor intermediário entre os fenótipos dos genitores. Como, por exemplo, no cruzamento entre flores brancas e vermelhas que resulta em flores rosas. Nesse caso, não consideramos a dominância de nenhum dos alelos.
3- Codominância ou ausência de dominância: Aqui o resultado obtido será uma mistura das características dos genitores simultaneamente nos heterozigotos. Como podemos ver na coloração de bovinos da raça Shorthorn, em que temos dois tipos de pelagem puras, vermelha e branca, e o heterozigoto, a pelagem ruão.
 Pelagem branca Pelagem vermelha Pelagem Ruão
4- Alelos múltiplos: Embora tenhamos discutido até agora genes que possuem apenas dois alelos, não há uma limitação para isso. Podemos encontrar genes que possuem mais de três alelos. Quanto mais alelos o gene apresentar, maior será o número de combinações genotípicas e fenótipos possíveis.
5- Genes letais: Nesse caso, um dos alelos leva à letalidade do indivíduo durante o desenvolvimento embrionário ou pouco tempo após o nascimento. A letalidade pode vir pelo alelo dominante ou recessivo e apresenta três variações na expressão. No caso de o gene letal ser dominante com efeito dominante, os homozigotos dominantes e os heterozigotos morrem, enquanto os homozigotos recessivos vivem normalmente. Já no caso de o gene letal ser dominante com efeito letal recessivo, os homozigotos dominantes morrem e os heterozigotos vivem, mas podem apresentar sequelas e os homozigotos recessivos vivem normalmente. No caso de o gene letal ser recessivo, os homozigotos dominantes e os heterozigotos vivem normalmente e os homozigotos recessivos morrem.
MÓDULO 3 - Descrever a segunda lei de Mendel e a interação gênica
Descrição dos experimentos de Mendel: segunda lei de Mendel
Além dos cruzamentos monoíbridos, Mendel realizou cruzamentos mais complexos com alelos de loci distintos, chamados de cruzamentos diíbridos.
Para realização dos estudos com cruzamentos diíbridos, Mendel utilizou variedades de ervilhas com duas características distintas. Vejamos:
· Sementes lisas e amarelas ao mesmo tempo e homozigotas para as duas características (RRVV).
· Sementes rugosas e verdes (rrvv) e homozigotas para os dois genes.
Compare os resultados desse cruzamento:
Nos cruzamentos de F2, a razão era de, aproximadamente, 9:3:3:1, como podemos observar na figura.
Cruzamento diíbrido considerando dois pares de características cor e textura das sementes.
Nas várias repetições realizadas por Mendel, considerando pares de características, a proporção obtida era sempre de 9:3:3:1 na F2. Esses resultados levaram em consideração a dominância e a segregação, porém, nessas análises, ele incluiu o princípio da segregação independente, que ficou conhecido como a segunda lei de Mendel.
Nesse princípio, vemos que alelos de loci diferentes se separam independentemente na formação dos gametas.
Um ponto crucial para o estudo dos cruzamentos com genes de múltiplos loci é o conhecimentosobre os tipos de gametas que o indivíduo pode produzir, pois serão estes gametas que entrarão no quadro de Punnett para o cálculo do que podemos esperar do cruzamento.
Como vimos, as plantas com sementes lisas e amarelas possuem o genótipo RRVV. Assim, seus gametas poderão carregar apenas os alelos RV. Da mesma forma, as plantas com sementes rugosas e verdes possuem o genótipo rrvv e seus gametas poderão carregar apenas os alelos rv. Dessa forma, em um cruzamento entre os gametas RV e rv teremos indivíduos RrVv (diíbridos), que apresentaram sementes lisas e amarelas. Nesse caso, estamos vendo que os genes não estão relacionados entre si, um par determina a cor e o outro, a textura. Em cada um, é respeitada a relação de dominância que discutimos na primeira lei de Mendel.
Atenção: Os indivíduos de genótipo RrVv formarão quatro tipos distintos de gametas em iguais proporções: RV, Rv, rV e rv. Seguindo o experimento de Mendel, teremos, na geração parental, o cruzamento dos indivíduos puros (RRVV x rrvv), o que leva a uma F1 com todos os indivíduos RrVv. Com a autofecundação dos indivíduos da F1, teremos a proporção 9:3:3:1, como mostra a figura anterior.
Segunda lei de Mendel
A segunda lei de Mendel (lei da segregação independente) foi resultante da interpretação dos experimentos com dois pares de características. Mas o que essa segunda lei afirma? 
A segunda lei de Mendel afirma que os fatores para dois ou mais pares de características se segregam de maneira independente na formação dos gametas. Com esses pressupostos, podemos calcular o padrão de herança de quaisquer dois ou mais pares de características de genes que se separem independentemente da formação de gametas. Essa lei se aplica a genes que estão em cromossomos diferentes. 
Como calcular quantos tipos de gametas podem ser formados a partir de um genótipo?
Essa é uma dúvida comum e, para este cálculo, precisamos analisar quantos genes são heterozigotos no genótipo e, assim, colocar essa quantidade como expoente de 2. Tem a seguinte regra 2n (onde n é o número de heterozigotos).
Exemplo: No genótipo RRVV, nenhum dos genes é heterozigoto, pois tanto R quanto V estão em homozigose. Logo, teremos 20 = 1, ou seja, um único tipo de gameta poderá ser formado por este genótipo, o RV. Analisando um genótipo diíbrido (ou duplo heterozigoto) RrVv, teremos um resultado diferente. Veja que o gene R e o V estão em heterozigose. Com isso, teremos 22 = 4. Nesse caso, teremos quatro tipos distintos de gametas, RV, Rv, rV, rv. Podemos utilizar essa forma para calcular os tipos distintos de gametas para qualquer genótipo, mesmo com muitos genes.
INTERAÇÕES GÊNICAS, PLEIOTROPIA, PENETRÂNCIA E EXPRESSIVIDADE
Interações gênicas
Além das interações entre os alelos, os genes também interagem com outros que não são seus alelos, criando, assim, uma série de efeitos no fenótipo que podem diferir muito dos padrões mendelianos.
Temos dois grandes grupos de interações entre genes não alélicos: 
Heranças quantitativas: Têm sua expressão relacionada ao número de pares de genes envolvidos. Quanto mais alelos dominantes estiverem presentes, mais dominante será o fenótipo.
Heranças qualitativas: Nelas, o fenótipo depende de quais alelos estão envolvidos no genótipo. Podemos observar a herança qualitativa nos sistemas ABO e Rh, capacidades de aglutinação das hemácias na presença de antissoros. A variação contínua, ou seja, herança quantitativa está relacionada à dominância dos genes, facilmente observada na população, como vemos na cor da pele, estatura a cor do cabelo.
As interações entre os genes podem ser de vários tipos. Vamos conhecê-las?
*Genes complementares: Nos casos de genes complementares, os fenótipos só podem ser formados pela ação dos dois genes simultaneamente. Essa interação ocorre quando os alelos dominantes dos dois genes estão, ao mesmo tempo, no genótipo. Isso faz com que a expressão fenotípica seja diferente do resultado que cada gene produz separadamente. 
Um exemplo é a cor da pelagem em suínos, onde existe o gene A, que determina a pelagem amarela, e o alelo recessivo a, determina a pelagem branca. No outro par, o alelo B também determina a pelagem amarela, enquanto o alelo recessivo b determina a pelagem branca. 
*Genes homodinâmicos: Quando temos os alelos A e B no mesmo indivíduo, a cor expressa é a vermelha. Esse é o caso de genes homodinâmicos, em que podemos ver o mesmo efeito expresso no fenótipo.
Nesse exemplo, sempre que tivermos animais A_bb ou aaB_, os animais terão pelagem amarela. No caso do genótipo totalmente recessivo aabb, a pelagem será branca. Quando o genótipo apresentar pelo menos um alelo dominante de cada par, A_B_, a cor será vermelha. No cruzamento parental entre AABB de cor vermelha com aabb de cor branca, a F1 será 100% vermelha de genótipo AaBb e a F2 terá uma proporção de 9/16 para pelagem vermelha, 6/16 para amarela e 1/16 para branca.
*Epistasia: Corresponde à interação entre genes na qual um gene impede a expressão de outro par. No par de gene modificador que inibe a ação do gene principal, essa inibição pode vir pelo alelo dominante, o que é chamado de epistasia dominante ou pelo alelo recessivo, epistasia recessiva. No caso da epistasia dominante, o alelo dominante possui o efeito de inibição e o alelo recessivo não possui efeitos sobre o par principal. Na epistasia recessiva, o alelo dominante do par modificador permite a expressão dos fenótipos do par principal.
Como exemplo de epistasia dominante, podemos observar a plumagem da galinha, em que o par principal possui o gene B, que determina a plumagem preta ou vermelha, e seu alelo recessivo b, plumagem branca. No par inibidor, o gene I inibe o efeito do gene B do par principal, apresentando plumagem branca e seu alelo i não tem efeito inibidor.
Na Epistasia recessiva o alelo dominante do par modificador permite que os genes do par principal expressem seus efeitos. Observamos esse exemplo na pelagem do labrador, em que o gene dominante do par principal determina a pelagem preta e seu alelo recessivo, pelagem marrom. O par modificador permite que os dois alelos se expressem formando a cor dourada.
*Polimeria ou herança poligênica: Neste caso, temos uma variação mais gradual nos fenótipos, que vai do mais dominante ao mais recessivo, podendo ser inúmeras. Esse é o efeito que facilmente identificamos ao observarmos algumas características em nós mesmos, como a variação da cor da nossa pele, tonalidade da cor dos olhos e variação da estatura. Nesses casos, quanto maior a quantidade de alelos dominantes, mais dominante será a expressão do fenótipo e, quanto maior a quantidade de alelos recessivos, mais recessivo será o fenótipo.
Pleiotropia
Temos ainda casos em que um gene apresenta efeitos múltiplos, a pleiotropia. O gene pleiotrópico pode determinar duas ou mais características distintas no indivíduo. Conhecemos algumas características monogênicas que possuem origem pleiotrópica, como a presença ou ausência de cornos em caprinos. Nesse caso, do gene “Pulled”, o alelo dominante determina a ausência de cornos e o alelo recessivo atua na diferenciação sexual nas fêmeas. Então, quando estas possuem homozigose dominante, apresentam características intersexuais com fenótipos que vão de machos a fêmeas quase normais, porém todas estéreis.
A presença ou ausência de chifres em cabras é um exemplo de característica determinada por um gene pleiotrópico. 
Penetrância
Discutimos anteriormente que os indivíduos heterozigotos expressam o fenótipo dominante, mas é possível encontrar indivíduos heterozigotos que não expressam esse fenótipo, o que chamamos de penetrância.
A penetrância é a probabilidade de um gene vir a ser expresso ou não em um fenótipo. 
Existem dois tipos de penetrância. Veja: 
Expressividade
Outro ponto importante para discutirmos sobre como os fenótipos são expressos é a expressividade, que pode se apresentar de modo variável em indivíduos de uma mesma família. Diversos fatores que afetam a penetrância de um gene também podem influenciar a forma como os fenótipossão apresentados. Isso é mais facilmente observado em genes autossômicos dominantes, nos quais é possível verificar uma variação da expressão da característica em diferentes indivíduos. Isso quer dizer que, apesar de possuírem o mesmo gene, podem não apresentar, exatamente, a mesma forma do fenótipo.
MÓDULO 4 - Compreender a ligação gênica
Descrição dos estudos que levaram à terceira lei
A terceira lei é conhecida também como lei da dominância. Ela foi resultado da interpretação das duas anteriores, em que foi observada a variação entre as características dominantes e recessivas.
Podemos verificar que, em um cruzamento entre indivíduos puros com fenótipos distintos, um dominante e um recessivo, 100% dos descendentes apresentaram o fenótipo dominante, ocultando a informação para o fenótipo recessivo. No cruzamento entre os indivíduos da F1, voltaremos a encontrar os dois tipos de fenótipo. A partir da interpretação dos cruzamentos que levaram Mendel a propor as duas primeiras leis, ele conseguiu identificar que uma parte dos fatores era mais forte que o outro, dominante, e que isso permitia que uma característica ficasse oculta em alguns indivíduos. Os fatores recessivos, hoje genes recessivos, somente são expressos em homozigotos.
Crossing-over ou recombinação homóloga
Devemos considerar ainda a possibilidade de os genes estarem ligados, o que impede que sejam separados durante o processo de meiose para a formação dos gametas.
Em quais contextos os genes são considerados ligados ou em linkage?
Quando estão situados no mesmo cromossomo, muito próximos um ao outro com distância menor que 50 centimorgans, além de possuir uma taxa de crossing over menor que 50%. Essa taxa é a proporção de gametas crossovers em relação ao total de gametas produzidos. Vamos ver a ilustração desses casos?
Duplicação de cromossomos homólogos e crossing-over.
Atenção: O processo de crossing-over é a principal origem de recombinação genética. Ele ocorre durante a divisão meiótica para formação dos gametas.
Em 1906, em uma pesquisa com ervilhas, Bateson e Punnett analisaram cruzamentos de plantas com flores de cor púrpura (V) e vermelhas (v) e, concomitantemente, o tipo de grão de pólen que era alongado (A) ou arredondado (a). 
A análise desse primeiro experimento aconteceu em três etapas:
· Na geração parental, utilizaram plantas puras púrpuras com grãos de pólen alongados (VVAA) e outras de flores vermelhas e grãos de pólen arredondados (vvaa).
· Este cruzamento gerou a F1 com 100% de plantas com flores púrpuras e grãos de pólen alongado (VvAa).
· Para chegar na F2, as plantas da F1 foram cruzadas entre si. Como resultado da F2 esperado era a proporção mendeliana de 9:3:3:1, obtiveram um padrão diferente. Eles não souberam explicar a existência de uma quantidade maior de plantas com os alelos dominantes V A e com os recessivos v a; na ocasião disseram que estes genes estariam em associação. 
Após isso, realizaram um outro experimento. Veja as etapas:
· Agora, a geração parental era formada por plantas de flores púrpuras e grãos de pólen arredondados (VVaa), e as de flores vermelhas, com grão de pólen alongados (vvAA). 
· O resultado obtido na F1 foi de 100% de plantas com flores púrpuras com grão de pólen alongados (VvAa). Até esta etapa, os resultados seguiram de acordo com os padrões mendelianos. 
· Ao realizarem o cruzamento entre os indivíduos da F1 para obter a F2, tiveram como resultado uma divergência do padrão mendeliano. Assim como no experimento anterior, novamente, não souberam explicar o porquê dos grupos com os alelos V_a e v_A apresentarem frequências aumentadas em relação às frequências esperadas, e disseram que os genes estariam em repulsão.
Essa questão só foi resolvida em 1910 por Morgan em seus estudos com Drosophilas, quando concluiu que a associação e a repulsão eram parte do fenômeno que foi chamado de linkage, quando os genes das características analisadas estão localizados no mesmo cromossomo.
Serão considerados genes ligados aqueles que estiverem presentes no mesmo cromossomo e apresentarem uma taxa de crossing-over menor que 50%. No caso de a taxa ser de 50%, está relacionada à proporção de gametas produzidos a partir de um diíbrido, que será de 25% para cada quatro tipos possíveis, da mesma forma que encontramos em diíbrido para genes independentes.
Nas análises com ligação gênica, temos a taxa de crossing-over variando de 0 a 50%:
A taxa de crossing-over mostra a distância entre os genes no cromossomo; quanto maior a taxa, maior a distância e, quanto menor for a taxa, menor será a distância entre os genes.
Frequência de recombinação: determinação e os mapas de ligação
Para a determinação das frequências de recombinação (FR), utilizaremos a seguinte equação:
Vamos ver como identificar o número de gametas recombinantes? Utilizaremos agora o mesmo modelo de Morgan, as Drosophilas. Considerando os genes de cor, em que o dominante (E) determina a cor preta da mosca e o alelo (e) a cor ébano; e o gene (V) que determina asas do tipo normal e seu alelo recessivo (v) asas vestigiais. Como podemos saber se dois genes estão ligados? Ou, ainda, quão ligados estão?
· Primeiramente, precisaremos de moscas puras para as características dominantes e recessivas. Assim, montaremos a geração parental.
· Cruzaremos moscas pretas com asas normais (EEVV) com outras ébano com asas vestigiais (eevv). 
· Desse cruzamento, teremos 100% de moscas diíbridas (EeVv) de cor preta e asas normais. 
· Para saber quais os alelos estão ligados, faremos outro cruzamento com indivíduos da F1 com outros que temos certeza do genótipo, os homozigoto recessivos (eevv). Isso é o que chamamos de teste de cruzamento.
Analise o esquema a seguir para compreender melhor esse processo: 
Cruzamento entre indivíduos puros dominantes e recessivos, gerando a F1 totalmente heterozigota.
O resultado do teste de cruzamento da mosca diíbrida com a homozigota recessiva está representado no esquema abaixo. Temos a combinação dos quatro tipos de gameta da mosca duplo-heterozigota com o único tipo da mosca homozigota. Veja:
Cruzamento do diíbrido da F1 com o homozigoto recessivo gerando quantidades desiguais de fenótipos na prole.
Temos quatro diferentes classes de fenótipos na prole: o fenótipo parental preto com asas normais apareceu em 669 indivíduos, o parental ébano com asas vestigiais, em 597, o fenótipo preto com asas vestigiais, em 75, e o fenótipo ébano com asas normais, em 77. Podemos perceber uma menor quantidade de indivíduos recombinantes em relação aos não recombinantes.
Para o cálculo da frequência de recombinação, somaremos todos os indivíduos recombinantes e dividiremos pelo total de indivíduos da prole, como vemos a seguir:
Como resultado, a frequência de recombinação entre os genes ébano e vestigial é de 12%.
Mas para que são utilizadas essas frequências?
As frequências de recombinação são utilizadas para construção de mapas de ligação. Essa medida não é a distância real entre um gene e outro no cromossomo, mas oferece uma ideia do distanciamento ou aproximação desses genes. 
Atenção: Quanto maior a frequência de recombinação, maior será o distanciamentos dos genes. Quanto menor a frequência de recombinação, menor a distância. A maior frequência de recombinação possível é de 50%, na qual os genes são considerados não ligados e se comportam como se estivessem em cromossomos diferentes. 
Para calcularmos a distância entre genes ainda mais afastados, é necessário combinar a frequência de recombinação de vários genes. Com isso, além de descobrirmos a distância, saberemos a ordem que eles aparecem no cromossomo. 
Exemplo: Considere três genes A, B e C. Qual é a ordem deles? Precisamos calcular e frequência de recombinação entre eles (A – B, A – C, B – C). Para isso, vamos considerar as seguintes FR: A – B 19%, A – C 12% e B – C 5%. 
Teremos a seguinte organização.
Com a análise de muitos genes, podemos mapear cromossomos inteiros. Nos mapas, utilizamos a centimorgans (cM) ou unidades de mapa para medir as distâncias entre os genesnos cromossomos. 1 centimorgan equivale a uma frequência de recombinação de 1%. No entanto, nem sempre teremos essa relação, pois a frequência de recombinação não é uma medida exata da distância, principalmente quando não temos apenas crossing-over simples.
TEMA 2
MÓDULO 1 - Identificar as bases da Genética de Populações
Introdução
A Genética de Populações é a parte da Genética que estuda o conjunto gênico de grupos de indivíduos e como as informações genéticas variam ao longo das gerações. Tem como foco o conjunto de genes (pull gênico) de uma população e analisa as alterações que o pull gênico sofre, de modo a avaliar se a população está evoluindo. Nos estudos de Genética de Populações, são avaliadas as alterações dos alelos dentro do grupo e entre grupos, além de todos os processos que podem influenciar essas variações genéticas na natureza.
Aprenderemos a analisar como ocorrem as variações fenotípicas nas populações, a manutenção dessas variações e como verificar as frequências alélicas e genotípicas. Veremos, ainda, os princípios do teorema de Hardy-Weinberg e como sua aplicação auxilia o entendimento da dinâmica das populações, considerando todos os fatores que irão influenciar esse equilíbrio.
Estudaremos também como as mutações ocorrem e alteram o conjunto gênico das populações; o impacto que as migrações têm na composição da população; e o que a seleção natural pode fazer com as frequências gênicas e genotípicas dentro da população.
Além disso, aprenderemos como realizar análises genéticas de populações, conhecendo e interpretando as variações nas frequências alélicas, genotípicas e fenotípicas. Vamos avaliar se as populações se encontram em equilíbrio, isto é, se estão evoluindo, ou não, utilizando a Lei do Equilíbrio, de Hardy-Weinberg.
Por fim, veremos os fatores que podem influenciar o equilíbrio da população, como mutações, migrações, deriva genética e seleção natural. Também reconheceremos como esses fatores estão relacionados aos processos de criação de variabilidade genética.
CONCEITOS E IMPORTÂNCIA DA GENÉTICA DE POPULAÇÕES
Como já é basicamente conhecimento de domínio público, a Genética é a ciência que estuda os processos ligados à hereditariedade, como as informações são passadas de uma geração para a outra. Hoje, sabemos que a molécula responsável por essa transferência de informação é o DNA. Mas como isso é visto quando grandes grupos de indivíduos são analisados?
Aqui, entra a Genética de Populações, a parte da Genética que estuda como as populações variam ao longo do tempo. Tudo o que Mendel postulou a partir de seus estudos com ervilhas ganha uma nova visão à luz da Genética de Populações. Sabemos que mudanças ocorrem ao longo do tempo nas populações, e precisamos entender como isso acontece e como as afeta. 
Um dos fatores mais importantes que vemos na vida é a variabilidade, um detalhe bem fácil de perceber. Ao olhar ao seu redor, verá uma grande variação de tamanhos, cores e formatos nas mais diferentes formas de vida que conseguir observar. Boa parte dessas variações fenotípicas que observamos é hereditária. 
Na natureza, encontramos uma série de mecanismos que contribuem para a manutenção da variabilidade, como a reprodução sexuada. Esse tipo de reprodução é uma estratégia utilizada por muitas espécies que têm como princípio a recombinação das informações genéticas de dois indivíduos. A variabilidade é tão evidente que é pouco provável encontrarmos dois indivíduos exatamente iguais.
Porém, para compreendermos melhor, precisamos saber o que é uma população. Segundo o dicionário Michaelis, população é “a totalidade de indivíduos que habitam uma localidade”. No entanto, avaliando com um olhar biológico, populações são formadas por grupos de indivíduos da mesma espécie que vivem na mesma área e se reproduzem, gerando descendentes férteis.
Com isso, a Genética de Populações estuda as variações nas frequências gênicas, genotípicas e fenotípicas dentro e entre populações e todos os fatores que as fazem mudar ao longo do tempo.
Mendel foi capaz de perceber, analisar e descrever como ocorre a transmissão genotípica e fenotípica na descendência de um cruzamento. A Genética de Populações nos permite fazer essa análise considerando a descendência de todos os cruzamentos possíveis na população. Essa ciência é de grande importância por estudar os fenômenos e como eles podem alterar a estrutura genética de uma população e aplicar esses conceitos em populações reais.
Atenção: Um estudo de Genética de Populações é um estudo de evolução.
VARIAÇÃO FENOTÍPICA EM POPULAÇÕES NATURAIS
As populações são extremamente variáveis no que se refere aos fenótipos. Cada espécie apresenta uma série de variações fenotípicas que podem ser observadas em diferentes caracteres. As variações fenotípicas da morfologia externa foram a base para a separação de espécies ao longo do desenvolvimento da ciência. Indivíduos morfologicamente semelhantes foram classificados como sendo da mesma espécie, algumas semelhanças foram agrupadas em gêneros, e assim por diante.
As variações nos fenótipos nos auxiliam a estudar as diferenças que existem dentro e entre populações. Podemos comparar se indivíduos de populações distintas apresentam características semelhantes e relacionar essa semelhança a uma razão genética ou a um fator ambiental.
Vamos relembrar um pouco dois conceitos importantes de genética básica para seguirmos esse debate.
O fenótipo é representado pelas características que podemos observar (essas características não são necessariamente de morfologia externa), resultantes da interação do genótipo com o ambiente. Os genes de todos os indivíduos da população formam o pull gênico, no qual encontramos todas as informações genéticas responsáveis por todos os fenótipos da população.
*Pull gênico é o conjunto de genes de todos os indivíduos da população. 
Os estudos iniciais de Genética de Populações focaram genes com variações com fenótipos de fácil identificação. Em populações naturais, raramente observamos uma característica como dois ou mais fenótipos compatíveis, como nos modelos mendelianos. Um exemplo de variação fenotípica interessante de ser observado é o das mariposas Biston betularia, na Inglaterra, no período da Revolução Industrial. Antes da revolução, essa mariposa era conhecida somente com o fenótipo claro e, após 1840, começou a surgir a variação escura.
Darwin chegou a especular sobre a importância evolutiva desses traços, mas somente muitos anos depois, esse caso foi apresentado como um exemplo de seleção natural. O que aconteceu nesse período com essas mariposas?
 Mariposa Biston betularia 
Antes da Revolução Industrial, o ambiente era mais claro, e isso favorecia a variação clara de mariposas, que tinham facilidade para se esconder de predadores. Já a variação escura era facilmente identificada pelos predadores. Esse fenômeno pressionava o fenótipo escuro, fazendo com que sua frequência ficasse extremamente baixa na população.
Com o aumento da fuligem liberada pelas chaminés das fábricas, o ambiente passou a ser mais escuro, favorecendo a variação fenotípica escura. Agora, o fenótipo claro estava sendo pressionado e, por isso, diminuiu em frequência. Por outro lado, as mariposas escuras aumentaram em frequência, a ponto de termos mais de 90% de mariposas escuras no fim do século XIX.
As variações fenotípicas acabam aumentando a chance de sobrevivência das populações diante das mais diversas condições ambientais. Há uma chance maior de haver algum fenótipo mais compatível com um novo ambiente quando a população é muito diversa.
MANUTENÇÃO DA VARIAÇÃO GENÉTICA
As variações genéticas que podemos observar nos fenótipos têm grande importância na manutenção da população, como discutimos no tópico anterior. Porém, como essa variação é mantida?
Alguns processos celulares tornam isso possível. Durante a divisão celular, a célula pode cometererros pequenos que não inviabilizem o funcionamento do gene. Assim, pode haver o surgimento de um novo alelo. Esse processo nada mais é do que uma mutação.
Podemos observar, ainda, a formação dos gametas nas populações que se reproduzem sexuadamente. Durante o processo de meiose, que levará à formação do gameta, ocorrerá a troca de informação entre cromossomos homólogos, no processo chamado de crossing-over. Isso faz com que sejam geradas novas combinações genotípicas. O próprio processo de reprodução sexual faz como que haja a recombinação das informações de dois indivíduos distintos.
Crossing-over.
Agora, pense nisso ocorrendo em todos os indivíduos de uma população. Quantas novas combinações podem surgir? Muitas. Não podemos esquecer que nem todas as variações serão bem-sucedidas ou terão grandes frequências, pois isso irá variar de acordo com o ambiente e o tempo. Como foi falado no caso das mariposas na época da Revolução Industrial, a mudança do ambiente fez com que as frequências dos fenótipos mudassem conforme o tempo foi passando.
FREQUÊNCIAS ALÉLICAS E FENOTÍPICAS
Para podermos estudar a dinâmica genética de uma população, precisamos conhecer suas frequências alélicas e fenotípicas. Para isso, temos de analisar os indivíduos dessa população.
Genótipo de um organismo diploide em um único sítio de DNA
Para calcular a frequência alélica (ou gênica), precisamos conhecer as proporções dos diferentes alelos na população:
AA: Homozigotos dominantes
Aa: Heterozigotos
Aa: Homozigotos recessivos 
A frequência (f) do alelo “A” será igual ao número de alelos “A” dividido pelo número total de alelos da população. Já a frequência (f) do alelo “a” será igual ao número de alelos “a” dividido pelo número total de alelos da população, como podemos ver nas fórmulas a seguir.
As frequências genotípicas levam em consideração a quantidade de indivíduos com cada um dos genótipos possíveis: homozigotos dominantes (AA), homozigotos recessivos (aa) e heterozigotos (Aa).
Para os cálculos das frequências, precisamos, ainda, considerar a relação que existe entre os alelos, se há dominância completa ou codominância. 
Nos genes cuja relação entre os alelos é de codominância, o cálculo é feito da seguinte forma:
Considere uma população de bovinos da raça Shorthorn na qual encontramos três diferentes fenótipos, expressos a partir de três genótipos distintos. Temos dois alelos sem dominância entre si, “Cr” e “Cw”, que são responsáveis pelos fenótipos de cor de pelagem vermelha (CrCr), branca (CwCw) e ruão (CrCw). Nessa população, temos 1.000 animais, dos quais 560 apresentam pelagem vermelha, 160 têm pelagem branca e 280 têm pelagem ruão.
A frequência fenotípica se dá pelo número de indivíduos com o fenótipo dividido pelo total de indivíduos da população. Logo, teremos:
Para verificarmos se os cálculos estão corretos, o somatório das frequências precisa ser igual a 1; assim, teremos considerado 100% dos indivíduos.
Para as frequências genotípicas, a ideia é, basicamente, a mesma. Temos:
· 560 animais de genótipo CrCr 
· 160 animais de genótipo CwCw 
· 280 animais de genótipo CrCw 
A frequência do genótipo é calculada dividindo-se o número de indivíduos com o genótipo pelo total de indivíduos, como podemos observar a seguir.
Agora, para as frequências alélicas, temos de considerar que cada indivíduo carrega dois alelos simultaneamente, o que faz com que o total de alelos da população seja o dobro do número de indivíduos. Aqui, temos 2.000 alelos totais na população. Temos o genótipo CrCr, que está presente em 560 indivíduos, cada um com dois alelos iguais. Isso faz com que esses indivíduos carreguem 1.120 alelos Cr.
O genótipo CwCw aparece em 160 animais, e seguimos a mesma linha de raciocínio anterior, tendo 320 alelos Cw. Os indivíduos heterozigotos carregam uma cópia de cada um dos alelos, e isso nos dá 280 alelos Cr e 280 alelos Cw. Agora, basta somar os alelos iguais — são 1.120 mais 280, totalizando 1.400 alelos Cr, e 320 mais 280, totalizando 600 alelos Cw. Agora, podemos utilizar a equação: número de alelos dividido pelo total de alelos da população.
Calculadas as frequências fenotípicas, genotípicas e alélicas, podemos observar que os valores das frequências fenotípicas e genotípicas são iguais quando se trata de gene com relação de codominância. Para calcular essas frequências em genes com dominância completa, precisamos de mais alguns detalhes além de saber quantos indivíduos apresentam cada fenótipo na população. Aqui, entra o equilíbrio de Hardy-Weinberg, que estudaremos a seguir. 
MÓDULO 2 - Aplicar o equilíbrio de Hardy-Weinberg e a estrutura genética de populações
CRUZAMENTO ALEATÓRIO
Para analisarmos uma população sob o equilíbrio de Hardy-Weinberg, uma das considerações é a de que as populações realizarão cruzamentos aleatórios, em que todos os genótipos têm iguais chances de se reproduzir. Ou seja, qualquer indivíduo da população reprodutiva tem igual chance de se reproduzir, independentemente de seu fenótipo. Qualquer direcionamento para um fenótipo específico criaria um aumento na sua frequência, o que foge do equilíbrio de Hardy-Weinberg. 
Os cruzamentos aleatórios fazem com que as frequências genotípicas se mantenham constantes, contribuindo para um equilíbrio populacional.
Entenderemos melhor conhecendo os princípios da Lei do Equilíbrio, de Hardy-Weinberg, a seguir.
O PRINCÍPIO DE HARDY-WEINBERG
Agora, aprenderemos sobre o princípio de Hardy-Weinberg.
Princípio de Hardy-Weinberg.
Ao observarmos os resultados de cruzamentos de características mono-híbridas, como Mendel descreveu, encontramos, na F2, ¾ dos descendentes com o fenótipo dominante e ¼ com o recessivo. Com base nisso, é razoável esperar que, em uma população, o alelo dominante seja o mais comum e o recessivo seja o mais raro. Porém, na prática, o que ocorre é bem diferente.
A dominância do gene não está relacionada a sua frequência na população. Fatores ambientais podem favorecer um ou outro alelo, dependendo da forma como eles interagem com o ambiente.
Frequência de alelos
Aqui, entram a Genética de Populações e o equilíbrio de Hardy-Weinberg. Embora o nome sugira ser de um pesquisador, na verdade, é a combinação dos nomes de dois pesquisadores que chegaram à mesma conclusão quase que simultaneamente, o inglês Godfrey Harold Hardy e o alemão Wilhelm Weinberg, em 1908. 
A Lei de Hardy-Weinberg é um modelo matemático que avalia o efeito dos cruzamentos nas frequências alélicas, genotípicas e fenotípicas de uma população.
Para entender o equilíbrio de Hardy-Weinberg, temos de considerar algumas premissas e temos cinco delas:
· Os cruzamentos precisam ser aleatórios. Todos os genótipos precisam ter chances iguais de reprodução.
· Não pode haver mutações. As mutações podem alterar as frequências alélicas com a criação de novos alelos.
· Não deve haver fluxo gênico. Não pode ter entrada de novas informações genéticas nem saída na população.
· As populações devem ser grandes. Aliás, precisam ser infinitamente grandes.
· Não pode ocorrer seleção. Nenhum genótipo deve ser favorecido ou pressionado, pois isso influenciaria as frequências para um lado. (Panmixia/panmitica)
Respeitando essas premissas, em uma população, as frequências gênicas permaneceriam inalteradas e as proporções genotípicas encontrariam um equilíbrio, mantendo, assim, uma relação constante entre si ao longo das gerações.
Atenção: Um detalhe importante nos estudos de Genética de Populações é que podemos ter o equilíbrio para um gene e para outros não na mesma população. O ponto-chave da Lei de Hardy-Weinberg é avaliar se uma população está ou não evoluindo para determinada característica. Quando a população se encontra em equilíbrio, isso quer dizer que ela não está evoluindo. Leis como a de Hardy-Weinberg são muito úteis nos estudos evolutivos.
Vamos, agora, analisar um caso específico.
Por exemplo, se, em uma população, encontramos 540 indivíduos homozigotos dominantes, 260 heterozigotos e 200 homozigotos recessivos, teremos um total de 1.000 indivíduos.Agora, observemos o número de alelos: cada indivíduo carrega dois; com isso, essa população tem 2.000 alelos no total. Os homozigotos dominantes estão carregando duas cópias do alelo “A”; se temos 540 indivíduos, teremos 1.080 “A”. Os indivíduos heterozigotos carregam um “A” e um “a”; logo, teremos mais 260 “A” e 260 “a”. Os homozigotos recessivos têm duas cópias do alelo “a”. Então, teremos aqui mais 400 “a”. 
Ao somarmos esses valores, poderemos utilizar a fórmula. Então, considerando os homozigotos dominantes e os heterozigotos, temos 1.340 alelos “A” e, considerando os heterozigotos e os homozigotos recessivos, 660 alelos “a”. Vejamos a equação a seguir:
Agora, faremos o mesmo para o alelo “a”.
Assim, temos os valores das frequências de ambos os genes. O alelo dominante tem uma frequência de 0,67, ou seja, 67% da população carrega esse alelo, enquanto o alelo recessivo está presente em 33% dos indivíduos.
Para as frequências genotípicas, partiremos do seguinte princípio: o genótipo “AA”, por exemplo, apresenta duas vezes o alelo “A”; com isso, temos a frequência de “A” multiplicada por ela mesma, o que, matematicamente, podemos entender como f(A)². O mesmo raciocínio pode ser aplicado ao outro genótipo homozigoto “aa”. Assim, teremos a frequência de “a” multiplicada por ela mesma. No caso do genótipo heterozigoto, teremos duas vezes a multiplicação da frequência de um alelo pelo outro.
Vamos ver isso graficamente:
Quadro 1
Quando fazemos a combinação desses alelos, teremos o seguinte padrão, que pode ser observado no quadro de punnet modificado.
Quadro 2
Eis a equação do equilíbrio de Hardy-Weinberg, que diz que a frequência de homozigotos dominantes é a frequência do alelo dominantes elevada ao quadrado. A frequência de heterozigotos é duas vezes a frequência do alelo dominante pelo alelo recessivo. Por fim, a frequência de homozigotos recessivos é a frequência de alelos recessivos elevada ao quadrado. O somatório das frequências de todos os genótipos deve dar 100% da população.
Voltando ao nosso exemplo, encontramos para f(A), 0,67, e, para f(a), 0,33. Observação: é hora de pegar a calculadora e colocar a mão na massa fazendo os cálculos para entender bem.
Considerando a condição de cruzamentos aleatórios (panmixia), teremos que as frequências gênicas serão iguais em qualquer geração. A frequência genotípica nos descendentes está relacionada às frequências gênicas da geração parental. Caso, na geração parental, machos e fêmeas tenham as mesmas frequências genotípicas, o equilíbrio será alcançado em uma geração. Mantendo as premissas do equilíbrio de Hardy-Weinberg, as frequências gênicas e genotípicas ficarão constantes geração após geração.
EXTENSÕES DO PRINCÍPIO DE HARDY-WEINBERG
Os princípios da Lei de Hardy-Weinberg podem ser aplicados, ainda, em situações nas quais temos mais do que um par de alelos para serem analisados ou em análises com genes ligados aos cromossomos sexuais, que apresentam uma dinâmica de expressão diferente da dos genes autossômicos.
Alelismo múltiplo
Em genes que têm três ou mais alelos, haverá um número maior de fenótipos. Para isso, teremos de incluir mais variáveis na equação do equilíbrio de Hardy-Weinberg, como representado a seguir. Para dois alelos, temos: 
 
Nesse caso, temos três alelos distintos, cada um representado por p, q e r.
Entenderemos melhor observando um exemplo. Vamos lá? Pegue sua calculadora e vamos entender juntos!
Vamos considerar o sistema sanguíneo AB0, no qual temos três alelos distintos IA, IB e i, sendo IA e IB codominantes entre si e ambos dominantes em relação ao alelo i.
Em uma população, encontramos 270 indivíduos com o tipo sanguíneo A, 78 do tipo B, 36 do tipo AB e 216 do tipo O.
Quadro 3
Para calcularmos as frequências alélicas, teremos p representando a frequência do alelo IA, q, a frequência de IB, e r, a frequência de i.
Nas frequências genotípicas, teremos:
Para iniciarmos os cálculos, utilizaremos os homozigotos recessivos do grupo 0, no qual temos 216 indivíduos. Assim, r² será igual ao número de indivíduos do grupo 0 dividido pelo número total de indivíduos da população. Com isso, para calcular r, faremos a raiz quadrada de r², como podemos ver nas equações seguintes.
Vemos, aqui, que o alelo i está presente em 60% dessa população. 
Vamos calcular os demais!
O alelo IA está presente nos 270 indivíduos do grupo A.
Agora, já sabemos os valores de p e r, que são as frequências dos alelos IA e i. Para o cálculo de q, sabemos que o somatório das frequências de todos os alelos é igual a 100% da população. Então, utilizaremos a seguinte equação:
Concluímos os cálculos das frequências dos três alelos responsáveis pelos quatro grupos de tipos sanguíneos. O alelo IA está presente em 30% da população, enquanto IB, em 10%, e o alelo i, em 60%. De posse dessas informações, podemos calcular as frequências de cada genótipo na população.
Analisando as frequências genotípicas, podemos observar que 84% dos indivíduos da população carregam pelo menos um alelo i, sendo i o mais frequente de todos, explicando, assim, a grande diferença entre a quantidades de indivíduos dos grupos A e 0 em relação aos demais.
GENES LIGADOS AO SEXO
Outra situação que podemos encontrar são genes ligados ao cromossomo X na região não homóloga ao Y. Neste caso, temos uma dinâmica diferente entre machos e fêmeas, em que os machos são o sexo heterogamético, e as fêmeas, o sexo homogamético:
Vamos considerar um gene qualquer ligado ao X que tenha dois alelos (A e a). As fêmeas poderão ser homozigotas (XA XA ou Xa Xa) ou heterozigotas (XA Xa), enquanto os machos serão heterozigotos (XA Y ou Xa Y). Não podemos nos esquecer das premissas para o equilíbrio de Hardy-Weinberg: especificamente a condição de que a quantidade de machos deverá ser igual à de fêmeas, assim como a chance de reprodução deve ser igual entre os indivíduos.
Seguiremos a mesma linha de raciocínio utilizada anteriormente. A frequência XA será o p e a frequência de Xa será o q. A frequência do alelo XA é a soma de duas vezes a quantidade de homozigotas dominantes (XA XA), mais a quantidade de heterozigotas (XA Xa), mais a quantidade de machos com o alelo dominante (XA Y). Repetiremos o mesmo procedimento para o alelo recessivo Xa, como representado a seguir.
As frequências obtidas a partir dos cruzamentos podem ser observadas a seguir.
Quadro 4
Como isso se aplica na prática? Vamos ao exemplo!
Em gatos domésticos, a cor laranja é determinada por um alelo ligado ao cromossomo X (XL), que é codominante em relação ao alelo para a cor preta (XP). Os genótipos para o locus laranja dos gatos foi determinado, e obtivemos os seguintes dados (Quadro 5):
Quadro 5
Calculemos as frequências de XL e XP.
Temos o p; agora, vamos para o q.
Com os valores das frequências de cada alelo, podemos calcular as frequências genotípicas apenas substituindo os valores. Até aqui, já sabemos que 71% dos indivíduos carregam o alelo para preto e os demais 29% carregam o alelo para laranja. A frequência de homozigotas XL XL é a frequência do alelo XL XL elevada ao quadrado, ou seja, f(XL) = p², como podemos ver a seguir:
Para os demais genótipos, usaremos a mesma lógica.
Como as fêmeas são homogaméticas, vamos utilizar a equação do equilíbrio de Hardy-Weinberg para verificar se as frequências estão corretas.
Que é:
Os valores das frequências dos genótipos das fêmeas somados são iguais a 1. Isso quer dizer que consideramos 100% das fêmeas na análise. Para conferir as frequências dos machos, teremos um cálculo mais simples, pois os machos são heterogaméticos e só carregam um cromossomo X.
Temos, entre as fêmeas, aproximadamente, 8% de laranjas e 41% de laranja e preto. Agora, para combinarmos machos e fêmeas, utilizaremos a fórmula extraída do Quadro 4.
Vamos substituir os valores p e q nessa equação e teremos o somatório das frequências de todos os cruzamentos possíveis para um par de genes ligados aos X.
Todas as frequências para genótipos estão corretas. Casoo valor seja diferente de 1, é porque uma ou mais frequências não foram calculadas corretamente. Para avaliar o equilíbrio de Hardy-Weinberg, teremos de calcular as frequências em várias gerações. Se as frequências permaneceram iguais, a população está em equilíbrio. Caso haja mudança nas frequências de uma geração para a outra, significa que a população está evoluindo.
Vamos reforçar um detalhe na definição de evolução. Evolução trata de mudança, não necessariamente para melhor. Se uma população está mudando, ela está evoluindo. Vemos essa mudança pela alteração nas frequências dos genes.
RESUMO: As frequências gênicas são a quantidade do alelo na população dividida pelo total de alelos. As frequências genotípicas são calculadas a partir das gênicas, segundo a equação p²+2pq+q²=1.
Para calcular a frequência do genótipo, é necessário calcular as frequências alélicas (número de indivíduos com genótipo dividido pelo total de indivíduos. Posteriormente, utilizamos as razões da extensão do equilíbrio de Hardy-Weinberg 
MÓDULO 3 - Identificar os fatores que afetam o equilíbrio de Hardy-Weinberg
DEFINIÇÃO DOS FATORES QUE AFETAM O EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG
Falamos, anteriormente, que alguns fatores irão influenciar o equilíbrio de Hardy-Weinberg. São eles: 
MUTAÇÕES
Mutação é toda e qualquer alteração no conjunto gênico de um indivíduo que não pode ser explicada pelos mecanismos normais de recombinação e criação de variabilidade. As mutações podem ser classificadas em dois grupos, de acordo com a maneira como a informação genética é alterada: mutações gênicas e mutações cromossômicas.
As mutações gênicas são alterações mais pontuais na sequência de nucleotídeos do DNA. A alteração de apenas um nucleotídeo pode ocasionar a inviabilidade de expressão do gene e levar à morte do organismo. Porém, nem todas as mutações serão letais. Algumas criam variantes dos genes, alelos, que podem apresentar desempenho diferente na população, influenciando o equilíbrio. Temos alguns tipos de mutações gênicas que são ocasionadas por adição, deleção ou substituição de nucleotídeos. Assim, as mutações gênicas podem ser:
· Mutações com mudança de quadro de leitura: São mutações geradas por adição ou deleção de nucleotídeos. Essas mutações tendem a ser mais danosas, pois afetam toda a leitura do gene a partir do ponto modificado, gerando proteínas bem diferentes da original. 
· Mutações silenciosas, de sentido trocado e sem sentido: As mutações por substituição de nucleotídeos apresentam possibilidades diferentes. Nos códons de leitura*, temos sempre três nucleotídeos, e a substituição em cada uma das posições do códon leva a efeitos diferentes. Nas primeira e segunda posições, normalmente, levam a consequências mais graves do que na terceira posição. 
Essas mutações podem ser mutações silenciosas, quando a substituição não altera o aminoácido codificado – é comum ocorrerem em substituição na terceira posição do códon; já a mutação de sentido trocado ocorre quando a substituição do nucleotídeo leva à troca do aminoácido durante a tradução, trocando o sentido do códon; e as mutações sem sentido ocorrem quando a substituição leva à interrupção da leitura, gerando uma proteína truncada. Essa substituição leva a um códon de parada.
* (Uma sequência de três bases nitrogenadas que codificam determinado aminoácido ou que indicam o ponto de início ou fim de tradução da cadeia de RNAm)
· Mutações cromossômicas: As mutações cromossômicas levam a consequências mais graves pelo fato de impactarem um número maior de genes simultaneamente. Estamos falando da possibilidade de excluir um cromossomo inteiro, o que levaria à perda de centenas de genes, dependendo do seu tamanho. Além disso, podemos ter outras alterações numéricas, como adições e algumas possibilidades de alterações estruturais, como uma inversão de parte da estrutura do cromossomo.
Todas essas modificações afetam muitos genes, tendo consequências mais graves para os indivíduos. Com isso, esse tipo de mutação tende a ter uma frequência menor nas populações, visto que os impactos para a manutenção da vida são maiores.
MIGRAÇÕES
As migrações são a transferência de unidades genéticas de um lugar para o outro, como indivíduos, sementes, pólen, ovos, larvas, entre outros. A transferência dessas unidades genéticas de uma população para outra altera a composição genética da população que recebe os migrantes ou, dependendo da quantidade, da população de onde eles saem. 
DERIVA GENÉTICA
A deriva genética é uma das pressões evolutivas que atuam nas populações, alterando, assim, as frequências alélicas. Com o passar do tempo, veremos um impacto ainda maior em populações pequenas. Pode ocorrer em qualquer população, levando à perda de alelos ou à fixação de outros, conforme o acaso.
São modificações aleatórias nas frequências gênicas devido a fatores do acaso. Podemos verificar, na figura a seguir, que indivíduos diploides contribuem com gametas haploides para o pull gênico da população, a partir do qual novos indivíduos diploides serão formados.
SELEÇÃO NATURAL
Charles Darwin, em sua publicação A origem das espécies, descreve a seleção natural como uma força ambiental que seleciona os organismos. Aqui, podemos interpretar como os genes melhor adaptados em determinado contexto podem ser selecionados e ter sua frequência alterada. Vale ressaltar que o melhor adaptado não estará nessa condição sempre e em todos os tipos de ambiente. Temos o processo de seleção natural ocorrendo simultaneamente em inúmeros ambientes, e em cada contexto teremos um conjunto gênico que será melhor para aquela condição.
INFLUÊNCIA DA MUTAÇÃO, MIGRAÇÃO, DERIVA GENÉTICA E SELEÇÃO NATURAL SOBRE O EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG
Mutações
As mutações têm potencial de modificar as frequências gênicas da população, ao passo que podem criar novos alelos, que podem levar a um novo fenótipo ou até mesmo à letalidade. Essas alterações nas frequências tiram a população do equilíbrio.
As alterações podem ser bastante pontuais, como a troca de um único nucleotídeo, que pode ter consequências graves.
Um exemplo é a anemia falciforme. Essa é uma doença recessiva causada pela substituição de uma base no gene que codifica parte da hemoglobina, modificando a morfologia normal das hemácias para um formato que lembra uma foice. Daí vem o nome falciforme: em forma de foice.
Essa anemia tem uma relação interessante do ponto de vista da Genética de Populações. Indivíduos homozigotos recessivos ou heterozigotos para o gene falciforme não apresentam a forma grave de malária, uma doença comum causada por protozoários do gênero Plasmodium e transmitida pelos mosquitos do gênero Anopheles.
Veja a diferença entre hemácias normais e falciformes.
O que acontece, então?
Em áreas endêmicas para a transmissão da malária, indivíduos que têm anemia falciforme ou mesmo o traço falcêmico não desenvolvem a forma grave da doença e não vão a óbito. Isso faz com que essas populações sejam limitadas pela doença, aumentando a frequência do alelo recessivo. Quem não tem a anemia desenvolve o quadro grave de malária, evoluindo a óbito, restando na população apta à reprodução somente indivíduos com a anemia.
Migrações
Quando discutimos migrações, estamos preocupados com o fluxo gênico em determinada população. A atividade migratória de um gene pode alterar a composição gênica da população ao longo do tempo, modificando a frequência genética da população. As migrações podem impactar a população pela entrada de novos indivíduos ou pela saída de um genótipo específico.
Por exemplo, quando um grupo migratório chega a outra população e começam as interações, os novos genes que chegam com a população migrante passam a ter uma determinada frequência nessa nova população. Assim, o equilíbrio gênico original é quebrado.
Podemos perceber que o fluxo de informações genéticas entre as populações é um dos mecanismos do processo evolutivo, já que as migrações podem alterar as frequências gênicas de uma população.
Exemplo: Podemos observar exemplos de migrações