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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA Teoria Sintética da Evolução: Processos que orientam as populações para maior adaptação: Seleção GBI 117 – BASES GENÉTICAS DA EVOLUÇÃO Processos que orientam as populações para maior adaptação: Seleção OBJETIVOS DA SELEÇÃO NATURAL O efeito da seleção envolvendo apenas um gene Interação alélica Intensidade de seleção Quais fatores influenciam na adaptação? Várias características Milhares de genes Ambiente OBJETIVOS DA SELEÇÃO NATURAL Qual o objeto de seleção sobre o qual atua a seleção natural? (Ridley, 2004; Mayr, 2006) Geneticistas – o gene como objeto de seleção • O valor adaptativo dos genes é diferente, pois depende do genótipo que ele se encontra. • O selecionismo gênico também é invalidado pela pleiotropia de muitos genes e a interação de genes que controlam componentes poligênicos do fenótipo. Exemplos que mostram a dificuldade de se avaliar o objeto da seleção: Caso dos leões: • Estratégia de caça Sucesso da Estratégia de caça Características: sentidos, membros, ... OBJETIVOS DA SELEÇÃO NATURAL (grupo) Características: sentidos, membros, ... • Estratégia para reprodução (indivíduo) Caso dos himenópteros sociais: OBJETIVOS DA SELEÇÃO NATURAL • Castas estéries e férteis • Biologia reprodutiva particular • Sociobiologia • Seleção por parentesco (Kin selection) – Willian Donald Hamilton Custo do altruísmo • Qual o objeto de seleção? Grupo ou indivíduo? Mayr (2006) - O fenótipo do indivíduo é o objeto da seleção. OBJETIVOS DA SELEÇÃO NATURAL Conceito de evolução Mudança de fenótipos, em particular, a manutenção (ou a melhoria) da adaptação ou a origem da diversidade.a melhoria) da adaptação ou a origem da diversidade. Alterações nas frequências alélicas é o resultado da evolução e não a causa TIPOS DE SELEÇÃO NATURAL Seleção estabilizadora Seleção direcional Seleção Disruptiva ou divergente Seleção cíclica Seleção Estabilizadora Uma população de indivíduos que permanece por um longo período de tempo em uma determinada condição ambiental desenvolve fenótipos que são adaptados a desenvolver Mais adaptados estão situados em torno da média. Indivíduos Extremos são menos adaptados. A seleção natural é quase sempre estabilizadora naquela condição. População de pardais num dado habitat Tempestade Nove caracteres foram avaliados Seleção Estabilizadora Nove caracteres foram avaliados Sobreviventes apresentaram para oito caracteres valores próximos da média Seleção por várias gerações asas claras Pós seleção foram soltas no ambiente onde a espécie não ocorria 5 anos após - captura das mariposas Seleção Estabilizadora 5 anos após - captura das mariposas A seleção natural “privilegiou” a cor normal primitiva. Panaxia domínula (Mariposa) Causas da Seleção Estabilizadora Tamponamento homeostático É a canalização de diferentes caracteres para produzir fenótipos similares em indivíduos geneticamente diferentes. Pode desenvolver um grande nº de fenótipos, dependendo do ambiente. Acúmulo de alelos favoráveis sem alterar a expressão fenotípica até um limiar ambiental - Mudança abrupta no fenótipo Seleção Direcional Alteração do ambiente numa mesma direção Favorece fenótipos localizados em um dos extremos da curva de distribuição Como consequência deve haver uma mudança na média da população no sentido da média do grupo selecionado A seleção praticada pelos melhoristas A seleção direcional representa a essência da evolução Seleção Disruptiva Diferentes ambientes dentro de uma mesma geração Genótipos mais divergentes são os mais adaptados A variação fenotípica na população é descontínua. Ela favorece um intenso polimorfismo e em consequência a divergência é que pode promover o isolamento. Seleção Cíclica Quando o ambiente varia muito em diferentes direções entre gerações ou entre estações Fenótipo ótimo e consequentemente o genótipo pode alterar de acordo com o ambiente Ela contribui para manter as diferenças genéticas na Ela contribui para manter as diferenças genéticas na população, desde que diferentes fenótipos podem ser vantajosos em diferentes momentos. ALGUNS EXEMPLOS BEM DOCUMENTADOS DA AÇÃO DA SELEÇÃODA AÇÃO DA SELEÇÃO Seleção para o teor de óleo e proteína no milho Universidade de Illinois em 1896. Variedade de polinização livre – “Burr’s White” 163 espigas 24 espigas com maior teor de proteína e 12 com menor 24 espigas com maior teor de óleo e 12 com menor Resultado da seleção para alto e baixo teor de proteína em milho realizado em Illinois. (Dudley & Lambert, 2004) % P ro te ín a 29,03% Gerações % P ro te ín a 10,93% 20,37% Resultado da seleção para alto e baixo teor de óleo em milho realizado em Illinois. (Dudley & Lambert, 2004) % Ó le o Gerações Seleção para o aumento do peso da pupa de um pequeno inseto Tribolium castaneum, a barata da farinha. Purdue, EUA, 1954 Pesaram 200 pupas de cada sexo, selecionando os 50 machos ou fêmeas de maior ou menor peso. 360 gerações A diferença entre o peso da pupa selecionada para alto ou baixoA diferença entre o peso da pupa selecionada para alto ou baixo peso foi 1600% Culex pipiensCulex quinquifasciatus Culex pipiens Resistência ao inseticida temephos é devido ao aumento da produção da enzima esterase, que destoxifica o inseto do princípio ativo Culex quinquifasciatus Resistência ao inseticida permetrin é devido ao alelo R, que apresenta dominância parcial. Seleção de Cães A seleção artificial produziu inúmeras raças de cães, os quais divergiram dos lobos há cerca de 15.000 anos Frequências Gerações Observadas Esperadas D I D I Probabilidade F2 29 71 25,00 75,00 0,293 0,8636 F3 20 80 37,50 62,50 13,066 0,0015 F4 27 73 43,75 56,25 11,400 0,0033 Frequências observadas e esperadas de plantas de feijoeiro de hábito de crescimento determinado (D) e indeterminado (I) em 13 gerações 2 F5 13 87 46,88 53,12 46,093 0,0000 F6 19 81 48,44 51,56 34,702 0,0000 F7 9 91 49,22 50,78 64,720 0.0000 F8 7 93 49,61 50,39 72,627 0,0000 F9 6 94 49,80 50,19 76,756 0,0000 F10 5 95 49,90 50,10 80,645 0,0000 F11 4 96 49,95 50,05 84,458 0.0000 F12 3 97 49,98 50,02 88,284 0,0000 F13 1 99 49,99 50,01 96,000 0.0000 Gerações Peso (g) F2 28,97 F3 26,53 F4 25,49 F5 23,69 F6 23,86 Peso de 100 grãos de feijão em 13 gerações conduzidas sob seleção natural F7 23,47 F8 23,39 F9 23,31 F10 21,77 F11 21,54 F12 21,27 F13 21,17 Média 23,71 A seleção natural visa maximizar a adaptação da população SELEÇÃO ARTIFICIAL vs SELEÇÃO NATURAL A seleção artificial procura manter os genótipos que apresentam os fenótipos agronomicamente desejáveis. Ex. Milho moderno vs milho primitivo Comparação entre as espigas de milho primitiva e moderna. (DOEBLEY, 2004) O que deverá ocorrer com milho atual se colocado sob condições naturais? Milho Atual Espigas grandes, muitas sementes e bastante aderidas ao sabugo, sabugo protegido pela palha disseminação das sementes mais difícil, as sementes germinam com maior competiçãogerminam com maior competição Milho Primitivo Pouca palha, pequeno nº de grãos, menor aderência ao sabugo, disseminação das sementes mais fácil, as sementes germinavam com menor competição
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