Genética de Populações

Lembre-se de que um gene para um personagem em particular pode ter várias variantes, ou alelos, que codificam diferentes traços associados a esse caractere. Por exemplo, no sistema ABO do tipo sanguíneo em humanos, três alelos determinam a proteína particular do tipo sanguíneo na superfície dos glóbulos vermelhos.

Cada indivíduo de uma população de organismos diploides só pode transportar dois alelos para um determinado gene, mas mais de dois podem estar presentes nos indivíduos que compõem a população. Mendel seguiu alelos como eles foram herdados dos pais para os filhos. No início do século XX, os biólogos começaram a estudar o que acontece com todos os alelos de uma população em um campo de estudo conhecido como genética populacional .

Até agora, definimos evolução como uma mudança nas características de uma população de organismos, mas por trás dessa mudança fenotípica está a mudança genética. Em termos genéticos populacionais, evolução é definida como uma mudança na frequência de um alelo em uma população.

o sistema ABO como exemplo, a freqüência de um dos alelos, I ^A , é o número de cópias desse alelo dividido por todas as cópias do gene ABO na população. Por exemplo, um estudo na Jordânia descobriu que a frequência de I ^A é de 26,1%. ² O I ^B , I ⁰ os alelos constituíram 13,4% e 60,5% dos alelos, respectivamente, e todas as frequências somam 100%. Uma mudança nessa frequência ao longo do tempo constituiria evolução na população.

Existem várias maneiras pelas quais as frequências alélicas de uma população podem mudar. Uma dessas formas é a seleção natural. Se um determinado alelo confere um fenótipo que permite que um indivíduo tenha mais descendentes que sobrevivam e se reproduzam, esse alelo, em virtude de ser herdado por aqueles descendentes, estará em maior freqüência na próxima geração. Como as frequências alélicas sempre somam 100%, um aumento na freqüência de um alelo sempre significa uma diminuição correspondente em um ou mais dos outros alelos.

Alelos altamente benéficos podem, ao longo de muito poucas gerações, tornar-se “fixos” dessa maneira, significando que cada indivíduo da população carregará o alelo. Da mesma forma, os alelos prejudiciais podem ser rapidamente eliminados do pool genético, a soma de todos os alelos em uma população.

Parte do estudo da genética de populações está monitorando como as forças seletivas alteram as frequências alélicas em uma população ao longo do tempo, o que pode fornecer pistas aos cientistas sobre as forças seletivas que podem estar operando em uma dada população.

Os estudos das mudanças na coloração das asas da mariposa salpicada de branco mosqueado para escuro em resposta a troncos de árvores cobertos de fuligem e depois de volta ao branco malhado quando as fábricas pararam de produzir tanta fuligem é um exemplo clássico do estudo da evolução em populações naturais ( Figura ) .

No início do século XX, o matemático inglês Godfrey Hardy e o médico alemão Wilhelm Weinberg forneceram, independentemente, uma explicação para um conceito um pouco contra-intuitivo. A explicação original de Hardy foi em resposta a um mal-entendido a respeito de porque um alelo “dominante”, que mascara um alelo recessivo, não deveria aumentar em freqüência em uma população até que ele eliminasse todos os outros alelos.

A pergunta resultou de uma confusão comum sobre o que significa “dominante”, mas forçou Hardy, que não era nem biólogo, a apontar que se não há fatores que afetam uma freqüência alélica, essas freqüências permanecerão constantes de uma geração à outra. Próximo. Este princípio é agora conhecido como o equilíbrio de Hardy-Weinberg.

A teoria afirma que as frequências de alelos e genótipos de uma população são inerentemente estáveis ​​- a menos que algum tipo de força evolutiva esteja agindo sobre a população, a população carregaria os mesmos alelos nas mesmas proporções geração após geração.

Os indivíduos, como um todo, pareceriam essencialmente os mesmos e isso não teria relação com o fato de os alelos serem dominantes ou recessivos. As quatro forças evolutivas mais importantes, que irão perturbar o equilíbrio, são a seleção natural, a mutação,deriva genética e migração dentro ou fora de uma população.

Um quinto fator, o acasalamento não aleatório, também afetará o equilíbrio de Hardy-Weinberg, mas apenas mudando as frequências genotípicas, e não as frequências alélicas. No acasalamento não aleatório, os indivíduos são mais propensos a acasalar com indivíduos semelhantes (ou ao contrário de indivíduos) do que aleatoriamente. Como o acasalamento não aleatório não altera as frequências alélicas, ele não causa evolução diretamente. A seleção natural foi descrita. A mutação cria um alelo de outro e altera a frequência de um alelo por uma pequena quantidade, porém contínua, a cada geração.

Cada alelo é gerado por uma taxa de mutação baixa e constante que aumentará lentamente a frequência do alelo em uma população se nenhuma outra força agir no alelo. Se a seleção natural atua contra o alelo, ele será removido da população a uma taxa baixa, levando a uma freqüência que resulta de um equilíbrio entre a seleção e a mutação.

é uma das razões pelas quais as doenças genéticas permanecem na população humana em frequências muito baixas. Se o alelo é favorecido pela seleção, ele aumentará em freqüência. A deriva genética causa mudanças aleatórias nas frequências dos alelos quando as populações são pequenas. A deriva genética pode freqüentemente ser importante na evolução, como discutido na próxima seção.

Finalmente, se duas populações de uma espécie têm diferentes frequências alélicas, a migração de indivíduos entre elas causará mudanças de freqüência em ambas as populações. Por acaso, não há população em que um ou mais desses processos não estejam operando, portanto as populações estão sempre evoluindo, e o equilíbrio de Hardy-Weinberg nunca será exatamente observado.

Contudo, o princípio de Hardy-Weinberg fornece aos cientistas uma expectativa básica para as frequências alélicas em uma população não evolutiva, na qual eles podem comparar as populações em evolução e, assim, inferir quais forças evolutivas podem estar em jogo. A população está evoluindo se as frequências de alelos ou genótipos se desviam do valor esperado do princípio de Hardy-Weinberg.

Darwin identificou um caso especial de seleção natural que ele chamou de seleção sexual. A seleção sexual afeta a capacidade do indivíduo de acasalar e, assim, produzir descendentes, e leva à evolução de traços dramáticos que muitas vezes parecem mal-adaptativos em termos de sobrevivência, mas persistem porque proporcionam aos seus proprietários maior sucesso reprodutivo. A seleção sexual ocorre de duas maneiras: através da competição entre machos e machos e através da seleção feminina de parceiros.

A competição entre homens e homens assume a forma de conflitos entre os homens, que são frequentemente ritualizados, mas também podem representar ameaças significativas à sobrevivência de um homem. Às vezes a competição é por território, com mulheres mais propensas a acasalar com machos com territórios de maior qualidade.

Escolha feminina ocorre quando as fêmeas escolhem um macho com base em um traço particular, como as cores das penas, o desempenho de uma dança de acasalamento ou a construção de uma estrutura elaborada. Em alguns casos, a competição masculino-masculino e a escolha feminina se combinam no processo de acasalamento.

Em cada um desses casos, os traços selecionados, como habilidade de luta ou cor e comprimento da pluma, aumentam nos machos. Em geral, pensa-se que a seleção sexual pode avançar para um ponto em que a seleção natural contra o aprimoramento adicional de um personagem impede sua evolução posterior, porque afeta negativamente a capacidade do macho de sobreviver.

Por exemplo, penas coloridas ou um display elaborado tornam o macho mais óbvio para os predadores. como capacidade de luta ou cor e comprimento das penas, aumentam nos machos.

Em geral, pensa-se que a seleção sexual pode avançar para um ponto em que a seleção natural contra o aprimoramento adicional de um personagem impede sua evolução posterior, porque afeta negativamente a capacidade do macho de sobreviver. Por exemplo, penas coloridas ou um display elaborado tornam o macho mais óbvio para os predadores. como capacidade de luta ou cor e comprimento das penas, aumentam nos machos.

Em geral, pensa-se que a seleção sexual pode avançar para um ponto em que a seleção natural contra o aprimoramento adicional de um personagem impede sua evolução posterior, porque afeta negativamente a capacidade do macho de sobreviver. Por exemplo, penas coloridas ou um display elaborado tornam o macho mais óbvio para os predadores.