5 Fatores que Afetam o Equilíbrio Genético

Alguns dos principais fatores que afetam o equilíbrio genético e induzem a variabilidade na população são os seguintes: (A) Mutações (B) Recombinações durante a Reprodução Sexual (C) Deriva Genética (D) Migração de Genes (Gene Flow) (E) Seleção Natural .

De acordo com a lei de Equilíbrio de Hardy-Weinberg, a frequência relativa de alelos na população permanece constante de geração em geração em uma população de organismos sexualmente reprodutores quando:

(i) A população é grande o suficiente para que o acidente de amostragem possa ser ignorado

(ii) O acasalamento ocorre aleatoriamente;

(iii) A mutação não ocorre ou, se ocorrer, a taxa é a mesma em ambas as direções

(iv) Todos os membros da população sobrevivem e têm taxas de reprodução iguais

Fatores que afetam o equilíbrio de Hardy-Weinberg:

Existem cinco fatores que afetam o equilíbrio genético e induzem a variabilidade na população. Esses fatores são chamados de agentes evolutivos.

(A) Mutações:

Estes são caracterizados por:

(i) Estas são mudanças súbitas, grandes e hereditárias no material genético.

(ii) As mutações são aleatórias (indiscriminadas) e ocorrem em todas as direções.

(iii) A maioria das mutações é prejudicial ou neutra. Estima-se que apenas uma em cada 1.000 mutações seja útil.

(iv) A taxa de mutação é muito baixa, ou seja, um por milhão ou um por vários milhões de genie loci. Mas a taxa de mutação é suficiente para produzir considerável variabilidade genética.

(v) Certas mutações são pré-adaptativas e aparecem mesmo sem exposição a um ambiente específico. Estes expressam e tornam-se vantajosos somente quando após a exposição ao novo ambiente, que seleciona apenas as mutações pré-adaptativas que ocorreram anteriormente.

A existência de mutações pré-adaptativas em Escherichia coli foi demonstrada experimentalmente por Esther Lederberg (1952) em réplicas de experimentos de plaqueamento (explicado em neodarwinismo).

(vi) Com base na quantidade de material genético envolvido, as mutações são de três tipos (Tabela 7.15):

(vii) Com base em sua origem, as mutações são de dois tipos (Tabela 7.16):

Tabela 7.16 Diferenças entre mutações espontâneas e induzidas.

(viii) Significância de mutações:

(a) Mutações criam e mantêm variações dentro de uma população.

(b) Eles também introduzem novos genes e alelos em um pool genético (Fig. 7.45).

(c) O acúmulo de mutações ao longo de várias gerações pode levar à especiação.

(B) Recombinações durante a reprodução sexual:

A recombinação envolve o rearranjo de genes de cromossomos. As chances de recombinação são maiores nos organismos que sofrem reprodução sexual, o que envolve gametogênese seguida de fertilização.

A reprodução sexual envolve recombinações durante três etapas:

(i) Cruzando (Fig. 7.46):

Envolve a troca de material genético entre as cromátides não irmãs de cromossomos homólogos.

Mecanismo de cruzamento envolve seguintes etapas:

(a) A sinapse envolve o emparelhamento de cromossomos homólogos durante o estágio de zigoteno da prófase 1 da meiose para formar bivalentes.

(b) Formação de tétrades, pois cada bivalente é formado por quatro cromátides durante o estágio paquíteno da meiose I.

(c) Formação de quiasma devido ao enrolamento de cromátides não irmãs de cromossomos homólogos para formar pontos em forma de X, chamados quiasma.

(d) O cruzamento envolve troca de material genético.

(ii) Por sortimento independente de cromossomos:

Durante a metáfase-I, os bivalentes posicionam-se no equador do fuso em duas placas equatoriais ou metafásicas. Durante a anáfase I, os cromossomos homólogos se movem em direção aos pólos opostos. Isso é chamado de disjunção e resulta em redução do número de cromossomos. Variações ocorrem durante o arranjo casual de bivalentes durante a metáfase I da meiose.

O número de recombinações produzidas depende do número de bivalentes no organismo e é dado pela fórmula 2 ⁿ (onde n representa o número de bivalentes) por exemplo, em humanos, o número de combinações possíveis dos gametas será 8, 6 x 10 ⁶ (2 ²³ ).

iii) por fertilização aleatória:

Envolve a possibilidade de fusão dos gametas, por exemplo, no ser humano, o número de tipos possíveis de zigotos formados é 70 x 10 ¹² . É assim como qualquer espermatozóide com qualquer combinação de genes pode se fundir com qualquer óvulo com qualquer combinação de genes.

Significado:

Devido à recombinação, embora apenas o rearranjo de caracteres já existentes ocorra e nenhum novo gene seja produzido, mas leva à redistribuição de diferentes características para diferentes indivíduos de uma população. Diferentes combinações trazem diversidade no genótipo e fenótipo de diferentes organismos. Portanto, a recombinação é um agente da evolução.

(C) Deriva Genética:

É a mudança aleatória na freqüência de alelos ocorrendo por flutuações aleatórias. É caracterizado por:

(i) É um erro de amostragem binomial do pool genético, isto é, que os alelos que formam o pool genético da geração seguinte são uma amostra dos alelos da população atual.

(ii) A deriva genética sempre influencia as freqüências dos alelos e é inversamente proporcional ao tamanho da população. Portanto, a deriva genética é mais importante em populações muito pequenas, nas quais há aumento das chances de endogamia, o que aumenta a freqüência de indivíduos homozigotos para alelos recessivos, muitos dos quais talvez deletérios.

(iii) A deriva genética ocorre quando um pequeno grupo se separa de uma população maior e pode não ter todos os alelos ou pode diferir da população parental nas freqüências de certos genes. Isso explica a diferença entre as populações das ilhas e a população do continente.

(iv) Em uma população pequena, um evento de probabilidade (por exemplo, tempestade de neve) pode aumentar a freqüência de um personagem tendo pouco valor adaptativo.

(v) Deriva genética também pode operar através do efeito fundador. Neste, a deriva genética pode causar mudanças dramáticas nas freqüências alélicas em uma população derivada de pequenos grupos de colonizadores, chamados fundadores, para um novo habitat.

Esses fundadores não possuem todos os alelos encontrados em sua população de origem. Esses fundadores tornam-se rapidamente diferentes da população parental e podem formar uma nova espécie, por exemplo, a evolução dos tentilhões de Darwin nas Ilhas Galápagos, que provavelmente foram derivados de alguns fundadores iniciais.

(vi) Gargalo da população (Fig. 7.47):

É a redução das frequências dos alelos causada pela drástica redução no tamanho da população, chamada de colapso populacional, por exemplo, diminuição na população de chitas na África devido à caça excessiva. Como o pool de genes fornecido é limitado, o gargalo da população muitas vezes impede que a espécie restabeleça sua antiga riqueza, de modo que a nova população tem um conjunto de genes muito restrito do que a população parental maior.

(D) Migração Genética (Gene Flow):

A maioria das populações é apenas parcialmente isolada de outras populações da mesma espécie. Geralmente, a migração-emigração (saída de alguns indivíduos de uma população) ou imigração (entrada de alguns membros de uma população em outra população da mesma espécie) ocorre entre as populações.

A imigração resulta na adição de novos alelos no pool genético existente e altera as frequências alélicas. O grau de alterações nas frequências alélicas depende das diferenças entre os genótipos de imigrantes e a população nativa.

Se não houver muitas diferenças genéticas, a entrada de um pequeno número de migrantes não alterará muito as freqüências alélicas. Entretanto, se as populações são geneticamente bem diferentes, uma pequena quantidade de imigração pode resultar em grandes mudanças nas freqüências alélicas.

Se os indivíduos migrantes cruzarem com os membros da população local, chamados hibridização, estes podem trazer muitos novos alelos para o pool genético local da população hospedeira. Isso é chamado de migração genética. Se os híbridos interespecíficos são férteis, então eles podem iniciar uma nova tendência na evolução que leva à formação de novas espécies.

Essa adição ou remoção de alelos quando os indivíduos entram ou saem de uma população de outra localidade é chamada de fluxo gênico. O fluxo gênico irrestrito diminui as diferenças entre os pools gênicos e reduz a distinção entre diferentes populações.

Tabela 7.17 Diferenças entre micro-evolução e macro-evolução.

(E) Seleção Natural:

(i) Definição:

O processo pelo qual indivíduos comparativamente melhor adaptados de uma população heterogênea são favorecidos pela Natureza sobre os indivíduos menos adaptados é chamado de seleção natural.

ii) Mecanismo:

O processo de seleção natural opera através da reprodução diferencial.

Isso significa que aqueles indivíduos, que são mais bem adaptados ao meio ambiente, sobrevivem por mais tempo e se reproduzem em uma taxa maior e produzem mais descendentes do que aqueles que são menos adaptados.

Assim, os formadores contribuem proporcionalmente com maior porcentagem de genes para o pool genético da próxima geração, enquanto indivíduos menos adaptados produzem menos descendentes. Se a reprodução diferencial continuar por várias gerações, então os genes daqueles indivíduos que produzem mais descendentes se tornarão predominantes no pool genético da população (Fig. 7.48):

Devido à comunicação sexual, há fluxo livre de genes para que a variabilidade genética que aparece em certos indivíduos gradualmente se propague de um deme para outro deme, de deme para população e depois para populações irmãs vizinhas e finalmente para a maioria dos membros de um grupo. espécies. Assim, a seleção natural provoca mudanças progressivas nas freqüências gênicas, ou seja, a freqüência de genes adaptativos aumenta enquanto a freqüência de genes menos adaptativos diminui.

Assim, a seleção natural do neodarwinismo atua como uma força criativa e opera através do sucesso reprodutivo comparativo. O acúmulo de tais variações leva à origem de uma nova espécie.

iii) Tipos de seleção natural:

Os três tipos diferentes de seleções naturais observadas são:

1. Estabilizando ou equilibrando a seleção:

Isso leva à eliminação de organismos com caracteres superespecializados e mantém uma população homogênea que é geneticamente constante. Favorece os fenótipos normais ou normais, enquanto elimina os indivíduos com expressões extremas. Neste, mais indivíduos adquirem valor médio de caracteres.

Reduz a variação, mas não altera o valor médio. Isso resulta em uma taxa muito lenta de evolução. Se desenharmos uma curva gráfica de população, ela é em forma de sino. A curva em forma de sino se estreita devido à eliminação de variantes extremas (Fig. 7.49).

Exemplo:

Anemia falciforme em seres humanos (explicada no neodarwinismo).

2. Seleção direcional ou progressiva:

Nesta seleção, a população muda para uma direção específica junto com a mudança no ambiente. Como o ambiente está passando por uma mudança contínua, os organismos que adquiriram novos caracteres sobrevivem e outros são eliminados gradualmente (Fig. 7.50).

Neste, indivíduos em um extremo (menos adaptados) são eliminados, enquanto indivíduos em outros extremos (mais adaptados) são favorecidos. Isso produz indivíduos cada vez mais adaptados na população quando essa seleção opera por muitas gerações. Nesse tipo de seleção, mais indivíduos adquirem valor diferente do valor médio do caractere.

Exemplos:

Melanismo industrial (explicado no neodarwinismo):

Neste, o número de traças de cor clara (Biston betularia) diminuiu gradualmente enquanto que o das traças melânicas (B. carbonaria) aumentou mostrando a seleção direcional.

Mosquitos resistentes ao DDT (explicados no neodarwinismo):

Neste, os mosquitos sensíveis foram eliminados e os resistentes aumentaram em número. Assim, a população de mosquitos resistentes aumentou mostrando seleção direcional.

3. Seleção disruptiva:

É um tipo de seleção natural que favorece expressões extremas de certos traços para aumentar a variação em uma população. Ele divide uma população homogênea em muitas formas adaptativas. Isso resulta em polimorfismo balanceado.

Nesse tipo de seleção, mais indivíduos adquirem valor de caráter periférico em ambas as extremidades da curva de distribuição. Esse tipo de seleção é raro e elimina a maioria dos membros com expressão média, produzindo dois picos na distribuição de uma característica (Fig. 7.51).

Exemplo:

No mar, os três tipos de caracóis, ou seja, de cor branca; marrom colorido e preto colorido estão presentes. Os caracóis de cor branca são invisíveis quando cobertos por cracas. Os caracóis de cor preta são invisíveis quando a rocha está nua. Mas os caracóis de cor marrom são comidos pelos predadores em ambas as condições. Então, esses são eliminados gradualmente.