relatorio FLUXO GENICO programa populus

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INTRODUÇÃO
Fluxo gênico refere-se à transferência de genes entre populações através da migração (GUEDES, 2004). Esses genes podem movimentar-se através de gametas, propágulos e indivíduos que efetivamente trocam genes em sua distribuição espacial (NEIGEL, 1997). O seu sucesso sobre o pool gênico local dependem do número de indivíduos migrantes e da diferença entre as populações quanto às frequências alélicas (FALCONER e MACKAY, 1998).
Quando o fluxo gênico é o único fator evolutivo atuando, se torna a força evolucionária mais importante para a homogeneização das populações de uma espécie (FREEMAN e HERRON, 2011), uma vez que todas irão convergir para a mesma frequência alélica (FUTUYMA, 1992; RIDLEY, 1996)
Ao homogeneizar populações, a troca gênica restringe os efeitos da deriva genética e da seleção natural (SEOANE et aI. 2000), prevenindo a adaptação às condições locais e promovendo a evolução espalhando novos genes e combinações gênicas entre populações (Slatkin, 1987).
Os dois modelos principais propostos para explicar o fluxo gênico entre populações são: o modelo continente-ilha (CI) em que o fluxo de alelos ocorre em uma única direção, partindo de uma população grande para uma população menor e isolada; o modelo de ilhas (I), onde o movimento de alelos se dá ao acaso, em qualquer direção, entre um grupo de pequenas populações; (Perecin, 2000). 
No caso do CI, a frequência de uma alelo é dada por: pn = p* + (1 - m) n (p0 - p*), em que pn é a frequência do alelo p no tempo n; p* é a frequência do alelo p no continente; m é taxa de migração; e p0 é a frequência inicial de p na ilha. Já o modelo de fluxo entre ilhas (I), observa-se uma média das frequência entre as subpopulações. Assim, a frequência do alelo p é dada por pn = p média + (1 – m)n .(p0 – p média) (FELSENSTEIN, 2007). A efetiva troca de genes entre populações, medida pela taxa de migração m, geralmente é menor que o número de gametas ou sementes transportadas, visto serem dependentes da taxa de sobrevivência e representatividade genética dos imigrantes (FUTUYMA, 1992).
METODOLOGIA
Para a realização da prática foi utilizado como ferramenta o Programa Populus versão 6.0 (Simulations of Population Biology) criado por Don Alstad do Departamento de Ecologia, Evolução e Comportamento da Universidade de Minnesota, E.U.A. programado por Amos Anderson, Lars Roe, Sharareh Noorbaloochi e Chris Bratteli.
Para realizar todas as simulações que estavam descritas no roteiro de aula prática, foi clicado na tela inicial do programa no campo Model, em seguida no ítem Mendelian Genetics, optando-se por Population Structure.
Foram realizadas quatro simulações, onde foram considerados os seguintes tópicos: a) tamanho da população; b) taxa de Fluxo gênico/ migração (m) que corresponde ao número de zigotos formados a partir de indivíduos que vieram de uma população externa e se reproduziram; c) o intervalo de interações que corresponde ao número de gerações; e d) o número de populações, onde foram consideradas 10 para cada simulação, e) cada população com uma frequência alélica inicial diferente para o alelo p, de acordo com o exercício.
A tabela a seguir apresenta os valores considerados para cada tópico dentro de cada simulação:
	N° da simulação
	Tamanho 
da
 população
	Taxa de 
Fluxo gênico 
	Intervalo de interações
	Número
 de populações
	Frequência alélica inicial
	1
	500 indivíduos
	0,1
	60
	10
	0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.55, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1.
	2
	10 indivíduos
	0,1
	60
	10
	0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.55, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1.
	3
	500 indivíduos
	0,01
	60
	10
	0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.55, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1.
	4
	500 indivíduos
	0,1
	60
	10
	0.2, 0.35, 0.4, 0.33, 0.18, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1.
Tabela 1: valores modificados dos parâmetros considerados para cada simulação no programa Populus.
Após o preenchimento de todos os campos, pressionou-se View para visualização do gráfico, e para salvar o gráfico obtido, pressionou-se o ícone File na janela do mesmo, e escolheu-se a opção Save Output Graph to File e desta maneira salvou-se os dados, com o nome da simulação e da extensão jpg.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
	No gráfico da figura abaixo (FIGURA 1) observa-se as variações nas frequências alélicas de p ao longo de gerações, em dez demes ou subpopulações de mesmo tamanho (n=500) partindo de frequências alélicas diferentes (0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.55, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1) com uma taxa de migração de 0,1 entre elas
Figura 1: frequência alélica X tempo: Tamanho populacional 500; taxa de fluxo 0,1; intervalo de interações 60; número de subpopulações 10; frequências alélicas iniciais: 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.55, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1
O gráfico a seguir (FIGURA 2) traz o tamanho populacional bem menor, com dez indivíduos, sendo que as demais condições são as mesmas da simulação anterior:
Figura 2: frequência alélica X tempo: Tamanho populacional 10; taxa de fluxo 0,1; intervalo de interações 60; número de subpopulações 10; frequências alélicas iniciais: 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.55, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1
A figura 3 está representando o gráfico com tamanho populacional alto novamente (500 indivíduos) porém com uma taxa de fluxo gênico muito baixa (0,01), as frequências iniciais e os outros parâmetros não citados são iguais das simulações anteriores.
Figura 3: frequência alélica X tempo: Tamanho populacional 500; taxa de fluxo 0,01; intervalo de interações 60; número de subpopulações 10; frequências alélicas iniciais: 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.55, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1
Na figura 4, a taxa de fluxo gênico retorna ser 0,1 com um tamanho populacional alto (500), porém ocorreram modificações nas frequências alélicas de p: 0.2, 0.35, 0.4, 0.33, 0.18, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1.
Figura 4: frequência alélica X tempo: Tamanho populacional 500; taxa de fluxo 0,1; intervalo de interações 60; número de subpopulações 10; frequências alélicas iniciais: 0.2, 0.35, 0.4, 0.33, 0.18, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1
1) Porque as 10 linhas convergiram para uma única linha na frequência de 0,5?
Porque as populações sofreram o efeito do fluxo gênico, o qual diminui a diferenciação entre essas populações, tornando-as mais homogêneas. Sendo que 0,5 é a média das frequências iniciais de p de todas as populações envolvidas no processo, as migrações aleatórias em todas as populações tendem a atingir o equilíbrio no valor intermediário (0,5).
 2)	Qual é a diferença entre os resultados obtidos nos Exercícios 1 e 2? Explique a causa desta diferença com base no que vimos durante o curso
No exercício 2 observa-se o quanto as subpopulações divergiram aleatoriamente por deriva genética em cada uma delas, tendo em vista o pequeno tamanho amostral insuficiente para homogeneizar as subpopulações fragmentadas, e sabe-se que quanto menor o tamanho populacional, maior é o efeito da deriva. O que não se observa na população 1 devido ao N populacional ser bem maior, o que tende então a uma homogeneização da frequência alélica das populações.
3) No exercício 2, algum dos 10 alelos foi fixado/extinto? Se sim, explique por qual razão esse mesmo alelo diminui de frequência/retorna à população, respectivamente?
Sim, isso acontece porque o fluxo gênico pode introduzir novos alelos em uma população, aumentando assim a sua variabilidade genética, porém com a introdução de novos alelos (q) a frequência de outros que já existiam (p) diminuem. Mas a recuperação da sua frequência é possível caso através do próprio fluxo gênico este alelo seja devolvido novamente a população através de novos acasalamentos com uma nova população.
4)Qual é a diferença entre os resultados obtidos para os exercícios 1 e o gráfico apresentado na aula expositiva (figura abaixo). Explique
O gráfico utilizado na aula expositiva não leva em consideração os efeitos da Deriva genética sobre esta população hipotética, ao contrário do gráfico 1 da simulação onde as populações estão sofrendo os efeitos da deriva, apesar de tratar-se de uma população grande e os efeitos serem pequenos, eles existem.
5)Qual é a diferença entre os resultados obtidos para os exercícios 1 e 3? Explique
No gráfico 1 a taxa de fluxo gênico é maior (0,1) que no gráfico 3 (0,01), onde é possível observar neste último que as frequências ficaram praticamente constantes ao longo das gerações, apresentando uma variação muito pequena, da sua frequência inicial, isto porque os alelos não estão entrando com a mesma quantidade e velocidade que nas populações do gráfico 1, ou seja, quanto menor a taxa, menos alelos entrarão na população.
6) Comparando os exercícios 1 e 4, porque a linha após a convergência mudou de frequência final e qual é esta frequência?
Apesar do tamanho da população, a taxa de fluxo gênico, os intervalos de interações e o número de populações serem exatamente os mesmos para os dois exercícios, as frequências alélicas iniciais de p diferem entre os dois exercícios.
Já é sabido que as migrações aleatórias tendem a atingir o equilíbrio nas populações no valor da média dessas frequências, portanto, para o gráfico 1 onde as frequências iniciais eram: 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.55, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1, e a média era 0,5 as populações convergiam dentro deste limite. Já no gráfico 4, onde as frequências iniciais eram 0.2, 0.35, 0.4, 0.33, 0.18, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 e 0.1, a média é 0,29, por isso as populações irão convergir em torno desse valor
CONCLUSÃO
As simulações no programa Populus (Simulations of Population Biology) versão 6.0 possibilitam a observação de alterações nas frequências alélicas, desviando-as do equilíbrio de Hardy Weinberg, segundo o qual as frequências gênicas não se alteram ao longo das gerações e as frequências genotípicas entram em equilíbrio em um única geração. O Fluxo gênico e a deriva genética são alguns dos eventos evolutivos que alteram essas frequências ao longo do tempo.
A deriva genética é um evento aleatório e que leva à fixação ou a eliminação de alelos totalmente ao acaso, diminuindo a variação existente, sendo mais proeminente em populações pequenas. O fluxo gênico leva à homogeneização das frequências alélicas entre populações. 
Portanto, esses entre outros eventos são responsáveis por alterar o equilíbrio de Hardy Weinberg, que serve apenas como um modelo para compararmos o esperado com o que observamos nas populações naturais.
REFERÊNCIAS
FALCONER, D.S.; MACKAY, T.F.C. introduction to quantitative genetics. 4 ed. Edinburgh: Longaman Group. 464p. 1998.
FELSENSTEIN, J. Theoretical Evolutionary Genetics. Washington: University of Washington, 2007.
FREEMAN, S.; HERRON. J.C. Evolutionary analysis. 2. Ed. Upper Saddle River: Prentice- Hall, 2001. 704p.
FUTUYMA, D.J. Biologia evolutiva. Ribeirão Preto: Sociedade Brasileira de Genética,1992. 631p.
GUEDES, F.B. Genéticadaconserv ação como uma ferramenta para avaliar os problemas populacionais da fragmentação de Habitat. Monografia (graduação em Ciências Biológicas) Universidade Federal do Paraná. 43 p. Curitiba, 2004
NEIGEL, J.E. A comparision of alternative strategies for estimating gene flow from genetic markers. Annual Review Ecology Systematics, v.28, p.105-128, 1997.
PERECIN, M.B. Diversidade genética em populações naturais de espécies de Espinheira-Santa, Maytenus aquifolia Mart. e M. ilicifolia Mart. ex Reiss. Piracicaba: Departamento de Genética, ESALQ/USP, 2000. 134p. Tese (Doutorado em Agronomia).
FUTUYMA, D.J. Biologia evolutiva. Ribeirão Preto: Sociedade Brasileira de Genética, 1992. 631p.
SEOANE, C. E., KAGEY AMA, P. Y. & SEBBENN, A. M. 2000. Efeitos da fragmentação flores~l na estrutura genética de populações de Esenbeckia leiocarpa Engl. (Guarantã). S~ientia Forestalis, v. 57, p. 123-139.
SLATKIN, M. Gene flow in natural populations. Annual Review of Ecology and Systematics, Palo Alto, v. 16, p. 393-430, 1985