4. Teoria Sintética da Evolução

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA
Teoria Sintética da Evolução
GBI 117 – BASES GENÉTICAS DA EVOLUÇÃO
Processos que ampliam a 
variabilidade genética
Bases Genéticas da Evolução
variabilidade genética
 Mutação ► novo alelo ► indivíduo
 Disseminação do alelo mutante entre os indivíduos da
população
 O que é necessário para que a mutação apresente
vantagem seletiva necessária à evolução?
Processos que promovam a 
ampliação da variabilidade 
genética
• recombinação
• hibridação
• alterações na estrutura e 
número de cromossomos
• migração
 Troca de alelos entre indivíduos da mesma
população
RECOMBINAÇÃO
 O que viabiliza a recombinação em organismos
superiores?
Bases Genéticas da Evolução
superiores?
 Como ocorre a ampliação da variabilidade em
bactérias?
Transformação
Transdução
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos/biomonera3.php
Conjugação
 Processos fundamentais para o sucesso da reprodução
sexuada?
 Quais os principais eventos que ocorrem na meiose que
contribuem para a ampliação da variabilidade genética?
 Permuta genética ou crossing-over
 Orientação ao acaso dos bivalentes
ORIENTAÇÃO AO ACASO DOS BIVALENTES
Bases Genéticas da Evolução
Formação de quatro 
tipos de gametas em 
igual proporção
Bases Genéticas da Evolução
2ª Lei de Mendel
Lei da Distribuição 
Independente
Permuta genética ou 
Crossing-over
Bases Genéticas da Evolução
Cromossomos 
paternos 
Permuta entre
cromátides Cromossomos 
recombinantes
pescoço coração
normal normal
pescoço coração 
normal normal
Exemplo: Vamos considerar 2 antílopes, cada um com um alelo
raro
O Papel da Recombinação
Bases Genéticas da Evolução
pescoço coração
longo normal
pescoço coração
normal forte
O que acontece quando eles se acasalam?
pode alcançar ramos altos, mas
cansa muito (coração não envia
sangue suficiente para a cabeça)
não pode alcançar ramos
altos, mas pode correr muito e
viver até idade mais avançada
pescoço coração
longo normal
pescoço coração 
normal normal
pescoço coração
normal forte
pescoço coração 
normal normal
Bases Genéticas da Evolução
pescoço coração
normal forte
pescoço coração 
longo normal
- pode alcançar ramos altos, 
e não cansar
- terá maior adaptabilidade!
pescoço coração 
normal normal
O que acontece quando os seus 
descendentes se acasalam?
pescoço coração 
longo normal
Bases Genéticas da Evolução
pescoço coração 
normal normal
como a maioria será normal/normal para os dois 
locos, a boa combinação de alelos será quebrada na 
descendência
pescoço coração
normal forte
Mas com a recombinação…
pescoço coração 
normal normal
pescoço coração 
longo normal
Bases Genéticas da Evolução
pescoço coração
longo forte
pescoço coração 
normal normal
pescoço coração
normal forte
Número de Genótipos Totais
Ao se recombinar os alelos podem 
produzir uma infinidade de genótipos.
Bases Genéticas da Evolução
m = nº de alelos
n = nº locos segregantes
Exemplo: Uma população de uma espécie, em que ocorreu 
mutação em 10 locos (genes) e produziu 4 mutantes por 
loco, pergunta-se:
a) Quantos genótipos diferentes, sem a recombinação são 
possíveis? 
40
Bases Genéticas da Evolução
b) Quantos genótipos diferentes, após a recombinação são 
possíveis?
10 bilhões
 Cruzamento de espécies relacionadas
possibilitando a formação de híbridos
interespecíficos.
Dois obstáculos para o sucesso dos híbridos:
 HIBRIDAÇÃO
Bases Genéticas da Evolução
a) A maioria dos híbridos interespecíficos - totalmente
ou parcialmente estéril.
b) Mesmo na 2ª geração de um amplo cruzamento, os
genótipos encontrados são altamente heterozigóticos
(não se reproduzem normalmente)
X
Bases Genéticas da Evolução
Híbrido estéril
a) Deve haver um ou mais nichos ecológicos
disponíveis para os quais certos derivados
híbridos estejam melhor adaptados que a
população ascendente;
Hibridação se constitui num fator importante para
evolução quando forem satisfeitas três condições:
b) Na progênie de híbridos parcialmente estéreis, a
Bases Genéticas da Evolução
b) Na progênie de híbridos parcialmente estéreis, a
fertilidade deve ser restaurada enquanto ainda
presentes as novas combinações valiosas obtida
da hibridação;
c) As novas combinações devem tornar-se
suficientemente constantes do ponto de vista
genético para que se possam manter sob
condições naturais.
Híbridos muitas vezes são mais aptos a sobreviverem onde
ocorreram mudanças ambientais, causadas pelo homem ou por
outras consequências. Outras vezes as espécies migram para
zonas que não fazem parte da sua rota original.
Alteração do Ambiente
Exemplo: Urso polar/pardo
Ursus maritimus Ursus arctos
X
Urso polar pardo
Mapa da U.S. Geological Survey mostrando as diferentes ecorregiões do
urso-polar. A ecorregiões foram estabelecidas pelo agrupamento das
subpopulações reconhecidas que compartilham padrões sazonais de
movimento e distribuição.
Pipilo 
erythrophthalmus
Pipilo ocai
X
Sul dos EUA e 
Califórmia 
Montanha México
Bases Genéticas da Evolução
Duas espécies de 
pássaros mexicanos, 
Pipilo erythrophthalmus e 
P. ocai e seus híbridos 
(Oeste do México).
A hibridação entre essas espécies já ocorreu a 
mais de um século
Vermivora chrysoptera Vermivora pinus
A hibridação ocorreu em função da eliminação da
barreira natural (desmatamento) e pela
agricultura.
Colias philodice
Borboletas norte americanas
Colias eurythemeColias philodice
A eliminação do isolamento reprodutivo foi causada, em parte, pela
distribuição de C. eurytheme por vastas áreas previamente ocupadas
apenas por C. philodice, em consequência do aumento de plantações
de alfafa (planta hospedeira de C. eurytheme).
Onde a hibridação é recente apenas 1-1,5% da população é híbrida.
Em outros locais chega a 10-12%.
Os F1 são férteis e podem se retrocruzar com as espécies parentais.
Colias eurytheme
Quatro espécies do gênero 
Pentstemon encontrados na 
Califórnia e seus polinizadores. 
As duas espécies mais antigas 
são os tipos extremos: o 
Pentstemon das montanhas (A) e A B
Hibridação em Plantas
o Pentstemon escarlate (B). 
Os outros dois tipos são 
originários de hibridação entre 
esses dois, seguida de 
isolamento e estabilização de 
populações intermediárias, 
através da ação seletiva de 
polinizadores específicos.
Por que é preciso realizar a introgressão no 
sentido de uma das espécies?
a) Segregação transgressiva;
b) Estabelecimento de novas bases genéticas para
mutações que foram consistentemente rejeitadas
Novas características podem resultar da hibridação
mediante:
Bases Genéticas da Evolução
mutações que foram consistentemente rejeitadas
pela seleção nas bases genéticas das espécies
ascendentes;
c) O efeito de combinações gênicas de natureza
híbrida que estimulem a ocorrência de novas
mutações.
O significado da hibridação na evolução (Stebbins, 1970)
Ela pode proporcionar um rápido aumento no tamanho
do conjunto gênico, do qual a seleção natural, para a 
adaptação a um novo habitat, pode rapidamente 
selecionar complexos gênicos adaptativos inteiramente 
Bases Genéticas da Evolução
selecionar complexos gênicos adaptativos inteiramente 
novos.
Triploidia NulissomiaDiplóide
 ALTERAÇÕES NA ESTRUTURA E/OU NO NÚMERO
DE CROMOSSOMOS
 Alterações numéricas
Bases Genéticas da Evolução
TrissomiaMonossomia
Aneuplóidia
Bases Genéticas da Evolução
Síndrome de DownBases Genéticas da Evolução
Por que a euploidia contribuiu mais para a 
Euploidias - são células ou organismos cujo número
somático – 2n – de cromossomos é um múltiplo
exato do número básico – x – de cromossomos da
espécie.
Bases Genéticas da Evolução
Por que a euploidia contribuiu mais para a 
evolução de plantas? 
Associação entre a hibridação e poliploidia teve 
enorme contribuição na evolução
Cerca de 80% das angiospermas são poliplóides 
Espécies do gênero Triticum mostrando a importância da 
poliploidia na formação das espécies vegetais.
Bases Genéticas da Evolução
Evolução do Trigo
Alohexaplóide
Bases Genéticas da Evolução
Espécies 
híbridas 
homoplóides
Alopoliplóides
Bases Genéticas da Evolução
Autopoliplóides
Inversão Translocação
 Alterações estruturais
Bases Genéticas da Evolução
Duplicação
Permuta desigual
Bases Genéticas da Evolução
Efeito fenotípico das duplicações
(região 16A do cromossomo X de Drosophila)
Selvagem
FenótiposBandas politénicas
Normal
Tipo Bar
Tipo duplo bar
Bases Genéticas da Evolução Estreitamento anormal dos olhos
Bar
Bar
duplo
Outras duplicações de segmentos cromossômicos 
em vários organismos podem ter efeitos muito menos 
intensos no fenótipo.
Ex.: Clarkia unguiculata, 
duplicação do cromossomo até 
Bases Genéticas da Evolução
duplicação do cromossomo até 
triplicata ocorrem sem que 
produzam qualquer mudança 
apreciável na aparência ou no 
vigor da planta.
 MIGRAÇÃO
Bases Genéticas da Evolução
As frequências alélicas da ‘nova população’ é 
alterada e, consequentemente pode contribuir para 
ampliar a variabilidade da população
Incorporação de indivíduos – alelos – em uma outra 
população 
Bases Genéticas da Evolução
ampliar a variabilidade da população
A migração depende: 
a) Quantidade de indivíduos migrantes;
b) Divergência genética das populações migrantes
Migração e as propriedades genéticas das populações
Troca de alelos entre indivíduos de diferentes 
subpopulações
FLUXO 
GÊNICO
Nova freq. alélica Alteração freq. alélica
Bases Genéticas da Evolução
m = migrantes; 
1-m = nativos; 
qm = freq. alélica entre os migrantes e
q0 = freq. alélica entre os residentes 
Nova freq. alélica Alteração freq. alélica
Frequência alélica após t gerações
Bases Genéticas da Evolução
Exemplo: A cor da pelagem em capivaras pode ser branca ou
marron, sendo a herança devido ao gene W. O alelo dominante W
condiciona o marron.
Branco 16%
Habitat 1
Branco 64%
Habitat 2
Bases Genéticas da Evolução
Branco ?
200 animais
800 animais
 Qual a nova frequência do alelo w no habitat 1 após a
migração?
 Qual a frequência de animais brancos na população após a
migração e uma geração de acasalamento ao acaso e qual o
número de animais brancos, considerando um número de
 Qual foi a alteração na frequência alélica?
0,48
0,08
Bases Genéticas da Evolução
número de animais brancos, considerando um número de
800 animais?
 Se a migração ocorrer por cinco gerações com a mesma
intensidade, qual será a nova frequência do alelo w e o
número de animais brancos (E-H-W) considerando 800
animais?
23,04% --- 184
0,67 --- 358 animais
Nova frequência alélica após a migração q1
m é a proporção migrante, no exemplo
Bases Genéticas da Evolução
Então:
qo=0,40 qm=0,80
Frequência de animais brancos na pop. após a
migração e uma geração de cruzamento ao acaso,
voltando as condições de equilíbrio será:
0,52 p 0,48 q
0,52 p 0,2704 p2 0,2496 pq
Bases Genéticas da Evolução
Freq. ww = (q1)
2 = (0,48)2 = 0,2304 
Pop. 800 indivíduos = ( 800 x 0,2304) = 184 brancos
0,48 q 0,2496 pq 0,2304 q2
E a alteração na freq. alélica será:
Freq. alélica após 5 gerações de m migração:
Bases Genéticas da Evolução
Número de capivaras brancas esperado será de 
0,672 x 800 = 358, mantendo a população com 800 
animais