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Estudo dirigido 3 – Deriva genética Exercício teórico 1) Para uma espécie diploide, assuma duas situações: um grupo de 100 demes cada um composto por 50 indivíduos; e um outro grupo de 100 demes cada um composto por 100 indivíduos. Assuma também que em cada deme a frequência dos alelos neutro A e a são 0,4 e 0,6, respectivamente. a) Que fração de demes em cada grupo irá se fixar para o alelo A? b) Assuma que uma mutação neutra surja em cada deme. Calcule a probabilidade que ela seja fixada nos dois grupos considerados no enunciado? c) Em quantas gerações em média espera-‐se que esse novo alelo que surgiu seja fixado em cada um dos dois grupos? Exercícios com simulação Utilizando o programa PopG (http://evolution.genetics.washington.edu/popgen/popg.html), vamos acompanhar e comparar a evolução da frequência p do alelo A em várias populações. Em populações pequenas, a deriva gênica é uma força poderosa. Vamos testar isso agora. 1) Para iniciar escolha uma nova simulação (clicando em ‘Run’ e depois ‘New Run’). Notaremos o efeito da deriva em populações que passam por um bottleneck de 10 indivíduos por 10 gerações (utilizando 10 em ‘Population Size’ e 10 também em ‘Generations to run’). Precisamos também estabelecer a freqüência inicial de 0,5 para ambos os alelos (colocando 0,5 em ‘Initial freq of allele A’). Quando clicamos ‘ok’, o que acontece? Anote o número de populações que fixam A e o número de populações que perdem A na tabela abaixo, assim como o número de populações que mantém os dois alelos. Repetindo o experimento (mais uma vez escolhendo ‘new run’ e clicando ‘ok’ sem alterar nada) 10 vezes, anote as mesmas informações para cada uma das vezes. O número de populações que fixa ou perde A é igual em cada vez que simulamos? Por quê? 2) O quanto a freqüência inicial do alelo afeta esses resultados? Vamos mudar agora a freqüência inicial de A para 0,1 (em outro ‘Run’, coloque 0,1 em ‘Initial freq of allele A’). Repita todos os outros parâmetros da simulação 1 (também 10 vezes) e coloque no quadro o que você observou. O que você pode concluir? 3) Para ver a alteração da deriva gênica de acordo com o tamanho populacional. Vamos alterar o número de indivíduos para 100, repetindo os parâmetros da análise em 1, apenas modificando o número de gerações percorridas para 100. O que acontece agora? Preencha a tabela abaixo mais uma vez. Por que é necessário alterar o número de gerações para poder fazer observações de fixação de alelos? Exercícios com simulação – Evolução Primeira Parte: Deriva Gênica Utilizando o programa PopG (http://evolution.genetics.washington.edu/popgen/popg.html), vamos acompanhar e comparar a evolução da frequência p do alelo A em várias populações. Em populações pequenas, a deriva gênica é uma força poderosa. Vamos testar isso agora. 1) Para iniciar escolha uma nova simulação (clicando em ‘Run’ e depois ‘New Run’). Notaremos o efeito da deriva em populações que passam por um bottleneck de 10 indivíduos por 10 gerações (utilizando 10 em ‘Population Size’ e 10 também em ‘Generations to run’). Precisamos também estabelecer a freqüência inicial de 0,5 para ambos os alelos (colocando 0,5 em ‘Initial freq of allele A’). Quando clicamos ‘ok’, o que acontece? Anote o número de populações que fixam A e o número de populações que perdem A na tabela abaixo, assim como o número de populações que mantém os dois alelos. Repetindo o experimento (mais uma vez escolhendo ‘new run’ e clicando ‘ok’ sem alterar nada) 10 vezes, anote as mesmas informações para cada uma das vezes. O número de populações que fixa ou perde A é igual em cada vez que simulamos? Por quê? Alelo A 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Total Fixado Perdido Mantido 2) O quanto a freqüência inicial do alelo afeta esses resultados? Vamos mudar agora a freqüência inicial de A para 0,1 (em outro ‘Run’, coloque 0,1 em ‘Initial freq of allele A’). Repita todos os outros parâmetros da simulação 1 (também 10 vezes) e coloque no quadro o que você observou. O que você pode concluir? Alelo A 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Total Fixado Perdido Mantido 3) Para ver a alteração da deriva gênica de acordo com o tamanho populacional. Vamos alterar o número de indivíduos para 100, repetindo os parâmetros da análise em 1, apenas modificando o número de gerações percorridas para 100. O que acontece agora? Preencha a tabela abaixo mais uma vez. Por que é necessário alterar o número de gerações para poder fazer observações de fixação de alelos? Alelo A 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Total Fixado Perdido Mantido Utilizando o programa Populus (http://www.cbs.umn.edu/populus/), vamos observar a mudança da frequência de A em várias populações durante as gerações. 4) Para isso vamos usar a função de modelo Markoviano (clicando em ‘Model’, ‘Mendelian Genetics’, ‘Genetic Drift’) utilizando o tamanho máximo de populações que o programa permite, que é 10 (na aba ‘Monte Carlo’, em ‘Number of loci’, coloque 10). Utilizaremos a frequência inicial 0,5, que é a padrão (‘Inicial frequency’, também na aba Monte Carlo). Clicando na aba ‘Markov’ é possível ver que o programa selecionou 10 nos dois campos existentes: ‘Number of “A” genes per population’ e ‘Population Size’. Clicando em ‘View’, aparecerá o tempo inicial (t=0 no eixo Y). Cada vez que se clica no botão azul ‘Iterate’, o programa mostra uma geração a mais. Ou seja, quando se clica, ‘t’ aumenta. Clicando várias vezes é possível ver o que acontece geração a geração. Porém isso pode ser visto também em um único gráfico em 3 dimensões, mostrando os vários cortes se a opção ‘View Generations 3D’ estiver ativada (utilize a visualização que preferir). O que acontece com as frequências em 10 gerações? E em 50? Quantas gerações precisa para que o gráfico estabilize (talvez no gráfico em 3D seja mais difícil visualizar quando ocorreu a estabilização)? 5) Se a frequência inicial for diferente de 0,5, o que ocorre? Tente fazer a frequência inicial ser 0,2 alterando o valor ‘Number o “A” genes per population” para 4. O queacontece com as frequências que é diferente do que aconteceu com a inicial de 0,5? Demora o mesmo número de gerações para que as frequências se estabilizem? 6) O tamanho populacional irá influenciar essa mudança? Como? Faça testes com tamanhos populacionais diferentes (o máximo do programa é 30) e veja o que ocorre. Não se esqueça de alterar o valor “Number of “A” genes per population’ de forma a deixar a frequência inicial no valor desejado (por exemplo, deve ser o mesmo valor do tamanho populacional para que a frequência seja 0,5 – já que estamos tratando de um indivíduo diplóide). Exercícios com simulação – Evolução Primeira Parte: Deriva Gênica Utilizando o programa PopG (http://evolution.genetics.washington.edu/popgen/popg.html), vamos acompanhar e comparar a evolução da frequência p do alelo A em várias populações. Em populações pequenas, a deriva gênica é uma força poderosa. Vamos testar isso agora. 1) Para iniciar escolha uma nova simulação (clicando em ‘Run’ e depois ‘New Run’). Notaremos o efeito da deriva em populações que passam por um bottleneck de 10 indivíduos por 10 gerações (utilizando 10 em ‘Population Size’ e 10 também em ‘Generations to run’). Precisamos também estabelecer a freqüência inicial de 0,5 para ambos os alelos (colocando 0,5 em ‘Initial freq of allele A’). Quando clicamos ‘ok’, o que acontece? Anote o número de populações que fixam A e o número de populações que perdem A na tabela abaixo, assim como o número de populações que mantém os dois alelos. Repetindo o experimento (mais uma vez escolhendo ‘new run’ e clicando ‘ok’ sem alterar nada) 10 vezes, anote as mesmas informações para cada uma das vezes. O número de populações que fixa ou perde A é igual em cada vez que simulamos? Por quê? Alelo A 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Total Fixado Perdido Mantido 2) O quanto a freqüência inicial do alelo afeta esses resultados? Vamos mudar agora a freqüência inicial de A para 0,1 (em outro ‘Run’, coloque 0,1 em ‘Initial freq of allele A’). Repita todos os outros parâmetros da simulação 1 (também 10 vezes) e coloque no quadro o que você observou. O que você pode concluir? Alelo A 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Total Fixado Perdido Mantido 3) Para ver a alteração da deriva gênica de acordo com o tamanho populacional. Vamos alterar o número de indivíduos para 100, repetindo os parâmetros da análise em 1, apenas modificando o número de gerações percorridas para 100. O que acontece agora? Preencha a tabela abaixo mais uma vez. Por que é necessário alterar o número de gerações para poder fazer observações de fixação de alelos? Alelo A 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Total Fixado Perdido Mantido Utilizando o programa Populus (http://www.cbs.umn.edu/populus/), vamos observar a mudança da frequência de A em várias populações durante as gerações. 4) Para isso vamos usar a função de modelo Markoviano (clicando em ‘Model’, ‘Mendelian Genetics’, ‘Genetic Drift’) utilizando o tamanho máximo de populações que o programa permite, que é 10 (na aba ‘Monte Carlo’, em ‘Number of loci’, coloque 10). Utilizaremos a frequência inicial 0,5, que é a padrão (‘Inicial frequency’, também na aba Monte Carlo). Clicando na aba ‘Markov’ é possível ver que o programa selecionou 10 nos dois campos existentes: ‘Number of “A” genes per population’ e ‘Population Size’. Clicando em ‘View’, aparecerá o tempo inicial (t=0 no eixo Y). Cada vez que se clica no botão azul ‘Iterate’, o programa mostra uma geração a mais. Ou seja, quando se clica, ‘t’ aumenta. Clicando várias vezes é possível ver o que acontece geração a geração. Porém isso pode ser visto também em um único gráfico em 3 dimensões, mostrando os vários cortes se a opção ‘View Generations 3D’ estiver ativada (utilize a visualização que preferir). O que acontece com as frequências em 10 gerações? E em 50? Quantas gerações precisa para que o gráfico estabilize (talvez no gráfico em 3D seja mais difícil visualizar quando ocorreu a estabilização)? 5) Se a frequência inicial for diferente de 0,5, o que ocorre? Tente fazer a frequência inicial ser 0,2 alterando o valor ‘Number o “A” genes per population” para 4. O que acontece com as frequências que é diferente do que aconteceu com a inicial de 0,5? Demora o mesmo número de gerações para que as frequências se estabilizem? 6) O tamanho populacional irá influenciar essa mudança? Como? Faça testes com tamanhos populacionais diferentes (o máximo do programa é 30) e veja o que ocorre. Não se esqueça de alterar o valor “Number of “A” genes per population’ de forma a deixar a frequência inicial no valor desejado (por exemplo, deve ser o mesmo valor do tamanho populacional para que a frequência seja 0,5 – já que estamos tratando de um indivíduo diplóide). Utilizando o programa Populus (http://www.cbs.umn.edu/populus/), vamos observar a mudança da frequência de A em várias populações durante as gerações. 4) Para isso vamos usar a função de modelo Markoviano (clicando em ‘Model’, ‘Mendelian Genetics’, ‘Genetic Drift’) utilizando o tamanho máximo de populações que o programa permite, que é 10 (na aba ‘Monte Carlo’, em ‘Number of loci’, coloque 10). Utilizaremos a frequência inicial 0,5, que é a padrão (‘Inicial frequency’, também na aba Monte Carlo). Clicando na aba ‘Markov’ é possível ver que o programa selecionou 10 nos dois campos existentes: ‘Number of “A” genes per population’ e ‘Population Size’. Clicando em ‘View’, aparecerá o tempo inicial (t=0 no eixo Y). Cada vez que se clica no botão azul ‘Iterate’, o programa mostra uma geração a mais. Ou seja, quando se clica, ‘t’ aumenta. Clicando várias vezes é possível ver o que acontece geração a geração. Porém isso pode ser visto também em um único gráfico em 3 dimensões, mostrando os vários cortes se a opção ‘View Generations 3D’ estiver ativada (utilize a visualização que preferir). O que acontece com as frequências em 10 gerações? E em 50? Quantas gerações precisa para que o gráfico estabilize (talvez no gráfico em 3D seja mais difícil visualizar quando ocorreu a estabilização)? 5) Se a frequência inicial for diferente de 0,5, o que ocorre? Tente fazer a frequência inicial ser 0,2 alterando o valor ‘Number o “A” genes per population” para 4. O que acontece com as frequências que é diferente do que aconteceu com a inicial de 0,5? Demora o mesmo número de gerações para que as frequências se estabilizem? 6) O tamanho populacional irá influenciar essa mudança? Como? Faça testes com tamanhos populacionais diferentes (o máximodo programa é 30) e veja o que ocorre. Não se esqueça de alterar o valor “Number of “A” genes per population’ de forma a deixar a frequência inicial no valor desejado (por exemplo, deve ser o mesmo valor do tamanho populacional para que a frequência seja 0,5 – já que estamos tratando de um indivíduo diplóide). Exercícios com simulação – Evolução Primeira Parte: Deriva Gênica Utilizando o programa PopG (http://evolution.genetics.washington.edu/popgen/popg.html), vamos acompanhar e comparar a evolução da frequência p do alelo A em várias populações. Em populações pequenas, a deriva gênica é uma força poderosa. Vamos testar isso agora. 1) Para iniciar escolha uma nova simulação (clicando em ‘Run’ e depois ‘New Run’). Notaremos o efeito da deriva em populações que passam por um bottleneck de 10 indivíduos por 10 gerações (utilizando 10 em ‘Population Size’ e 10 também em ‘Generations to run’). Precisamos também estabelecer a freqüência inicial de 0,5 para ambos os alelos (colocando 0,5 em ‘Initial freq of allele A’). Quando clicamos ‘ok’, o que acontece? Anote o número de populações que fixam A e o número de populações que perdem A na tabela abaixo, assim como o número de populações que mantém os dois alelos. Repetindo o experimento (mais uma vez escolhendo ‘new run’ e clicando ‘ok’ sem alterar nada) 10 vezes, anote as mesmas informações para cada uma das vezes. O número de populações que fixa ou perde A é igual em cada vez que simulamos? Por quê? Alelo A 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Total Fixado Perdido Mantido 2) O quanto a freqüência inicial do alelo afeta esses resultados? Vamos mudar agora a freqüência inicial de A para 0,1 (em outro ‘Run’, coloque 0,1 em ‘Initial freq of allele A’). Repita todos os outros parâmetros da simulação 1 (também 10 vezes) e coloque no quadro o que você observou. O que você pode concluir? Alelo A 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Total Fixado Perdido Mantido 3) Para ver a alteração da deriva gênica de acordo com o tamanho populacional. Vamos alterar o número de indivíduos para 100, repetindo os parâmetros da análise em 1, apenas modificando o número de gerações percorridas para 100. O que acontece agora? Preencha a tabela abaixo mais uma vez. Por que é necessário alterar o número de gerações para poder fazer observações de fixação de alelos? Alelo A 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Total Fixado Perdido Mantido Utilizando o programa Populus (http://www.cbs.umn.edu/populus/), vamos observar a mudança da frequência de A em várias populações durante as gerações. 4) Para isso vamos usar a função de modelo Markoviano (clicando em ‘Model’, ‘Mendelian Genetics’, ‘Genetic Drift’) utilizando o tamanho máximo de populações que o programa permite, que é 10 (na aba ‘Monte Carlo’, em ‘Number of loci’, coloque 10). Utilizaremos a frequência inicial 0,5, que é a padrão (‘Inicial frequency’, também na aba Monte Carlo). Clicando na aba ‘Markov’ é possível ver que o programa selecionou 10 nos dois campos existentes: ‘Number of “A” genes per population’ e ‘Population Size’. Clicando em ‘View’, aparecerá o tempo inicial (t=0 no eixo Y). Cada vez que se clica no botão azul ‘Iterate’, o programa mostra uma geração a mais. Ou seja, quando se clica, ‘t’ aumenta. Clicando várias vezes é possível ver o que acontece geração a geração. Porém isso pode ser visto também em um único gráfico em 3 dimensões, mostrando os vários cortes se a opção ‘View Generations 3D’ estiver ativada (utilize a visualização que preferir). O que acontece com as frequências em 10 gerações? E em 50? Quantas gerações precisa para que o gráfico estabilize (talvez no gráfico em 3D seja mais difícil visualizar quando ocorreu a estabilização)? 5) Se a frequência inicial for diferente de 0,5, o que ocorre? Tente fazer a frequência inicial ser 0,2 alterando o valor ‘Number o “A” genes per population” para 4. O que acontece com as frequências que é diferente do que aconteceu com a inicial de 0,5? Demora o mesmo número de gerações para que as frequências se estabilizem? 6) O tamanho populacional irá influenciar essa mudança? Como? Faça testes com tamanhos populacionais diferentes (o máximo do programa é 30) e veja o que ocorre. Não se esqueça de alterar o valor “Number of “A” genes per population’ de forma a deixar a frequência inicial no valor desejado (por exemplo, deve ser o mesmo valor do tamanho populacional para que a frequência seja 0,5 – já que estamos tratando de um indivíduo diplóide).
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