Ecologia BIE210. Populações: Conceitos básicosb e Mecanismos evolutivos

(1)

Ecologia

–

––

–

––

–

BIE210

Popula

ç

ões:

Conceitos b

á

sicos

e

Mecanismos evolutivos

(2)

Popula

ç

ões

Gastos para manutenção Organismo (indivíduo) Outros fatores (Condições) Desempenho biológico: • Sobrevivência • Crescimento corporal • Atividade geral

• ReproduReproduççãoão

Energia

Nutrientes

Recursos Fluxo

Fluxode energiade energia CiclosCiclosBiogeoquBiogeoquíímicosmicos _Limites_LimitesFatoresFatores_de_delimitanteslimitantes_tolerância_tolerância// NichoNicho ecolecolóógicogico

Townsend et al., 2003 Crescimento corporal (C)

(3)

Popula

ç

ões

R e s p o s ta s In fl u ê n c ia d o a m b ie n te

Popula

ç

ão:

conjunto de indiv

í

duos de uma esp

é

cie que coexistem

cie que

coexistem

em

uma

(4)

Popula

ç

ões

Popula

ç

ão:

conjunto de indiv

í

duos de uma esp

é

cie que coexistem

cie que

coexistem

em

uma

uma mesma

mesma

á

rea geogr

á

fica

.

Por que estudar popula

ç

ões?

•

•Principal Principal objetivoobjetivo dada EcologiaEcologia:: DescreverDescrever e e explicarexplicar a a

distribui

distribuiççãoão e abundânciae abundância dos dos organismosorganismos..

•

•PopulaPopulaçção ão = = NNíívelvel de de organizaorganizaççãoão no no qualqual éé posspossíívelvel avaliar

avaliar adequadamenteadequadamente o o efeitoefeito dos dos agentesagentes do do ambienteambiente sobre

sobre osos indivindivííduosduos de de umauma espespééciecie.. •

•ContribuiContribuiçção para a compreensão da estrutura e ão para a compreensão da estrutura e funcionamento de

funcionamento de outros noutros nííveis de organizaveis de organizaççãoão.. •

• SubsSubsíídios para a avaliadios para a avaliaçção de atividades humanas ão de atividades humanas relacionadas a

relacionadas a modificamodificaçções no ambienteões no ambiente::

-- avaliaavaliaçção de impactos ambientais; ão de impactos ambientais;

-- programas de conservaprogramas de conservaçção e/ou restauraão e/ou restauraçção; ão;

-- exploraexploraçção de estoques naturais; ão de estoques naturais;

-- cultivo.cultivo.

(5)

Popula

ç

ões

Delimita

Delimitaçção:ão: Dificuldade variDificuldade variáável, de acordo com o padrão de distribuivel, de acordo com o padrão de distribuiçção ão geogr

geográáfica da espfica da espéécie.cie.

http:// http://www.rit.edu/~rhrsbi/GalapagosPageswww.rit.edu/~rhrsbi/GalapagosPages// DarwinFinch.html#anchor725315 DarwinFinch.html#anchor725315 Ricklefs, 2003 Geospiza Geospiza sppspp Onchorynchus

Onchorynchus nerkanerka

Delimita

Delimitaçção:ão:

•

• Estabelecida de acordo com os objetivos do estudoEstabelecida de acordo com os objetivos do estudo

•

• Adequada Adequada ààs condis condiçções de obtenões de obtençção de dadosão de dados

Popula

ç

ão:

conjunto de indiv

í

duos de uma esp

é

cie que coexistem

cie que

coexistem

em

uma

(6)

Hist

Históóriaria evolutivaevolutiva

•

• DistribuiDistribuiçção espacial ão espacial •

• Padrões temporaisPadrões temporais Caracter

Caracteríísticassticas atuaisatuais (

(limiteslimites de de tolerância/nichotolerância/nicho) )

Caracter

Caracteríísticassticas do do Ambiente Ambiente (Fatores limitantes) (Fatores limitantes) Popula

Populaççãoão

Popula

ç

ões

Padrões atuais de uma popula

Padrões atuais de uma populaçção:ão: compreensão adequada, requer compreensão adequada, requer conhecimento de sua

conhecimento de sua histhistóória evolutivaria evolutiva.

Popula

ç

ão:

conjunto de indiv

í

duos de uma esp

é

cie que coexistem

cie que

coexistem

em

uma

(7)

Evolu

ç

ão e Ecologia

Padrões atuais de uma popula

Padrões atuais de uma populaçção:ão: compreensão adequada, requer compreensão adequada, requer conhecimento de sua

conhecimento de sua histhistóória evolutivaria evolutiva. Ernst

Ernst HaeckelHaeckel, 1866 , 1866

Generelle

Generelle MorphologieMorphologie derderOrganismenOrganismen

“Por ecologia (oekologie)

queremos nos referir ao corpo de conhecimento que diz respeito à economia da natureza - a

investigação das relações totais dos animais com o seu ambiente (...). Em resumo, a Ecologia é o estudo de todas as

inter-relações complexas referidas por Darwin como as condições para a luta pela sobrevivência.”

Charles Darwin,1859

Charles Darwin,1859 Origin

Origin ofof speciesspecies

w w w 2 . w w w 2 . b io lo g ie b io lo g ie . . u n i u n i -h a lle h a lle .d e .d e

“Na luta pela sobrevivência, os mais aptos vencem, em

detrimento de seus rivais, porque são bem sucedidos em se adaptarem ao seu ambiente.”

(8)

Gene = segmento de um cromossomo com posição (locus) e seqüência de bases (código) específicas

Evolu

ç

ão

Evolu

ç

ão

: resultado de um conjunto de mudan

ç

as no conjunto

as no

conjunto

(

pool

) gênico

de uma popula

de uma

popula

ç

ão

acumuladas ao longo do tempo.

Cromossomo

]

Participação na determinação de um caracter herdável do indivíduo: -morfológico; -fisiológico; -comportamental (em animais)

Organismos diplóides (2n) sexuados apresentam dois cromossomos de cada tipo (homólogos), cada um proveniente de um dos pais

Alelos = versões (=s ou ≠s) de um mesmo gene em cada um dos cromossomos

homólogos

(Forma condensada e duplicada durante divisão celular)

Célula (eucarioto) Núcleo h tt p :/ /c ie n c ia .h s w .u o l. c o m .b r/ http://virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm

(9)

Evolu

ç

ão

Alelos

•

•VersõesVersões de um de um mesmomesmo gene gene emem cadacada um dos um dos cromossomoscromossomos homhomóólogoslogos;; •

•PodemPodem ser ser iguaisiguais ((homozigosehomozigose) ) ouou diferentesdiferentes ((heterozigoseheterozigose) ) entreentre sisi entreentre osos cromossomos

cromossomos homhomóólogoslogos..

V V – homozigoto V v – heterozigoto v v - homozigoto

Ex.: Cor de semente em ervilhas

•

•AlelosAlelos diferentesdiferentes apresentamapresentam contribuicontribuiççõesões distintasdistintas nana determinadeterminaççãoão do do caractercaracter.. Gen

Genóótipotipo = = programaprogramaççãoão gengenééticatica (

(combinacombinaççãoão de de alelosalelos) do ) do caractercaracter.. No

No exemploexemplo: V V, V v e v v: V V, V v e v v Fen

Fenóótipotipo = = caractercaracteríísticastica observobserváávelvel (

(morfolmorfolóógicogico, , fisiolfisiolóógicogico ouou comportamental

comportamental) ) determinadadeterminada pelopelo par de

par de alelosalelos.. No ex.:

No ex.: sementessementes amarelasamarelas e e verdesverdes Alelo

Alelo dominante:dominante: determinadetermina o o fenfenóótipotipo de de indivindivííduosduos homozigotoshomozigotos e e heterozigotosheterozigotos queque o

o portaporta (VV e Vv)(VV e Vv) Alelo

Alelo recessivo:recessivo: determinadetermina o o fenfenóótipotipo emem indivindivííduosduos homozigotoshomozigotos queque o o portaporta (vv)(vv)

Evolu

ç

ão

: resultado de um conjunto de mudan

ç

as no conjunto

as no

conjunto

(

(10)

Evolu

ç

ão

Conjunto

(pool

) gênico

: conjunto de todos os alelos para os

diversos caracteres

diversos caracteres em uma popula

em uma popula

ç

ão

–

é

a totalidade da

informa

ç

ão gen

é

tica nesta popula

ç

ão.

AA bb Cc AA bb Cc Aa Bb Cc aa Bb CC Aa BB cc Indiv

Indivííduoduo: informação genética

representada pelo conjunto dos seus conjunto dos seus

gen

genóótipostipospara os diversos caracteres.

Popula

Populaççãoão: informação genética representada pelo conjuntoconjunto (poolpool))

gênico

gênico correspondente.

Evolu

ç

ão

: resultado de um conjunto de mudan

ç

as no conjunto

as no

conjunto

(

(11)

Evolu

ç

ão

Evolu

Evoluçção de um determinado carão de um determinado carááter: variater: variaçções temporais ões temporais nana

frequência

frequência relativa (proporrelativa (proporçção) dos alelos ão) dos alelos e dos gene dos genóótipos a ele tipos a ele relacionados

relacionados..

Freq

Freqüência de alelosüência de alelos: proporção de cada um dos alelos em uma população - pp(A)(A) e pp(a)(a).

Freq

Freqüência de genüência de genóótipostipos: proporção dos diversos genótipos

possíveis para certo caráter numa população - pp(AA)(AA), pp((AaAa)) e pp((aaaa))..

AA bb Cc Aa Bb Cc aa Bb CC Aa BB cc Popula

Populaççãoão: informação genética representada pelo conjuntoconjunto (poolpool))

gênico

gênico correspondente.

Evolu

ç

ão

: resultado de um conjunto de mudan

ç

as no conjunto

as no

conjunto

(

(12)

Evolu

ç

ão

Quem evolui? Quem evolui? O indiv

O indivííduo?duo? Não

Não: os fen: os fenóótipos podem mudar, por exemplo, devido a influências tipos podem mudar, por exemplo, devido a influências ambientais

ambientais, mas, os gen, mas, os genóótipos são os mesmos do durante toda a vidatipos são os mesmos do durante toda a vida..

A popula

A populaçção?ão? Sim

Sim: mudan: mudançças consistentes nas freqas consistentes nas freqüüências gênicasências gênicas entre os entre os indiv

indivííduos de uma populaduos de uma populaçção, de uma geraão, de uma geraçção para outra, somente ão para outra, somente podem ser detectadas a partir deste n

podem ser detectadas a partir deste níível de organizavel de organizaçção.ão.

Evolu

Evoluçção: Propriedade emergente de populaão: Propriedade emergente de populaççõesões

Evolu

ç

ão

: resultado de um conjunto de mudan

ç

as no conjunto

as no

conjunto

(

(13)

Evolu

ç

ão

Pr

é

-

requisitos para a evolu

ç

ão:

Variabilidade

Variabilidade fenotfenotíípica: pica: Deve haver indiv

Deve haver indivííduos com diferentes caracterduos com diferentes caracteríísticas sticas

(morfol

(morfolóógicas, fisiolgicas, fisiolóógicas ou comportamentais) na gicas ou comportamentais) na

popula

populaççãoão: fenótipos variados.

Herdabilidade

Herdabilidade dos fenódos fenótipos:tipos: Os diferentes fen

Os diferentes fenóótipos devem ser determinados tipos devem ser determinados

geneticamente e, portanto, transmitidos de uma gera

geneticamente e, portanto, transmitidos de uma geraçção a ão a

outra.

(14)

Evolu

ç

ão

Recombina Recombinaççãoão

gen

genééticatica

Fontes de variabilidade

genética

novos

novos arranjosarranjos entre

entre osos alelosalelos

Muta Mutaççãoão

(

(alteraalteraççãoão nanaseqseqüüênciaência de bases do DNA)

de bases do DNA)

origem

origem de de novos

novos alelosalelos

•Condensação, duplicação dos cromossomos; •Pareamento de homólogos; •Crossing-over 1ª divisão: separação dos cromossomos homólogos

Meiose: origem de zigotos (células sexuais)

Fecundação Célula primordial (2n) Gameta M (n) Gameta F (n) Ovo (2n)

2ª divisão: separação dos filamentos duplicados Formação de gametas (n)

Recombina

(15)

Evolu

ç

ão

Como se d

á

a evolu

ç

ão?

Evolu

ç

ão

Sele

ç

ão

natural

Deriva

gen

é

tica

Variabilidade

gen

é

tica

Mecanismos

(16)

Evolu

ç

ão: mecanismos

Deriva gen

é

tica:

mudan

ç

as

ao

acaso

nas

freq

ü

ências

dos

alelos

Importante

Importante emem populapopulaççõesões pequenaspequenas

Ricklefs, 2003

Processos que levam a popula

Processos que levam a populaçções com ões com tamanhos (n

tamanhos (núúmero de indivmero de indivííduos) reduzidos por:duos) reduzidos por:

-- Interferência de fator ambiental de natureza Interferência de fator ambiental de natureza biol

biolóógica ou abigica ou abióótica (p. ex.: eventos tica (p. ex.: eventos catastr

catastróóficos, reduficos, reduçção no tamanho do habitat).ão no tamanho do habitat).

-- ColonizaColonizaçção de uma ão de uma áárea nova rea nova

anteriormente não ocupada pela esp

anteriormente não ocupada pela espéécie, cie, por um grupo restrito de indiv

por um grupo restrito de indivííduos de uma duos de uma dada popula

(17)

Evolu

ç

ão: mecanismos

•

•PopulaPopulaçção ão com rcom redueduçção drão dráástica do stica do n

núúmero de indivmero de indivííduos:duos:

•

•Processos populacionais Processos populacionais subsequentessubsequentes::

Gargalo

Gargalo populacionalpopulacional (

(populationpopulation bottleneckbottleneck))

-- composicomposiçção genão genéética = tica = amostra

amostra aleataleatóóriaria do pooldo pool

gênico da popula

gênico da populaçção original.ão original.

--Com base Com base nosnos tipostipos remanescentesremanescentes;;

--FreqFreqüüênciasências ((proporproporççõesões) de ) de alelosalelos diferentesdiferentes das

das originaisoriginais.. Ex.: Ex.: guepardosguepardos ((AcinonyxAcinonyx jubatusjubatus):): 20.000

20.000 indivindivííduosduosgeneticamentegeneticamente uniformes

uniformes.. •

• PerdaPerda de de variedadesvariedades genégenéticasticas •

• PodePode aumentaraumentar frequênciafrequênciade de alelos

alelos recessivosrecessivos emem homozigose

homozigose (endocruzamento(endocruzamento).).

Deriva gen

é

tica:

mudan

ç

as

ao

acaso

nas

freq

ü

ências

dos

alelos

Causas

Causas de de populapopulaççõesões

pequenas

Ricklefs, 2003

(18)

Evolu

ç

ão: mecanismos

Efeito

Efeito fundadorfundador:: •

•ColonizaColonizaçção de um ambiente ão de um ambiente por poucos indivpor poucos indivííduos duos de uma esp

de uma espééciecie →→ populapopulaçção originada com perfil ão originada com perfil gen

genéético diferente daquele observado na populatico diferente daquele observado na populaçção ão original de onde veio o grupo fundador.

original de onde veio o grupo fundador.

•

•Esse mecanismo pode levar àEsse mecanismo pode levar à especiaçespeciação. ão. •

•Ex.: espEx.: espéécies de cies de DrosophilaDrosophila do Havado Havaíí (centenas de (centenas de sppspp).).

Ricklefs, 2003 https://commons.wikimedia.org/ ht tp s: //e n. w ik ip ed ia .o rg /

Deriva gen

é

tica:

mudan

ç

as

ao

acaso

nas

freq

ü

ências

dos

alelos

Causas

Causas de de populapopulaççõesões pequenaspequenas

(19)

(

(aligatoraligator albino)albino)

Evolu

ç

ão: mecanismos

•

•Sobrevivência e sucesso reprodutivos diferenciais de Sobrevivência e sucesso reprodutivos diferenciais de fen

fenóótipos (determinados por gentipos (determinados por genóótipos)tipos) individuaisindividuais. . •

•Sobrevivência diferencial de alelos alternativos.Sobrevivência diferencial de alelos alternativos. Condi

Condiçções ambientais ões ambientais →→ aaçção de agentes seletivos ão de agentes seletivos →→ indivindivííduos com duos com

determinados fen

determinados fenóótipos (determinados por gentipos (determinados por genóótipos)tipos) com melhor com melhor desempenho biol

desempenho biolóógico do que outros com caractergico do que outros com caracteríísticas diferentes →sticas diferentes → deixam deixam maior n

maior núúmero de descendentes →mero de descendentes → maior eficiência na transferência de seus maior eficiência na transferência de seus genes

genes →→ propagapropagaçção na populaão na populaçção →ão → alteraalteraçção no conjunto gênico.ão no conjunto gênico. Sele

Seleççãoão natural: natural: resultaresulta de pressõesde pressões seletivasseletivas do do ambienteambiente queque agemagem sobresobre os

os fenfenóótipostipos

Sucesso na transmissão de genes

Sucesso na transmissão de genes = aptidão darwiniana= aptidão darwiniana ou fitnessou fitness.. Em

Em geralgeral éé avaliadoavaliado pelo npelo núúmeromero de de descendentesdescendentes produzidosproduzidos ouou porpor uma

uma outra varioutra variáávelvel correlacionadacorrelacionada..

Sele

ç

ão natural:

principal mecanismo de evolu

ç

ão

(20)

Evolu

ç

ão: mecanismos

Sele

ç

ão natural:

principal mecanismo de evolu

ç

ão

Gastos para manutenção Organismo (indivíduo) Outros fatores Desempenho biológico: • Sobrevivência • Crescimento corporal • Atividade geral

• ReproduReproduççãoão

Energia Nutrientes Recursos V V – homozigoto V v – heterozigoto v v - homozigoto

Cor de semente de uma planta

Pressão seletiva (p. ex. p. ex. maiormaior probabilidadeprobabilidade de predade predaçção) ão sobre indivíduos que produzem sementes amarelas:

Pressões seletivas

Pressões seletivas = Fatores que restringem (efeito limitante) o desempenho biol= Fatores que restringem (efeito limitante) o desempenho biolóógico gico de indiv

de indivííduos portadores de fenduos portadores de fenóótipos espectipos especííficos.ficos.

Aptidão

Aptidãodarwinianadarwiniana((fitnessfitness)) Transmissão

Transmissãodos dos genes

genes nanapopulapopulaççãoão

Exemplo hipotético: Ocorrência de evolução (restrição) p(v) aumenta p(V) diminui

(21)

Evolu

ç

ão: mecanismos

Pressões seletivas:

modo de a

ç

ão.

A seleção natural pode alterar a formaforma das distribuições de freqüências dos

diferentes fenótipos ao longo do tempo evolutivo, favorecendo os indivíduos cujas características conferem maior aptidãoaptidão darwinianadarwiniana ((fitnessfitness)).

F re q ü ê n c ia A p ti d ã o d a rw in ia n a (N º d e s c e n d e n te s )

Fenótipo Fenótipo Fenótipo Fenótipo

(22)

Evolu

ç

ão: exemplos

•

• PerPerííodoodo prpréé--revolurevoluççãoão industrial: industrial: indivindivííduosduos com com coloracoloraççãoão claraclara predominavapredominava nasnas popula

populaççõesões, , enquantoenquanto queque osos escurosescuros erameram rarosraros;;

Sele

Seleçção direcional: ão direcional: melanismo industrial na mariposa melanismo industrial na mariposa Biston betularia

•

• RevoluRevoluççãoão Industrial Industrial →→ poluipoluiççãoão atmosfatmosfééricarica →→ escurecimentoescurecimento de de troncostroncos de de á

árvoresrvores ((deposideposiççãoão de de fuligemfuligem, , eliminaeliminaççãoão de de llííquensquens e e musgosmusgos);); •

• Aumento da proporAumento da proporçção de ão de indivindivííduosduos com com coloracoloraççãoão escuraescura →→ passampassam a a predominar

predominar nasnas populapopulaççõesões.. Dois

Dois padrõespadrões de de coloracoloraççãoão geneticamentegeneticamente determinadosdeterminados

https://whyevolutionistrue.files.wordpress.com http://catherinephamevolution.weebly.com

SO SO₂₂

(23)

Evolu

ç

ão: exemplos

•

•FreqFreqüüência gênica do alelo relacionado com a cor escuraência gênica do alelo relacionado com a cor escura originalmenteoriginalmente baixabaixa nas

nas populapopulaççõesões;; •

•Com a Com a alteraalteraççãoão nasnas caractercaracteríísticassticas do do ambienteambiente, a , a pressãopressão seletivaseletiva (

(predapredaççãoão sobresobre indivindivííduosduos maismais conspconspíícuoscuos) ) passoupassou a a atuaratuar sobresobre indivindivííduosduos de

de corcor claraclara;; •

•Aumento da freqAumento da freqüüência gênica do alelo relacionado com a cor escura.ência gênica do alelo relacionado com a cor escura.

Em nenhum momento qualquer indiv

Em nenhum momento qualquer indivííduo mudou de cor!duo mudou de cor!

Ricklefs, 2003

Sele

Seleçção direcional: ão direcional: melanismo industrial na mariposa melanismo industrial na mariposa Biston betularia

www.ucl.ac.uk

(24)

Evolu

ç

ão: exemplos

Sele

ç

ão

disruptiva

:

aumento

de

varia

ç

ão

fenot

í

pica

em

uma

popula

ç

ão

Tentilhão

Tentilhão africanoafricano ((PyrenestesPyrenestes ostrinusostrinus): ): dimorfismodimorfismo no no tamanhotamanho do do bicobico

Distribui

Distribuiçção de ão de frequênciasfrequências em classes de largura do bico em classes de largura do bico bimodalbimodal. . Indiv

Indivííduos especializados em utilizar diferentes tipos de itens alimenduos especializados em utilizar diferentes tipos de itens alimentarestares Ricklefs, 2003 Bicos adaptados para sementes tenras Bicos adaptados para sementes duras

Largura do bico inferior (mm)

N ú m er o d e in d iv íd u o s

(25)

Como se constata a ocorrência de Evolu

ç

ão?

Equil

í

brio de

Hardy

-

Weinberg

Modelo que postula que as freq

Modelo que postula que as freqüüências gênicas permanecem ências gênicas permanecem estatisticamente est

estatisticamente estááveis, ao longo do tempo (geraçveis, ao longo do tempo (gerações).ões).

•

•PopulaPopulaçções infinitamente grandesões infinitamente grandes •

•Acasalamentos ao acaso Acasalamentos ao acaso –– populapopulaçção ão panmpanmííticatica (igual probabilidade de (igual probabilidade de acasalamento entre todos os indiv

acasalamento entre todos os indivííduos)duos) •

•Ausência de migraAusência de migraçções ões –– não hnão háá trocas gênicas com outras populatrocas gênicas com outras populaççõesões •

•Ausência de mutaAusência de mutaçções ões –– não hnão háá alelos novosalelos novos •

•Ausência de seleAusência de seleçção natural ão natural –– os alelos não conferem diferenos alelos não conferem diferençças de aptidão as de aptidão darwiniana

darwiniana

Equil

Equilííbrio de brio de HardyHardy--WeinbergWeinberg = modelo nulo: = modelo nulo: nas condinas condiçções impostas não ões impostas não ocorre mudan

ocorre mudançça significativa nas a significativa nas frequênciasfrequências dos alelos dos alelos →→ não ocorre não ocorre

evolu

evoluçção. ão.

Pressupostos (caracter

(26)

Evolu

ç

ão: equil

í

brio de

Hardy

-

Weinberg

Reprodu

Reproduççãoão sexuadasexuada –– podepode produzirproduzir novas novas combinacombinaççõesões de genes,

de genes, masmas, , porpor sisi ssóó, , nãonão alteraaltera as as freqfreqüüênciasências gênicas

gênicas dos dos alelosalelos parapara cadacada carcarááterter e, e, portantoportanto, , nãonão causa

causa evoluevoluççãoão..

Freq

Freqüüênciasências ((proporproporççõesões) dos ) dos alelosalelos AA ee aa ((mesmomesmo

locus locus):): p( p(AA) = ) = pp p( p(aa)= )= qq p p + + qq = 1= 1 Freq

Freqüüênciasências ((proporproporççõesões) dos ) dos gengenóótipostipos ((dipldiplóóidesides):):

p( p(AAAA) = ) = pp22 p( p(AaAa)= 2()= 2(pp * * qq)) p( p(aaaa )= )= qq22 p p22 _{+ 2}_{+ 2}_pq_pq ₊₊_q_q22 _{= 1}_{= 1} Equil

Equilííbriobrio de de Hardy

Hardy--Weinberg:Weinberg:

p

p e e qq constantesconstantes ao

ao longolongo do tempo do tempo (

(gerageraççõesões))

aa aa Aa Aa a a Aa Aa AA AA A A a a A A

♂

♀

(27)

Evolu

ç

ão: equil

í

brio de

Hardy

-

Weinberg

De acordo com os pressupostos do modelo de

De acordo com os pressupostos do modelo de HardyHardy--WeinbergWeinberg, as , as freq

freqüüências (proporências (proporçções) dos alelosões) dos alelos na populana populaçção ão

p

p22 _{+ 2}_{+ 2}_pq_pq ₊₊_q_q22 _{= 1}_{= 1}

permanecem as mesmas ao longo das gera

permanecem as mesmas ao longo das geraçções.ões.

Desvios

Desvios em relaem relaçção ão àà constância das proporconstância das proporçções ões alaléélicaslicas previstas previstas pelo modelo de

pelo modelo de HardyHardy--WeinbergWeinberg indicam indicam processos evolutivosprocessos evolutivos em em andamento.

andamento.

As condi

As condiçções impostas pelo equilões impostas pelo equilííbrio de brio de HardyHardy--WeinbergWeinberg raramente raramente são verificadas em popula

são verificadas em populaçções naturaisões naturais.. •

•PopulaPopulaçções infinitamente grandesões infinitamente grandes •

•Acasalamentos ao acaso Acasalamentos ao acaso –– populapopulaçção ão panmpanmííticatica •

•Ausência de migraAusência de migraçções ões –– não hnão háá trocas gênicas com outras populatrocas gênicas com outras populaççõesões •

•Ausência de mutaAusência de mutaçções ões –– não hnão háá alelos novosalelos novos •

(28)

Popula

Populaççõesões de de umauma espespééciescies queque apresentamapresentam diferendiferenççasas geneticamentegeneticamente determinadas

determinadas entreentre sisi -- refletem adaptarefletem adaptaççõesões locaislocais..

Adapta

ç

ão dos organismos ao ambiente

Especializa

ç

ão intra

-

espec

í

fica:

Ec

ó

tipos

Aurelia

Aurelia auritaaurita de de duasduas populapopulaççõesões ditintasditintas

Odum, 1985 h tt p :// w w w 2 .a c-ly o n. fr / Adapta

Adaptaççõesões envolvem aenvolvem alteralteraççõesões nnosos limites de limites de tolerânciatolerância, de , de acordoacordo com com as

(29)

Popula

Populaççõesões de de umauma espespééciescies queque apresentamapresentam diferendiferenççasas geneticamentegeneticamente determinadasdeterminadas entre

entre sisi -- refletem adaptarefletem adaptaççõesões locaislocais..

Duas

Duas populapopulaççõesões

1.

1. Original: Original: rochedosrochedos prpróóximosximos ao

ao litorallitoral. Baixa altitude: . Baixa altitude: padrão

padrão climclimááticotico com com

inverno

inverno amenoameno;; 2.

2. IntroduzidaIntroduzida: : ááreareade de maiormaior altitude, com

altitude, com invernoinverno maismais

rigoroso

rigoroso;;

Especializa

ç

ão intra

-

espec

í

fica:

Ec

ó

tipos

Adapta

ç

ão dos organismos ao ambiente

h tt p :/ /w w w .c s d l. ta m u .e d u /F L O R A /i m a x xc rs .h tm Umbilicus

Umbilicus rupestrisrupestris

Avalia

Avaliaççãoão do do desempenho desempenho biol

biolóógicogicodasdas populapopulaççõesões apapóóss

8 8 anosanos W o o d w a rd , 1 9 9 0 , a p u d B e g o n e t a l. , 1 9 9 6

(30)

Adapta

ç

ão dos organismos ao ambiente

Indiv

Indivííduosduos dede AchilleaAchillea millefoliummillefolium originoriginááriosrios de de populapopulaççõesões de de diferentesdiferentes habitats habitats (altitude)

(altitude) cultivadoscultivados aoao nníívelvel do mar (do mar (experimentoexperimento emem jardimjardim comumcomum))

Quando cultivadas sob mesmas condi

Quando cultivadas sob mesmas condiçções: mantêm a variaões: mantêm a variaçção, o que ão, o que

demonstra base gen

demonstra base genéética.tica.

Especializa

ç

ão intra

-

espec

í

fica:

Ec

ó

tipos

Diferenciação ecotípica entre populações

A lt u ra d a p la n ta ( m )

Altitude de origem das sementes R

ic k le fs , 2 0 0 3

(31)

Evolu

ç

ão e Especia

ç

ão

Tentilhões

das Ilhas

Gal

á

pagos

31 90ºW 91ºW 92ºW 1ºN 1ºS 0º http://www.answers.com/topic/gal-pagos-islands h tt p :/ /d a rw in -o n lin e .o rg .u k / Charles Darwin Especia

Especiaçção = ão = formaformaçção de novas espão de novas espéécies. Envolve processos evolutivos em cies. Envolve processos evolutivos em popula

(32)

Evolu

ç

ão e Especia

ç

ão

32 tt p :/ /c o m m o n s .w ik im e d ia .o rg /w ik i/

Tentilhões

das Ilhas

Gal

á

pagos

h tt p :/ /w w w .r it .e d u M o d o fi c a d o d e h tt p :/ /w w w .r it .e d u

(33)

Evolu

ç

ão e Especia

ç

ão

33

Tentilhões

das Ilhas

Gal

á

pagos

:

irradia

ç

ão adaptativa

Lamichhaney, S.; Berglund, J.; Almén, M. S.; Maqbool, K.; Grabherr, M.; Martinez-Barrio, A.; Promerová, M.; Rubin, C.-J; Wang, C.; Zamani, N.; Grant, B. R.; Grant, P.R. , Webster, M.T.; Andersson. L. 2015. Evolution of

A b z h a n o v e t a l. , 2 0 0 6

(34)

Evolu

ç

ão e Especia

ç

ão

Tentilhões

Tentilhões das Ilhas das Ilhas GalGaláápagospagos:: irradiairradiaçção adaptativaão adaptativa

•Colonização por alguns indivíduos da espécie ancestral, originária do continente.

•Características ambientais da ilha distintas daquelas do continente.

Crescimento populacional e modificações sob seleção natural, ao longo do tempo.

Migração e colonização de outra ilha com características ambientais diferentes.

Crescimento populacional e modificações sob seleção natural ao longo do tempo.

•Indivíduos retornam para a 1ª ilha colonizada •Diferenças biológicas por eles adquiridas inviabilizam reprodução com habitantes locais; •As formas agora constituem espécies distintas.

A repetição deste processo ao longo de muitas gerações, leva à origem de novas espécies.

(35)

Evolu

ç

ão e Especia

ç

ão

Gaivotas

Gaivotas LarusLarus do hemisfdo hemisféério norte:rio norte: EvoluEvoluçção ao longo de ão ao longo de grandientesgrandientes de de condi

condiçções ambientaisões ambientais

35 Larus fuscus graelssi

L. fuscus fuscus L. fuscus heuglinee L. argentatus birulae L. argentatus vegae L. argentatus smithsonianus Larus argentatus argentatus L. fuscus antellus Cruzamentos com produção de descendentes férteis Cruzamentos com produção de descendentes férteis Incompatibilidade reprodutiva (espécies distintas)

(36)

Evolu

Evoluçção: sentidos de atuaão: sentidos de atuaçção das forão das forçças seletivasas seletivas

Revolu

Revoluççãoão Industrial Industrial →→ _Polui_Polui_ç_ç_ão_ão _atmosf_atmosf_é_é_rica_rica →→ _{Escurecimento}_{Escurecimento} _de_de

troncos

troncos de de áárvoresrvores ((deposideposiççãoão de de fuligemfuligem, , eliminaeliminaççãoão de de llííquensquens).). Aumento da freq

Aumento da freqüüência gênica do alelo relacionado com a cor escura ência gênica do alelo relacionado com a cor escura (pressão seletiva =

(pressão seletiva = predapredaççãoão preferencial de indivpreferencial de indivííduos claros).duos claros).

Biston betularia

(37)

Biston betularia

Programas

Programas de de redureduççãoão de de emissãoemissão de de poluentespoluentes atmosf

atmosfééricosricos a a partirpartir dada ddéécadacada de 1960de 1960

Tendência

Tendência àà redureduççãoão de de formas

formas melânicasmelânicas

Varia

Variaçções nas condiões nas condiçções ões ambientais podem fazer

ambientais podem fazer

com que as for

com que as forçças as seletivas atuem em seletivas atuem em sentidos distintos ao sentidos distintos ao longo do tempo. longo do tempo. Evolu

Evoluçção: sentidos de atuaão: sentidos de atuaçção das forão das forçças seletivasas seletivas