Eventos Aleatórios Na Genética De Populações

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Efeito fundador Um efeito fundador corre quando uma nova colônia é iniciada por alguns poucos membros da população original. Essa população de tamanho pequeno significa que essa colônia pode ter: Variação genética reduzida da população original. Uma amostra não aleatória dos genes na população original. 34 Se um individuo nasceu homozigoto e caso nenhum gene sofra mutação, ele permanecerá homozigoto e todos os gametas serão homozigotos. 26 A heterozigosidade irá depender da taxa de mutação neutra e do tamanho da população. Se a população é menor a homozigosidade é mais rápida. Se a taxa de mutação for menor a heterozigosidade também será menor. 27 "Uma população fundadora pequena pode ter uma amostra não-representativa dos genes da população ancestral" 28 Se uma população pequena coloniza uma área nova, é provável que ela possua todos os genes da população ancestral, mas as frequências gênicas podem não ser representativas. 29 Ernst Mayr (1963) 30 A teoria da deriva neutra prediz que as populações devem ser completamente homozigotas. Mas devido a mutação, variações irão surgir e o nível de polimorfilismo em equilíbrio devera ser um balanço entre a eliminação por deriva e sua criação por mutação. 25 Por causa da migração neutra, uma quantidade calculável de polimorfilismo irá existir em uma população 24 Com amostragem aleatória, duas cópias do mesmo gene pode constituir um descendente na geração futura. A amostra aleatória produz então um homozigoto assim a deriva genética tende a aumentar a homozigosidade. 23 Existem, então, duas maneiras de se produzir um homozigoto, quando dois gene a do mesmo tipo gaméticos se encontram,(figura 6.5) a frequência de homozigotos na próxima geração será a soma dessas duas. 19 Existem 2N tipos gaméticos, mas, porque cada individuo produz mais do que dois gametas, existe uma chance de 1/ (2N) de que um gameta irá combinar com outro do mesmo tipo gamético que ele próprio: se isso ocorre, descendência será homozigota. Se como mostrado, cada individuo produz 200 mil gametas, existirão 200.000N gametas no conjunto de gametas. 1ª 2ª É pela combinação de dois genes idênticos, que não foram combinados do mesmo gene parental. 20 "Heterozigosidade" é uma medida geral da variação genética por loco em uma população. Ela é definida como a chance de retirarmos dois alelos diferentes, se dois genes aleatórios são amostrados da população (para um loco). 21 O Rumo à homozigosidade em populações pequenas continua, porque duas cópias do mesmo gene pode combinar-se em um único individuo. Nos hermafroditas, isso ocorre, obviamente, por autofertilização. Mas se existem dois sexos, um gene na geração de avós parental pode surgir como um homozigoto, em duas cópias, na geração de netos. Esse processo é chamado de endocruzamento que pode ocorrer em uma população pequena, em qualquer sistema de cruzamento e torna-se mais provável quanto menor for a população. No entanto, um ponto geral nesta seção pode ser expresso sem referencias ao endocruzamento. 22 O que é Efeito fundador 31 Efeito fundador ou Efeito do fundador é um fenômeno de evolução e foi definido como "o estabelecimento de uma nova população por uns poucos fundadores originais (em um caso extremo, por apenas uma única fêmea fertilizada), que contém somente uma pequena fração da variação genética total da população parental. 32 46 Um gene pode ser Substituído por outro por meio da deriva genética 38 Probabilidade de polimorfismo 1,0 0,8 0,6 0,4 0,0 0,2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Número de fundadores (N) q=0,1 q=0,2 q=0,5 37 Um gargalo populacional ocorre quando o tamanho de uma população é reduzido por pelo menos uma geração. A deriva genética age mais rapidamente para reduzir a variação genética em populações pequenas, porém passar por um "gargalo" pode reduzir a variação em muito, mesmo se o gargalo não durar por muitas gerações. Isso é ilustrado pelos sacos de bolinhas mostrados abaixo, onde, na geração 2, uma retirada de incomum tamanho cria um gargalo. 36 Efeito Gargalo de garrafa 35 A freqüência de um gene tanto pode aumentar ou diminuir pela deriva genética. Se um gene tem sua freqüência bastante elevada até 1 após muitas gerações ele se torna fixado por meio da deriva genética . Um alelo neutro possui uma chance de aumentar uma de diminuir e outra de permanecer constante na próxima geração, então o alelo neutro possui ainda uma pequena chance de aumentar por três gerações seguidas e assim por diante. 39 A deriva genética e maior em populações pequenas por que se um pequeno grupo de individuo contribui com seus genes para a próxima geração os alelos que eles possuem provavelmente não representarão as freqüências alélicas da população total a que eles pertencem e a nova geração terá uma estrutura genética diferente da anterior. 40 Em uma população com tamanho N existe um total de 2N genes em cada loco em média, cada gene contribui com uma copia de si mesmo para a próxima geração, a medida que analisamos duas gerações adiante aqueles genes que não contribuirão com nem uma cópia para a primeira geração não poderão contribuir com cópia alguma para a segunda, terceira e quarta geração, uma vez que o gene deixa de ser copiado ele é perdido para sempre. 41 Os fatores conhecidos por influenciar no tamanho populacional efetivo são inúmeros, dentre eles: Razão sexual Flutuações populacionais Pequenos grupos de cruzamentos Fertilidade variável 45 Geneticistas populacionais, freqüentemente escrevem Ne(para tamanho populacional efetivo) que são normalmente menores do que tamanhos populacional ecologicamente observados. 44 Tamanho populacional e tamanho populacional efetivo 43 Chegaremos a um momento em que todos os 2N genes serão descendentes de um dos dois genes de agora. Em um momento em que todos os genes originais serão perdidos menos um, esse único gene terá tido um período suficientemente favorável de aumento e espalhar-se a por toda a população, ele terá fixado por deriva genética. Qualquer gene da população, por tanto possui uma chance de 1/(2N) de eventual fixação por deriva genética(e uma chance de (2N-1)/(2N) de ser perdido por ela. 42 Diagrama demonstrando o efeito fundador. A população original está à esquerda com três possíveis populações derivadas à direita. O efeito fundador reflete-se na proporção de indivíduos azuis e vermelho das diferentes populações. 33 Vinte simulações repetidas de deriva genética para um loco com dois alelos com frequência gênica inicial de 0,5 em: (a) uma população pequena (2N = 18) uma população grande (2 N = 100). Eventualmente, um dos alelos flutuará para a frequência de 1.0 e o outro alelo, será então perdido. A deriva para a homozigose é mais rápida em uma população pequena, porém, em qualquer população pequena, na ausência de mutação, a homozigosidade será o resultado final. A deriva é um componente importante do processo evolutivo, ela é responsável, principalmente, pela evolução de características que não afetam de maneira considerável a adaptação dos organismos ao seu ambiente. 18 Homozigoto: indica que os alelos presentes em um loco genético são idênticos. Heterozigoto: É o indivíduo que apresenta genótipo, por exemplo Aa. 16 A Freqüência dos Alelos Pode Mudar Aleatoriamente ao Longo do Tempo por um Processo Chamado Deriva Genética 6 Deriva Genética Consiste em eventos ao acaso que alteram as freqüências alélicas. 5 Freqüência Gênica É por meio das freqüências de cada gene na população, cada genótipo contem dois genes; num total de dezesseis genes por loco em um com oito indivíduos. Freqüência de A= 9/16=0,5625 Freqüência de a=7/16=0,4374 4 Com o passar do tempo à deriva puramente ao acaso faz com que a população "rume" para a homozigosidade em um loco. Todos os locos nos quais existem alelos seletivamente neutros tenderão a tornar fixado apenas um gene. Não é difícil de derivar uma expressão para a taxa na qual a população irá torna-se homozigota. Primeiramente, definimos o grau de homozigosidade. Indivíduos na população podem ser tanto homozigoto como heterozigotos. Seja f a proporção de homozigotos, e H = 1- f, a proporção de heterozigotos, H é a soma de todos os tipos de heterozigotos. N será, novamente o tamanho da população. 17 Evolução Eventos Aleatórios na Genética de Populações 2 Missão Velha-CE 2013 Universidade Regional do Cariri-URCA Equipe: Cecília Kessia Furtado Pereira Joseanny Chaves Profiro Luiz Ribeiro Silva Neto Nailma Alves de Lima Ronnyer Almeida Silva Centro das Ciências Biológicas e da Saúde-CCBS Curso de Ciências Biológicas Professor: Mário Eduardo Disciplina: Evolução 1 As freqüências dos alelos aumenta ou diminui quando atingem a freqüência de um único alelo representado na população ou atingem a freqüência nula. Imagine uma determinada população A e outra população a, as freqüências gênicas de cada gene será 0,5. A próxima geração terá 0,5 para A e 0,5 para a. 7 Freqüência Alélica São as medidas de todos os alelos presentes na população. Como medir: Ex: em um loco com dois alelos (A, a) e três genótipos (A A, Aa, aa) cada individuo tem um genótipo composto de dois genes em cada loco, pode ser simbolizada como. Aa, AA, aa, aa, AA, Aa, AA, Aa. OBS: É uma população com p indivíduos. Para encontrar as freqüências genotípicas, é só contarmos o numero de indivíduos em cada genótipo. Freqüência de AA = 3/8 = 0,375 Freqüência de Aa= 3/8 = 0,375 Freqüência de aa= 2/8 = 0,25 3 Hardy Weinberg 9 Gene: Situação em que, no loco gênico que se está considerando, ocorre o mesmo alelo em ambos os cromossomos homólogos. Homozigose: Situação em que, no loco gênico que se está considerando, ocorre o mesmo alelo em ambos os cromossomos homólogos. Loco: É o local fixo num cromossomo onde está localizado determinado marcador genético ou gene. Em genética, chama-se heterozigoto ou heterozigótico o indivíduo que tem dois alelos diferentes do mesmo gene. Loco gênico: É o local fixo num cromossomo onde está localizado o gene. 15 URCA A Deriva Neutra ao Longo do Tempo Conduz um Rumo em Direção a Homozigosidade 14 A deriva genética não possui direção, no entanto, quando um dos genes é fixado, a população é homozigota e permanecerá homozigota. O equilíbrio de Hardy Weinberg é uma boa aproximação e de suma importância , mais o verdadeiro equilíbrio incorporando a deriva genética, ocorre em homozigosidade. 13 O Equilíbrio de Hardy Weinberg Supõe a Ausência de Deriva Genética 8 Se a deriva genética não estiver ocorrendo e se a população for grande, as freqüências gênicas ficarão constantes de geração a geração e as freqüências genotípicas também serão constantes . 11 Pode-se pensar que freqüências genotípicas irão simplesmente ser a do "equilíbrio", mas o que ocorre de fato, é que um dos alelos será fixado á longo prazo. 12 Os pressupostos essenciais que devem ser considerados para o equilíbrio de Hardy Weinberg são: Cruzamentos ao acaso O tamanho da população ser grande Não existir migração entre diferentes populações O efeito de mutações ser tão pequeno, podendo ser ignorado A seleção natural afeta os alelos que estão sendo considerados. 10 Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25/03/2014 nº 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre Clique no ícone para adicionar uma imagem Clique para editar o texto mestre 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Clique para editar o texto mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o estilo do subtítulo mestre 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre 25/03/2014 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 25/03/2014 nº 25/03/2014 Clique para editar os estilos do texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível nº