Aula 8 - Mutação Migração Seleção

Fatores microevolutivos

Mutação, migração e seleção

Mutações



_{As mutações gênicas são a fonte primordial de variação}

genética

 Novos alelos só surgem por mutações gênicas

 Recombinações apenas geram novos haplótipos com alelos já existentes

2ª Rodada de replicação gênica 1ª Rodada de replicação gênica reparo

Mutações



_{Como as mutações gênicas são geradas?}

Alelo mutante

Mutações



_{As taxas de mutação são muito baixas}

 As mutações são responsáveis pelo surgimento de novos alelos

 Apenas a mutação não pode ser responsável por mudanças na frequências alélicas



_{Elas variam entre os tipos de mutação, regiões, tipos de}

Mutações neutras



_{Algumas mutações não geram efeitos no fenótipo}

 Mutações em regiões não codificantes

 Mutações silenciosas

 Mutações sinônimas



_{Estes alelos não sofrem efeito da seleção natural e são}

chamados de alelos neutros

 Eles variam principalmente por ação da deriva

Mutações

Destino das mutações



_{As mutações quando surgem (novo alelo), elas estão em}

frequência muito baixa

 Deriva genética

Se a população não for muito grande, a tendência é que ele seja perdido por deriva

 Seleção natural

Novas mutações geralmente não trazem efeitos benéficos de impacto imediato e são varridos pela seleção

Taxas de mutação e fixação

_{As mutações portanto têm duas taxas distintas}

Taxa de mutação

Representa a frequência pela qual as mutações ocorrem espontaneamente ao longo das gerações

Taxa de fixação ou de evolução

Representa a frequência dos alelos que surgiram e “sobreviveram” na população sob o efeito de seleção e deriva

Mutações e frequências alélicas

_{Considerando apenas a mutação atuando na mudança}

Mutações e frequências alélicas

_{Ex: Mudança na frequência alélica com uma taxa de}

Mutações diretas e reversas

_{As mutações diretas e reversas atingem um equilíbrio}

Migrações (fluxo gênico)



_{O fluxo gênico envolve a incorporação gradual de alelos}

(oriundos de outra população) ao pool gênico da

população



_{O fluxo gênico tem dois efeitos principais}

 Ele aumenta a variação genética dentro das populações

 Ele reduz a variação genética entre as populações que se comunicam

Migrações x frequências alélicas

_{A variação nas frequências alélicas por migração}

depende de três fatores

 Da taxa de migração (m) da população 1 para a população 2

 Da frequência dos alelos na população 1 (p₁ e q₁)

Migrações x frequências alélicas

_{Caso várias populações estejam envolvidas, o cálculo é}

Seleção natural

Histórico



_{O modelo de evolução biológica por meio da seleção}

natural apoia-se em 5 fatos e 3 inferências:

1º Fato

 Na ausência de restrições, as populações tendem a aumentar exponencialmente

 Este fato foi verificado por Malthus em seu ensaio sobre as populações

Seleção natural

2º Fato

 O tamanho das populações tendem a permanecer estável naturalmente

 Flutuações sazonais podem ocorrer, mas a longo prazo o tamanho é constante

3º Fato

 Os recursos disponíveis para uma espécie são limitados

 Observação também citada no ensaio de Malthus sobre as populações

Seleção natural

1ª Inferência

 Existe uma intensa competição entre os membros de uma espécie

 Darwin chamou esta inferência de “luta pela sobrevivência”

Populações tendem a crescer exponencialmente

Recursos limitam o crescimento das populações

Fato

Fato

Luta pela sobrevivência entre os indivíduos da população

Seleção natural

4º Fato

 Não existem dois indivíduos iguais numa população

 Observação já relatada por taxonomistas e criadores de animais

2ª Inferência

 Os indivíduos da população possuem diferentes probabilidades de sobrevivência numa população

Seleção natural

Inferência Luta pela sobrevivência entre os

indivíduos da população

Fato Indivíduos dentro da população

apresentam diferenças

Inferência Os indivíduos apresentam diferentes

Seleção natural

5º Fato

 Muitas das diferenças entre os indivíduos de uma população são hereditárias

 Este fato também era conhecido dos criadores de animais

3ª Inferência

 Quando uma população é submetida à seleção natural, o resultado são populações sob modificação (evolução)

Seleção natural

Inferência Algumas características conferem maiores

probabilidades de sobrevivência

Fato Parte destas características são passadas para a próxima geração

Inferência A seleção natural modifica as

Seleção natural



_{Darwin propôs que a evolução por meio de seleção}

natural apresenta dois componentes temporais

1º Componente

 Abrange todos os fatores envolvidos com a geração da variação dentro das populações

 Os principais fatores são:

 Mutações

 Recombinação gênica

Seleção natural

2º Componente

 Abrange aspectos relacionados com a sobrevivência e/ou reprodução dos indivíduos da população

 Se cada indivíduo é diferente, cada um tem uma habilidade de sobreviver naquele ambiente

 Eles variam na capacidade encontrar parceiros e deixar descendentes

 Os individuos que tem maior probabilidade de deixar descendentes são os mais “aptos” (maior fitness)

 Ao longo das gerações os indivíduos com menores habilidades são eliminados ou não se reproduzem

Seleção natural



_{A cada geração o ambiente determina quem são os}

mais adaptados

 A cada geração o “jogo” recomeça (não existe um princípio finalista na seleção natural)

 Não há uma tendência em se gerar variações mais adaptativas



_{Fatores estocásticos podem mudar o curso do processo}

evolutivo

 A eliminação de indivíduos por catástrofes naturais não “escolhe” suas vítimas

Seleção natural



_{A “luta pela sobrevivência” ocorre em todos os níveis}

 Competição entre gametas

 Competição entre predadores

 Interação predador x presa

Seleção natural



_{A seleção natural pode agir de três formas sobre as}

populações

Seleção disruptiva

Seleciona os indivíduos que possuem fenótipos extremos

Seleção direcional

Seleciona os indivíduos que possuem fenótipos num sentido

Seleção estabilizadora

Qual é a unidade de seleção natural?

_{Esta questão ainda gera grandes debates}

 Vários pesquisadores já propuseram vários alvos para a seleção natural

 Atualmente, as maiores discussões ocorrem entre dois “candidatos”:  O indivíduo  O loco gênico Mayr: indivíduo como unidade de seleção Dawkins: gene como unidade de seleção

Qual é a unidade de seleção natural?

_{Os adeptos do indivíduo como unidade de seleção}

apoiam-se na complexidade da interação gênica

 Quem reproduz e luta para sobreviver são os indivíduos

 O indivíduo é formado por vários genes que interagem entre si e com o ambiente

 Genes isolados não são capazes de determinar diferenças significativas na adaptabilidade

Qual é a unidade de seleção natural?

_{Os adeptos do gene como unidade de seleção}

apoiam-se no efeito da recombinação gênica a longo prazo

 A recombinação altera a combinação de alelos dos genes

 Ao longo de várias gerações, complexos co-adaptados surgiriam e se perpetuariam

 Os genes aditivamente determinam a adaptabilidade do indivíduo

Qual é a unidade de seleção natural?

_{Outros alvos de seleção foram propostos}

Seleção gamética

 Poucas evidências de como funciona o processo

 Melhores exemplos vêm de casos de incompatibilidade entre pólen e estigma

Seleção de grupo

 Mayr propôs que existem dois tipos de “grupos”

 Grupos tênues se referem a grupamentos casuais de indivíduos

Qual é a unidade de seleção natural?

_{Grupos tênues não são selecionados como grupo}

 São apenas indivíduos vivendo juntos

 O que conta é o fitness individual nesses casos 

_{Grupos sólidos são alvos de seleção}

 Como existe divisão de funções, há uma vantagem no grupo se manter coeso (selecionado positivamente)

Qual é a unidade de seleção natural?

Seleção de parentesco

 Definido como seleção de características que

favoreçam a sobrevivência de parentes próximos

 Utilizado para explicar o comportamento autruísta

 Apenas o cuidado parental é reconhecido como importante evolutivamente

 Para outras relações de parentesco não há uma relação significativa de autruísmo

Qual é a unidade de seleção natural?

Seleção de espécies

 O termo foi proposto para explicar eventos biogeográficos de substituição de espécies

 São apenas generalizações de processos de extinção e colonização

Seleção sexual



_{Além da luta pela sobrevivência, espécies}

sexuadas ainda lutam pelos parceiros para

reprodução

 Algumas características conferem maior probabilidade de conseguir um parceiro e deixar descendentes

 Estas características estão sob seleção sexual

 Em certos casos estas características são contraditórias às características relacionadas à sobrevivência

 A seleção sexual explica o dimorfismo sexual de algumas espécies

Limitações da seleção natural

_{A seleção natural ,em tese, levaria as populações a}

adaptações máximas ao ambiente

 Entretanto vemos várias espécies com “dificuldades” para viver em seus ambientes

 Isto acontece devido a algumas restrições ao poder modelador da seleção natural

Limitações da seleção natural

_{Potencial limitado dos genótipos}

 Os planos corporais são uma interação de vários sistemas

 Alterações drásticas numa estrutura comprometem sua interação com as outras

 Ex: Aves voadoras não podem ganhar grandes tamanhos (devem ser leves) 

_{As variações genéticas proporcionam uma tolerância}

limitada às variações ambientais

Limitações da seleção natural

_{As estruturas tem limitações em sua plasticidade}

 Ex: organismos com exoesqueleto não são capazes de crescer muito 

_{Algumas características não são selecionadas}

 Algumas modificações individuais não são hereditárias

 Características que surgem após a idade reprodutiva não são selecionadas 

_{O padrão do desenvolvimento é um programa de ajuste}

fino

 Alterações neste padrão geralmente comprometem a viabilidade do indivíduo em formação