Genética Animal Fatores Evolutivos 1 GENÉTICA DE POPULAÇÕES: A genética de populações lida com populações naturais. Estas consistem em todos os indivíduos que, ao se reproduzir uns com os outros, compartilham um pool de genes, que é um total de informações genéticas possuído pelos membros reprodutivos da população. Os alelos no pool interagem entre si e com o ambiente, o que resulta no efeito da seleção exercida sobre esses genes. Conceitos: População: Grupamento de indivíduos de uma mesma espécie que ocorrem na mesma área geográfica, em um dado intervalo de tempo. Espécie: Agrupamento de populações naturais, reais ou potencialmente intercruzantes e reprodutivamente isoladas de outros grupos de organismos. Princípio de Hardy-Weinberg: Em 1908, G. H. Hardy, um matemático britânico, e W. Weinberg, um médico alemão, desenvolveram um modelo matemático denominado Princípio de Hardy-Weinberg, para calcular a freqüência dos alelos de uma população. Tal princípio é o fundamento da genética de populações e, em essência, diz que na ausência de migração, mutação e seleção as freqüências gênicas permanecem constantes dentro de limites estreitos, determináveis, geração após geração, em uma grande população com reprodução aleatória. O princípio de Hardy-Weinberg pode ser utilizado para determinar a freqüência de cada alelo de um par ou de uma série, bem como freqüências de homozigotos e heterozigotos na população. Propriedades da Lei de Hardy-Weinberg: 1) A freqüência dos alelos prediz a freqüência dos genótipos. 2) Em equilíbrio, as freqüências dos alelos e dos genótipos não se alteram de uma população para a outra. 3) O equilíbrio é alcançado em uma geração de acasalamentos ao acaso. Condições da Lei de Hardy-Weinberg:
Genética Animal Fatores Evolutivos 2 1) A população é infinitamente grande, tornando os erros de amostragem e os efeitos ao acaso negligíveis. 2) O acasalamento ocorre ao acaso. 3) Não há vantagem seletiva para nenhum genótipo, sendo todos aqueles produzidos pelo acasalamento ao acaso igualmente férteis. 4) Fatores como mutação, migração e deriva genética estão ausentes. Espermatozóide Óvulo A (p) a (q) A (p) AA (p Aa (p.q) a (q) Aa (p.q) Aa (q Consideremos um caso hipotético de dois alelos A e a, com um mesmo valor seletivo, que ocorrem juntos em dada população. Se a probabilidade do espermatozóide ou do óvulo carrear o alelo A é representada por p, então a de a será 1-p, caso A e a sejam os únicos alelos do loco em questão. Pode-se considerar 1-p = q. Logo, q é a probabilidade do espermatozóide ou do óvulo possuir o alelo a. Logo, a Lei de Hardy-Weinberg é expressa pela seguinte fórmula: p + 2,p.q + q = 1 Sendo: p + q = 1 Se: p = 0 q = 0 A população é homozigoto para esse locus. Principais causas de alterações nas freqüências gênicas nas populações naturais: 1) Mutação: Basicamente, mutação é uma alteração aleatória no genótipo de um indivíduo. A importância em genética de populações é fornecer um novo material sobre o qual a seleção pode operar, bem como alterar as freqüências gênicas. As mutações gênicas são consideradas as fontes primárias de variabilidade, pois aumentam o número de alelos disponíveis em um locus. Pode inserir novos alelos numa população, sendo, então, considerada uma força criativa. As mutações gênicas originam-se de alterações na seqüência de bases nitrogenadas de um determinado gene durante a duplicação da molécula de DNA. A mutação pode ocorrer devido a: perda ou deleção, adição ou substituição de nucleotídeos. É um evento que ocorre ao acaso, ou seja, sem relação com possíveis vantagens ou desvantagens para o organismo em questão.
Genética Animal Fatores Evolutivos 3 Pode ser mantida ou eliminada por seleção natural. 2) Migração: Consiste no deslocamento de indivíduos em idade reprodutiva de uma população para outra, criando fluxo gênico, caso haja reprodução. Se ocorrem migrações freqüentes entre duas populações, o conteúdo genético delas pode se tornar semelhante, homogeneizando-as. Também é considerada uma força criativa. 3) Seleção natural: Considerada a principal força evolutiva. Modifica as freqüências alélicas em grandes populações. Tende a diminuir a variabilidade genética. Assim, quanto maior a intensidade da seleção natural em uma população, menor será a variabilidade da mesma. A seleção natural é um fenômeno estatístico, significando simplesmente que um genótipo melhor tem probabilidade maior de sobrevivência (Darwin) e ter relativo sucesso reprodutivo. Valores seletivos são cumulativos. Exemplos: I) Melanismo industrial: A espécie de mariposas Biston betularia, teve sua forma normal cinzenta ou esbranquiçada substituída por formas escuras (melânicas) nos distritos industriais da Inglaterra e Oeste da Europa, a partir de 1895. As mariposas melânicas eram raras ou inexistentes há 100 anos (antes da Revolução Industrial). A forma clara era fundamental para o mecanismo de camuflagem das mariposas nos troncos de árvores recobertos por liquens. Devido à poluição os liquens foram destruídos e os troncos das árvores assumiram coloração escura. Em alguns casos, a mudança na freqüência alélica da população de mariposas foi surpreendentemente rápida, exigindo menos de 50 anos. A magnitude da brusca vantagem seletiva das mariposas melânicas deu-se à intensa predação das mariposas claras pousadas sobre as cascas escuras das árvores por aves. Em áreas não poluídas, com troncos de árvores cobertos por liquens, as formas claras apresentam coloração críptica. Já nas áreas industriais, as mariposas melânicas imitam melhor a cor do substrato.
Genética Animal Fatores Evolutivos 4 Seleção direcional: caracteriza-se por mudanças nas condições do ambiente, deslocando o valor da média a favor dos indivíduos que possuem os genótipos mais aptos. II) Anemia falciforme ou Siclemia (Humanos): Essa doença, que envolve um par de alelos com dominância incompleta, é particularmente prevalente em certos povos na África. Muitas variantes químicas da hemoglobina A são encontradas em números relativamente pequenos nas pessoas. Uma dessas variantes, a hemoglobina S (de sickle cell anemia), está envolvida nessa doença. Os genótipos e fenótipos produzidos nesse distúrbio são os seguintes: AA Normal; apenas hemoglobina A. Aa Traço falcêmico; hemoglobinas A e S. aa Anemia falciforme; apenas hemoglobina S. Em condições ambientais normais o gene para anemia falciforme sofre um forte efeito seletivo negativo ocorrendo com freqüência baixa nas populações. Entretanto, observam-se altas freqüências desse gene em extensas regiões da África, onde há grande incidência de malária. Essa alta freqüência deve-se ao fato de que os heterozigotos para anemia falciforme são mais resistentes à malária, pois há redução no teor de hemoglobina da hemácea, tornando-a imune ao ataque do parasito Plasmodium falciparum. Os homozigotos normais, correm alto risco de morte por malária e os homozigotos para a anomalia morrem de anemia falciforme. O heterozigoto, entretanto, apresenta sob essas condições ambientais superioridade adaptativa, propiciando alta taxa de um gene letal na população. Seleção estabilizante: elimina todos os fenótipos que desviam demais da média da população e, conseqüentemente também, de genes que produzem esses fenótipos desviantes. III) Resistência a antibióticos ou inseticidas: A resistência de bactérias a antibióticos e de insetos a inseticidas tem aumentado muito nos últimos anos havendo sempre a necessidade de se desenvolverem novas substâncias para auxiliar no combate a esses organismos. A resistência a esses produtos ocorre do seguinte modo: os indivíduos estão adaptados a uma determinada condição ambiental, se introduzirmos no ambiente uma certa quantidade de antibiótico ou inseticida haverá grande mortalidade de
Genética Animal Fatores Evolutivos 5 indivíduos, mas alguns poucos que já apresentavam mutações que lhes conferiam resistência a essas substâncias sobreviverão. Estes por sua vez, ao se reproduzir, originarão indivíduos com características que se distribuem em torno do fenótipo médio. Se eles forem submetidos a doses mais altas das substâncias em questão, haverá alta mortalidade e sobreviverão apenas aqueles que tiverem condições genéticas de resistir a doses mais altas, podendo-se observar um deslocamento da média das características no sentido da maior resistência a uma determinada substância. Esse é um exemplo de seleção direcional. 4) Deriva genética: O mais sortudo sobrevive. Flutuação aleatória na freqüência dos alelos, estatisticamente significativa em pequenas populações, e possível devido a desvios ao acaso. O grau de flutuação aumenta à medida que o tamanho da população diminui. Em grandes populações, a deriva apresenta pequena magnitude. Em um caso extremo, a deriva genética pode levar à fixação de um alelo e à exclusão de outro. Referências bibliográficas: Biologia de olho no mundo do trabalho Sídio Machado Editora Scipione 2003 Populações, espécies e evolução Ernst Mayr Editora da Universidade de São Paulo 1977