Seleção Natural. BIO0230 Genética e Evolução. Felipe Bastos Rocha

Transcrição

1 Seleção Natural BIO0230 Genética e Evolução Felipe Bastos Rocha

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4 Charles Darwin

5 Origem das adaptações: Seleção Natural Há fenótipos que conferem maior probabilidade de sobrevivência e/ou reprodução

6 Gregor Mendel 1822 a 1884

7 Mutacionistas Biometristas Bateson Johannsen Karl Pearson Morgan

8 Teoria Sintética da Evolução Genética de populações

9 1. Se um fenótipo confere maior chance de sobrevivência e reprodução

10 1. Se um fenótipo confere maior chance de sobrevivência e reprodução 2. Se o fenótipo tem associação não-aleatória com um dado genótipo

11 1. Se um fenótipo confere maior chance de sobrevivência e reprodução 2. Se o fenótipo tem associação não-aleatória com um dado genótipo 3. Indivíduos com esse genótipo sobreviverão e se reproduzirão mais, em média, que indivíduos com outros genótipos

12 1. Se um fenótipo confere maior chance de sobrevivência e reprodução 2. Se o fenótipo tem associação não-aleatória com um dado genótipo 3. Indivíduos com esse genótipo sobreviverão e se reproduzirão mais, em média, que indivíduos com outros genótipos 4. Na geração seguinte, a prole desses indivíduos representará uma proporção maior da população que na geração anterior

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15 Em genética de populações Seleção Natural Sobrevivência e reprodução diferencial e não-aleatória de um genótipo na população em relação aos demais genótipos

16 Probabilidade de sobrevivência e reprodução

17 Probabilidade de sobrevivência e reprodução Valor adaptativo (fitness)

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20 EXEMPLO didático

21 Um alelo a que é totalmente letal antes da idade reprodutiva quando em homozigose Doença de Tay-Sachs

22 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas depois da fecundação AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1

23 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas depois da fecundação AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Sobreviventes 0,81 0,18 0 0,99

24 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas depois da fecundação AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Sobreviventes 0,81 0,18 0 0,99 f genotípicas na idade reprodutiva 0,818 0,

25 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas depois da fecundação AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Sobreviventes 0,81 0,18 0 0,99 f genotípicas na idade reprodutiva 0,818 0, Depois da seleção q = 0,091

26 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas depois da fecundação AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Sobreviventes 0,81 0,18 0 0,99 f genotípicas na idade reprodutiva 0,818 0, Depois da seleção q = 0,091 q q = 0,091-0,100 = -0,019

27 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas depois da fecundação AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Sobreviventes 0,81 0,18 0 0,99 f genotípicas na idade reprodutiva 0,818 0, Depois da seleção q = 0,091 Δq = -0,019

28 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas depois da fecundação AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Sobreviventes 0,81 0,18 0 0,99 Depois da seleção q = 0,091 Δq = -0,019 Δp = +0,019

29 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas antes da seleção Valor adaptativo Contribuição proporcional AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 0,81 0,18 0 0,99

30 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas antes da seleção AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Valor adaptativo Contribuição proporcional 0,81 0,18 0 0,99

31 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas antes da seleção AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Valor adaptativo Contribuição proporcional f genotípicas depois da seleção 0,81 0,18 0 0,99 0,818 0,

32 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas antes da seleção AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Valor adaptativo Contribuição proporcional f genotípicas depois da seleção 0,81 0,18 0 0,99 0,818 0,

33 Se q = 0,1 e população está em HWE f genotípicas antes da seleção AA Aa aa total 0,81 0,18 0,01 1 Valor adaptativo Contribuição proporcional f genotípicas depois da seleção 0,81 0,18 0 0,99 0,818 0,

34 Modelo básico de seleção Genótipos AA Aa aa Total Valor adaptativo relativo W AA W Aa W aa Freq. antes da seleção p² 2pq q² 1 Contribuição proporcional W AA x p² W Aa x 2pq W aa x q² ഥw Freq. depois da seleção w AA p 2 ഥw w Aa 2pq ഥw w aa q 2 ഥw 1

35 Modelo básico de seleção Genótipos AA Aa aa Total Valor adaptativo relativo W AA W Aa W aa Coeficientes seletivos s AA = 1-W AA s Aa = 1-W Aa s aa =1-W aa Freq. antes da seleção p² 2pq q² 1 Contribuição proporcional W AA x p² W Aa x 2pq W aa x q² ഥw Freq. depois da seleção w AA p 2 ഥw w Aa 2pq ഥw w aa q 2 ഥw 1

36 Valor adaptativo médio ഥw = p 2 w AA + 2pqw Aa + q 2 w aa

37 Valor adaptativo médio ഥw = p 2 w AA + 2pqw Aa + q 2 w aa Carga Genética L = 1 ഥw

38 Estimando valores adaptativos Número de indivíduos antes da seleção AA Aa aa total Freq. Antes da seleção 0,25 0,5 0,25 1 Número de indivíduos depois da seleção Freq. depois da seleção 0,286 0,571 0,143 1

39 Estimando valores adaptativos AA Aa aa total Número de indivíduos antes da seleção Freq. Antes da seleção 0,25 0,5 0,25 1 Número de indivíduos depois da seleção Freq. depois da seleção 0,286 0,571 0,143 1 Freq. depois da seleção w AA p 2 w Aa 2pq w aa q 2 1 ഥw ഥw ഥw

40 Estimando valores adaptativos Número de indivíduos antes da seleção Número de indivíduos depois da seleção Taxas de sobrevivência e reprodução (valores adaptativos) Valores adaptativos relativos AA Aa aa total ,5 0,5 0,25 0,5 = 1 0,5 = 1 0,25 = 0,5 0,5 0,5 0,5 Contribuição proporcional 1 x 0,25 = 0,25 1 x 0,5 = 0,5 0,5 x 0,25 = 0,125 0,875 Frequência depois da seleção 0,25/0,875 = 0,286 0,5/0,875 = 0,571 0,125/0,875 = 0,143

41 Depois de mais uma geração AA Aa aa total Freq antes da seleção 0,286 0,571 0,143 1 Valores adaptativos relativos 0,5 = 1 0,5 = 1 0,25 = 0,5 0,5 0,5 0,5 Contribuição proporcional 1 x 0,286 = 0,286 1 x 0,571 = 0,571 0,5 x 0,143 = 0,0715 0,9285 Frequência depois da seleção 0,286/0,9285 = 0,308 0,571/0,9285 = 0,615 0,0715/0,9285 = 0,077

42 AA Aa aa total Freq Geração 0 0,25 0,5 0,25 1 Freq Geração 1 0,286 0,571 0,143 1 Freq Geração 2 0,308 0,615 0,077 1 p 0 = 0,5 p 1 = 0,5715 p 2 = 0,6155

43 Variação de p em função do tempo (gerações)

44 Variação de p em função do tempo (gerações)

45 Frequência alélica após uma geração de seleção p = f AA f Aa

46 p = f AA f Aa p = p 2 W AA ഥw pq w Aa ഥw

47 p = f AA f Aa p = p 2 W AA ഥw pq w Aa ഥw p = p pw AA+ qw Aa ഥw

48 p = f AA f Aa p = p 2 W AA ഥw pq w Aa ഥw p = p pw AA+ qw Aa ഥw ഥw A = pw AA+ qw Aa

49 p = f AA f Aa p = p 2 W AA ഥw pq w Aa ഥw p = p pw AA+ qw Aa ഥw ഥw A = pw AA+ qw Aa p = p ഥw A ഥw

50 Variação na frequência alélica após uma geração de seleção (RESPOSTA À SELEÇÃO) p = p p

51 p = p p p = p ഥw A ഥw p

52 p = p p p = p ഥw A ഥw p p = pഥw A p ഥw ഥw

53 Valor adaptativo médio ഥw = p 2 w AA + 2pqw Aa + q 2 w aa ഥw = pഥw A + q ഥw a

54 p = p p p = p ഥw A ഥw p p = pഥw A pഥw ഥw ഥw = pഥw A + q ഥw a

55 p = p p p = p ഥw A ഥw p p = pഥw A pഥw ഥw p = pq(ഥw A ഥw a ) ഥw

56 Resposta à seleção em função da frequência de A

57 Resposta à seleção é afetada: por variabilidade genética (pq) e pela dominância (alelos recessivos, quando raros, são invisíveis para a seleção)

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59 Valor adaptativo médio em função da frequência de A

60 Sob seleção natural, populações tendem a evoluir no sentido de maximização do valor adaptativo médio

61 Seleção a favor do heterozigoto Anemia falciforme

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