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6 Populações que obedecem a todas estas premissas são chamadas de populações em equilíbrio. Embora, provavelmente, não existam, na natureza, populações que preencham todos os requisitos do equilíbrio, o teorema de Hardy-Weinberg fornece um modelo-base segundo o qual as frequências gênicas (alélicas) e genotípicas não mudam ao longo das gerações, e serve como hipótese nula para investigar se uma dada população está se alterando ao longo das gerações. 6

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13 Uso do programa Chi-square calculator para gerar o valor de p. 13

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24 Subdivisão populacional = estruturação. Cuidado: erros de erros de genotipagem, alelos nulos e erros de interpretação podem resultar em desvios (falsos) no EHW! 24

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33 Fatores estocásticos modificam o estoque gênico devido a eventos casuais: deriva genética e mutação. Fluxo gênico, seleção natural e acasalamento preferencial são direcionais. 33

34 Complementação (etc): dentro de uma população, certos alelos podem ter uma frequência que varia de comum a muito rara. Em populações pequenas, as frequências podem ser diferentes de uma geração para outra, aleatoriamente, dependendo simplesmente do acasalamento e reprodução dos indivíduos. 34

35 Simulador em cima do gráfico de populações pequenas. Quando a frequência de um alelo em uma população pequena é baixa, este tem grandes possibilidades de se perder a cada geração que passa. 35

36 População pequena como o número de pessoas é reduzido, pode acontecer de um determinado alelo ser transmitido a uma grande proporção de descendentes ao acaso causando uma alteração significativa da frequência alélica de uma geração para a próxima. O fenômeno conhecido como deriva genética é uma das causas das altas frequências para alelos deletérios em uma população. É a flutuação aleatória de frequências alélicas que opera em um pequeno pool de genes contido em uma população pequena. Em uma grande população efeitos aleatórios tenderiam a uma média, mas nas populações pequenas as frequências alélicas podem flutuar de geração para geração ao acaso, tendendo a p =1eq= 0 (ou p =0eq= 1), e levando à fixação de um dos alelos e eliminação do outro. Uma forma de deriva é o efeito fundador: se um dos fundadores de uma nova população tiver um alelo relativamente raro, este alelo terá uma frequência maior neste novo grupo do que tinha na população original. 36

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40 Sem mutação todos os genes existiriam em uma única forma, os alelos não existiriam, os organismos não poderiam evoluir e se adaptar a mudanças ambientais. 40

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42 Valor Adaptativo: progênie gerada que sobrevive e reproduz na próxima geração. Para que uma população permaneça em equilíbrio de Hardy-Weinberg (EHW), a taxa de mutação nova deve ser compensada pela inviabilidade (vital ou reprodutiva) ou baixa adaptabilidade dos indivíduos que a possuem, restabelecendo-se as frequências alélicas iniciais. Em populações pequenas, os novos alelos surgidos por mutação podem ser perdidos aleatoriamente, dependendo simplesmente do acasalamento e reprodução dos indivíduos (deriva genética). 42

43 Falar sobre o efeito de Wahlund em isolados grandes. 43

44 Seleção Natural: sobrevivência e reprodução diferencial de indivíduos na população. Valor Adaptativo: progênie gerada que sobrevive e reproduz na próxima geração. A seleção natural define valor adaptativo esperado de um genótipo em um ambiente específico. O DNA codifica informações que em conjunto com ambiente influenciam fenótipo. Entre características que podem ser influenciadas por respostas geneticamente determinadas ao ambiente estão: (1) a viabilidade no ambiente, (2) o sucesso reprodutivo no ambiente, e (3) a fertilidade ou fecundidade no ambiente. Todos estes fenótipos influenciam as chances de um maior valor adaptativo (ou seja, uma replicação bem sucedida do DNA). A seleção natural age no fenótipo, ou nas características observáveis de um organismo, de modo que indivíduos com fenótipos favoráveis têm mais chances de sobreviver e reproduzir-se do que aqueles com fenótipos menos favoráveis. O conceito básico de seleção natural é que características favoráveis, que são hereditárias, tornam-se mais comuns em gerações sucessivas de uma população de organismos que se reproduzem, e que características desfavoráveis, que são hereditárias, tornam-se menos comuns. 44

45 Seleção Natural: sobrevivência e reprodução diferencial de indivíduos na população. Valor Adaptativo: progênie gerada que sobrevive e reproduz na próxima geração. A seleção natural define valor adaptativo esperado de um genótipo em um ambiente específico. O DNA codifica informações que em conjunto com ambiente influenciam fenótipo. Entre características que podem ser influenciadas por respostas geneticamente determinadas ao ambiente estão: (1) a viabilidade no ambiente, (2) o sucesso reprodutivo no ambiente, e (3) a fertilidade ou fecundidade no ambiente. Todos estes fenótipos influenciam as chances de um maior valor adaptativo (ou seja, uma replicação bem sucedida do DNA). A seleção natural age no fenótipo, ou nas características observáveis de um organismo, de modo que indivíduos com fenótipos favoráveis têm mais chances de sobreviver e reproduzir-se do que aqueles com fenótipos menos favoráveis. O conceito básico de seleção natural é que características favoráveis, que são hereditárias, tornam-se mais comuns em gerações sucessivas de uma população de organismos que se reproduzem, e que características desfavoráveis, que são hereditárias, tornam-se menos comuns. 45

46 Antes da revolução industrial: seleção direcional favorecendo as mariposas claras. Revolução Industrial: escurecimento das cascas das árvores aumento de frequência da forma escura com o grau de industrialização da região. 46

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48 Seleção estabilizadora: fenótipos intermediários têm maior valor adaptativo. Seleção disruptiva: seleção favorecendo os fenótipos extremos. 48

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50 Bebês com peso elevado ao nascimento têm em risco de: lesão durante o processo de nascimento; defeitos congênitos; maior propensão a desenvolverem obesidade, hipertensão arterial e diabetes em algum momento de suas vidas. O baixo peso ao nascer, conseqüência de um crescimento intra-uterino inadequado, de um menor período gestacional, ou da combinação de ambos, constitui o mais importante determinante da mortalidade neonatal, perinatal e infantil. 50

51 Seleção por vantagem do heterozigoto (super-dominância). Endogamia: acasalamento de indivíduos mais aparentados que a média da população. Animal consanguíneo: aquele cujos pais são parentes. Endogamia ou consanguinidade é o método de acasalamento que consiste na união entre indivíduos parentes, que são geneticamente semelhantes. Quando os pais de um animal possuem um ou mais ancestrais comuns, isto é, são parentes, diz-se que o animal é consanguíneo. O resultado deste acasalamento entre indivíduos consanguíneos é o aumento da homozigose. Devido ao aumento da homozigose, a consanguinidade permite apurar geneticamente os animais, sendo importante para a fixação e refinamento do tipo desejado. O aumento da homozigose ocorre tanto para genes dominantes quanto para genes recessivos. Quando a homozigose ocorre para genes dominantes, os indivíduos assim obtidos, quando acasalados com outros não consanguíneos, tendem a imprimir, com maior intensidade, suas características e isto é chamado de prepotência. A endogamia permite que a seleção para separação da população em famílias diferentes, facilitando a eliminação das piores, seja mais eficiente. Isto pode contribuir para a formação de linhagens consanguíneas distintas, que, quando acasaladas, contribuem para aumentar a heterose em características econômicas. Esta técnica é muito usada para a formação de linhagens comerciais compostas. Por outro lado, a endogamia ou consanguinidade apura tanto as qualidades quanto os defeitos. Os efeitos desfavoráveis da consanguinidade são caracterizados pela redução da fertilidade, da sobrevivência e do vigor dos animais. Cruzamento é o método de acasalamento de indivíduos de raças ou grupamentos genéticos diferentes. Os produtos dos cruzamentos são conhecidos como mestiços. Realiza-se o cruzamento quando se deseja obter vigor híbrido ou heterose, que é a superioridade da progênie em relação à média dos pais, e ou reunir em um animal as características de duas ou mais raças, utilizando a complementaridade e os efeitos da diversidade genética. Hibridação (plantas autógamas): fusão de gametas geneticamente diferentes para obtenção do vigor híbrido. 51

52 Ex.: tipos de bicos dos tentilhões. Quem tem bico intermediário consegue nem caçar as larvas, nem comer as sementes. 52

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54 A coloração críptica é normalmente uma adaptação para evitar predação, servindo como uma forma de advertir seus possíveis predadores de seu gosto impalatável ou dos venenos que possui. É também chamada de coloração de advertência ou aposematismo. Cores como vermelho, amarelo, laranja, verde, azul etc. são cores que chamam a atenção e, por isso, são muito utilizadas por destacarem os seres vivos perigosos. Essas cores podem cobrir uniformemente o corpo do organismo ou formar variações entre elas. Um ser vivo que se beneficia do aposematismo alerta o seu predador para não consumi-lo, fazendo-o desistir do ataque. Evolutivamente, os seres predadores passaram a identificar e evitar os organismos de cores aposemáticas, que podem causar grandes prejuízos a quem os consumir. 54

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58 A preferência por iguais não promove evolução em loco único, mas aumenta homozigotos em detrimento de heterozigotos. Contudo, este aumento se restringe aos locos envolvidos na determinação do fenótipo. 58

59 Desequilíbrio de ligação (DL): diferença entre a frequência observada de determinados genótipos (dois locos) em relação ao esperado se esses locos fossem independentes (fenômeno estocástico). Além da ligação gênica, vários outros fatores podem levar ao DL, mesmo em locos que estejam em cromossomos diferentes: seleção, deriva, sub-estruturação, mistura. Dessa forma, DL não implica, portanto, em ligação física e ligação física nem sempre leva ao DL. O estudo das causas genéticas de surdez avançou significativamente nos últimos quatro anos. Há algum tempo genes relacionados à surdez têm sido identificados. Mutações em alguns desses genes podem causar deficiência auditiva de forma isolada, as chamadas formas não-sindrômicas. A surdez pode ainda associar-se a outras anomalias, entre as quais a cegueira, configurando diversos quadros sindrômicos. São conhecidas mais de 400 síndromes de etiologia genética que cursam com deficiência auditiva, as chamadas formas sindrômicas de surdez; muitos desses genes já foram identificados e isolados. No final de 1997, foi isolado e clonado o gene GJB2, que codifica a proteína conexina 26, o primeiro gene nuclear relacionado à surdez não sindrômica (Kelsell et al., 1997). Inicialmente não se imaginava seu grau de envolvimento na origem dos casos de surdez hereditária, principalmente aqueles com padrão de herança autossômico recessivo. Hoje, porém, sabe-se que esse gene está envolvido em 80% dos casos onde se observa esse padrão de herança, e que mutações no gene da conexina 26 também podem determinar surdez herdada de modo dominante (Denoyelle et al., 1997). Além disso, uma mutação específica, a 35delG (deleção de uma guanina na posição 35 do gene), está envolvida em 70% dos casos de surdez de herança autossômica recessiva. Finalmente, acredita-se hoje que mutações no gene da conexina 26 sejam responsáveis por 10 a 20% de todas as perdas auditivas neurossensoriais (Wilcox et al., 2000). Além do gene da conexina 26, acredita-se que mais de 100 outros genes estejam envolvidos na etiologia da surdez neurossensorial não-sindrômica (Sobe et al., 2000). Alguns desses genes podem estar associados tanto a surdez não-sindrômica quanto às formas sindrômicas; entre eles estão as conexinas 30 e 31, associadas não só à surdez não-sindrômica com padrão autossômico dominante mas também a quadros em que a surdez se associa a enfermidades de pele (Rabionet et al., 2000). 59

60 Endogamia: acasalamento de indivíduos mais aparentados que a média da população; encontro preferencial de alelos idênticos por descendência na progênie. Animal consanguíneo: aquele cujos pais são parentes. Os acasalamentos consanguíneos são capazes de alterar as frequências genotípicas, sem afetar, por si só, as frequências gênicas, pois se não existir seleção preferencial contra ou a favor de algum genótipo, as frequências gênicas manter-se-ão constantes, independentemente do coeficiente médio de endocruzamento da população. 60

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67 A razão sexual, que é a proporção entre machos e fêmeas em uma população, é um dos principais parâmetros populacionais. Quando a razão sexual desvia da proporção esperada de 1:1 pode ocorrer aumento da endogamia e perda da variabilidade genética. Em populações pequenas, a variação nas taxas de nascimento e mortalidade começa a fazer com que o tamanho da população flutue aleatoriamente para cima ou para baixo. Flutuações aleatórias de aumento no tamanho da população estão sujeitas à capacidade de transporte do ambiente, e a população pode novamente entrar em declínio. Uma vez que a população se torna pequena devido à destruição e fragmentação do habitat, esta variação demográfica (estocasticidade demográfica) torna-se um fator importante e a população tem uma probabilidade maior de se tornar extinta devido ao acaso. O risco de extinção também é maior em espécies que têm taxas baixas de nascimento (ex.: árvores de sombra de florestas) porque estas espécies levam mais tempo para se recuperar de uma redução ao acaso na sua densidade demográfica. Quando uma população se reduz a um número crítico, há a possibilidade de um declínio na taxa de nascimento devido a um desvio na proporção de sexos (razão sexual). 67

68 A consanguinidade não cria nenhum gene deletério na população, o que ocorre de fato, é que a endogamia leva a um aumento de genes em homozigose, e muitas anomalias congênitas se manifestam somente em homozigose recessiva. 68

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71 Ectrodactilia: se caracteriza pela ausência parcial ou total de um ou mais dedos, o que provoca uma fenda nas mãos dos indivíduos afetados e o aspecto de garra de lagosta. A ectrodactilia tem herança autossômica dominante e a penetrância do alelo mutado é de 40%. Visto que a endogamia favorece o encontro de genes em homozigose, todos os indivíduos portadores do alelo acabam manifestando o caráter (a penetrância é incompleta apenas entre heterozigotos). 71

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73 Os descendentes de exocruzamentos são denominados híbridos interespecíficos. 73

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