GENÉTICA EVOLUTIVA

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DISCIPLINA: GENÉTICA
Profa. Me. Akemi Suzuki Cruzio
GENÉTICA EVOLUTIVA
Teoria moderna da evolução  Charles Darwin (1809-1882)
Biólogos
	- novas espécies  evolução de espécies anteriores
	- mas como explicar?
Darwin  The Origin of Species, 1859
	- explicação do processo evolutivo
		 1 variação entre organismos dentro de 1 espécie
		 organismos de 1 geração são qualitativamente 				diferentes uns dos outros
		 tipos diferem em taxas de sobrevida e reprodução
	- evolução  processo de variação
GENÉTICA EVOLUTIVA
Darwin  The Origin of Species, 1859
	- evolução  sobrevida inicial e reprodução de variantes já 				existentes no grupo
Evolução de Darwin = melhoramento animal e vegetal
GENÉTICA EVOLUTIVA
Melhorista de plantas
	- população atual  seleção por produtividade  genitores
	- caracteres herdáveis  população seguinte  produtividade
Darwin  seleção natural
EVOLUÇÃO DARWINIANA
Princípios:
	1. Princípio da variação – entre indivíduos dentro de qualquer 	população, há uma variação na morfologia, fisiologia e 	comportamento.
	2. Princípio da hereditariedade – a prole assemelha-se a seus 	genitores mais do que a indivíduos não-aparentados.
	3. Princípio da seleção – algumas formas são mais bem 	sucedidas em sobreviver e se reproduzir do que outras formas 	em determinado ambiente.
Processo seletivo – critérios:
	- existência de variações		- média da prole
	- variação deve ser herdável
EVOLUÇÃO DARWINIANA
Consequências das variações herdáveis
Evolução filética
	- sucessiva mudança de forma e função que ocorre em uma única linhagem contínua de descendentes 
	ex.: ostra Gryphaea – 40 milhões de anos, tamanho e curvatura
EVOLUÇÃO DARWINIANA
Diversificação
	- ocorre entre espécies
	- espécies contemporâneas, formas e modo de vida diferentes
Variação herdável
	- matéria-prima para mudanças dentro de 1 espécies e multiplicação de novas
	- origem: processos mutacionais, mudança na frequência de alelos, divergência de populações e redução da variação por migração.
VARIAÇÃO E DIVERGÊNCIA DE POPULAÇÕES
Darwin, ilha de Galápagos - 1835
	- grupo de pássaros tipo tentilhão  evolução
	- arquipélago de Galápagos  29 ilhas e ilhotas
	- tentilhões ~ comedores de sementes
	- 13 espécies de tentilhões
		° variação na alimentação e forma do bico
		° t. vegetariano  bico pesado – fruto e folhas
		° t. insetívoro  bico em ponta – insetos grandes
		° t. pica-pau  bico longo – insetos no interior de árvores
	- pop. original: t. comedores de sementes, África do Sul
		 diferentes ilhas  divergência  espécies diferentes
VARIAÇÃO E DIVERGÊNCIA DE POPULAÇÕES
Darwin, ilha de Galápagos - 1835
	- Como 1 espécie original, com determinados caracteres, deu origem a 1 diversidade de espécies, cada 1 com sua própria forma e função?
	- Como as características das espécies adaptaram-se aos ambientes nos quais vivem as espécies?
	- Origem da diversidade e origem da adaptação
Variação dentro e entre as populações
	 intercâmbio da mutação, migração, seleção e deriva genética 
	- forças que aumentam/mantêm a variação dentro da pop. impedem a 	divergência
	- forças que tornam cada pop. homozigota  divergência
	
VARIAÇÃO E DIVERGÊNCIA DE POPULAÇÕES
Variação dentro e entre as populações
	- deriva aleatória  homozigose e divergência das pops
		 tendência contrabalançada pelas mutações e migrações
Ex.: 1 locus, geneticamente variável, com 2 alelos (A e a)
- Frequências: A = p; a = 1 – p “a população”
- Ilhas isoladas = grupos populacionais  migrantes “da população”
	° fundadores  pequenas amostras, diferem em frequências alélicas 									 amostragem aleatória 
		variação inicial = efeito do fundador 
	
VARIAÇÃO E DIVERGÊNCIA DE POPULAÇÕES
Ex.: 1 locus, geneticamente variável, com 2 alelos (A e a)
	° avanço de gerações  deriva genética  alteração das freqs dentro
		- frequência dos alelos  mover para 1 ou 0, em cada pop.
		- frequência média  permanece constante
	° avanço  divergência das frequências gênicas 
			 fixação para freq. de 1 dos alelos
Diferenciação por endogamia  lento
Cada pop. é finita  pops homozigotas e diferenciadas
	 variação eliminada - término da evolução
	 introdução de variação por mutação/migração
Variação real para seleção natural = balanço entre introdução variação e perda por endogamia
VARIAÇÃO E DIVERGÊNCIA DE POPULAÇÕES
Variação real para seleção natural = balanço entre introdução variação e 						 perda por endogamia local
“... Qualquer diferenciação efetiva entre populações que ocorra devido a deriva será negada se nova variação é introduzida nessa taxa ou uma taxa maior.”
Populações humanas  taxa de migração valor mínimo
				  nenhum locus com 1 alelo fixado
- Deriva genética aleatória  homozigose
- Seleção  homozigose ou não
VARIAÇÃO E DIVERGÊNCIA DE POPULAÇÕES
Seleção direta  homozigose
	- rejeita a maioria das novas mutações
	- mutação vantajosa  novo alelo
	- diferenciação  depende do ambiente e de eventos casuais
ex.: 2 pops, ambientes MUITO similares  geneticamente similares
Seleção balanceadora  favorece heterozigotos
	- polimorfismo +/- similares em pops diferentes
	- ambientes diferentes  divergência
Seleção contra heterozigotos  oposto da balanceadora
	- produz equilíbrio instável  homozigose e divergência 
VARIAÇÃO DENTRO E ENTRE POPULAÇÕES
Variação genética entre pops
	- níveis de morfologia, cariótipo, proteínas e DNA
Quantidade relativa de variação
	- variam de espécie a espécie
	- dependem da história e do ambiente
Humanos, 
Algumas frequências gênicas são bem diferenciadas
	- cor da pele ou forma do cabelo
Genes estruturais únicos	imuno-histoquímica ou eletroforese
VARIAÇÃO DENTRO E ENTRE POPULAÇÕES
Ex.: 3 loci para os quais caucasoides, negroides e mongóis diferem drasticamente
Obs.: nenhum grupo geográfico é homozigoto
VARIAÇÃO DENTRO E ENTRE POPULAÇÕES
Humanos, 
Populações diferentes  frequências similares para genes polimórficos
Achados dos estudos dos grupos sanguíneos:
	- ~ 85% da diversidade genética: dentro de populações locais
	- ~ 6%: entre pops locais, dentro de raças geográficas
	- ~ 9%: entre as principais raças geográficas
genes
	- forma do cabelo
	- cor da pele			não são amostras aleatórias 
	- forma facial 
MUTAÇÃO
Variação genética
	- cariótipo
	- morfologia 	variação nas sequências de DNA
	- proteínas	 ~ 1/3 dos loci codificantes de proteínas são polimórficos
Todas as classes de DNA  diversidade de nucleotídeos dentro de populações
Efeitos na adapitabilidade
	1. Deletérias
		- redução da sobrevida e adaptabilidade de seus portadores
MUTAÇÃO
Efeitos na adapitabilidade
	2. Aumentar a adaptabilidade
		- aumento da eficiência ou expansão da faixa de condições 			ambientais nas quais a espécie pode viver
	3. Neutras
		- ausência de efeito na adaptabilidade
		- probabilidade de sobrevida e reprodução inalteradas
A ORIGEM DE NOVOS GENES
	- mais que 1 simples substituição de 1 alelo por outro
	- surgiram novas funções  novos modos de viver
A ORIGEM DE NOVOS GENES
Ex.: desenvolvimento do ouvido interno em mamíferos
	- transformação do osso da mandíbula de répteis
		 transformações contínuas, mesmo gene
Novos genes  novidades qualitativas
	ex.: fotossíntese, parede celular, proteínas contráteis, novos tipos de céls e tecidos, moléculas de oxigenação, sistema imunológico, ...
Funções metabólicas antigas devem ser mantidas  desenv. de novas
	- genes antigos preservados
	- genes novos  evolução
	- De onde vem o DNA para novos genes?
A ORIGEM DE NOVOS GENES
Fornecimento de um novo DNA
Poliploidia
	- duplicação de todo o genoma por poliploidização
	- mais comum em plantas
Duplicações
	- duplicação de pequenos trechos do genoma
	- pode ser consequência da má replicação do DNA
	- inserção de cópia por elemento de transposição
° seguimento duplicado  3 ocorrências
1. produção aumentada do polipeptídeo 
A ORIGEM DE NOVOS GENES
Duplicações
° seguimento duplicado  3 ocorrências
	2. função geral mantida  variação na mesma proteína 
						 maior complexidade
	3. nova função 
Ex.: 2º caso,
	- hemoglobina adulta: tetrâmero, 2 cadeias polipepitídicas α e 2 β
	- cromossomo 16: cadeia α; cromossomo 11: β  49% idênticas
	- hemoglobina embriões: cadeias zeta (ξ)  α; 
				 e cadeias épsilon (ε)  gama (γ)  β.
								 75% idênticas