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Curso: Biologia AP > Unidade 5
Lição 4: Equilíbrio de Hardy-WeinbergFrequência alélica & pool gênico
Google Sala de AulaComo encontrar a frequência alélica e como ela é diferente da frequência de genótipos. O que é um conjunto de genes.
Pontos Principais:
- Microevolução é uma mudança na frequência das variantes do gene, alelos, em uma população, ocorrendo normalmente durante um período de tempo relativamente curto.
- Genética populacional é o campo da biologia que estuda as frequências alélicas em populações e como elas mudam ao longo do tempo.
- Frequência do alelo refere-se a quão comum um alelo é em uma população. A frequência é determinada contando-se quantas vezes o alelo aparece na população, em seguida, dividindo-se pelo número total de cópias do gene.
- O pool gênico de uma população consiste em todas as cópias de todos os genes nessa população.
Darwin encontra Mendel — não literalmente
Quando Darwin elaborou suas teorias de evolução e seleção natural, ele sabia que os processos que estava descrevendo dependiam da variação hereditária em populações. Ou seja, baseavam-se em diferenças nas características dos organismos em uma população e na capacidade dessas características diferentes serem transmitidas para a prole.
Darwin, no entanto, não sabia como os traços eram herdados. Como outros cientistas de sua época, ele pensava que traços eram transmitidos através de herança por mistura. Neste modelo, traços dos pais devem misturar-se permanentemente em sua prole. O modelo de mistura foi refutado pelo monge austríaco Gregor Mendel, que encontrou que os traços são especificados por unidades hereditárias não miscíveis chamadas de genes.
Embora Mendel tenha publicado seu trabalho sobre genética apenas alguns anos após Darwin publicar suas ideias sobre evolução, Darwin provavelmente nunca leu o trabalho de Mendel. Hoje, podemos combinar ideias de Darwin e de Mendel para chegar a uma compreensão mais clara do que é evolução e como ela ocorre.
Microevolução e genética de populações
Microevolução, ou evolução em uma escala menor, é definida como uma mudança na frequência de variantes gênicas, alelos, em uma população através das gerações. O campo da biologia que estuda frequências alélicas em populações e como elas mudam através dos tempos é chamada genética de populações.
Microevolução é por vezes contrastada com macroevolução, evolução que envolve grandes mudanças, como a formação de novos grupos ou espécies e acontece em longos períodos de tempo. No entanto, a maioria dos biólogos vê microevolução e macroevolução como o mesmo processo acontecendo em diferentes escalas de tempo. Microevolução acumula-se gradualmente, durante longos períodos de tempo para produzir mudanças macroevolutivas.
Vejamos três conceitos que são fundamentais para a definição de microevolução: populações, alelos e frequência alélica.
Populações
Uma população é um grupo de organismos da mesma espécie que são encontrados na mesma área e podem se reproduzir. Uma população é a menor unidade que pode evoluir — em outras palavras, um indivíduo não pode evoluir.
Alelos
Um alelo é uma versão de um gene, uma unidade hereditária que controla uma característica particular de um organismo.
Por exemplo, Mendel estudou um gene que controla a cor de flor em plantas de ervilha. Este gene apresenta um alelo roxo, W, e um alelo branco, w. Cada planta de ervilha tem duas cópias do gene, que podem ser alelos iguais ou diferentes. Quando os alelos são diferentes, um — o alelo dominante, W — pode esconder o outro — o alelo recessivo, w. Um conjunto de alelos de uma planta, chamado de genótipo, determina seu fenótipo, ou características observáveis, neste caso as cores das flores.
Frequência alélica
Frequência alélica refere-se a frequência com que um alelo particular aparece em uma população. Por exemplo, se todos os alelos em uma população de plantas de ervilha fossem alelos roxos, W, a frequência do alelo W seria de 100%, ou 1.0. No entanto, se metade dos alelos fossem W e metade, w, cada alelo teria uma frequência alélica de 50% ou 0,5.
Em geral, podemos definir a frequência alélica como
Às vezes, há mais de dois alelos em uma população (por exemplo, podem ocorrer os alelos A, a, e
Também é possível calcular frequências de genótipos — a fração de indivíduos com um determinado genótipo — e frequências de fenótipo — a fração de indivíduos com um determinado fenótipo. Tenha em mente, porém, que estes são conceitos diferentes de frequência alélica. Em seguida vamos ver um exemplo dessa diferença.
Exemplo: encontrando a frequência alélica
Vamos analisar um exemplo. Considere a população, muito pequena, de nove plantas de ervilha, mostrada abaixo. Cada planta de ervilha tem duas cópias do gene de cor da flor.
Se olharmos para as cópias de dois genes em cada planta e contarmos quantas cópias W estão presentes, nós percebemos que há 13. Se contarmos quantas cópias w estão presentes, nós percebemos que há cinco. O número total de cópias do gene em toda a população é de
Podemos dividir o número de cópias de cada alelo pelo número total de cópias para obter a frequência do alelo. Por convenção, quando existem apenas dois alelos de um gene em uma população, as frequências são dadas em símbolos
As frequências de todos os alelos de um gene devem ser somadas até dar um, ou 100%.
Frequência alélica é diferente da frequência do genótipo ou frequência do fenótipo. Frequências de genótipo e fenótipo também podem ser calculadas e são importantes para a compreensão de como as populações evoluem, mas elas não são a mesma coisa que a frequência alélica. O diagrama abaixo mostra a diferença:
Agora, vamos supor que voltamos uma geração mais tarde e conferimos os genótipos das novas plantas de ervilha que agora compõem a população. Para encontrar as frequências alélicas, nós olhamos novamente o genótipo de cada indivíduo, contamos o número de cópias de cada alelo e dividimos pelo número total de cópias do gene. Agora, descobrimos que a frequência de W caiu para
Houve uma mudança nas frequências alélicas na população ao longo de gerações, então — pela definição de microevolução — podemos dizer que a população evoluiu. Se estivéssemos realmente fazendo uma pesquisa, nós iríamos querer usar um teste estatístico para confirmar que estas proporções eram mesmo diferentes.
Vamos examinar os fatores que causam a evolução de uma população, incluindo a seleção natural, deriva genética — mudança aleatória — e outros fatores, no restante desse tutorial.
O pool gênico
O conjunto total de cópias de todos os genes em uma população é conhecido como seu pool gênico. O pool gênico recebe esse nome a partir da ideia de nós estamos essencialmente selecionando todas as cópias do gene — para todos os genes — dos indivíduos de uma população e despejando em um grande pool comum.
Como seria isso? No exemplo acima,nós examinamos todos os nove indivíduos da população e olhamos as cópias do gene da cor da flor. Havia 18 cópias individuais de genes, cada um deles era um alelo W ou um alelo w. Agora, imagine que utilizamos esse mesmo processo para cada gene da planta da ervilha, incluindo os genes que controlam a altura, cor da semente, forma da semente, metabolismo, etc. Haveria 18 cópias de cada gene retiradas e colocadas em um pool comum. No final desse processo, o pool comum de cópias de genes será o pool gênico de nossa população.
Olhando para todas as cópias de todos os genes em uma população, podemos ver de forma abrangente quanta variação genética existe na população . Quanto mais variação uma população tem, melhor sua capacidade de se adaptar às mudanças em seu ambiente, através da seleção natural. Se há mais variação, as chances são maiores de que haverá alguns alelos presentes que permitam aos organismos sobreviverem e se reproduzirem efetivamente sob as novas condições.
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