2.Genética de Populações

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA
Genética de Populações
GBI 117 – BASES GENÉTICAS DA EVOLUÇÃO
CONCEITOS
Caráter
Fenótipo
Genótipo
Gene
onça-pintada (Panthera onca)
Gene
Alelo
Bases Genéticas da Evolução
onça-preta (Panthera onca)
Genética de Populações
Ramo da genética que estuda a hereditariedade 
em nível populacional
Bases Genéticas da Evolução
Genética de Populações
Fornece subsídios para o melhoramento das 
populações de plantas e animais e ainda, as 
bases necessárias à compreensão de como se bases necessárias à compreensão de como se 
processa a evolução
Bases Genéticas da Evolução
Aplicações: Biologia populacional (molecular e 
evolutiva); Conservação de recursos genéticos
 População versus indivíduo
Conjunto de indivíduos da mesma espécie,
que ocupa o mesmo local e apresenta uma
continuidade no tempo, e que são capazes
de se interacasalar.
No conceito populacional, o indivíduo tem
importância transitória.
Bases Genéticas da Evolução
de se interacasalar.
 Pool gênico
Representa todos os genes/alelos presentes
na população em dada geração ou período
 Frequência alélica
 Frequência genotípica
Bases Genéticas da Evolução
 Propriedades genéticas das populações
 Frequência alélica
Proporção de um dado alelo em relação ao 
total de alelos situados em um mesmo loco 
cromossômico
 Frequência genotípica
Proporção de um determinado genótipo em 
relação ao número total de genótipos para 
o loco em questão
Exemplo: Cor do Bulbo em Cebola
Como estimar as frequências alélicas 
e genotípicas?
Controle genético:
Herança monogênica
Gene B: alelos (B1 e B2) e interação
alélica de dominância parcial
Bases Genéticas da Evolução
B1B1 Bulbo branco
B1B2 Bulbo creme
B2B2 Bulbo amarelo
Genótipos Número Frequências 
Genotípicas
B1B1 n1 n1/N = D
B1B2 n2 n2/N = H
B2B2 n3 n3/N = R
N 1
Frequências Alélicas
Fenótipos Frequência observada
Bulbo branco n1 = 100
Bulbo creme n2 = 1.000
População de Plantas de Cebola - Caráter Cor dos Bulbos 
Bulbo amarelo n3 = 900
Total N = 2.000
Bases Genéticas da Evolução
Populações Panmíticas
 População composta por centenas ou milhares de 
indivíduos
 Não há diferença de viabilidade ou fertilidade
 Acasalamentos ao acaso entre os indivíduos sem 
que ocorram acasalamentos preferenciais
 Meiose normal
 Não ocorre seleção
 Não ocorre migração
 Mutação é desconsiderada
Bases Genéticas da Evolução
que ocorram acasalamentos preferenciais
O que ocorre com o acasalamento ao
acaso na população de plantas de cebola?
Acasalamentos possíveis em uma população
Acasalamentos Frequências
Frequência genotípica na descendência
B1B1 B1B2 B2B2
B1B1 x B1B1 D2 D2 - -
B1B1 x B1B2 2DH DH DH -
B1B1 x B2B2 2DR - 2DR -
B1B2 x B1B2 H2 H2/4 H2/2 H2/4
B1B2 x B2B2 2HR - HR HR
B2B2 x B2B2 R2 - - R2
Bases Genéticas da Evolução
2H 1 1   
= p2
22
1 1 2 H 1B B D DH D H
4 2
 
     
 
Frequências genotípicas da nova população?
 
2
0,05 0,25 0,09 
2
1 2 H 1 1B B DH 2DR HR 2 D H . R H
2 2 2
   
         
   
22
2 2 2H 1B B HR R R H
4 2
 
     
 
= 2pq
= q2
Bases Genéticas da Evolução
2 0,3 0,7 0,42  
 
2
0,45 0,25 0,49 
O acasalamento ao acaso gera uma descendência em 
que as proporções genotípicas dependem apenas das 
frequências alélicas da geração parental, e não das
frequências genotípicas iniciais (D, H e R)
Bases Genéticas da Evolução
Gametas p(B1) q(B2)
p(B1)
p2
B1B1
pq
B1B2
pq q2
Obtém-se as mesmas frequências fazendo união 
aleatória de gametas
q(B2)
pq
B1B2
q2
B2B2
    pqpppqppqpp  221 221
    qqpqpqqpqqq  221 221
Novas frequências alélicas
Bases Genéticas da Evolução
Teorema dos Acasalamentos ao Acaso: 
“O acasalamento ao acaso dos indivíduos da população
fornece frequências genotípicas na próxima geração, 
idênticas àquelas fornecidas pela 
união aleatória de gametas”
Respeitadas as condições de panmixia, as frequências
alélicas e genotípicas permanecem inalteradas geração
após geração, e a população é dita estar em equilíbrio.
Bases Genéticas da Evolução
Equilíbrio de Hardy-Weinberg
1908
G.H. Hardy – matemático britânico
W. Weinberg – médico alemão
Homozigoto: p2 Heterozigotos: 2pq Homozigoto: q2
“Em uma população grande, que se reproduz por
acasalamento ao acaso e onde não há seleção, mutação ou
migração, pois todos os indivíduos são igualmente férteis e
viáveis, tanto as frequências alélicas como genotípicas se
mantém constantes ao longo das gerações”
Bases Genéticas da Evolução
Equilíbrio de Hardy-Weinberg
Considerando um gene, o E-H-W é atingido após
uma única geração de acasalamento ao acaso.
Independente:Independente:
 D, H e R
 Tipo de interação alélica
 Número de alelos (tamanho da série alélica)
30
40
50
60
70
80
90
100
F
re
q
ü
ên
ci
a 
g
en
o
tí
p
ic
a 
d
e 
u
m
a 
p
o
p
u
la
çã
o
 e
m
 e
q
u
il
íb
ri
o
 (
%
)
 A1A1 A1A2 A2A2
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
q
0
10
20
30
F
re
q
ü
ên
ci
a 
g
en
o
tí
p
ic
a 
d
e 
u
m
a 
p
o
p
u
la
çã
o
 e
m
 e
q
u
il
íb
ri
o
 (
%
)
Frequências genotípicas em populações em equilíbrio de Hardy-
Weinberg em função das frequências alélicas em um loco com dois 
alelos independente do tipo de interação alélica.
Bases Genéticas da Evolução
Teste de Equilíbrio de Hardy-Weinberg
Fenótipos Números
Branco N1 = 100
Esta população de 
cebola está em equilíbrio 
de Hardy-Weinberg?




k
1i E
2
EO2
F
FF )(

Creme N2 = 1.000
Amarelo N3 = 900
Total N = 2.000
de Hardy-Weinberg?
Bases Genéticas da Evolução
Fenótipos FO FE
Branco 100 P2 = 180
Creme 1.000 2pq = 840
Amarelo 900 q2 = 980
Total 2.000
GL
Probabilidades
0,95 0,90 0,80 0,70 0,50 0,30 0,20 0,10 0,05 0,01 0,001
1 0,004 0,02 0,06 0,15 0,46 1,07 1,64 2,71 3,84 6,64 10,83
2 0,10 0,21 0,45 0,71 1,39 2,41 3,22 4,60 5,99 9,21 13,82
3 0,35 0,58 1,01 1,42 2,37 3,66 4,64 6,25 7,82 11,34 16,27
4 0,71 1,06 1,65 2,20 3,36 4,88 5,99 7,78 9,49 13,28 18,47
Valores de para diferentes níveis de probabilidade 

4 0,71 1,06 1,65 2,20 3,36 4,88 5,99 7,78 9,49 13,28 18,47
5 1,14 1,61 2,34 3,00 4,35 6,06 7,29 9,24 11,07 15,09 20,52
6 1,63 2,20 3,07 3,83 5,35 7,23 8,56 10,64 12,59 16,81 22,46
7 2,17 2,83 3,82 4,67 6,35 8,38 9,80 12,02 14,07 18,48 24,32
8 2,73 3,49 4,59 5,53 7,34 9,52 11,03 13,36 15,51 20,09 26,12
9 3,32 4,17 5,38 6,39 8,34 10,66 12,24 14,68 16,92 21,67 27,88
10 3,94 4,86 6,18 7,27 9,34 11,78 13,44 15,99 18,31 23,21 29,59
Não significativo Significativo
95%
RAHo
RRHo
2
t
5%
Aceita Rejeita
SIMULAÇÃO
Para demonstrar os princípios da genética de populações, vamos
considerar que a cor vermelha se refira ao alelo B1 de um
determinado gene e a cor branca ao alelo B2.
Genótipos Fenótipos Número de indivíduos
B1B1 Vermelho 20B1B1 Vermelho 20
B1B2 Vermelho-Branco 12
B2B2 Branco 8
Total 40
a) Quais as frequências dos alelos B1 e B2 na população?
b) A população está em equilíbrio de Hardy & Weinberg (EHW)?
c) Una aleatoriamente os alelos (gametas) dessa população e
verifique se a população resultante está em EHW?
e) O que ocorrerá se os indivíduos desta população que recebeu 
os migrantes, forem acasalamentos ao acaso?
d) Adicione 15 indivíduos brancos. Isto representauma 
MIGRAÇÃO. Estime as novas frequências alélicas e 
genotípicas após esta migração e verifique se a população 
continua em EHW.
os migrantes, forem acasalamentos ao acaso?
f) Volte na população obtida por acasalamentos ao acaso (letra 
c) e elimine os indivíduos brancos. Isto representa uma 
SELEÇÃO. Qual será a consequência desse fato?
g) O que ocorrerá se os indivíduos desta população, após a 
seleção, forem acasalamentos ao acaso?
Estimativa das frequências alélicas com 
Dominância Completa
23 q )(ˆ 
n
bq
Considere um gene B (B > b)
23 q )(ˆ 
N
n
bq
qBp ˆ1)(ˆ 
Bases Genéticas da Evolução
Exemplo: Cor da semente da Maravilha
B – sementes pretas
b – sementes brancas
Em uma população com 200 plantas cruzando ao acaso:
Fenótipos Genótipos Número
Bases Genéticas da Evolução
Fenótipos Genótipos Número
Brancas bb 32
Pretas B_ 168
Total 200
16,0
168
32 2  qbb
4,016,0)( 2  qbq
1 qp
6,0p
48,04,0*6,0*22
36,0)6,0( 22


pqBb
pBB
Fatores que alteram as Frequências 
Alélicas
Processos sistemáticos:
Processos dispersivos:
alteração previsível em direção e magnitude
Bases Genéticas da Evolução
Processos dispersivos:
alteração previsível em quantidade, mas não 
em direção
Teoria Sintética da Evolução