Fundamentos de Genética da Conservação

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Capítulo 1
Introdução
Espécies ameaçadas geralmente declinam devido à perda de 
habitat, sobre-exploração, introdução de espécies e poluição. Além 
disso, em populações de tamanhos pequenos fatores estocásticos 
(demográfi cos, ambientais, genéticos e catastrófi cos) aumentam o 
seu risco de extinção. A genética da conservação é o uso da teoria 
e técnicas genéticas para reduzir os riscos de extinção em espécies 
ameaçadas.
Termos
Biodiversidade, biorecursos, 
catástrofes, estocasticidade 
demográfi ca, ecoserviços, 
em perigo, estocasticidade 
ambiental, potencial evolutivo, 
vórtex de extinção, forense, 
diversidade genética, deriva 
genética, estocasticidade 
genética, endogamia, depressão 
endogâmica, expurgo, especiação, 
estocástico, ameaçado, vulnerável
Seleção de espécies ameaçadas:
Sentido horário: panda (China), 
uma orquídea Australiana, cacatua 
de palmeira (Austrália), tuatara 
(Nova Zelândia), sapo fl echa 
venenoso (América do Sul), peixe 
pulmonado (Austrália), pinheiro 
Wollemi (Austrália) e borboleta-
de-cauda-de-andorinha da Córsega.
INTRODUÇÃO2
A sexta “extinção”
Biodiversidade é a variedade de ecossistemas, espécies, populações 
dentro de espécies, e diversidade genética entre e dentro dessas popu-
lações. A diversidade biológica do planeta está sendo rapidamente re-
duzida como conseqüência direta e indireta das atividades humanas. 
Embora não conhecido, um grande número de espécies já foi extinto, 
enquanto muitas outras têm tamanhos populacionais reduzidos que 
as colocam em risco. Muitas espécies atualmente necessitam da inter-
venção humana para assegurar sua sobrevivência.
A escala do problema é enorme e tem sido chamada de a “sexta 
extinção”, uma vez que sua magnitude se compara as outras cinco ex-
tinções em massa reveladas por registros geológicos. Extinção é uma 
parte natural do processo evolutivo, no qual as espécies tipicamente 
persistem por aproximadamente 5-10 milhões de anos. Quando as ex-
tinções são balanceadas pela origem de novas espécies (especiação), 
a biodiversidade é mantida. Extinções em massa, tais como os cata-
clismos cósmicos que eliminaram muito da fl ora e fauna no fi nal do 
Cretáceo, a 65 milhões de anos atrás, são diferentes. Foram necessários 
muitos milhões de anos para a proliferação de mamíferos e plantas an-
giospermas para substituir os dinossauros e as plantas gimnospermas 
existentes anteriormente. A sexta extinção é igualmente dramática. As 
espécies estão sendo perdidas em taxas que ultrapassam a origem de 
novas espécies e, diferente das extinções em massa anteriores, esta é 
principalmente devido às atividades humanas.
A genética da conservação, assim como todas as disciplinas que 
compõem a biologia da conservação, é motivada pela necessidade de 
reduzir as taxas atuais de extinção e preservar a biodiversidade.
Por que preservar a biodiversidade?
Os humanos obtêm muitos benefícios diretos e indiretos do mundo 
vivo. Assim, temos interesse em conservar a biodiversidade pelos re-
cursos que usamos, pelos ecoserviços que ela nos proporciona, pelo 
prazer que nos dá os organismos vivos, e por questões éticas.
Os biorecursos incluem todos os nossos alimentos, muitas drogas 
farmacêuticas, fi bras naturais, borracha, madeira, etc. Seu valor é de 
muitos bilhões de dólares anuais. Por exemplo, cerca de 25% de todas 
as prescrições farmacêuticas nos Estados Unidos contêm ingredientes 
ativos derivados de plantas. Além disso, o mundo natural contém mui-
tos recursos novos potencialmente úteis. Formigas sintetizam novos 
antibióticos que estão sendo investigados para a medicina humana, 
a seda das aranhas é mais forte, proporcionalmente ao peso, do que o 
aço, e pode proporcionar a base para o desenvolvimento de fi bras leves 
de alta elasticidade, etc.
Ecoserviços são funções biológicas essenciais que benefi ciam as pes-
soas, cedidas sem nenhum custo pelos organismos vivos. Os exemplos 
incluem a produção do oxigênio pelas plantas, o controle do clima 
pelas fl orestas, o ciclo dos nutrientes, a purifi cação da água, o controle 
natural das pestes, e a polinização de plantas cultivadas. Em 1997, 
A diversidade biológica do 
planeta está sendo rapidamente 
exaurida como conseqüência 
das ações humanas
Quatro justifi cativas para a 
manutenção da biodiversidade 
são: valor econômico dos 
biorecursos; ecoserviços; valor 
estético; e direitos de vida dos 
organismos
ESPÉCIES EM PERIGO E EXTINTAS 3
Tabela 1.1 | Extinções registradas, de 1600 até o presente, para espécies 
distribuídas em continentes e ilhas de todo o mundo
Taxa Total
Porcentagem de 
taxa extintas
Porcentagem de 
extinções em ilhas
Mamíferos 85 2,1 60
Aves 113 1,3 81
Répteis 21 0,3 91
Anfíbios 2 0,05 0
Peixes 23 0,1 4
Invertebrados 98 0,01 49
Plantas com fl ores 384 0,2 36
Fonte: Primack (2002).
estes serviços foram avaliados em U$ 33 trilhões (1012) por ano, quase o 
dobro dos U$ 18 trilhões anuais do produto nacional global.
Muitos humanos desfrutam do prazer oferecido (valor estético) 
pelos organismos vivos, expresso no cultivo de plantas ornamentais, 
na manutenção de animais de estimação, nas visitas aos zoológicos, 
no ecoturismo e no acompanhamento de documentários sobre a vida 
selvagem. Isso se traduz em valor econômico direto. Por exemplo, es-
tima-se que os coalas contribuam com US$ 750 milhões anuais para a 
indústria de turismo Australiana.
As justifi cativas éticas para a conservação da biodiversidade são 
simplesmente que nossa espécie não tem o direito de levar outras 
espécies à extinção, o que se compara ao horror do genocídio entre 
populações humanas.
Espécies em perigo e extintas
Extinções registradas
As extinções registradas desde 1600 para diferentes grupos de ani-
mais e plantas, em ilhas e continentes, são dados na Tabela 1.1. Em-
bora mais de 700 extinções tenham sido registradas até o presente, 
a proporção de espécies que se extinguiram é pequena, represen-
tando apenas 1-2% nos mamíferos e aves. Entretanto o padrão das 
extinções é preocupante, uma vez que as taxas de extinção têm, no 
geral, aumentado com o tempo (Fig. 1.1) e muitas espécies estão ago-
ra ameaçadas. Além disso, muitas extinções devem ter ocorrido sem 
terem sido registradas. A perda de habitat pode ter resultado na 
extinção de muitas espécies não descritas, especialmente de inver-
tebrados, plantas e microorganismos. Provavelmente pouquíssimas 
espécies novas devem ter evoluído para substituir aquelas perdidas 
nesse intervalo de tempo.
A maioria das extinções registradas, e uma proporção signifi cativa 
das espécies atualmente ameaçadas, estão em ilhas (Tabela 1.1). Por 
exemplo, 81% de todas as aves extintas viveram em ilhas, número qua-
tro vezes maior que a proporção de espécies de aves que vivem em 
ilhas. 
Mais de 800 extinções foram 
documentadas desde o início 
dos registros em 1600, a 
maioria sendo de espécies de 
ilhas
INTRODUÇÃO4
São classifi cadas como 
ameaçadas 18 % das espécies 
animais vertebrados, 29 % 
de invertebrados e 49 % das 
espécies de plantas
As projeções indicam elevadas 
taxas de extinção no futuro 
próximo
Espécies ameaçadas são aquelas 
com alto risco de extinção 
imediata
1600
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
1700 1800 1900 2000
P
e
rc
e
n
ta
ge
 o
f 
ta
x
o
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 b
e
co
m
in
g
e
x
ti
n
ct
Year
Birds
Mammals
Extensãoda ameaça 
A IUCN, a União para a Conservação Mundial, defi ne como ameaçadas 
as espécies com um alto risco de extinção dentro de um curto perí-
odo de tempo. Estas espécies ameaçadas são classifi cadas dentro das 
categorias criticamente em perigo, em perigo e vulneráveis. Em peixes, 
anfíbios, répteis, aves e mamíferos, a IUCN classifi cou 30%, 21%, 25%, 
12% e 24% das espécies avaliadas, respectivamente, como ameaçadas. 
Das 4763 espécies de mamíferos, 3,8% estão criticamente em perigo, 
7,1% em perigo e 13,0% vulneráveis, enquanto que os 76% restantes são 
considerados em baixo risco. A situação é similar em invertebrados 
com 29% das espécies avaliadas classifi cadas como ameaçadas.
 A situação em plantas é ainda mais alarmante. A IUCN classifi -
cou 49% das plantas como ameaçadas, com 53% dos musgos, 23% das 
gimnospermas, 54% das dicotiledôneas e 26% das monocotiledôneas 
ameaçadas. Há considerável incerteza sobre esses dados, com exceção 
dos dados de mamíferos, aves e gimnospermas, uma vez que muitas 
espécies não foram avaliadas nos demais grupos. Estimativas para mi-
croorganismos não estão disponíveis, já que o número de espécies para 
este grupo não é conhecido.
Projeção das taxas de extinção
Com o aumento contínuo das populações humanas e o impacto pre-
visto sobre a vida selvagem, existe um consenso de que as taxas de 
extinção deverão acelerar marcadamente, por até mil vezes ou mais 
que a taxa ‘normal’ deduzida dos registros fósseis.
O que é uma espécie ameaçada?
A classifi cação da IUCN em criticamente em perigo, em perigo, vulne-
rável e baixo risco refl ete graus de risco de extinção. Elas são defi nidas 
em termos de taxas de declínio no tamanho populacional, restrições 
na área do habitat, o tamanho populacional atual e/ou a probabilidade 
de extinção prevista quantitativamente. Espécies criticamente em pe-
rigo são aquelas que exibem qualquer uma das características descritas 
sob os itens A-E na Tabela 1.2, por exemplo, redução de ≥80% do tama-
nho populacional nos últimos 10 anos ou três gerações, ou uma área 
TRADUZIR
 Fig. 1.1 Mudanças mundiais nas 
taxas de extinção ao longo do 
tempo em mamíferos e pássaros 
(depois de Smith et al.1995). As 
taxas de extinção geralmente têm 
aumentado em períodos de 50 
anos sucessivos.
O QUE É UMA ESPÉCIE AMEAÇADA? 5
Listar uma espécie ou 
subespécie como em perigo 
fornece uma base científi ca 
para a proteção legal nacional 
e internacional e pode levar 
a ações corretivas para sua 
recuperação
Tabela 1.2 | Designações de espécies dentro das categorias criticamente em perigo, em perigo ou vulnerável 
(IUCN, 2002). Uma espécie em conformidade com qualquer um dos critérios de A – E na coluna de 
‘Criticamente em perigo’ é defi nida como dentro dessa categoria. Regras similares são aplicadas para as 
categorias ‘Em perigo’ e ‘Vulnerável’.
Critérios (qualquer um de A – E) Criticamente em perigo Em Perigo Vulnerável
A. Redução do tamanho 
populacional atual ou projetado
80% de declínio nos últimos 10 anos
ou três gerações
50% 20%
B. Extensão de ocorrência ou área 
de ocupação
< 100 km2 < 5.000 km2 < 20.000 km2
< 10 km2 e dois dos itens seguintes: < 500 km2 < 2.000 km2
(1) severamente fragmentada ou 
ocorrência conhecida em um
único local
(2) declínio continuo e
(3) fl utuações extremas
≤ 5 locais ≤ 10 locais
C. Tamanho populacional e declínio 
contínuo estimado, ou população 
severamente fragmentada
< 250 indivíduos maduros < 2500 < 10.000
D. Tamanho populacional estimado < 50 indivíduos maduros < 250 < 1.000
E. Análise quantitativa mostrando 
a probabilidade de extinção na 
natureza
Pelo menos 50% nos próximos
10 anos ou três gerações, ou o
que for maior
20% em 20 anos, 
ou cinco gerações
10% em
100 anos
de ocupação ≤100 quilômetros quadrados, ou uma população estável 
de ≤250 adultos maduros, ou uma probabilidade de extinção de ≥50% 
nos próximos 10 anos ou três gerações, ou alguma combinação destes. 
Por exemplo, o rinoceronte de Java, classifi cado como criticamente em 
perigo, sobrevive com somente 65 indivíduos no Sudeste da Ásia e esse 
número continua em declínio.
Da mesma forma, critérios que representam menor grau de amea-
ça são utilizadas para classifi car as espécies nas categorias “em perigo” 
ou “vulneráveis”. Espécies que não se encaixam em nenhum dos crité-
rios da Tabela 1.2 são designadas como em baixo risco de extinção.
Embora existam muitos outros sistemas para categorizar o grau de 
ameaça que são utilizados por alguns paises e estados em particular, a 
IUCN proporciona o único sistema internacional e é a base para a ela-
boração da lista de espécies apresentada no Livro Vermelho das espécies 
ameaçadas da IUCN. No geral, usamos os critérios da IUCN em todo 
este livro.
Importância da listagem
O reconhecimento da ameaça é a base para a proteção legal das 
espécies. Muitos países possuem, por exemplo, Leis de Espécies Ame-
açadas que proporcionam uma proteção legal a elas e estabelecem a 
formulação de planos de recuperação. Adicionalmente, espécies amea-
çadas são protegidas do comércio por países que assinaram a Conven-
ção sobre o Comércio Internacional de Espécies Ameaçadas (CITES).
INTRODUÇÃO6
Os fatores primários que 
contribuem para as atuais 
extinções são perda de habitat, 
introdução de espécies, 
sobre-exploração e poluição. 
Esses fatores são gerados pelo 
homem e estão relacionados 
ao crescimento das populações 
humanas
Fatores ambientais acidentais 
(estocásticos), catastrófi cos, 
demográfi cos e genéticos 
aumentam o risco de extinção 
em populações pequenas
Quais as causas das extinções?
Fatores associados à ação humana
Os fatores primários que contribuem para a extinção estão direta ou 
indiretamente relacionados aos impactos humanos. A população hu-
mana está crescendo exponencialmente e chegou a 6 bilhões em 12 
de outubro de 1999. Até 2050, projeta-se que a população atingirá 8,9 
bilhões de indivíduos, chegando a 10-11 bilhões ao redor de 2070, e 
então declinando. Isto representa um aumento de cerca de 75% sobre 
a população atual. Conseqüentemente, os impactos humanos sobre os 
animais selvagens e plantas irão piorar no futuro próximo.
Fatores estocásticos
Fatores relacionados à ação humana freqüentemente reduzem as 
populações a tamanhos nos quais as espécies fi cam susceptíveis a 
efeitos acidentais ou estocásticos. Estes são fl utuações naturais sen-
tidas por pequenas populações. Eles podem ter origens ambientais, 
catastrófi cas, demográfi cas, ou genéticas. Os fatores estocásticos são 
amplamente discutidos em todo o livro. Mesmo que a causa original 
do declínio da população seja removida, os problemas surgidos em 
pequenas populações persistirão, a menos que os números sejam 
restabelecidos.
Estocasticidade ambiental é a variação randômica imprevisível 
dos fatores ambientais, tais como variação nos níveis de precipitação 
e variação no suprimento de alimento. Estocasticidade demográfi ca 
é a variação nas taxas de nascimento, morte e razão sexual devida 
somente ao acaso. Catástrofes são eventos ambientais extremos de-
vidos a tornados, inundações, inverno severo, etc.
A estocasticidade genética abrange os impactos deletérios da en-
dogamia, a perda da diversidade genética e o acúmulos de mutações 
sobre as espécies. A endogamia (produção de descendentes de pais 
relacionados), na média, reduz a taxa de nascimentos e aumenta a 
taxa de mortalidade (depressão endogâmica) nos descendentes endo-
gâmicos. A perda da diversidade genética reduz a habilidade da po-
pulação de adaptar-se a mudanças ambientais via seleção natural. 
A estocasticidade ambiental e demográfi ca, e oimpacto das ca-
tástrofes, interagem com a diversidade genética e o endocruzamen-
to em seus efeitos adversos sobre as populações. Se as populações 
tornam-se pequenas por alguma razão, elas tornam-se mais endo-
gâmicas, promovendo mais redução no tamanho populacional e 
aumentando a endogamia. Ao mesmo tempo, populações menores 
perdem variação genética (diversidade) e conseqüentemente apre-
sentam uma redução em sua habilidade de se adaptar e evoluir às 
mudanças ambientais. Esta interação entre tamanho populacional 
reduzido, perda da diversidade genética e endogamia é referida 
como vórtex de extinção. As intrincadas interações entre os fatores 
genéticos, demográfi cos, e ambientais pode tornar bastante difícil a 
identifi cação da(s) causa(s) imediata(s) de qualquer evento particular 
de extinção.
O QUE É GENÉTICA DA CONSERVAÇÃO? 7
Pantera da Flórida
O que é genética da conservação?
Genética da conservação é o uso da teoria e técnicas genéticas para 
reduzir o risco de extinção das espécies ameaçadas. Seu objetivo em 
longo prazo é preservar espécies como entidades dinâmicas capazes de 
lidar com mudanças ambientais. A genética da conservação é derivada 
da genética evolutiva e da teoria da genética quantitativa que forma 
a base da seleção de plantas e animais domésticos. Entretanto, estas 
teorias geralmente concentram-se sobre grandes populações onde a 
constituição genética das populações é governada por fatores deter-
minísticos (coefi cientes de seleção, etc.). A genética da conservação é 
agora uma disciplina a parte que focaliza as conseqüências que sur-
gem da redução de uma população, uma vez grande e exogâmica, para 
pequenas unidades onde fatores estocásticos e efeitos da endogamia 
são extremamente importantes.
O campo da genética da conservação também inclui o uso das aná-
lises genéticas moleculares para elucidar aspectos da biologia da espé-
cie relevantes para o seu manejo e conservação.
Os principais temas incluem:
Os efeitos deletérios da endogamia sobre a reprodução e sobrevivên-• 
cia (depressão endogâmica)
Perda da diversidade genética e a habilidade de evoluir em resposta • 
a mudanças ambientais (perda do potencial evolutivo)
Fragmentação das populações e redução do fl uxo gênico• 
Maior importância dos processos estocásticos (deriva genética), em • 
relação à seleção natural, como o principal processo evolutivo
Acumulação e perda (expurgo) de mutações deletérias• 
Manejo genético de pequenas populações em cativeiro e os efeitos • 
adversos da adaptação ao ambiente do cativeiro sobre o sucesso da 
reintrodução
Resolução de incertezas taxonômicas• 
Defi nição de unidades de manejo dentro dos limites das espécies• 
Uso de análises genéticas moleculares em questões forenses e elu-• 
cidação de aspectos da biologia das espécies importantes para a 
conservação
Alguns exemplos são dados abaixo.
Redução do risco de extinção pela minimização da endogamia e da 
perda da diversidade genética
Muitas populações pequenas e ameaçadas são endogâmicas e têm re-
duzido níveis de diversidade genética. Por exemplo, a ameaçada pan-
tera da Flórida sofre de problemas genéticos como evidenciado pela 
baixa diversidade genética e defeitos relacionados à endogamia (pouco 
esperma e anormalidades físicas). Para aliviar esses efeitos, indivíduos 
de sua subespécie mais relacionada do Texas têm sido introduzidos 
nesta população. Populações de cativeiro de muitas espécies ameaça-
das (por exemplo, mico-leão-dourado) são manejadas para minimizar a 
perda da diversidade genética e endogamia.
INTRODUÇÃO8
Pinheiro Wollemi
Pica-pau Picoides borealis
Verme-de-veludo
Identifi cação de espécies ou populações em risco devido a redução 
da diversidade genética
Os leões asiáticos existem na natureza somente em uma pequena popu-
lação na Floresta Gir na Índia e apresentam baixos níveis de diversida-
de genética. Conseqüentemente, eles têm uma habilidade para evoluir 
severamente comprometida, bem como são susceptíveis a riscos demo-
gráfi cos e ambientais. O pinheiro Wollemi, uma espécie Australiana 
recentemente descoberta e conhecida anteriormente somente por re-
gistros fósseis, não contém diversidade genética em centenas de locos 
entre os indivíduos. Seu risco de extinção é extremo. É susceptível a 
um fungo comum (die-back), e todos os indivíduos que foram testados 
foram similarmente susceptíveis. Em conseqüência, instituiu-se um 
programa que envolve manter o local de sua ocorrência em segredo, o 
estabelecimento de quarentena, e a propagação de plantas em outras 
localidades.
Resolução da estrutura de populações fragmentadas
A informação sobre a extensão do fl uxo gênico entre as populações é 
critica para determinar se a espécie requer ajuda humana para trans-
locação de indivíduos de forma a prevenir a endogamia e a perda da 
diversidade genética. Populações naturais do pica-pau Picoides borealis 
(red-cockaded) são fragmentadas, causando diferenciação genética entre 
elas e reduzindo a diversidade genética nas populações pequenas. Con-
seqüentemente parte do manejo dessa espécie envolve a introdução 
(translocação) de indivíduos nas pequenas populações para minimizar 
os riscos de endogamia e de perda da diversidade genética.
Resolução de incertezas taxonômicas
O status taxonômico de muitos invertebrados e plantas inferiores é 
freqüentemente desconhecido. Assim, uma espécie aparentemente de 
baixo risco e amplamente distribuída pode, na realidade, compor um 
complexo de espécies distintas, algumas raras ou ameaçadas. Na Aus-
trália, espécies de tarântulas são aparentemente amplamente distri-
buídas na fl oresta tropical do norte e são coletadas por comerciantes. 
Entretanto, especialistas podem identifi car, mesmo entre os espécimes 
comercializados em lojas especializadas, espécies ainda não descritas, 
algumas das quais podem ser nativas de regiões restritas. Estudos si-
milares têm mostrado que a Austrália é a casa de mais de 100 espécies 
de vermes-de-veludo (Peripatus) distribuídas localmente, ao contrário 
das sete espécies morfológicas de ampla distribuição previamente 
reconhecidas. Até mesmo a tuatara, réptil único da Nova Zelândia, é 
composto de duas espécies ao invés de apenas uma.
Da mesma forma, os marcadores genéticos podem revelar que po-
pulações que pensamos estarem ameaçadas pertencem, de fato, a es-
pécies comuns, atraindo recursos e proteção não merecidos. Análises 
com marcadores moleculares têm demonstrado que o roedor colonial 
ameaçado do grupo Geomys (pocket gopher) da Geórgia, USA é indistin-
guível de uma espécie relacionada mais comum naquela região.
O QUE É GENÉTICA DA CONSERVAÇÃO? 9
Salmão Oncorhynchus kisutch
Marsupial Lasiorhinus krefftii
Wallaby-de-pata-preta
Defi nição de unidades de manejo dentro dos limites das espécies
Populações de uma espécie podem ser adaptadas a ambientes levemen-
te diferentes e serem sufi cientemente diferenciadas para merecerem 
um manejo como unidades separadas. Seus híbridos podem estar em 
desvantagem, algumas vezes apresentando isolamento reprodutivo 
parcial. Por exemplo, o salmão Oncorhynchus kisutch (e muitas outras es-
pécies de peixes) apresenta diferenciação genética entre as populações 
de diferentes localidades geográfi cas. Isso evidencia a adaptação a dife-
rentes condições (morfologia, habilidade de natação e idade de matu-
ração). Assim, elas devem ser manejadas como populações separadas.
Detecção de hibridação
Muitas espécies raras de plantas, peixes salmonídeos e canídeos são 
ameaçados por “hibridação incomum” ao cruzarem com espécies que 
são abundantes no ambiente em que vivem. Análises genéticas mole-
culares têm mostrado que a espécie criticamente em perigo de lobo da 
Etiópia (simianjackal) está sujeito à hibridação com os cães domésticos 
locais.
Amostragem não-invasiva para análises genéticas
Muitas espécies são difíceis de capturar, ou fi cam extremamente estres-
sadas no processo de captura. O DNA dessas espécies pode ser obtido 
de pêlos, penas, descamações de pele, fezes, etc. através de amostra-
gem não-invasiva, e posteriormente amplifi cado, de maneira que es-
tudos genéticos podem ser completados sem perturbar o animal. Por 
exemplo, o marsupial Lasiorhinus krefftii (hairy-nosed wombat) do norte 
da Austrália, criticamente em perigo, é um animal noturno que vive 
em buracos e que somente pode ser capturado com difi culdade. Sua 
captura deixa-os estressados e eles aprendem a evitar as armadilhas. 
A amostragem tem sido realizada colocando-se fi tas adesivas na entra-
da de suas tocas, o que permite a coleta de pêlos quando os animais 
saem destas. O DNA obtido de forma não-invasiva pode ser usado para 
identifi car indivíduos, determinar padrões de cruzamentos e estrutu-
ra populacional, e medir níveis de diversidade genética.
Defi nição de locais para reintrodução
As análises moleculares podem fornecer informações adicionais a 
respeito da distribuição histórica das espécies, expandindo as possi-
bilidades para as ações conservacionistas. Por razões ecológicas, as 
reintroduções devem ocorrer preferivelmente dentro da distribuição 
histórica da espécie. O marsupial australiano Lasiorhinus krefftii exis-
te em uma única população de aproximadamente 100 animais em 
Clermont, Queensland, Austrália. Amostras de DNA obtidas de pele 
de museu identifi caram uma população extinta de um marsupial em 
Deniliquin, New South Wales, como pertencendo a esta espécie. Assim, 
Deniliquin é um local potencial para reintroduções. Similarmente, 
informações resultantes da genotipagem de DNA de ossos sub-fósseis 
revelaram que o pato de Laysan, atualmente classifi cado como em pe-
rigo, anteriormente existia em outras ilhas além de sua atual distribui-
ção nas Ilhas Havainas.
INTRODUÇÃO10
Baleia-jubarte
Escolha das melhores populações para reintrodução
Populações de ilhas são consideradas uma fonte genética valiosa para 
restabelecimento de populações do continente, particularmente na 
Austrália e Nova Zelândia. Entretanto, análises genéticas moleculares 
revelaram que a população do wallaby-de-pata-preta de rochedos da 
Ilha Barrow, Austrália (uma fonte potencial de indivíduos para rein-
trodução no continente) apresenta variação genética extremamente 
baixa e reduzida taxa reprodutiva (devido a endogamia). Algumas 
populações do continente, numericamente menores e mais ameaça-
das, são geneticamente mais saudáveis e são, dessa forma, fontes mais 
apropriadas de animais para reintroduções em outras localidades do 
continente. Alternativamente, o agrupamento de várias populações de 
diferentes ilhas poderia proporcionar uma população geneticamente 
saudável e adequada para propósitos de reintrodução.
Análise forense
Os métodos de genética molecular são amplamente aplicados para pro-
ver evidências forenses em casos de litígios. Estas incluem a detecção 
de caça e coletas ilegais. A venda de carne de baleias ameaçadas para 
consumo tem sido detectada através da análise de amostras no Japão e 
Coréia do Sul. Seqüências de DNA mitocondrial mostraram que cerca 
de 9 % da carne de baleia vendida provêm de espécies protegidas, ao 
invés de serem de baleias-minke caçadas legalmente. Métodos têm sido 
desenvolvidos para identifi car a espécie de origem usando pequenas 
quantidades de DNA isolado de nadadeiras de tubarões, e trabalhos 
estão em andamento para identifi car a presença de ossos de tigres nos 
remédios asiáticos.
Entendimento da biologia das espécies
Muitos aspectos da biologia das espécies podem ser determinados 
usando análises genéticas moleculares. Por exemplo, padrões de cruza-
mento e sistemas de reprodução são freqüentemente difíceis de serem 
determinados em espécies ameaçadas. Estudos usando marcadores ge-
néticos provaram que fêmeas da tartaruga marinha cabeçuda cruzam 
com vários machos. O sistema de reprodução em muitas plantas tem 
sido estabelecido usando-se análises genéticas. A sexagem de aves é 
freqüentemente difícil, resultando em vários casos onde duas aves do 
mesmo sexo foram colocadas juntas para acasalar. Métodos de genética 
molecular estão agora disponíveis para a sexagem de aves sem recorrer 
a cirurgias. A paternidade pode ser determinada em muitas espécies, 
incluindo chipanzés. Os ursos marrons ameaçados dos Pirineus são 
noturnos, reservados e perigosos. Métodos baseados na análise do DNA 
de pêlos e fezes têm sido desenvolvidos para realizar o censo desses ani-
mais. Indivíduos podem ser sexados e individualmente identifi cados.
Conhecer os padrões de migração e dispersão é freqüentemente 
crítico para assegurar a sobrevivência das espécies. Estes são difíceis de 
serem diretamente determinados, mas podem ser inferidos usando-se 
análises genéticas. 
Cada um desses aspectos será explicado nos capítulos que se 
seguem.
LEITURAS SUGERIDAS 11
LEITURAS SUGERIDAS
Frankham, R., J. D. Ballou & D. A. Briscoe. 2002. Introduction to Conservation 
Genetics. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Comprehensive 
textbook of conservation genetics. Chapter 1 has an extended 
treatment of these topics, plus references.
IUCN. 2002. Red List of Threatened Species. Website with full details of the 
international recognized IUCN categorization system for designating 
threatened species, plus up-to-date summaries of the proportions of 
species threatened in different major groups and categorization lists 
for animals and links to a plant database.
Leakey, R. & R. Lewin. 1995. The Sixth Extinction: Biodiversity and its Survival. 
Phoenix, London. Account of the biodiversity crisis written for a 
general audience.
Meffe, G. K. & C. R. Carroll. 1997. Principles of Conservation Biology, 2nd edn. 
Sinauer, Sunderland, MA. Basic textbook in conservation biology, with 
a reasonable coverage of genetic issues.
Primack, R. B. 2002. Essentials of Conservation Biology, 3rd edn. Sinauer, 
Sunderland, MA. Basic textbook in conservation biology with a good, 
but limited coverage of genetic issues.
Capítulo 2
Diversidade Genética
A diversidade genética é necessária para as populações se 
adaptarem às mudanças ambientais. Populações grandes de 
espécies naturalmente exogâmicas geralmente têm ampla 
diversidade genética, mas esta é tipicamente reduzida nas espécies 
em perigo.
Termos
Diversidade alélica, aloenzima, 
polimorfi smo de tamanho de 
fragmentos amplifi cados (AFLP), 
fi ngerprint de DNA, eletroforese, 
valor adaptativo, genoma, equilíbrio 
de Hardy-Weinberg, herdabilidade, 
hermafrodita, heterozigosidade, 
íntrons, loco, microssatélite, 
DNA mitocondrial (DNAmt), 
monomórfi co, carga genética, 
exogamia, reação em cadeia da 
polimerase (PCR), polimorfi smo, 
sonda, caráter quantitativo, 
variação genética quantitativa, locos 
de caracteres quantitativos (QTL), 
polimorfi smo de DNA amplifi cado 
ao acaso (RAPD), polimorfi smo 
de tamanho em fragmento de 
restrição (RFLP), substituição 
silenciosa, polimorfi smo de 
substituição em um único 
nucleotídeo (SNP), substituições 
sinônimas
Um jabuti de Galápagos e 
um eletroferograma de um 
sequenciador de DNA ilustrando 
a diversidade genética em um loco 
de microssatélite entre indivíduos 
dessa espécie
IMPORTÂNCIA DA DIVERSIDADE GENÉTICA 13
Importância da diversidade genética
A IUCN, a primeira organização internacional para a conservação, 
reconhece a necessidade de conservar a diversidadegenética como 
uma das três prioridades globais de conservação. Existem dois aspec-
tos principais e relacionados. Primeiro, a mudança ambiental é um 
processo contínuo e a diversidade genética é necessária para as popu-
lações evoluírem e se adaptarem a tais mudanças. Segundo, a perda da 
diversidade genética está geralmente associada com a endogamia e a 
redução geral na reprodução e sobrevivência (valor adaptativo).
Programas de reprodução em cativeiro e manejo da vida silvestre 
geralmente reconhecem a importância de minimizar a perda da diver-
sidade genética e a endogamia. As ações de manejo para populações 
em cativeiro incluem a consulta à pedigrees para o estabelecimento de 
casais para a reprodução ou para a escolha de indivíduos para reintro-
dução na natureza. Os níveis de diversidade genética são analisados e 
monitorados nas populações selvagens de espécies em perigo, e o fl uxo 
gênico entre populações selvagens isoladas pode ser aumentado.
Este capítulo discute a base dos dois principais aspectos relaciona-
dos à diversidade genética, defi ne o que ela é, descreve métodos para 
medi-la e faz uma revisão das evidências de sua amplitude nas espécies 
que estão ou não em perigo. 
O que é a diversidade genética?
A diversidade genética é manifestada por diferenças em muitos carac-
teres, incluindo a cor dos olhos, da pele e do cabelo nos humanos, cor 
e padrões de bandamento das conchas dos caracóis, cor das fl ores nas 
plantas, e diferenças nas proteínas, enzimas e seqüências de DNA de 
quase todos os organismos.
Os genes são seqüências de nucleotídeos em uma região particular 
(loco) de uma molécula de DNA. A diversidade genética representa se-
qüências ligeiramente diferentes. Por sua vez, variantes da seqüência 
do DNA podem ser expressas em diferenças na seqüência de aminoá-
cidos da proteína codifi cada pelo loco. Tal variação na proteína pode 
ocasionar diferenças em funções bioquímicas, morfológicas ou com-
portamentais que causam diferenças nas taxas reprodutivas, de sobre-
vivência ou no comportamento dos indivíduos.
A terminologia usada para descrever a diversidade genética é defi -
nida na Tabela 2.1. A diversidade genética é geralmente descrita usan-
do polimorfi smo, heterozigosidade média, e diversidade alélica. Por 
exemplo, a análise eletroforética de aloenzimas (ver adiante) em leões 
Africanos revelou que seis dos 26 locos que codifi cam proteínas (23%) 
eram variáveis (polimórfi cos), 7,1% dos locos, em média, eram hetero-
zigotos, e que existia uma média de 1,27 alelos por loco (diversidade 
alélica). Estes níveis de diversidade genética são típicos de variação 
eletroforética para mamíferos não ameaçados. Ao contrário, leões Asi-
áticos em perigo têm pouca diversidade genética.
A diversidade genética é 
o material bruto sobre a 
qual a seleção natural atua 
para permitir a adaptação e 
evolução dos organismos e a 
sua adequação às mudanças 
ambientais. A perda da 
diversidade genética reduz 
o potencial evolutivo e 
está também associado 
com a redução do sucesso 
reprodutivo.
Diversidade genética é a 
variedade de alelos e genótipos 
presentes no grupo sob estudo 
(populações, espécies ou grupos 
de espécies)
Leão Asiático
DIVERSIDADE GENÉTICA14
Medindo a diversidade genética
Técnicas moleculares tais como eletroforese de aloenzimas ou genoti-
pagem de microssatélites (ver abaixo) medem a diversidade genética 
em locos individuais. 
A composição genética de uma 
população é geralmente descrita 
em termos de freqüências 
dos alelos, número de alelos e 
heterozigosidade
Tabela 2.1 | Terminologia usada para descrever a diversidade genética.
Loco (plural locos) A região em um cromossomo na qual um gene em particular está localizado. A seqüência 
nucleotídica em um loco pode codifi car para uma estrutura ou função particular, por exemplo, o segmento do DNA 
codifi cando para a enzima álcool desidrogenase é um loco separado daqueles que codifi cam para as hemoglobinas. 
Locos moleculares tais como microssatélites (ver abaixo), são simplesmente segmentos de DNA que podem ter 
produtos não funcionais. 
Alelos Variantes diferentes da seqüência nucleotídica em um mesmo loco (gene) em cromossomos homólogos, e.g. A
1
, 
A
2
, A
3
, A
4
, etc.
Genótipo A combinação de alelos presente em um loco em um individuo, por exemplo, A
1
A
1
, A
1
A
2
, ou A
2
A
2
. 
Genótipos são heterozigotos (A
1
A
2
) ou homozigotos (A
1
A
1
 ou A
2
A
2
). 
Genoma O material genético completo de uma espécie, ou indivíduo; a seqüência nucleotídica inteira do DNA, 
incluindo todos os locos e todos os cromossomos.
Homozigoto Um indivíduo com duas cópias do mesmo alelo em um loco, por exemplo, A
1
A
1
.
Heterozigoto Um indivíduo com dois alelos diferentes em um loco, por exemplo, A
1
A
2
.
Freqüência alélica A freqüência relativa de um alelo particular em uma população (freqüentemente referido como 
freqüência gênica). Por exemplo, se uma população de uma espécie diplóide tem 8 indivíduos A
1
A
1
 e 2 indivíduos 
A
1
A
2
, então existem 18 copias do alelo A
1
 e 2 do alelo A
2
. Assim, o alelo A
1
 tem uma freqüência de 0,9 e o alelo A
2
 
uma freqüência de 0,1.
Polimórfi co A presença em uma espécie de dois ou mais alelos em um loco, por exemplo, A
1 
e A
2
. Locos polimórfi cos 
são geralmente defi nidos como tendo o alelo mais freqüente em uma freqüência menor que 0,99 ou menor que 0,95 
(para minimizar problemas com diferentes tamanhos amostrais). 
Monomórfi co Um loco é monomórfi co numa população se este possui somente um alelo, por exemplo, A
1
. Todos os 
indivíduos são homozigotos para o mesmo alelo. Ausência de diversidade genética.
Proporção de locos polimórfi cos (P) Número de locos polimórfi cos / número total de locos amostrados. Por 
exemplo, se 3 de 10 locos amostrados são polimórfi cos e 7 são monomórfi cos,
P
3
= 0,3
10
=
Heterozigosidade média (H) Soma das proporções de heterozigotos em todos os locos / número total de locos 
amostrados. Por exemplo, se as proporções de heterozigotos em 10 locos em uma população são 0,2, 0,4, 0,1, 0, 0, 0, 
0, 0, 0 e 0, então 
H
(0,2 0,4 0,1 0 0 0 0 0 0 0)
= 0,07
10
+ + + + + + + + +
=
Em geral, são empregadas as heterozigosidades esperadas (ver abaixo), considerando que estas são menos sensíveis 
ao tamanho amostral do que a heterozigosidade observada. Em populações com acasalamento ao acaso, as 
heterozigosidades observada e esperada são usualmente similares.
Diversidade alélica (A) Média do número de alelos por loco. Por exemplo, se o número de alelos em 10 locos são 2, 
3, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1 e 1, então
A
(2 3 2 1 1 1 1 1 1 1)
= 1,4
10
+ + + + + + + + +
=
MEDINDO A DIVERSIDADE GENÉTICA 15
Tabela 2.2 | Números e freqüências para cada genótipo do loco que 
codifi ca a proteína da clara do ovo em patos-eider da Escócia. Os 
indivíduos foram genotipados por eletroforese de proteínas. R refere-se 
ao alelo de migração mais rápida e L ao mais lento.
Genótipos
RR RL LL Total
Números 37 24 6 67
Freqüência genotípica 0,552 0,358 0,090 1,00
Fonte: Milne & Robertson (1965).
As informações que coletamos fornecem os números de cada genótipo 
num loco. Isso é ilustrado para o loco de uma proteína da clara do 
ovo do pato-eider escocês, uma espécie que foi severamente reduzida 
devido a caça para obtenção de penas para a confecção de travesseiros 
(Tabela 2.2). As freqüências genotípicas são calculadas a partir da pro-
porção de cada genótipo na amostra total (por exemplo, freqüência 
genotípica de RR = 37/67 = 0,552).
Os resultados são geralmente descritosna forma de freqüências 
alélicas, ao invés de freqüências genotípicas. Usamos as letras p e q 
para representar as freqüências relativas para os dois alelos no loco. A 
freqüência do alelo R (p) é simplesmente a proporção de todos os alelos 
examinados que são R. Note que dobramos o número de cada homo-
zigoto e do total, uma vez que os patos são diplóides (cada ave herdou 
uma cópia do loco de cada pai).
(2 × FF) + FS
=
2 × Total
p
 
(2.1)
O cálculo no Exemplo 2.1 mostra que 73% dos alelos neste loco corres-
pondem ao alelo R e 27% ao L.
Eider ducks
TRADUZIR
Exemplo 2.1 Cálculo das freqüências dos alelos R e L em um loco de 
proteína da clara do ovo do pato-eider
A freqüência para o alelo R (p) é obtida como segue:
=
(2 × 37) + 24
= 0,73
2 × 67
p
e para L (q) como
×
=
(2 × 6) + (1 24)
= 0,27
(2 × 67)
q
A soma de suas freqüências é igual a 1,00, isto é
= 0,73 + 0,27 = 1,00p + q
As freqüências alélicas também podem ser descritas como 
porcentagens.
DIVERSIDADE GENÉTICA16
A medida da diversidade genética em um loco é expressa como hete-
rozigosidade. A heterozigosidade observada (H
o
) é simplesmente a pro-
porção dos indivíduos amostrados que são heterozigotos. Por exemplo, 
a freqüência de heterozigotos no loco da proteína da clara do ovo no 
pato-eider é 24/67 = 0,36 (Tabela 2.2). Em geral, quando comparamos a 
amplitude da diversidade genética entre populações ou espécies usa-
mos a heterozigosidade média (Tabela 2.1).
Diversidade Alélica
O número médio de alelos por loco (diversidade alélica) também é 
usado para caracterizar o nível de diversidade genética. Por exemplo, 
existem dois alelos no loco determinando diferenças na proteína da 
clara do ovo nos patos-eider e três alelos num loco de microssatélite em 
tendilhões-de-Laysan, descrito abaixo no Exemplo 2.2. Quando mais de 
um loco é estudado, a diversidade alélica (A) é a média do número de 
alelos de todos os locos (Tabela 2.1). Por exemplo, o leão Africano tem 
um total de 33 alelos em 26 locos de aloenzimas amostrados, então 
A = 33/26 = 1,27.
Examinemos agora os fatores que infl uenciam as freqüências dos 
alelos e genótipos em uma população, e a relação entre as freqüências 
alélicas e genótipicas sob o pressuposto de união aleatória dos gametas 
(equivalente ao cruzamento ao acaso).
Equilíbrio de Hardy-Weinberg
Vamos iniciar com o caso mais simples – o de uma população gran-
de onde o cruzamento é ao acaso e não existe mutação, migração ou 
seleção. Neste caso, a freqüência dos alelos e genótipos atinge um 
equilíbrio depois de apenas uma geração. O equilíbrio é chamado de 
equilíbrio de Hardy-Weinberg, em homenagem a seus propositores. 
Embora simples, o equilíbrio de Hardy-Weinberg é crucial na genéti-
ca da conservação e genética evolutiva. Ele proporciona a base para 
detectar desvios do acasalamento ao acaso, para testar a ocorrência 
de seleção, modelar os efeitos da endogamia e seleção, e estimar as 
freqüências alélicas em locos que mostram dominância.
Este caso simples pode ser apresentado como um modelo matemá-
tico que mostra as relações entre as freqüências dos alelos e genóti-
pos. Assuma que estamos trabalhando com um loco com dois alelos 
A
1
 e A
2
 com freqüências relativas de p e q (p + q = 1) numa população 
grande onde os cruzamentos ocorrem ao acaso. Imagine organismos 
marinhos hermafroditas (no qual cada indivíduo libera esperma e 
ovos) espalhando seus gametas na água, de maneira que espermatozói-
des e ovos unem-se ao acaso (Tabela 2.3). Uma vez que a freqüência do 
alelo A
1
 na população é p, a freqüência dos espermatozóides ou ovos 
carregando este alelo também é p. A probabilidade de um espermato-
zóide carregando A
1
 unir-se com um ovo carregando o mesmo alelo e 
produzir um zigoto A
1
A
1
 é, portanto, p x p = p2, e a probabilidade de 
um espermatozóide A
2
 fertilizar um ovo A
2
, para produzir um zigoto 
A
2
A
2
 é, da mesma forma, q x q = q2. Zigotos heterozigotos podem ser 
produzidos de duas formas, não interessando qual gameta contribui 
A heterozigosidade é a medida 
mais comumente utilizada 
para caracterizar a diversidade 
genética para um loco
A diversidade alélica também 
é usada para caracterizar a 
diversidade genética
Em populações grandes onde a 
reprodução ocorre ao acaso, as 
freqüências alélicas e genotípicas 
em um loco autossômico 
atingem o equilíbrio após uma 
geração quando não existe 
a atuação de nenhuma força 
(ausência de mutação, migração 
ou seleção)
EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG 17
com qual alelo, e sua freqüência esperada é, portanto, 2 x p x q = 2pq. 
Conseqüentemente, as freqüências genotípicas esperadas para os zi-
gotos A
1
A
1
, A
1
A
2
 e A
2
A
2
, são p2, 2pq e q2, respectivamente. Estas são as 
freqüências genotípicas do equilíbrio de Hardy-Weinberg.
Tabela 2.3 | Freqüências genotípicas resultante da união ao acaso de 
gametas para um loco autossômico.
Ovo
A
1
A
2
p q
A
1
p p2 pq
Espermatozóide A
1
A
1
A
1
A
2
A
2
q pq q2
A
2
A
1
A
2
A
2
As freqüências genotípicas resultante na progênie são
A
1
A
1
 A
1
A
2
 A
2
A
2
p2 2pq q2
Estas são as freqüências genotípicas do equilíbrio de Hardy-Weinberg.
Note que as freqüências genotípicas somam um,
isto é, p2 + 2pq + q2 = (p + q) 2 =1.
Se as freqüências dos alelos A
1
 e A
2
 são 0,9 e 0,1, então 
as freqüências genotípicas no equilíbrio de Hardy-Weinberg são: 
A
1
A
1
 A
1
A
2
 A
2
A
2
 Total
0,92 2 x 0,9 x 0,1 0,12 1,0
0,81 0,18 0,01 1,0
As freqüências dos dois alelos não mudaram, indicando que as fre-
qüências alélicas estão em equilíbrio. Conseqüentemente, as freqüên-
cias alélicas e genotípicas estão em equilíbrio depois de uma geração 
de cruzamento ao acaso e se mantêm assim perpetuamente na ausên-
cia de outros fatores.
O equilíbrio de Hardy-Weinberg é esperado para todos os locos, 
exceto para aqueles localizados nos cromossomos sexuais. Esses locos 
ligados ao sexo possuem diferentes doses de locos em machos e fêmeas 
e tem um equilíbrio de Hardy-Weinberg que difere daquele de outros 
locos não ligados ao sexo (locos autossômicos). 
A relação entre as freqüências alélicas e genotípicas de acordo com 
o equilíbrio de Hardy-Weinberg é mostrada na Fig. 2.1. A fi gura ilustra 
dois pontos. Primeiro, as freqüências dos heterozigotos não podem ser 
maiores do que 0,5 (50%) para um loco com dois alelos. Isso ocorre 
quando ambos os alelos tem freqüências de 0,5. Segundo, quando um 
alelo é raro, a maioria de suas cópias está em heterozigose, enquanto 
que quando este alelo está em alta freqüência muitos deles estão em 
homozigose.
 Fig. 2.1 Relação entre 
freqüências genotípicas e alélicas 
numa população em equilíbrio de 
Hardy-Weinberg
0,00
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
0,25 0,50 0,75 1,00
G
e
n
o
ty
p
e
 f
re
q
u
e
n
c
y
Frequency of A
1
A
1
A
2
A
2
A
2
A
1
A
1
TRADUZIR
DIVERSIDADE GENÉTICA18
Para obter o equilíbrio de Hardy-Weinberg nós assumimos:
Um tamanho populacional grande• 
Uma população fechada (sem migração)• 
Ausência de mutação• 
Segregação Mendeliana normal dos alelos• 
Igual fertilidade dos genótipos dos pais• 
União dos gametas ao acaso• 
Igual capacidade de fertilização dos gametas• 
Igual sobrevivência de todos os genótipos• 
Na Tabela 2.4, as freqüências genotípicas para o loco da proteína da 
clara do ovo do pato-eider são comparadas com as freqüências do equi-
líbrio de Hardy-Weinberg. Os valores de p e q, calculados previamente,são usados para calcular p2, 2pq, e q2. Essas freqüências são então multi-
plicadas pelo número total (67) para obterem-se os números esperados 
para os três genótipos.
Os números observados para cada genótipo são muito próximos 
dos números esperados em equilíbrio de Hardy-Weinberg. Em geral, 
em populações naturais grandes e exogâmicas (mais ou menos de re-
produção ao acaso), encontramos concordância com as expectativas 
para a maioria dos locos. Isto não signifi ca que os locos não estejam 
sujeitos a mutação, migração, seleção e efeitos de amostragem, mas 
somente que estes efeitos são freqüentemente muito pequenos para 
serem detectados com tamanhos amostrais realísticos.
As freqüências genotípicas para 
a maioria dos locos geralmente 
correspondem às freqüências 
genotípicas esperadas de Hardy-
Weinberg em populações 
grandes naturalmente 
exogâmicas
Tabela 2.4 | Comparação das freqüências genotípicas observadas com as esperadas no equilíbrio de Hardy-
Weinberg, para o loco da proteína da clara do ovo do pato-eider.
Genótipos
RR RL LL Total
Números observados (O) 37 24 6 67
Freqüências esperadas p2 2pq q2 1,0
0,732 2 x 0,73 x 0,27 0,272 1,0
0,5329 0,3942 0,0729 1,0
Números esperados (E) (freqüências esperadas x 67) 35,7 26,4 4,9 67
Os desvios das freqüências 
genotípicas daquelas esperadas 
no equilíbrio de Hardy-
Weinberg são altamente 
informativos, permitindo-nos 
detectar a ocorrência de 
endogamia, fragmentação de 
populações, migração e seleção
Desvios do equilíbrio de Hardy-Weinberg
Quando qualquer dos pressupostos que compõem a base do equilí-
brio de Hardy-Weinberg (ausência de migração, seleção ou mutação, 
e união ao acaso dos gametas) é violado, então irão ocorrer desvios do 
equilíbrio das freqüências genotípicas. Dessa forma, o equilíbrio de 
Hardy-Weinberg proporciona uma hipótese nula que permite detec-
tar se a população não apresenta reprodução ao acaso, se esta ocor-
rendo migração ou seleção. Trataremos disso neste e nos próximos 
capítulos.
Heterozigosidade esperada
A diversidade genética num loco é caracterizada pela heterozigosidade 
esperada, heterozigosidade observada e diversidade alélica. Para um 
EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG 19
loco com dois alelos com freqüências p e q, a heterozigosidade espera-
da é H
e
 = 2pq (também chamada de diversidade gênica). Quando exis-
tem mais que dois alelos, é mais simples calcular a heterozigosidade 
esperada como sendo um menos a soma do quadrado das freqüências 
dos alelos:
e – ∑
# alelos
2
=1
= 1 i
i
H p
 
(2.2)
onde p
i
 é a freqüência do alelo i. Geralmente prefere-se descrever a H
e
 
ao invés da heterozigosidade observada.
O Exemplo 2.2 ilustra os cálculos da heterozigosidade esperada 
para um loco de microssatélite nos tendilhões-de-Laysan. A heterozigo-
sidade esperada, baseada nas freqüências alélicas desse loco, é 0,663.
Para determinar o potencial evolutivo de uma espécie, é necessário 
estimar a amplitude da diversidade genética considerando todos os 
locos no genoma. É improvável que a informação sobre um único loco 
de uma espécie represente precisamente a diversidade genética para 
todos os locos. Por exemplo, os mamíferos possuem ao redor de 35.000 
locos funcionais. Conseqüentemente, as medidas de diversidade ge-
nética (H
o
, H
e
) são provenientes da média de muitos locos amostrados 
aleatoriamente. Por exemplo, como descrito acima, a heterozigosidade 
média detectada usando eletroforese de proteínas para 26 locos nos 
leões Africanos é 7,1%.
Estimativa da freqüência de um alelo recessivo
Usando o método de contagem de alelo descrito acima, não é possível 
determinar a freqüência de um alelo que mostre dominância num 
loco, uma vez que os homozigotos (AA) não podem ser fenotipicamen-
te distinguidos dos heterozigotos (Aa). Entretanto, o equilíbrio de Har-
dy-Weinberg proporciona um meio de estimar as freqüências de tais 
alelos. Homozigotos recessivos (aa) são fenotipicamente distinguíveis e 
têm, para um loco em equilíbrio de Hardy-Weinberg, uma freqüência 
esperada de q2. Assim, a freqüência do alelo recessivo pode ser estima-
da como a raiz quadrada dessa freqüência. Por exemplo, a freqüên-
cia do nanismo associado à distrofi a de cartilagem dos ossos longos 
no condor da Califórnia, uma espécie em perigo de extinção, é 0,03, 
Exemplo 2.2 Cálculo da heterozigosidade esperada para um loco de 
microssatélite no ameaçado tendilhão-de-Laysan (Tarr et al. 
1998)
As freqüências alélicas para três alelos são 0,364, 0,352 e 0,284, 
respectivamente. Conseqüentemente, a heterozigosidade esperada em 
equilíbrio de Hardy-Weinberg é
H
e
 = 1 – (0,3642 + 0,3522 + 0,2842) = 1 – (0,1325 + 0,1239 + 0,0807) = 0,663
Nesse loco, as heterozigosidades observada e esperada de 0,659 e 0,663 
são muito similares.
A heterozigosidade esperada de 
Hardy-Weinberg é usualmente 
utilizada quando descrevemos 
a diversidade genética, uma 
vez que ela é menos sensível 
a amostragem do que a 
heterozigosidade observada
A heterozigosidade média 
sobre vários locos é usada 
para caracterizar a diversidade 
genética numa espécie
O equilíbrio de Hardy-
Weinberg proporciona 
um modo para estimar as 
freqüências dos alelos recessivos 
em populações com reprodução 
ao acaso
DIVERSIDADE GENÉTICA20
então o alelo recessivo que causa esta condição tem uma freqüência 
estimada de √0,03 = 0,17. Esta é uma freqüência surpreendentemente 
alta para um alelo recess ivo letal, mas não é incomum em outras po-
pulações derivadas de muito poucos indivíduos fundadores, incluindo 
populações de outras espécies em perigo.
Uma vez que existem vários pressupostos na base deste método de 
estimativa de q (acasalamento ao acaso, ausência de seleção ou migra-
ção), esse nunca deve ser usado para locos onde todos os genótipos 
podem ser distinguidos.
Extensão da diversidade genética
Populações grandes de espécies exogâmicas geralmente contêm uma 
grande quantidade de diversidade genética. Esta é manifestada nas 
variações morfológicas, comportamentais e fi siológicas em muitas 
populações. Esta variação é composta tanto de variações sem base ge-
nética, resultante da infl uência ambiental sobre os indivíduos, como 
por variações com base genética devidas às diferenças nos alelos e na 
heterozigosidade em muitos locos. Um exemplo desta grande quan-
tidade de diversidade genética inerente a uma espécie é a variedade 
de raças de cachorros que têm sido produzidas a partir do genoma do 
lobo (Fig. 2.2). Com exceção de umas poucas mutações, a variedade 
de raças de cachorros refl ete a amplitude da diversidade genética que 
estava presente nos lobos ancestrais.
Populações grandes de espécies 
naturalmente exogâmicas 
geralmente têm alta diversidade 
genética
 Fig. 2.2 Diversidade de raças de 
cachorros. Todas derivam do lobo 
cinza.
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EXTENSÃO DA DIVERSIDADE GENÉTICA 21
A diversidade genética pode ser medida em diferentes níveis. Isto 
inclui a diversidade em caracteres mensuráveis (variação quantitativa), 
os efeitos diretos visíveis dos alelos deletérios, variação nas proteínas, 
e medidas diretas da variação nas seqüências de DNA.
Variação quantitativa
Os caracteres de maior importância na conservação são aqueles que 
determinam a saúde e o sucesso reprodutivo dos organismos. Estes in-
cluem atributos como número de descendentes produzidos, produção 
de sementes nas plantas, habilidade de acasalamento, longevidade, 
taxa de crescimento, comportamentos para evitar predadores, peso 
corporal, altura, força, etc. Coletivamente, esses tipos de característi-
cas são chamados de caracteres quantitativos. Virtualmente todos os 
caracteres quantitativos numa espécie exogâmica exibemdiversidade 
genética. Por exemplo, diversidade genética tem sido encontrada para 
caracteres reprodutivos (produção de ovos nas galinhas, número de 
descendentes em carneiros, camundongos, porcos e moscas de frutas, 
produção de sementes em plantas, etc.), para taxa de crescimento no 
tamanho (em gado, porcos, camundongos, galinhas, moscas de fruta e 
plantas), para composição química (conteúdo de gordura em animais, 
níveis de proteína e de óleo no arroz), para comportamento (em insetos 
e mamíferos) e para resistência a doenças em plantas e animais. Carac-
terísticas quantitativas são determinadas por muitos locos (locos de 
caracteres quantitativos, ou QTL).
A diversidade genética para um caráter quantitativo é geralmente 
determinada medindo-se as similaridades do caráter entre muitos 
indivíduos relacionados e determinando a proporção da variação 
fenotípica que é herdável (herdabilidade). Discutiremos isto no Ca-
pítulo 3.
Alelos deletérios
A amplitude da diversidade encontrada nas populações que é atribu-
ível a alelos deletérios é critico em biologia da conservação porque 
esses alelos reduzem a viabilidade e o sucesso reprodutivo quando 
ocorrem em homozigose devido ao endocruzamento. Alelos deletérios 
são constantemente gerados por mutações e removidos pela seleção. 
Conseqüentemente, todas as populações exogâmicas contêm alelos 
raros deletérios (carga genética). Geralmente eles ocorrem em freqü-
ência menor que 1%. São exemplos as síndromes genéticas humanas 
raras, tais como fenilcetonúria, albinismo e doença de Huntington. 
Síndromes equivalentes existem nas populações selvagens de plantas 
e animais. Por exemplo, mutações que levam a ausência de clorofi la 
são encontradas em muitas espécies de plantas. Uma gama de defeitos 
com bases genéticas têm sido descritas em muitos animais que estão 
em perigo (nanismo no condor da Califórnia, má absorção de vitamina 
E no cavalo-de-Przewalski, criptorquidismo e defeitos cardíacos fatais 
na pantera da Florida, ausência de testículos em coalas e ausência de 
pelagem nos lêmures vermelho-com-colar (red-ruffed lemur).
Os caracteres quantitativos são 
os de maior importância para a 
conservação
Todas as populações exogâmicas 
possuem uma ‘carga’ de alelos 
deletérios raros que podem ser 
expostos pela endogamia
DIVERSIDADE GENÉTICA22
Proteínas
A primeira medida de diversidade genética molecular foi feita em 1966 
pelo estudo da variação alélica em locos que codifi cam para proteínas 
solúveis. A técnica usada para distinguir as variantes é a eletrofore-
se, a qual separa as moléculas de acordo com a sua carga elétrica e 
massa molecular em um gradiente de potencial elétrico (Quadro 2.1). 
Entretanto, somente cerca de 30% das mudanças no DNA resultam em 
mudanças nas cargas das proteínas, de maneira que essa técnica subes-
tima signifi cativamente a medida total da diversidade genética.
A eletroforese de proteínas é tipicamente realizada usando-se amos-
tras de sangue, fígado ou rim em animais, ou folhas e pontas de raízes 
nas plantas, uma vez que estes contêm ampla quantidade e variedades de 
proteínas solúveis. Conseqüentemente, os animais devem ser capturados 
para obterem-se amostras de sangue, ou mortos para obterem-se amostras 
de fígado ou rim. Estas práticas são indesejáveis para espécies em perigo. 
Proteínas solúveis são moléculas relativamente frágeis e as técnicas para 
o seu estudo, ao contrário das técnicas para estudo do DNA, requerem 
amostras frescas ou recém-congeladas logo após sua obtenção.
As primeiras análises de variações eletroforéticas, em humanos e 
moscas de frutas, surpreendentemente revelaram altos níveis de di-
versidade genética. Resultados similares são encontrados para muitas 
espécies que possuem tamanhos populacionais grandes. Por exemplo, 
em humanos (baseado em 104 locos) 32% dos locos são polimórfi cos 
com uma heterozigosidade média de 6%. A Tabela 2.5 sumariza as 
heterozigosidades de aloenzimas para vários grupos taxonômicos 
principais. A heterozigosidade média (H) dentro das espécies é menor 
nos vertebrados (6,4%) do que nos invertebrados (11,3%), possivelmente 
devido ao menor tamanho populacional nos vertebrados.
Muitas informações sobre a 
diversidade genética têm sido 
obtidas usando-se eletroforese 
para separação de proteínas
Tabela 2.5 | Diversidade genética de aloenzimas em diferentes taxa. H é a 
heterozigosidade média das populações.
H
Vertebrados
Total 0,064
Mamíferos 0,054
Aves 0,054
Répteis 0,090
Anfíbios 0,094
Peixes 0,054
Invertebrados
Total 0,113
Insetos 0,122
Crustáceos 0,063
Moluscos 0,121
Plantas
Total 0,113
Gimnospermas 0,160
Monocotiledôneas 0,144
Dicotiledôneas 0,096
Fonte: Hamrick & Godt (1989); Ward et al. (1992).
Existe extensiva diversidade 
genética em locos que codifi cam 
para proteínas na maioria das 
populações grandes de espécies 
exogâmicas. Através da análise 
em eletroforese verifi ca-se 
que, em média, 28% dos locos 
são polimórfi cos e 7% são 
heterozigotos
EXTENSÃO DA DIVERSIDADE GENÉTICA 23
Quadro 2.1 Medindo a diversidade genética em proteínas usando eletroforese 
de aloenzimas
A seqüência de aminoácidos que compõem uma proteína é determinada 
pela seqüência de bases no DNA que codifi ca aquela proteína. Uma parte das 
mudanças de bases que ocorrem no DNA resulta na mudança de aminoácido 
na posição correspondente da proteína. Como cinco dos 20 aminoácidos que 
ocorrem naturalmente são eletricamente carregados (lisina, arginina e histidina [+], 
ácido glutâmico e ácido aspártico [–]), aproximadamente 30% das substituições de 
bases resultam em mudanças na carga elétrica da proteína. Essas mudanças podem 
ser detectadas separando-se as proteínas em um gradiente de potencial elétrico 
e posteriormente visualizando-as através do uso de coloração histoquímica loco-
específi ca. Este processo é chamado de eletroforese de aloenzimas. Por exemplo, 
se o DNA nos alelos de um loco tem as seqüências:
 DNA DNA com
 substituição de bases
Fita do DNA . . . TAC GAA CTG CAA . . . . . . TAC GAA CCG CAA . . .
RNAm . . . AUG CUU GAC GUU . . . . . . AUG CUU GGC GUU . . .
Seqüências . . . met– leu– asp– val . . . . . . met– leu– gly– val . . .
dos aminoácidos
a proteína a direita irá migrar mais lentamente em direção ao ânodo em 
um gradiente de potencial elétrico devido a substituição do aminoácido 
glicina (gly), que não possui carga elétrica, pelo aminoácido ácido aspártico 
(asp), de carga negativa.
Power
supply
Negative pole
Buffer
Buffer
Gel
S
F
Positive pole
Positions of
proteins after
migration
Initial positions
of proteins
Um aparelho de gel de eletroforese (depois de Hedrick 1983). Os extratos de proteínas 
solúveis são colocados em posições espaçadas ao longo do topo do gel. Um gradiente de 
potencial elétrico aplicado ao gel causa a migração das proteínas através do gel. Proteínas 
codifi cadas pelo mesmo loco gênico, mas com diferentes cargas, migram para posições 
diferentes (R-rápida vs. L-lenta), permitindo a identifi cação de diferentes alelos num 
loco. Proteínas de locos específi cos são detectadas através de sua atividade enzimática 
utilizando-se colorações histoquímicas.
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DIVERSIDADE GENÉTICA24
DNA
Coleta de amostras de DNA para medidas de diversidade genética
Qualquer material biológico contendo DNA pode ser usado para medir 
a diversidade genética com técnicas moleculares modernas. São apro-
priados, por exemplo, pêlos soltos, pele, penas, fezes, urina, cascas de 
ovos, sangue, tecidos, saliva e sêmen. Peles de museu e tecidos preser-
vados proporcionam material adequado e até mesmo fósseis podem 
sergenotipados. Os únicos requisitos são que as amostras contenham 
algum DNA não degradado e que não exista contaminação com DNA 
de outros indivíduos ou espécies proximamente relacionadas.
Amplifi cação do DNA usando a PCR
Muitos métodos atuais utilizados para medir a diversidade do DNA 
baseiam-se na reação em cadeia da polimerase (PCR), a qual permite 
a amplifi cação no laboratório de seqüências especifi cas do DNA, fre-
qüentemente a partir de pequenas amostras iniciais (Fig. 2.3).
A genotipagem dos indivíduos 
pode ser feita após uma 
amostragem não-invasiva ou 
‘remota’ e amplifi cação via PCR 
do DNA
 Fig. 2.3 Amostragem não-invasiva do DNA e o uso da reação em cadeia da polimerase 
(PCR) para amplifi car o DNA. A PCR é usada para amplifi car (gerar múltiplas cópias) o DNA 
a partir de pequenas amostras. A PCR é essencialmente uma versão em tubo da replicação 
do DNA, exceto pelo fato de que através dessa técnica replica-se somente uma região de 
interesse do DNA. O DNA é extraído e purifi cado de amostras biológicas e adicionado a uma 
mistura de reação contendo todos os reagentes necessários. Estes incluem oligonucleotídeos 
iniciadores, uma enzima termoestável de replicação do DNA (Taq polimerase), magnésio, 
os quatro nucleotídeos que compõem o DNA e uma solução tampão. Os iniciadores 
são homólogos às seqüências conservadas de DNA existente nas extremidades (regiões 
fl anqueadoras) da seqüência de DNA a ser amplifi cada (isto é, o loco de interesse). A enzima 
Taq polimerase replica o DNA, os nucleotídeos são usados para a construção da nova fi ta de 
DNA e o magnésio e a solução tampão são necessários para que a enzima trabalhe.
 Ciclos repetidos de temperatura são usados para desnaturar o DNA (separar as fi tas), 
para permitir aos iniciadores se aderirem às regiões de fl anqueamento (anelamento) e 
para replicar as seqüências de DNA entre esses iniciadores (extensão). Cada ciclo dobra a 
quantidade do DNA de interesse.
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EXTENSÃO DA DIVERSIDADE GENÉTICA 25
A grande vantagem de medir a diversidade no DNA, ao contrário 
da variação na proteína, é que a amostragem pode freqüentemente ser 
realizada de forma não-invasiva e os genótipos podem ser identifi ca-
dos após a amplifi cação do DNA. Uma vez que amostras extremamente 
pequenas de DNA (tão pequenas quanto o conteúdo de uma única cé-
lula) podem ser amplifi cadas milhões de vezes pela PCR, somente mi-
núsculas amostras biológicas são agora necessárias para a realização 
das análises genéticas moleculares. Isto contrasta com a eletroforese 
de proteínas onde os animais devem ser capturados ou mortos para 
obterem-se as amostras. Conseqüentemente, o desenvolvimento de 
metodologias de amostragem ‘remota’ representa um grande avanço 
para as espécies de interesse na conservação.
Para amplifi car um segmento de DNA de interesse, regiões conser-
vadas específi cas em cada um dos lados do segmento de interesse de-
vem ser identifi cadas para permitir o desenvolvimento de iniciadores 
para as reações de PCR. O segmento a ser amplifi cado é defi nido pelos 
iniciadores e encontra-se entre eles. As seqüências dos iniciadores po-
dem freqüentemente ser deduzidas das informações de seqüências 
publicadas para o DNA mitocondrial (DNAmt), mas freqüentemente 
devem ser desenvolvidas para os locos nucleares, especialmente para 
microssatélites (veja abaixo). Iniciadores desenvolvidos para uma es-
pécie podem também funcionar numa espécie proximamente relacio-
nada. Por exemplo, iniciadores humanos geralmente funcionam em 
chimpanzés, e alguns dos iniciadores dos ruminantes domésticos fun-
cionam na gazela da Arábia, que está em perigo.
Existe uma série de técnicas disponíveis para medir direta ou indi-
retamente a variação na seqüência de bases do DNA, e novos métodos 
são desenvolvidos regularmente (Quadro 2.2). O seqüenciamento do 
DNA é conduzido rotineiramente, especialmente para propósitos taxo-
nômicos. Os microssatélites (número variável de repetições curtas em 
tandem) tornaram-se os marcadores de escolha para estudos popula-
cionais. Os microssatélites apresentam vantagens sobre os outros mé-
todos disponíveis para se avaliar o polimorfi smo do DNA uma vez que 
eles são altamente variáveis, genótipos individuais podem ser direta-
mente inferidos, e indivíduos podem ser genotipados após amostragem 
não-invasiva. Eles têm a desvantagem de que novos iniciadores devem 
ser desenvolvidos para cada espécie, embora iniciadores de espécies 
relacionadas irão freqüentemente funcionar em ambas espécies.
Quadro 2.2 Técnicas para medir a diversidade genética no DNA
MICROSSATÉLITES: REPETIÇÕES DE SEQÜÊNCIAS SIMPLES (SSR) OU 
REPETIÇÕES CURTAS EM TANDEM (STR)
Locos de microssatélites são repetições em tandem de pequenos motivos de 
DNA, que tipicamente apresentam tamanho entre 1-5 bases. Como exemplo, são 
mostradas seqüências de DNA com as bases CA repetidas 7 e 9 vezes. Repetições 
CA são encontradas em muitas espécies. O número de repetições de microssatélites 
é muito variável devido a ‘escorregões’ durante a replicação do DNA. Abaixo são 
ilustrados as seqüências da fi ta dupla do DNA de três genótipos, dois homozigotos 
diferentes e um heterozigoto, junto com seus padrões de bandas visto em gel 
de eletroforese. X e Y são seqüências conservadas de DNA que fl anqueiam a 
repetição do microssatélite e que representam os sítios de ligação dos iniciadores.
Uma ampla variedade de 
métodos está disponível para 
medir a diversidade genética nas 
seqüências de bases do DNA, 
sendo os microssatélites o 
método atualmente preferido
DIVERSIDADE GENÉTICA26
A
1
A
1
A
1
A
2
A
2
A
2
X C A C A C A C A C A C A C A Y
X G T G T G T G T G T G T G T Y
XCACACACACACACACACAY
XGTGTGTGTGTGTGTGTGTY
XCACACACACACACACACAY
XGTGTGTGTGTGTGTGTGTY
X A C A C A C A C A C A C A C Y
X T G T G T G T G T G T G T G Y
X A C A C A C A C A C A C A C Y
X T G T G T G T G T G T G T G Y
XACACACACACACACACACY
XTGTGTGTGTGTGTGTGTGY
Tamanhos dos fragmentos no gel (Amostras aplicadas no topo, migração para a 
parte inferior da página, com os fragmentos menores, de migração mais rápida, 
produzidos pelo alelo A
1
).
A diversidade dos microssatélites é detectada pela amplifi cação do DNA usando 
PCR. Seqüências únicas conservadas (iniciadores) fl anqueando os microssatélites são 
usadas para especifi car a região do DNA a ser amplifi cada. Os fragmentos de DNA 
resultantes são separados de acordo com o tamanho usando eletroforese em gel 
de acrilamida ou agarose. Após a separação, os fragmentos são detectados por (1) 
géis corados com brometo de etídio (um corante de DNA), (2) uso de iniciadores 
marcados radioativamente e autoradiografi a de géis, ou (3) uso de iniciadores 
marcados com fl uorescência e separação do produto da PCR em seqüenciador 
automático de DNA. Como mostrado acima, se um indivíduo é heterozigoto para 
dois alelos de microssatélites que apresentam números diferentes de repetições, 
serão detectadas duas bandas de diferentes tamanhos.
Os microssatélites medem a variação genética para locos que são neutros 
(não sujeitos a seleção) uma vez que as repetições em tandem estão geralmente 
localizadas em segmentos não-codantes do DNA.
FINGERPRINT DE DNA: MINISSATÉLITES OU NÚMERO VARIÁVEL DE 
REPETIÇÕES EM TANDEM (VNTR)
Seqüências com número variável de repetições em tandem são encontrados por 
todo o genoma de humanos e outros eucariotos. Essas seqüências de minissatélites 
têm seqüências centrais de repetição com tamanhos variáveis de 10-100 bases 
(isto é, são maiores do que os microssatélites). A tipagem de indivíduos para 
um fi ngerprint de DNA resulta em um ‘código de barras’, onde cada indivíduo é 
geralmente único. Para identifi car minissatélites,o DNA é purifi cado, cortado com 
uma enzima de restrição que corta fora da repetição, liberando o fragmento de DNA 
minissatélite, e o DNA fragmentado é separado de acordo com o tamanho em um 
gel de agarose. As duas fi tas dos fragmentos de DNA são separadas (desnaturadas) 
e transferidas para uma membrana (Southern blotting). A membrana com o DNA 
aderido é colocada em uma solução contendo muitas cópias de DNA de fi ta simples 
da seqüência central de repetição marcado radioativamente (sonda). As sondas 
radioativamente marcadas ligam-se (hibridam-se) a fragmentos de minissatélites 
sobre a membrana por complementaridade de pareamento de bases. As sondas 
de DNA fi ta simples não hibridadas retiradas através de lavagens, a membrana é 
secada e a posição dos minissatélites é revelada por autoradiografi a.
O número de repetições é altamente variável, de forma que cada indivíduo 
em espécies exogâmicas normalmente tem um fi ngerprint de DN A único (com 
exceção dos gêmeos idênticos). São ilustrados abaixo três genótipos para um único 
loco de minissatélites e os seus padrões de bandas no gel. ‘o’ representa uma única 
repetição da seqüência central. Muitos desses locos são tipados simultaneamente, 
resultando em um padrão de bandas equivalentes a um código de barras. 
EXTENSÃO DA DIVERSIDADE GENÉTICA 27
-----ooooo----- -----oooooo----- -----oooooo-----
-----ooooo----- -----ooooo----- -----oooooo-----
Fragmentos de DNA sobre o gel
Os fi ngerprints de DNA são altamente variáveis, identifi cam a variação do DNA 
nuclear sob uma ampla faixa de locos, e não necessitam de conhecimento a priori 
da seqüência de DNA nas espécies a serem genotipadas. As desvantagens são 
que os locos não são normalmente identifi cáveis separadamente, uma vez que 
os fragmentos derivam de muitos locais diferentes no genoma. A herança das 
bandas não é defi nida e, por requerer uma considerável quantidade de DNA, essa 
técnica não pode ser usada em casos de amostragem não-invasiva. Atualmente 
o fi ngerprint de DNA está sendo substituído por métodos que permitam a 
amostragem não-invasiva e seguida pela análise por PCR, tais como microssatélites, 
AFLP ou RAPDs.
SEQÜENCIAMENTO DE DNA
A maneira mais direta para medir a diversidade genética é determinar a seqüência 
de bases do DNA. Isto é geralmente feito usando-se seqüenciadores de DNA. 
O seqüenciamento ainda é relativamente demorado e caro, e tem sido usado 
primariamente para propósitos taxonômicos, onde o DNAmt e/ou locos nucleares 
são seqüenciados para um pequeno número de indivíduos. Entretanto, melhorias 
técnicas têm reduzido marcadamente os custos e o tempo para o seqüenciamento 
de DNA, como é evidente no Projeto Genoma do DNA Humano e em esforços 
similares para outras espécies.
OUTROS MÉTODOS
Outros métodos, incluindo polimorfi smo de tamanho em fragmento de restrição 
(RFLP), polimorfi smo de DNA amplifi cado ao acaso (RAPD), polimorfi smo de 
tamanho em fragmento amplifi cado (AFLP), polimorfi smo de conformação em fi ta 
simples (SSCP) e polimorfi smo de um único nucleotídeo (SNP) são detalhados em 
Frankham et al. (2002). 
DNA Mitocondrial (DNAmt)
A mitocôndria possui uma pequena molécula de DNA circular que é 
maternalmente herdada (da mãe para a prole) na maioria das espécies. 
O DNAmt é relativamente abundante, uma vez que existem muitas mi-
tocôndrias por célula, e é fácil purifi car. A diversidade genética nesse 
DNA pode ser detectada através de diversos métodos, incluindo cortes 
com enzimas de restrição (RFLP), SSCP e seqüenciamento (Quadro 2.2). 
Já estão disponíveis iniciadores para vários locos do DNAmt que fun-
cionam para muitas espécies. Esses locos podem ser amplifi cados via 
PCR e os produtos seqüenciados. O seqüenciamento do DNAmt tem 
algumas vantagens sobre outras técnicas, como o fato de poder ser uti-
lizado após uma amostragem não-invasiva, apresentar uma alta taxa 
de mutação e ser altamente variável, e poder ser usado para rastrear 
especifi camente a linhagem feminina dos descendentes ou os padrões 
de migração. Sua desvantagem é que investiga somente a unidade de 
herança materna. Nos Capítulos 6 e 9 apresentaremos considerações 
O DNA mitocondrial é 
maternalmente herdado na 
maioria das espécies. Ele é 
amplamente usado para estudar 
as relações taxonômicas e as 
diferenças entre as populações 
de uma espécie
DIVERSIDADE GENÉTICA28
adicionais sobre a variação do DNAmt, considerando que seu principal 
uso na conservação está na resolução de incertezas taxonômicas, na 
defi nição de unidades de manejo, e no auxílio ao entendimento de 
aspectos importantes da biologia das espécies.
O DNA dos cloroplastos das plantas pode ser usado para propostas 
similares.
Níveis de diversidade genética no DNA
O primeiro estudo extensivo da variação na seqüência do DNA em 
um loco numa população foi realizado para o loco do gene álcool de-
sidrogenase (Adh) em moscas de frutas. Entre 11 amostras, 43 sítios 
foram polimórfi cos ao longo de 2379 pares de bases. A maioria das mu-
danças de base (42/43) não resultou em substituições de aminoácidos 
(isto é, são silenciosas, ou substituições sinônimas) uma vez que elas 
ocorriam em regiões não-codantes dos locos (íntrons), ou envolviam 
a terceira posição do códon que determinava o aminoácido. Tais va-
riações não são detectadas pela eletroforese das proteínas. Variações 
de seqüências no loco da Adh foram ainda maiores em duas espécies 
de plantas exogâmicas da família Brassica do que a encontrada nas 
moscas de frutas. 
Os maiores níveis de diversidade genética no DNA são tipicamente 
encontrados nas seqüências com pouco signifi cado funcional. Essas va-
riantes ou não codifi cam para produtos funcionais, ou as substituições 
não mudam as funções das moléculas, isto é, não são fenotipicamen-
te expressas. Dessa forma, a seleção não atua contra tais mudanças. 
Inversamente, a menor diversidade genética é encontrada em regiões 
moleculares funcionalmente importantes, tais como os sítios ativos 
das enzimas. Muito do DNA em um organismo não codifi ca para pro-
dutos funcionais.
Existem duas exceções importantes para a generalização de que o 
polimorfi smo é menor em regiões com funções importantes. Essas são 
o complexo de histocompatibilidade principal (MHC – uma grande fa-
mília de genes que desempenham um papel central no sistema imune 
dos vertebrados e no combate a doenças) e os locos de auto-incompa-
tibilidade (SI) em plantas. Ambas as regiões têm níveis extremamente 
altos de diversidade genética devido à seleção natural que favorece 
diferenças entre indivíduos dentro das populações.
Os microssatélites são atualmente usados rotineiramente para 
medir a diversidade genética em uma variedade de espécies, muitas 
delas em perigo. Tipicamente eles mostram altos níveis de polimorfi s-
mo e muitos alelos por loco. Por exemplo, repetições CA são comuns 
e freqüentemente variam em número de repetições dentro de uma 
população. Tal diversidade tem sido encontrada em todas as espécies 
até agora examinadas. Dados de uma pesquisa sobre a variação de mi-
crossatélites em oito locos em 39 chimpanzés selvagens detectaram 
uma média de 5,75 alelos por loco e uma heterozigosidade média de 
0,70 (Tabela 2.6). O poder de resolução dos microssatélites permite a 
determinação de paternidades e a detecção de migrantes, geralmente 
impossível de ser realizado com a resolução das aloenzimas.
Existe uma grande diversidade 
genética nas seqüências do 
DNA entre os indivíduos de 
uma espécie exogâmica
A maioria do polimorfi smo 
encontrado no DNA tem 
pouco signifi cado funcional, uma 
vez que ocorrem em regiões 
não-codantes do genoma, ou 
não alteram as seqüências de 
aminoácidos de uma proteína
Os microssatélites 
proporcionam