Prática I de DSV 2020.2

Prévia do material em texto

Diversidade dos Seres Vivos – Primeira Atividade Presencial 
Evolução e o efeito da seleção natural na variabilidade das populações naturais 
(Para fazer esse estudo dirigido, você vai precisar do conteúdo das aulas 4, 5 e 6.) 
 
Material por grupo: 
1) Saquinhos com peças (20 vermelhas, 20 azuis, 20 amarelas) 
2) Dado com seis lados 
As peças do material que você recebeu representam os indivíduos de sua população natural. As cores das 
peças representam uma determinada característica. Por exemplo, todos indivíduos representados por 
peças vermelhas apresentam a cor do olho vermelho, enquanto os indivíduos representados por peças 
amarelas apresentam a cor dos olhos amarelos. Nesta simulação iremos ver como as diferentes 
características aparecem e se espalham nas populações ao longo das gerações. Lembre-se que uma 
geração é o período de tempo que os indivíduos levam para crescer e se reproduzir. (Na população 
humana, por exemplo, o tempo de geração é de em torno de 25 anos.) 
 
Agora vamos imaginar uma população natural homogênea (i.e., sem variabilidade para uma determinada 
característica). Quando o material genético de um dos indivíduos é replicado com erro, ele gera um 
indivíduo que apresenta uma característica diferente. Como as mutações são geradas ao acaso, por erro da 
enzima que replica (duplica) o DNA, a maior parte das mutações é deletéria. Entretanto, algumas poucas 
mutações são vantajosas, ou seja, oferecem ao indivíduo mutante, probabilidades mais altas de 
sobrevivência e reprodução. Essa determinada população homogênea vive num ambiente determinado 
que apresenta capacidade de suporte de 10 indivíduos a cada geração. Para facilitar a compreensão vamos 
imaginar que, a cada geração, cada indivíduo dá origem a dois indivíduos idênticos a ele. Isso vai gerar 
um total de 20 indivíduos, dos quais apenas 10 indivíduos podem sobreviver até a idade reprodutiva e 
deixar descendentes. Você irá determinar quais indivíduos irão sobreviver e se reproduzir baseado nas 
chances de sobrevivência de cada organismo. Você vai entender um pouco mais desse processo durante 
este estudo dirigido. Escreva nos quadros abaixo o número de peças de cada cor que você vai observando 
a cada geração. 
 
a) Nesta primeira simulação, vamos imaginar 10 peças na cor vermelha representando os indivíduos da 
primeira geração. Na segunda geração, um dos indivíduos sofre uma mutação (cor amarela). Lembre-se 
que a capacidade de suporte do ambiente é de apenas 10 indivíduos, e a cada geração nascem 20 
indivíduos. Dessa forma, 10 indivíduos irão morrer antes da idade reprodutiva. Imagine que a chance de 
sobrevivência pode ser simulada pelo lançar do dado. Considere que os organismos tendem a competir 
com organismos de cores diferentes. Quando existir competição entre dois indivíduos role o dado. Se o 
valor for 1-3, o vermelho sobrevive e se for 4-6 o amarelo sobrevive. Repare que, nesse caso, não existe 
uma pressão seletiva em qualquer direção, pois a chance de sobrevivência dos indivíduos é a mesma (1/2 
para cada um). O que aconteceu na segunda geração? E na quinta geração? E na décima? O que você 
pode concluir a partir desses resultados, que vai acontecer na centésima geração? 
 
Geração Vermelho Amarelo Geração Vermelho Amarelo 
Primeira Sexta 
Segunda Sétima 
Terceira Oitava 
Quarta Nona 
Quinta Décima 
 
b) Na segunda simulação, vamos considerar exatamente os mesmos parâmetros da primeira simulação 
adicionando o efeito da seleção natural que irá atuar sobre a variabilidade das populações. A única 
modificação é que se o valor do dado for 1-2 o vermelho sobrevive, se for 3-6 o amarelo sobrevive. Neste 
caso, a vantagem do amarelo é evidenciada pela diferença na sobrevivência. O que aconteceu na segunda 
geração? E na quinta? E na décima? O que você pode concluir a partir dos seus dados? Se o amarelo 
possui vantagem adaptativa sobre o vermelho, porque ele não se fixa logo nas primeiras gerações? 
 
Geração Vermelho Amarelo Geração Vermelho Amarelo 
Primeira Sexta 
Segunda Sétima 
Terceira Oitava 
Quarta Nona 
Quinta Décima 
 
c) E se as proporções de sobrevivência mudarem para: 1 vermelho sobrevive e 2-6 o amarelo sobrevive. 
O que vai acontecer nas gerações seguintes? O que você pode concluir dessas simulações quando 
comparada com as outras? 
 
Geração Vermelho Amarelo Geração Vermelho Amarelo 
Primeira Sexta 
Segunda Sétima 
Terceira Oitava 
Quarta Nona 
Quinta Décima 
 
d) Agora vamos imaginar que temos uma única população natural e homogênea de insetos não voadores 
na cor vermelha que teve sua área de distribuição geográfica cortada ao meio pelo aparecimento de um rio 
na segunda geração (esses insetos não voadores não conseguem atravessar o rio). O rio, neste caso, 
promoveria uma barreira geográfica impedindo a troca de indivíduos. Considere que as populações 
iniciam idênticas. Porém, na margem direita aparece uma mutação que dá aos indivíduos a cor amarela e 
na esquerda uma mutação no mesmo gene dá aos indivíduos a aparência azul. Levando em conta que 
todas as variações apresentam as mesmas proporções de sobrevivência (No caso de competição entre 
vermelho e mutante: 1-3 vermelho sobrevive, 4-6 mutante sobrevive; ou no caso de competição entre 
mutantes: 1-3 amarelo sobrevive, 4-6 azul sobrevive) o que vai acontecer com as populações ao longo das 
gerações? Elas vão se diferenciar ou não? IMPORTANTE: A partir dessa simulação, considere que a 
competição ocorre preferencialmente com o vermelho, até que esse deixe de ser o mais abundante na 
população. Ou seja, a partir da geração que existirem mais mutantes do que vermelhos, os organismos que 
irão competir devem ser escolhidos aleatoriamente. 
 
Margem esquerda Margem direita 
Geração Vermelhos Amarelo Azul Geração Vermelhos Amarelo Azul 
Primeira Primeira 
Segunda Segunda 
Terceira Terceira 
Quarta Quarta 
Quinta Quinta 
Sexta Sexta 
Sétima Sétima 
Oitava Oitava 
Nona Nona 
Décima Décima 
 
e) O que aconteceria com as populações levando em conta diferentes chances de sobrevivência? Imagine 
que os indivíduos mutantes possuam uma maior chance de sobrevivência do que os vermelhos (valor do 
dado 1 = vermelho sobrevive, 2-6 = mutante sobrevive). Por outro lado, ambos os mutantes (azul e 
amarelo) possuem a mesma chance de sobrevivência (valor do dado 1-3 = amarelo sobrevive, 4-6 = azul 
sobrevive). Agora considere os resultados obtidos (a partir da décima geração) e imagine que o mutante 
amarelo é incompatível sexualmente com o mutante azul. O que aconteceria, se as populações se 
encontrassem depois das dez gerações? Neste caso, você deve considerar que ambos mutantes são 
sexualmente compatíveis com o original vermelho (caso contrário, eles morreriam sem ter com quem 
cruzar para deixar prole). 
 
Margem esquerda Margem direita 
Geração Vermelhos Amarelo Azul Geração Vermelhos Amarelo Azul 
Primeira Primeira 
Segunda Segunda 
Terceira Terceira 
Quarta Quarta 
Quinta Quinta 
Sexta Sexta 
Sétima Sétima 
Oitava Oitava 
Nona Nona 
Décima Décima 
 
g) E se os insetos fossem voadores, e por isso as populações ainda conseguissem trocar indivíduos, ou 
seja, de duas em duas gerações um indivíduo que nasce de um lado da margem consegue atravessar o rio 
e se reproduzir no outro lado do rio, promovendo assim a troca de genes entre os dois lados do rio. 
Considere que as populações iniciam idênticas. Porém, na margem direita aparece uma mutação que dá 
aos indivíduos a cor amarela e na esquerda uma mutação no mesmo gene dá aos indivíduos a aparência 
azul. O que acontecerá com as populações depois de 10 gerações? Leve em conta que todas as variações 
apresentam as mesmas proporçõesde sobrevivência (No caso de competição entre vermelho e mutante: 1-
3 vermelho sobrevive, 4-6 mutante sobrevive; ou no caso de competição entre mutantes: 1-3 amarelo 
sobrevive, 4-6 azul sobrevive). 
 
Margem esquerda Margem direita 
Geração Vermelho Amarelo Azul Geração Vermelho Amarelo Azul 
Primeira Primeira 
Segunda Segunda 
Terceira Terceira 
Quarta Quarta 
Quinta Quinta 
Sexta Sexta 
Sétima Sétima 
Oitava Oitava 
Nona Nona 
Décima Décima 
 
h) Agora considere o efeito da seleção natural, imagine que os indivíduos mutantes possuam uma maior 
chance de sobrevivência do que os vermelhos (valor do dado 1 = vermelho sobrevive, 2-6 = mutante 
sobrevive). Por outro lado, ambos os mutantes (azul e amarelo) possuem a mesma chance de 
sobrevivência (valor do dado 1-3 = amarelo sobrevive, 4-6 = azul sobrevive). O que mudou? 
 
Margem esquerda Margem direita 
Geração Vermelho Amarelo Azul Geração Vermelho Amarelo Azul 
Primeira Primeira 
Segunda Segunda 
Terceira Terceira 
Quarta Quarta 
Quinta Quinta 
Sexta Sexta 
Sétima Sétima 
Oitava Oitava 
Nona Nona 
Décima Décima