Aula 5_Estrutura populacional_Genet_Proc_Evol_Cons_Biol

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Estrutura genética de uma 
população
Genética do Processo Evolutivo e da Conservação Biológica
Profa. Merilane Calixto
Subpopulação, Estrutura e Hierarquia
• Subdivisão natural de muitos organismos em subpopulações;
• Colônias, rebanhos, cardumes...
• Barreiras geográficas do ambiente natural isolamento entre grupos
(mesma população);
• Separação de áreas únicas:
• Ex: incêndios, inundações e outros acidentes.
Luanna
Realce
Subpopulação, Estrutura e Hierarquia
• Qual a principal consequência da divisão de uma
população?
• Diferenças genéticas entre as subpopulações.
Luanna
Realce
Subpopulação, Estrutura e Hierarquia
• Como evidenciar essas diferenças genéticas?
• Diferenças alélicas entre as subpopulações
Luanna
Realce
Subpopulação, Estrutura e Hierarquia
• Qual o resultado disso??
• Seleção natural
 Favorecimento de algum genótipo;
 Transmissão dos alelos para outras gerações (aleatória);
Luanna
Realce
Subpopulação, Estrutura e Hierarquia
• As populações podem ter uma estrutura populacional
hierárquica;
• As subpopulações estão agrupadas de forma que uma está incluída
na outra formação de um nível maior.
Subpopulação, Estrutura e Hierarquia
• Ex: Espécie de peixe de água doce
• Menor nível 
 Subpop limitada a um pedaço de um córrego;
• Maior nível (nível superior)
Todas os córregos numa subpop maior dentro de 
um rio;
Subpopulação, Estrutura e Hierarquia
• Nível superior águas fluviais de um mesmo território;
• Junções de subpopulações em níveis progressivamente maiores podem
continuar ocorrendo desde que seja informativas;
• A junção de diferentes grupos para se combinar em níveis maiores é feita
aleatoriamente;
• É importante a qualidade da informação que eles passam  diferenças e
semelhanças genéticas entre os grupos;
Subpopulação, Estrutura e Hierarquia
• Quando há migração entre subpopulações de forma não aleatória não
tem pra que definir uma estrutura populacional hierárquica  pouco
informativo;
• A maioria dos organismos possuem significante subestrutura da
população;
Luanna
Realce
Efeito da heterozigosidade
• Uma das grandes consequências de se ter uma subestrutura dentro
de uma população é a redução dos heterozigotos;
• Por quê???
• Exemplo clássico!!
Luanna
Realce
Luanna
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Efeito da heterozigosidade
• Situação hipotética
• Celeiro com duas populações de ratos separadas na parte leste e
oeste do lugar por uma “barreira” de gatos que vivem presos na
área central;
• Por causa dos gatos nenhum rato da parte leste pode entrar em
contato com os ratos da parte oeste e vice-versa;
Efeito da heterozigosidade
• Cada população é composta por homozigotos
(alelos dos fundadores);
• Pop oeste = apenas AA;
• Pop leste = apenas aa;
• Fixação do alelo A (oeste);
• Freq. alélica = 1.
• Fixação do alelo a (leste);
• Freq. alélica = 1.
Efeito da heterozigosidade
Luanna
Realce
Luanna
Realce
Efeito da heterozigosidade
• As frequências genotípicas:
• Subpopulação oeste:
• AA = 1, Aa = 0 e aa = 0.
• Subpopulação leste:
• AA = 0, Aa = 0 e aa = 1.
Sem heterozigotos!!!
Efeito da heterozigosidade
• Levando em consideração o celeiro como um todo teremos resultados
diferentes do real;
• Se retirar os gatos frequência alélica será de ½ para A e a;
• As frequências genotípicas serão ¼ para A, ½ para Aa e ¼ para aa;
• Falseando a real condição de uma população erroneamente interpretada:
• Frequência de heterozigotos (2pq = 2 x ½ x ½ ),mesmo sem nenhum
heterozigoto sendo coletado.
Heterozigosidade e níveis de hierarquia
• O que é heterozigosidade??
• Heterozigosidade vai mais além do que determinar a quantidade de
heterozigotos;
• É uma medida da variação genética dentro de uma população;
• Através da heterozigosidade pode-se comparar variações alélicas
entre populações e entre níveis de hierarquia;
Luanna
Realce
Luanna
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Luanna
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Heterozigosidade e níveis de hierarquia
• Exemplo hipotético:
• População de Amphiprion frenatus ;
• Arquipélago imaginário dividido em 3 regiões;
• Três ilhas = 
SOLAR
NUBLAR
LUNAR
Heterozigosidade e níveis de hierarquia
Heterozigosidade e níveis de hierarquia
• 3 níveis hierárquicos (cada um com um banco de corais);
• O arquipélago nível total;
• As ilhas 2° nível nível regional;
• Bancos de corais  populações  nível subpopulacional (nível mais
baixo);
Heterozigoidade e níveis de hierarquia
• Pode-se obter um nível informativo de heterozigosidade em cada um 
dos níveis;
• 3 tipos de heterozigosidade:
• Heterozigosidade subpopulacional;
• Heterozigosidade regional;
• Heterozigosidade total;
Heterozigosidade subpopulacional - HS
• É a medida da heterozigosidade entre as subpopulações;
• Média de todas as frequências das subpopulações;
• Calcula-se todas as frequências dos heterozigotos pela frequência
alélica q dadas, somando e dividindo pelo total.
• Quadro 1!!
Heterozigosidade regional - HR
• É a medida da heterozigosidade entre grupamentos de
subpopulações em diferentes áreas;
• A área pode ser delimitada pelo nível de altitude, profundidade,
barreiras ou localização;
• No exemplo quem são as regiões??
• ILHAS!!
Heterozigosidade regional - HR
• Utiliza-se as médias alélicas para cada região = das ilhas;
• No exemplo  calcular 3 frequências de heterozigotos e fazer a
média ponderada de acordo com o número de subpopulações
(indivíduos) de cada área;
• No exemplo os pesos serão: Nublar (4), Solar (3) e Lunar (3);
• Quadro 2!!
Heterozigosidade regional - HR
Heterozigosidade Total - HT
• Inclui o maior valor do nível hierárquico;
• É o total da população agregação das subpopulações das 3 regiões;
• No exemplo quem será???
• Todo o Arquipélago!
• Calcula-se uma frequência alélica total dessa unidade somando todas as
frequências alélicas de q e divide-se pelo n° total de subpopulações;
• Quadro 3!!
Resumindo 
• HS  heterozigosidade entre indivíduos dentro de subpopulações;
• HR  heterozigosidade entre indivíduos dentro de regiões;
• HT  heterozigosidade entre indivíduos dentro de uma área total.
Luanna
Realce
Luanna
Realce
Luanna
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Luanna
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Luanna
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Luanna
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Isolamento e Endocruzamento
Teste de F de Wright
• Isolamento pela distância quantificar as diferenças genéticas entre
subgrupos em níveis diferentes (Sewall Wright);
• Esse decréscimo da heterozigosidade está relacionado com o
endocruzamento;
• Efeitos mais grave em populações menores  maior chance de compartilhar
um ou mais ancestrais em comum;
• Efeitos menores em populações maiores e recentemente isolada;
Isolamento e Endocruzamento
Teste de F de Wright
• Como quantificar o efeito do endocruzamento??
• Índice de fixação (Wright)  determina a redução na heterozigosidade esperada
com cruzamento aleatório em qualquer nível de uma população hierárquica em
relação à outra;
• Índice de fixação  permite que se compare de forma objetiva o efeito
total da subestrutura da população entre diferentes organismos, sem
precisar das frequências alélicas e níveis de heterozigosidade;
Luanna
Nota
Permite comparar o efeito das divisões hierárquicas de uma população sobre os organismos 
Isolamento e Endocruzamento
Teste de F de Wright
• Usando o exemplo anterior...
• Utilizaremos os dados da heterozigosidade Subpopulacional (HS =
0,3028), Regional (HR = 0,30298) e Total (HT = 0,3660);
• São três níveis hierárquicos;
Isolamento e Endocruzamento
Teste de F de Wright
• São três níveis hierárquicos;1. O índice de fixação das subpopulações nos corais em relação às ilhas
(Regiões);
2. O índice de fixação nas ilhas (Regiões) em relação a todo o arquipélago
(Total);
3. O índice das subpopulações dos corais em relação a todo o arquipélago
(Total);
Isolamento e Endocruzamento
Teste de F de Wright
1. O índice de fixação das subpopulações nos corais em relação às ilhas;
• Define o decréscimo de heterozigosidade entre subpopulações dentro
de regiões (HR – HS) em relação a heterozigosidade entre as regiões
(HR);
• FSR = HR – HS / HR Quadro!!
Isolamento e Endocruzamento
Teste de F de Wright
2. O índice de fixação nas ilhas (Regiões) em relação a todo o
arquipélago (Total);
• Define o decréscimo de heterozigosidade das regiões (HT – HR) em
relação a heterozigosidade do arquipélago (HT);
• FRT = HT – HR / HT Quadro!!
Isolamento e Endocruzamento
Teste de F de Wright
3. O índice das subpopulações dos corais em relação a todo o
arquipélago (Total);
• Índice que compara os dois extremos da hierarquia;
• Redução proporcional das subpopulações em relação à população
como um todo;
• FST= HT – HS / HT Quadro!!
O que os Resultados mostram??
• Mostram que o valor dos índices de fixação FSR é bastante baixo;
• Indicam uma baixa variação genética das subpopulações de peixe palhaço
dentro de cada ilha para o loco em questão.
• Os valores de FST e FRT são bem maiores que os de FSR;
• Indicam que existe uma maior variação genética entre as regiões do que
existe entre as subpopulações numa mesma região;
O que os Resultados mostram??
• As subpopulações em cada ilha funcionam praticamente como uma só;
• Relacionando cada ilha uma com a outra  há certo isolamento entre elas
 Há considerável variação genética entre as ilhas;
• O índice FST por ser o mais abrangente é o mais informativo;
• O índice FST define a variação como um todo dentro da população do
arquipélago;
• Concluindo: Há 17,26% de variação ao longo das três ilhas.
Teste de F de Wright
• O teste FST
• Tem um valor mínimo teórico igual a 0 indica nenhuma variação genética;
• Tem um valor máximo igual a 1  fixação de alelos diferentes em
subpopulações distintas;
• E na prática???
• O valor observado é bem menor que 1.
Luanna
Realce
Luanna
Realce
Teste de F de Wright
• Wright sugeriu que:
• 0,00 até 0,05mínima diferença genética;
• 0,05 até 0,15moderada diferença genética;
• 0,15 até 0,25 grande diferença genética;
• além de 0,25 enorme diferença genética;
Pra que serve o índice de fixação FST??
• Amplamente usado para medir as diferenças genéticas entre
subpopulações;
• Não se sabe a causa da identificação de valores de FST;
• As frequências alélicas podem-se tornar diferentes entre as
subpopulações por razões aleatórias: Deriva genética, Seleção natural
e Migração entre populações.
Luanna
Realce
Pra que serve o índice de fixação FST??
• As dificuldades de se encontrar as causas das variações não invalidam
a utilidade do índice de fixação FST;
• É utilizado para determinar qualquer diferença genética;
• Ver exemplos!!
Diferença genética entre subpopulações: 
Raças
Teste de F de Wright
• Wright sugeriu que:
• 0,00 até 0,05mínima diferença genética;
• 0,05 até 0,15moderada diferença genética;
• 0,15 até 0,25 grande diferença genética;
• além de 0,25 enorme diferença genética;