Seminario Evolução Molecular

Prévia do material em texto

Evolução no
Nível Molecular
Discentes: Neiziane 
Docente: Ana Carolina
Disciplina: Evolução
Definição
● A Teoria da Evolução de Darwin explica que todos os organismos atuais 
descendem de um ancestral comum. A grande variedade a nível molecular entre 
indivíduos de mesma espécie e espécies diferentes, possibilitou estudar o 
parentesco evolucionário dos organismos através da comparação de “caracteres 
moleculares”.
● As variações entre indivíduos estão relacionadas a alterações na estrutura do DNA.
 
2
Diversidade 
3
Apesar da grande diversidade externa de formas biológicas, todos os sistemas 
biológicos são compostos pelos mesmos tipos de moléculas químicas e empregam 
princípios similares de organização em nível celular.
4
5
O mundo do RNA
❏ Walter Gilbert- 1986
● Capacidade de Auto-replicação.
● Capacidade Auto-catalítica (ribozima).
● Capacidade Informacional 
● O RNA pode ser convertido em DNA (transcriptase reversa) 
6
● Moléculas auto-replicativas surgiram nas condições primitivas da terra através de 
reações químicas (metano, amônia, hidrogênio e vapor d´água)
● A replicação não era perfeita, ocorriam erros na replicação
● Quando esse RNA e seus produtos fossem englobados ou empacotado por uma 
membrana, formaria então os protobiontes (estrutura precursora dos seres vivos). 
7
Controvérsias ao Mundo do RNA
● O fosfato encontrado na terra está na forma insolúvel, então não está disponível 
para síntese de nucleotídeos.
● As moléculas de nucleotídeos são muito complexas e provavelmente foram 
produzidas em pequenas quantidades,não possibilitando a formação de polímero
● Atualmente é consenso na comunidade científica que os RNAs nao poderiam ter 
ocorrido em condição química pre-biótica, e sim depois que certo grau de 
complexidade ja houvesse sido atingido por organismos nao vivos. 
 
8
Novos genes surgem a partir de genes 
preexistentes...
➔ A matéria-prima da evolução é a sequência de DNA existente!
➔ Modos de inovação genética e seus efeitos na sequência de DNA de um organismo:
❏ Mutação intragênica;
❏ Duplicação gênica;
❏ Embaralhamento (shuffling) de segmentos;
❏ Transferência horizontal (intercelular).
9
Mecanismos de modificação 
molecular
Mutação pontuais
Substituição de bases: um par de base é substituído por outro.
❏ Transversão: troca de uma base por outra com categoria química diferente ( a troca 
de A para C ou de T para G) Ex: troca de uma purina por uma pirimidina
❏ Transição: troca de uma base por outra com mesma categoria química (a troca de A 
para G ou de C para T) Ex:a troca de uma purina por outra
❏ Inserção de bases: acréscimo de um ou mais pares de base
❏ Delação de bases: remoção de um ou mais pares de base.
11
12
Transferência horizontal
❏ Transformação: absorção de material genético do meio
13
Transferência horizontal
❏ Conjugação: há ponte citoplasmática para troca do material genético
14
Transferência horizontal
❏ Transdução: transferência do material genético feito por vírus
15
Recombinação 
16
Crossing-over: troca de material genético entre cromossomos homólogos
Porque alguns genes evoluem 
mais rápido do que outros?
17
Duplicação gênica
● Recombinação homóloga
● Retrotransposição
18
Porque alguns genes evoluem mais rápido 
do que outros?
❏ Na manutenção e na cópia da informação genética, ocorrem acidentes e erros 
aleatórios alterando a sequência de nucleotídeos,
❏ O erro pode representar mudanças “boas” ou ruins,
❏ Mudanças seletivamente neutras,
❏ Por meio de mutação e seleção natural, os organismos evoluem e suas 
especificações se modificam.
19
❏ Claramente, algumas partes do genoma mudam com mais facilidade que outras 
durante o processo de evolução.
Segmento de DNA que não codifica proteína e não tem papel regulador 
X
 Gene codificante ou molécula de RNA
❏ Altamente conservados
20
❏ A seleção natural favorece as células 
de procariotos.
❏ Uma sequência completa de DNA 
revela os genes que um organismo 
possui e aqueles que faltam.
21
A maioria dos genomas de bactérias e de 
arqueobactérias contém entre 106 e 107 
pares de nucleotídeos, codificando de 1.000 
a 6.000 genes
Genoma- Número de gene X Tamanho do 
genoma
23
Tabela com alguns genomas sequenciados 
24Fonte: ncbi..gov
Fonte: Fascículo Evolução UFMG
❏ O tamanho do genoma não é 
proporcional a complexidade do 
organismo!
❏ Ameba possui 670.000 Mb
❏ Genomas muito grandes possuem 
enormes quantidades de sequências 
repetidas!
25
Teoria neutra da evolução molecular
● Seleção positiva: Novas proteínas são 
mantidas na população numa taxa maior 
que o acaso, portanto são selecionadas
● Seleção estabilizadora: Mudanças que 
mudam a proteína e aquelas silenciosas 
acumulam-se com taxas equivalentes 
● Seleção purificadora: Novas proteínas são 
eliminadas da população. A forma da 
proteína é mantida
26
Adaptação
Teoria neutra da evolução
Mutações que não afetam a aptidão dos indivíduos, ou seja, mutações neutras, têm seu 
destino determinado essencialmente pela deriva genética. Essas mutações podem ser 
fixadas ou perdidas sem ação da seleção natural.
27
Evidências moleculares da evolução
No nível molecular seres vivos são de forma perceptível, similares uns aos outros. 
Espécies diferentes dividem homologias genéticas, assim como anatômicas. 
❏ Todos os organismos vivos, exceto os vírus, apresentam DNA como molécula 
essencial de informação genética e compartilham o mesmo código genético de 
acordo com cada espécie.
❏ DNA e RNA possuem um código de quatro bases que originam todos os seres vivos;
❏ A diferença da composição do DNA do Homem para o Chimpanzé é de 1,6% e para 
gorilas 2,6%;
28
❏ Os cromossomos de humanos e chimpanzés são notavelmente similares, em 
termos de sequência e organização. O consenso entre os estudos é tal que 
cada cromossomo humano, com exceção de um, tem sua contraparte no 
chimpanzé. A única exceção é o cromossomo humano de número 2; 
❏ O cromossomo 2A e 2B do chimpanzé se originou da fissão ou divisão do 
cromossomo ancestral;
❏ Os telômeros dos humanos e grandes símios têm uma coisa em comum: Uma 
sequência de seis pares de bases repetida; 
❏ Cientistas em Yale (1991) descobriram sequências, no meio do cromossomo 
humano, que “ dão match” nas sequências repetidas nos telômeros;
❏ Isso indica fortemente que houve a fusão dos dois cromossomos para formar 
o cromossomo 2 humano. 
 
29
30
A. B.
C. D.
Métodos no Estudo da Evolução 
Molecular
31
❏ PCR (reação da cadeia polimerase): A PCR é usada para fazer muita cópias do 
DNA para ser utilizadas em pesquisas posteriores; 
❏ Sequenciamento de DNA: Determinação das sequências de nucleotídeos, através 
da leitura do DNA associada a um marcador radioisótopo e um iniciador 
específico, DNA polimerase e uma enzima sequenase.
❏ Eletroforese de proteínas: Importante na detecção de variação genética nas 
enzimas e em outras proteínas;
❏ Enzimas de restrição: Podem ser usadas para cortar em fragmentos um genoma 
ou um fragmento específico de DNA isolado do genoma. (Sítios de restrição);
❏ Bases de dados (GenBank);
32
Reação da cadeia polimerase
33
Eletrosforese de proteínas - Sanger 
Enzimas de restrição
Sequenciamento de DNA 
As informações obtidas são usadas de três 
maneiras:
❏ Marcadores moleculares como instrumentos: Usados para analisar problemas 
tradicionais em evolução, verificando se os genes são marcadores adequados para 
a questão em pauta. Esses estudos podem ser:
- Estimar estrutura populacional;
- Fluxo gênico e sistemas de criações;
- Diferenças genéticas entre espécies;
- Histórias de tamanho de população;
- Relações filogenéticas entre espécies; 
- Táxons superiores. 34
❏ Estudo de evidência molecular na evolução de fenótipos: Identificam genes que 
afetam determinados caracteres bioquímicos, fisiológicos ou morfológicos de modo 
a obter uma compreensão mais profunda dos processos responsáveispela evolução 
fenotípica. Importância fundamental da identidade dos genes. 
❏ Estudo da evolução de genes e genomas como tal: Sendo esta a maior área com 
avanços obtidos, a informação e discernimentos são provenientes de estudos 
filogenéticos populacionais, utilizando métodos citados anteriormente, mostrando 
que não são totalmente distintas; 
35
Referências 
Futuyma, Douglas J. 2009. Biologia evolutiva. 3.ed
Disponivel em: <https://www.ib.usp.br/biologia/bio230/Aula25.pdf>. Acesso 23/09/2019. 
Disponivel em: 
<https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-RNA-World-Hypothesis-(Portugues
e).aspx>. Acesso 23/09/2019.
Disponível em: <https://djalmasantos.wordpress.com/2011/06/10/ribozima-rna-super-star/> 
Acesso 26/09/2019
Disponível 
em:<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422008000600054> 
Acesso 25/09/2019
36
https://www.google.com/url?q=https://www.ib.usp.br/biologia/bio230/Aula25.pdf&sa=D&ust=1585781130917000&usg=AFQjCNGFdtrzik2SJEuj-X53Kkm6aWmzoA
https://www.google.com/url?q=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-RNA-World-Hypothesis-(Portuguese).aspx&sa=D&ust=1585781130918000&usg=AFQjCNGHKQl3GKHAOkj0W-31sA24Z19Y7w
https://www.google.com/url?q=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-RNA-World-Hypothesis-(Portuguese).aspx&sa=D&ust=1585781130918000&usg=AFQjCNGHKQl3GKHAOkj0W-31sA24Z19Y7w
https://www.google.com/url?q=https://djalmasantos.wordpress.com/2011/06/10/ribozima-rna-super-star/&sa=D&ust=1585781130918000&usg=AFQjCNGdZk8IZhrW7kf3oXNtNFS4nkPgvQ
https://www.google.com/url?q=http://www.scielo.br/scielo.php?script%3Dsci_arttext%26pid%3DS0100-40422008000600054&sa=D&ust=1585781130919000&usg=AFQjCNGajLnnxU288bNxTa2ezgYkTchZqg