BEV 175 Ecologia Geral Universidade Federal de Ouro Preto Departamento de Biodiversidade Evolução e meio Ambiente
Variabilidade, Evolução e Seleção Natural Prof. Dr. Roberth Fagundes roberthfagundes@gmail.com www.professor.ufop.br/roberthfagundes
GENÓTIPO FENÓTIPO tegumento forma sensor coloração
12 alelos = 200 cores
Harmonia axyridris
variabilidade biológica a variabilidade biológica entre organismos resulta do efeito variabilidade do genótipo e/ou do ambiente sobre o fenótipo
variabilidade genotípica: diversidade de alelos em um genótipo que reflete em variações de um mesmo caractere cor forma
variabilidade fenotípica: diversidade de expressões de um genótipo que reflete variações nos fatores ambientais limitantes do caractere substrato com algas azuis substrato com algas verdes substrato com algas verdes substrato com algas azuis
frequência fenotípica = 17/20 = 85% = 3/20 = 15% = 31/40 = 78% frequência genotípica = 9/20 = 22%
primeira geração segunda geração 75% 25% 59% 41%
Evolução: mudança na frequência gênica (variabilidade genética) das populações através das gerações a partir de uma população parental (microevolução) ou ancestral (macroevolução)comum mecanismos neutros mutações recombinação fluxo ou restrição seleção natural
deriva genética
impossível prever a evolução neutra dependente do tempo e do tamanho populacional
gargalos e efeito fundador
fluxo gênico
mutações somáticas ou germinativas fator mutagênico afinidade por aminoácidos com enxofre neutras deletérias benéficas afinidade por aminoácidos com magnésio
ontogenia fator mutagênico
recombinação
seleção natural adaptação
seleção natural
seleção natural
Seleção natural Seleção Natural é o mecanismo evolutivo que resulta do diferencial de sobrevivência e reprodução entre fenótipos sob determinada pressão ecológica. Princípio da variabilidade genética: Existem variações entre organismos em uma população que são herdáveis Princípio da hereditariedade: Organismos geram organismos semelhantes Princípio da sobrevivência: A cada geração nascem mais organismos que o ambiente suporta. Principio da reprodução diferencial: Alguns organismos sobrevivem e reproduzem mais devido a características físicas e comportamentais específicas (adaptações)
Evolução por seleção natural A seleção natural age quando a variação fenotípica, devido a variabilidade genética, responde à pressões ambientais.
quais os tipos de seleção natural?
variabilidade fenotípica genes ambiente nicho
15cm nicho ecológico 50g habitat 70g 20g 100g 8cm
15cm nicho ecológico 50g habitat 70g 20g 100g 10cm 13cm 10cm 10cm 9cm
variabilidade fenotípica AMBIENTE GENÓTIPO ECÓTIPOS SUBESPÉCIES
15cm habitat nicho (plasticidade) 50g 70g 10g 150g plasticidade fenotípica 8cm
15cm 15cm plasticidade fenotípica 10cm 13cm plasticidade fenotípica 10cm 10cm plasticidade fenotípica 9cm 8cm
como saber se a variabilidade é devido ao genótipo ou ao ambiente?
experimento natural genético ambiental ambiental? genético genético
experimento clonagem ambiental genético
Drymocallis glandulosa (Potentilla glandulosa)
alt:15cm peso: 11g alt:10cm peso: 8g alt:6cm peso: 5g alt:13cm peso: 12g alt:11cm peso: 10g alt:7cm peso: 7g alt:14cm peso: 13g alt:12cm peso: 9g alt:9cm peso: 4g
fenótipo genótipo
17 populações 10 P. nivea 7 P. pulchella 64 medidas de forma 146 indivíduos 35 marcadores RAPD 146 indivíduos
Ordenação de Componentes Principais (PCO)
PCO Fenótipo PCO Genótipo
experimento de transplante Origem Destino Ambiente 1 Ambiente 2 Ambiente 3 Ambiente 1 Ambiente 2 Ambiente 3
genótipo ambiente
Hiesey, W. M., Clausen, J., & Keck, D. D. (1942). Relations between climate and intraspecific variation in plants. American Naturalist, 5-22.
experimento de transplante D. gladulosa do topo e do vale são transplantadas para a encosta D. gladulosa da encosta e do vale são transplantadas para o topo D. gladulosa do topo e da encosta são transplantadas para o vale
variabilidade ambiental variabilidade genética
Altura das plantas (cm) crescimento habitat: vale habitat: encosta habitat: topo plantas do vale plantas da encosta plantas do topo plantas do vale plantas da encosta plantas do topo plantas do vale plantas da encosta plantas do topo
reprodução
sobrevivência
especiação
Especiação Espécie: conjunto de indivíduos que compartilham um ancestral recente, apresentam um série de sinapomorfias codificadas por um genoma compartilhado e são capazes de reproduzir, trocar genótipo e transmiti-los a descendentes férteis.
reconhecimento similaridade ~ ancestralidade
aparência
aparência
híbridos
espécie gradiente
cronoespécies
como ocorre a especiação?
como ocorre a especiação?
como ocorre a especiação?
15cm nicho ecológico 50g habitat 70g 20g 100g 10cm 13cm 10cm 10cm 9cm
Evolução adaptativa de lagartos Anolis (Losos et al. 1997)
Grandes almofadas, muda de cor Corpo comprido, membros e calda finos Perna dianteira comprida, corpo achatado Corpo achatado, rabo comprido Corpo curto, membros traseiros compridos Corpo grande, almofadas grandes
Hipótese: Altura da árvore é uma pressão seletiva. Gradiente de altura da vegetação Ilha fonte 2-6 machos 3-9 fêmeas 14 ilhas experimentais (10-14 anos) Lagartos terão tamanho semelhante ao da ilha fonte. Lagartos terão tamanho diferente da ilha fonte Lagartos terão tamanho diferente de acordo com o ambiente Caractere: Tamanho dos membros
tamanho dos membros peso lamelas tamanho dos membros
árvores do continente tem 10m de altura árvores das ilhas entre 1 e 3m
Ilhas com arvores pequenas tem lagartos pequenos e pesados
Ilhas com árvores de galhos grossos tem lagartos com pernas compridas
Representação da variabilidade fenotípica na população
Sauromalus obesus N = 20 populações (Arizona) Habitat: Deserto Come ervas e gramas, ou folhas na escassez Temperatura: 23.8 35 C Pluviosidade: 35 194mm/ano Altitude: 4 1.166m
Frequência na população (%) Tendência e Variância Tamanho do corpo (mm)
Representando os variabilidade Tamanho de peixes Peixes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Comprimento do corpo (mm) 60 70 56 53 52 59 62 41 57 58
Comprimento do corpo (mm) Comprimento do corpo (mm) 70 máximo 70 Peixes Comprimento do corpo (mm) 1 60 2 70 3 56 4 53 5 52 6 59 7 62 8 41 9 57 10 58 65 60 55 50 45 amplitude mínimo 65 60 55 50 45 Vmax mediana média Vmin 40 Peixes 40 Peixes
Comprimento do corpo (mm) Comprimento do corpo (mm) 70 65 70 65 Comprimento do corpo de peixes = X ± DP (N) = 56,8 ± 7 mm (N=10) 60 60 55 55 50 50 45 45 40 Peixes 40 Peixes
15 jovens lagartos 6 populações: Altitude (200 890m) Criou em laboratório
A pluviosidade aumenta com a altitude Variação da chuva reduz com a elevação
Quanto mais chove, maior o tamanho do corpo
Crescimento das gramíneas = Quantidade de recurso Sobrevivência e Brotamento das gramíneas = Previsibilidade do recurso
evolução de herbívoros à diferentes plantas (Carrol and boyd 1992) Jadera haematoloma Sapindaceae
Filogenia de Sapindáceas e as raças de Jaderos
Relação entre o diâmetro do fruto e o comprimento da probóscide do herbívoro
espécies exóticas
1. Houve divergência evolutiva dentro das populações de hemípteros 2. Houve migração de indivíduos de probóscide apropriada entre populações
comprimento da probóscide como adaptação ao tipo de fruto (alimentação)
Crescimento Filhotes são semelhantes aos pais mas têm fitness maior em planta de origem
Sobrevivência e reprodução Sobrevivência maior quando come planta de origem Diferentes estratégias reprodutivas dependendo da planta hospedeira
produz semente continuamente sementes ricas em nitrogênio Tamanho e fenologia da planta são fatores evolutivos produz semente sazonalmente sementes ricas em lipídeos
ESPECIAÇÃO (Carrol et al 2003)