Slides aula 22.2

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17/07/2012
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SINOPSE
* Assunto: Evolução.
* Pré-requisito: Conceitos básicos de genética e evolução.
* Objetivo: Relacionar os conceitos básicos de 
Teoria sintética da evolução na dinâmica das populações.
* Bibliografia:
1 – DARWIN. A origem das espécies.
2 – FUTUYMA. Biologia Evolutiva.
3 – MICKLOS. A ciência do DNA.
EVOLUÇÃO
Parte 2 
Paulo Roberto Queiroz
Dr. Biologia Animal
TEORIA SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO
A Teoria Sintética da Evolução foi
introduzida por Julian Huxley – 1942 – no seu
livro Evolução, Síntese Moderna, englobando três
idéias fundamentais:
- Variabilidade genética → unidades evolutivas.
- Seleção natural → mecanismo principal de evolução.
- Concepção gradualista → pequenas modificações…
Sob o ponto de vista genético, a evolução corresponde a
“qualquer alteração das frequências alélicas da população,
visando torná-la mais adaptada”.
TEORIA SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO
Variabilidade: condição básica para que ocorram
processos evolutivos.
Os fatores que alteram as frequências alélicas das
populações são agrupados no que se denomina Teoria Sintética
da Evolução e se fundamenta nos seguintes processos:
TEORIA SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO
a) Processo que cria a variabilidade genética – mutação.
b) Processo que amplia a variabilidade genética – recombinação
genética, hibridação, alterações na estrutura e número de
cromossomos e migração.
c) Processos que orientam as populações para maior adaptação –
seleção natural, deriva genética e isolamento reprodutivo.
Neodarwinismo
1 - Mutação: enquanto que
em alguns casos as
mutações tenham um efeito
nocivo para os indivíduos
portadores, em outros
podem trazer-lhes
vantagens;
De forma a explicar os mecanismos da seleção natural
formulou-se uma teoria cujos argumentos se baseiam em
conhecimentos genéticos.
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A mutação...
A variação nas características dos organismos de uma
população surge por meio de mutação aleatória de seqüências
de DNA (genes) que afetam aquelas características.
Aleatório  significa que as mutações ocorrem sem
levar em conta suas possíveis conseqüências na sobrevivência
ou na reprodução.
Mutações ocorrem ao acaso, de modo que não é possível
prever o gene a ser mutado nem relacionar a existência de
mutação com a adaptabilidade às condições ambientais.
As mutações não ocorrem para adaptar o indivíduo ao
ambiente.
Elas ocorrem ao acaso e, por seleção natural, são
mantidas quando são adaptativas (seleção positiva) ou
eliminadas quando não são adaptativas (seleção negativa).
TIPOS DE MUTAÇÕES
Mutações pontuais ou mutações gênicas: são alterações
na sequência do DNA de um gene.
Substituição de nucleotídeos na região codante de um gene.
Inversões na ordem dos nucleotídeos, resultando na
codificação de um aminoácido diferente na cadeia polipeptídica.
Adição ou deleção de um nucleotídeo na área codante, que
pode causar mudança na leitura e produzir uma proteína diferente.
1 - Alelo ancestral
2 - Alelo resultante de mutação silenciosa
3 - Alelo resultante de uma mutação de sentido trocado
4 - Alelo resultante de uma mutação sem sentido
5 - Alelo resultante de uma mutação com mudança na matriz de leitura
TIPOS DE MUTAÇÕES
Mutações cromossômicas estruturais: resultado da
quebra e reunião de cromossomos.
Podem afetar um único gene quando a quebra ocorre em
uma região codante;
Causam deleções e duplicações de pequenos segmentos,
bem como inversões e translocações de segmentos
cromossômicos.
Esses rearranjos modificam grupos de ligação dos
cromossomos envolvidos.
* Deleção  quando ocorre a perda de um pedaço do
cromossomo, com conseqüente perda de genes.
* Duplicação  quando ocorre a presença de um
pedaço duplicado do cromossomo, acarretando uma
dupla leitura de genes.
* Translocação  quando ocorre a troca de pedaços
entre cromossomos não homólogos, provocando erros
na leitura.
* Inversão  quando ocorre a quebra de um pedaço do
cromossomo que se solda invertido, provocando erros
na leitura dos genes.
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TIPOS DE MUTAÇÕES
Mutações numéricas: são a alteração do número de
cromossomos, sejam elas monossomias (2n-1), polissomias (2n+1)
ou nulissomias (2n-2).
Tanto as monossomias e nulissomias quanto as
polissomias provocam alterações físicas e mentais.
São exemplos: as trissomias do 13, 18 ou 21 (Down,
47,XX ou 47,XY), as síndromes de Turner (45,XO) e Klinefelter
(47,XXY).
Síndrome de TurnerSíndrome de KlinefelterSíndrome de Down
O efeito das mutações nas frequências gênicas depende
da adaptabilidade que os portadores delas apresentem, tanto
para a sobrevivência como para a reprodução, no meio ambiente
da espécie.
Se a mutação for neutra pode persistir durante muitas
gerações.
Pode considerar-se que a variabilidade genética é
consequência do acúmulo de mutações pois, estas são a única
fonte de variabilidade conhecida do fundo genético, os outros
fatores de evolução apenas rearranjam a variabilidade, não criam
nada de novo.
A evolução resulta da ação da seleção natural sobre a
população e, logo, sobre os indivíduos portadores de mutações.
A ação sobre genes mutados prejudiciais varia com a
dominância e a recessividade.
Os genes recessivos, prejudiciais ou qualquer outro, só são
ativos no estado homozigótico (aa), enquanto os dominantes
também atuam no estado heterozigótico (Aa).
Assim, com taxas de mutação semelhantes, os genes
recessivos (aa) prejudiciais são mantidos em maior quantidade no
fundo genético da população que os dominantes...
...desde que os heterozigóticos (Aa) portadores desses
genes não manifestem qualquer desvantagem em relação aos
homozigóticos (AA) normais.
Considera-se que a variabilidade genética tem nos
heterozigotos o mais importante fator para a sua permanência nas
populações.
Nesta situação, os heterozigotos estão melhor adaptados
ao meio que os homozigotos, o que permite conservar na população
os alelos prejudiciais no estado heterozigótico.
A anemia falciforme, por exemplo, em homozigose causa
uma mortalidade de 80% antes do estado adulto. Os indivíduos
heterozigotos são uma resposta da população à pressão seletiva
exercida pelo agente causador da malária.
Nestes casos, o alelo prejudicial não é recessivo mas, sim,
codominante.
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Os alelos...
Formas variantes de um gene geradas por mutação são
freqüentemente chamadas alelos.
Neodarwinismo
2 - Recombinação gênica: a troca
genética envolve seqüências de
DNA presentes nos cromossomos
homólogos.
- Crossing-over na prófase I da
meiose I.
De forma a explicar os mecanismos da seleção natural
formulou-se uma teoria cujos argumentos se baseiam em
conhecimentos genéticos.
Neodarwinismo
Consequência:
- Variabilidade genética: a
diversidade do mundo vivo tem como
fonte primária as mutações e
como fonte mais próxima a
recombinação gênica.
De forma a explicar os mecanismos da seleção natural
formulou-se uma teoria cujos argumentos se baseiam em
conhecimentos genéticos.
A outra causa principal de
mudança nas freqüências alélicas é a
seleção natural.
Conceito
É qualquer diferença consistente (não aleatória) entre
organismos portadores de alelos ou genótipos diferentes quanto
à sua taxa de sobrevivência ou de reprodução (valor
adaptativo), devido a diferenças quanto a uma ou mais
características.
3 - Seleção natural
Uma conseqüência comum da seleção natural é a
adaptação.
Definição:
Aumento da capacidade média dos membros da
população em sobreviver e se reproduzir no seu meio
ambiente.
A seleção natural tende a eliminar alelos e
características que reduzem o valor adaptativo.
Ou seja, preservae aumenta a abundância de
combinações de genes e características que aumentam o valor
adaptativo, mas cuja ocorrência por mero acaso seria rara.
A seleção natural é o principal fator evolutivo que atua
sobre a variabilidade genética da população. A evolução é o
resultado da atuação da seleção natural sobre a variabilidade
genética de uma população.
A ação da seleção natural consiste em selecionar
genótipos melhor adaptados a uma determinada condição
ecológica, eliminando aqueles que são desvantajosos para essa
mesma condição.
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A expressão melhor adaptado refere-se à maior
probabilidade de, em um determinado ambiente, um determinado
indivíduo deixar descendentes. Os indivíduos melhor adaptados a
um ambiente têm maiores probabilidades de sobreviver e deixar
descendentes.
A seleção natural tende, a diminuir a variabilidade
genética.
Desse modo, quanto mais intensa for a seleção natural
sobre uma determinada população, menor será a sua
variabilidade, apenas alguns genótipos serão selecionados.
A seleção natural atua permanentemente sobre todas as
populações.
Mesmo em ambientes estáveis e constantes, a seleção
natural, que age de modo estabilizador, está presente,
eliminando os fenótipos desviantes.
Resistência de bactérias a antibióticos e de insetos a
inseticidas tem aumentado muito nos últimos anos, havendo
sempre a necessidade de se desenvolverem novos
antibióticos e novos inseticidas.
Resistência a antibióticos ou a inseticidas
1 - Os indivíduos estão
adaptados a uma
determinada condição
ambiental;
2 - se introduzirmos no meio
uma certa quantidade de
determinado antibiótico ou
de inseticida, haverá grande
mortalidade de indivíduos;
3 - Mas alguns poucos,
que já apresentavam
mutações que lhes
conferiam resistência a
essas substâncias,
sobreviverão.
4 - Estes, por sua vez, ao
se reproduzir, originarão
indivíduos com
características que se
distribuem em torno de
um outro tipo médio.
Resistente
Sensível
Muito Sensível
Antes do evento seletivo
Resistente
Sensível Muito Resistente
Depois do evento seletivo É o aporte de novos
genes de outras populações.
4 - Fluxo gênico
Fluxo gênico  aumenta
a variabilidade genética dentro
de uma população.
Corresponde a migração
de indivíduos provenientes de
outras populações.
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Migrações
A migração corresponde à entrada (imigração) ou saída
(emigração) de indivíduos.
Pelos processos imigratórios, há possibilidade de serem
introduzidos genes novos em uma população.
Migrações
Se indivíduos emigrarem de uma população para a outra da
mesma espécie, poderão introduzir genes novos e contribuir para
o aumento da variabilidade genotípica da população para a qual
imigraram.
Importante: Pelas migrações é estabelecido um fluxo
gênico, que tende a diminuir as diferenças genéticas entre as
populações de uma mesma espécie.
5 - Deriva genética
Em pequenas populações, as frequências alélicas podem
variar de uma geração para a seguinte ao acaso, baseado em quais
indivíduos que sobrevivem até à maturidade, acasalam e deixam
descendência.
É um processo distinto das mudanças nas frequências
genéticas causado pela seleção natural.
Deriva genética (oscilação genética)
Consiste na variação do fundo genético das populações
como resultado do acaso (frequente em populações pequenas).
Assim, os desvios estatísticos adquirem importância
especial quando se verificam em populações pequenas, pois
podem até mesmo eliminar determinados genótipos.
Efeito fundador
Um caso particular de oscilação genética é o efeito
fundador, que se refere ao estabelecimento de uma nova
população a partir de poucos indivíduos que emigram da
população original.
Efeito fundador
Esses indivíduos serão portadores de pequena fração da
variação genética da população de origem e seus descendentes
apresentarão apenas essa variabilidade, até que genes novos
ocorram por mutação.
O estabelecimento de populações pelo efeito fundador
parece ser um dos métodos mais comuns de dispersão de
inúmeras espécies de animais e de plantas.
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Efeito gargalo (bottleneck)
É a diminuição brusca de uma população devido ação de
fatores ambientais (alterações climáticas, epidemias…).
Assim, um pequeno número de genes será fixado,
enquanto os restantes serão eliminados por deriva genética.
Neodarwinismo:Variabilidade Genética
• As mutações introduzem a novidade genética, mas é
principalmente a recombinação gênica que amplia a
variabilidade genética, favorecendo o aparecimento de uma
multiplicidade de diferentes combinações de genes.
• A seleção natural atua sobre os indivíduos na sua totalidade
genética.
• Nos indivíduos, cada conjunto gênico confere determinadas
potencialidades adaptativas para um determinado meio e em
um determinado momento.
Neodarwinismo: Variabilidade Genética
• Quanto maior for a diversidade, maior é a probabilidade de
uma população se adaptar a mudanças que ocorram nesse meio,
pois, entre toda essa diversidade, pode aparecer um conjunto
gênico que seja favorecido pela seleção natural.
• Define-se fundo genético como o conjunto de todos os genes
presentes em uma população em um dado momento.
• Define-se evolução como uma mudança no fundo genético das
populações.
Dentro de uma população, a frequência de um dado
alelo pode variar entre raro e muito raro.
Estes novos alelos surgem na população tanto por:
1 - Mutações;
2 - Fluxo gênico;
3 – Deriva genética;
4 – Seleção natural.
Polícia Federal – PI – 2004 – Em relação aos conceitos de evolução e às análises estatísticas
a eles relacionadas, julgue os itens que se seguem.
1O fluxo gênico é um mecanismo estocástico de alterações gênicas.
2 A seleção natural, o fluxo gênico e a deriva genética são mecanismos importantes
no neodarwinismo.
3 O teorema de Hardy-Weinberg descreve populações encontradas na natureza e
leva em consideração os fatores mutação, migração, deriva genética e seleção
natural.
4 Alterações das freqüências gênicas devidas a fatores casuais são mais observadas
em populações pequenas, sendo esse fenômeno conhecido como oscilação ou
deriva genética.
5 A análise filogenética determina a relação de proximidade entre dois seres vivos
emum contexto evolutivo.
E
C
E
C
C