O Deriva genética ou gene é um mecanismo evolutivo estocástico, que causa flutuações ou variações puramente aleatórias das frequências de alelos de uma população.
A seleção natural de Charles Darwin e a deriva do gene são os dois processos mais importantes envolvidos na mudança evolutiva das populações. Ao contrário da seleção natural, que é considerada um processo determinístico e não aleatório, a deriva gênica é um processo evidenciado como flutuações aleatórias de frequências alélicas na população ou de haplótipos..
A deriva do gene leva à evolução não adaptativa. Na verdade, a seleção natural - e não a deriva genética - é o único mecanismo usado para explicar todas as adaptações dos organismos em diferentes níveis (anatômico, fisiológico ou etológico)..
Isso não significa que a deriva do gene não seja importante. Uma das consequências mais marcantes desse fenômeno é observada em nível molecular, entre as diferenças nas sequências de DNA e de proteínas..
Índice do artigo
A teoria da deriva do gene foi desenvolvida no início dos anos 1930 por um importante biólogo e geneticista chamado Sewal Wright..
Da mesma forma, as contribuições de Motoo Kimura foram excepcionais neste campo. Este pesquisador liderou a teoria neutra da evolução molecular, onde expõe que os efeitos da deriva dos genes têm uma contribuição importante para a evolução ao nível das sequências de DNA..
Esses autores desenvolveram modelos matemáticos para entender como a deriva de genes funciona em populações biológicas..
As causas da deriva do gene são fenômenos estocásticos - ou seja, aleatórios. À luz da genética populacional, evolução é definida como uma variação ao longo do tempo nas frequências alélicas da população. A deriva resulta em uma mudança nessas frequências por eventos aleatórios chamados de "erros de amostragem".
A deriva do gene é considerada um erro de amostragem. Os genes incluídos em cada geração são uma amostra dos genes transportados pela geração anterior.
Qualquer amostra está sujeita a erro na amostragem. Ou seja, a proporção dos diferentes itens que encontramos em uma amostra está sujeita a alterações por puro acaso..
Vamos imaginar que temos uma bolsa com 50 fichas brancas e 50 fichas pretas. Se pegarmos dez deles, talvez por puro acaso tenhamos 4 brancos e 6 pretos; ou 7 brancos e 3 pretos. Existe uma discrepância entre os valores teoricamente esperados (5 e 5 de cada cor) e os obtidos experimentalmente..
Os efeitos da deriva do gene são evidenciados como mudanças aleatórias nas frequências de alelos de uma população. Como mencionamos, isso ocorre quando não há relação entre a característica que está variando e a ginástica. Com o passar do tempo, os alelos vão acabar sendo fixos ou perdidos da população.
Na biologia evolutiva, o termo ginástica É amplamente utilizado e refere-se à capacidade de um organismo de se reproduzir e sobreviver. O parâmetro varia entre 0 e 1.
Assim, a característica que varia de acordo com a deriva não está relacionada à reprodução e sobrevivência do indivíduo..
A perda de alelos leva ao segundo efeito da deriva do gene: a perda de heterozigosidade na população. A variação em um determinado local diminuirá e, eventualmente, será perdida.
A probabilidade de um alelo ser fixado na população é igual à sua frequência no momento em que é estudado. A frequência de ligação do alelo alternativo será 1 - p. Onde p é igual a frequência do alelo.
Esta frequência não é afetada pela história anterior da mudança nas frequências dos alelos, portanto, as previsões baseadas no passado também não podem ser feitas..
Se, pelo contrário, o alelo surgiu por mutação, sua probabilidade de fixação é p = 1/2N. Onde N é o número da população. Esta é a razão pela qual novos alelos que aparecem por mutação são mais fáceis de fixar em pequenas populações..
O leitor deve raciocinar como o valor de p quando o denominador é menor. Logicamente, a probabilidade aumentaria.
Assim, os efeitos da deriva do gene ocorrem mais rapidamente em pequenas populações. Em uma população diplóide (dois conjuntos de cromossomos, como nós humanos), a fixação de novos alelos ocorre, em média, a cada 4N gerações. O tempo aumenta proporcionalmente com o aumento N da população.
O N que aparece nas equações anteriores, não se refere a um valor idêntico ao número de indivíduos que compõem a população. Ou seja, não equivale ao censo de organismos.
Na genética de populações, o parâmetro "número efetivo da população" (Ne), que normalmente é menor do que todos os indivíduos.
Por exemplo, em algumas populações com uma estrutura social dominada por apenas alguns machos, o número efetivo da população é muito baixo, uma vez que os genes desses machos dominantes contribuem desproporcionalmente - se os compararmos com o resto dos machos..
Por isso, a velocidade com que a deriva gênica atua (e a velocidade com que a heterozigosidade é perdida) será maior do que o esperado se fizermos um censo, já que a população é menor do que parece..
Se em uma população hipotética contarmos 20.000 indivíduos, mas apenas 2.000 se reproduzirem, o número efetivo da população diminui. E esse fenômeno, em que nem todos os organismos ocorrem na população, está amplamente distribuído nas populações naturais..
Como mencionamos (e provamos matematicamente), a deriva ocorre em pequenas populações. Onde os alelos que não são tão frequentes são mais prováveis de serem perdidos.
Esse fenômeno é comum após a população vivenciar um evento denominado “gargalo”. Isso ocorre quando um número significativo de membros da população é eliminado por algum tipo de evento imprevisto ou catastrófico (por exemplo, uma tempestade ou avalanche).
O efeito imediato pode ser uma diminuição na diversidade genética da população, reduzindo o tamanho do pool genético ou pool genético.
Um caso particular de gargalos é o efeito fundador, em que um pequeno número de indivíduos se separa da população inicial e se desenvolve isoladamente. Nos exemplos que levantaremos mais tarde, veremos quais são as consequências desse fenômeno.
A teoria neutra da evolução molecular foi proposta por Motoo Kimura. Antes das ideias deste pesquisador, Lewontin & Hubby já haviam descoberto que a alta proporção de variações no nível da enzima não conseguia manter ativamente todos esses polimorfismos (variações).
Kimura concluiu que essas mudanças de aminoácidos podem ser explicadas por variações genéticas e mutações. Ele conclui que, no nível do DNA e da proteína, os mecanismos de deriva gênica desempenham um papel fundamental..
O termo neutro refere-se ao fato de que a maioria das substituições de bases que conseguem se corrigir (atingem a frequência de 1) são neutras em relação ao ginástica. Portanto, essas variações que ocorrem por deriva não têm nenhum significado adaptativo..
Existem mutações que não afetam o fenótipo do indivíduo. Todas as informações para construir e desenvolver um novo organismo são criptografadas no DNA. Este código é decifrado por ribossomos no processo de tradução..
O código genético é lido em "trigêmeos" (conjunto de três letras) e a cada três letras codifica um aminoácido. No entanto, o código genético é degenerado, indicando que há mais de um códon que codifica para o mesmo aminoácido. Por exemplo, os codões CCU, CCC, CCA e CCG codificam todos para o aminoácido prolina..
Portanto, se a sequência de CCU mudar para CCG, o produto da tradução será uma prolina e não haverá modificações na sequência da proteína..
Da mesma forma, a mutação pode mudar para um aminoácido cujas propriedades químicas não variam muito. Por exemplo, se uma alanina muda para valina pode que o efeito na funcionalidade da proteína é imperceptível.
Observe que isso não é válido em todos os casos, se a alteração ocorrer em uma parte da proteína que é essencial para sua funcionalidade - como o sítio ativo das enzimas - o efeito sobre o ginástica pode ser muito significativo.
Imagine um prado onde coexistem caracóis e vacas. Na população de caramujos podemos distinguir duas colorações: uma concha preta e uma concha amarela. Um fator decisivo na mortalidade dos caracóis são as pegadas das vacas.
No entanto, observe que se um caracol é pisado, isso não depende da cor de sua concha, pois é um evento aleatório. Neste exemplo hipotético, a população de caracóis começa com uma proporção igual de cores (50 caracóis pretos e 50 caracóis amarelos). No caso das vacas eliminar 6 pretos e apenas 2 amarelos, a proporção das cores mudaria.
Da mesma forma, pode ser que em um evento seguinte, os amarelos morram em maior proporção, pois não há relação entre a cor e a probabilidade de serem esmagados (porém, não há nenhum tipo de efeito "compensador").
Durante esse processo aleatório, as proporções de conchas pretas e amarelas estarão flutuando com o tempo. Eventualmente, um dos shells alcançará um dos dois limites: 0 ou 1.
Quando a frequência alcançada é 1 - suponha que para o alelo da concha amarela - todos os caracóis terão esta cor. E, como podemos imaginar, o alelo para a casca preta terá sido perdido.
A única maneira de ter esse alelo novamente é a população é que ele entra por migração ou por mutação.
O fenômeno da deriva genética pode ser observado em populações naturais, e o exemplo mais extremo são as chitas. Esses felinos rápidos e elegantes pertencem à espécie Acinonyx jubatus.
Cerca de 10.000 anos atrás, as chitas - e outras grandes populações de mamíferos - experimentaram um evento de extinção extrema. Este evento causou um “gargalo” na população de chitas, onde apenas alguns indivíduos sobreviveram..
Os sobreviventes do fenômeno catastrófico do Pleistoceno deram origem a todas as chitas dos dias modernos. Os efeitos da deriva, juntamente com a consanguinidade, homogeneizaram quase completamente a população.
Na verdade, o sistema imunológico desses animais é praticamente idêntico em todos os indivíduos. Se, por algum motivo, algum dos membros precisasse de uma doação de órgãos, qualquer um de seus colegas poderia fazê-lo sem que houvesse probabilidade de rejeição..
As doações são procedimentos cuidadosamente executados e é necessário suprimir o sistema imunológico do receptor para que ele não ataque o "agente externo", mesmo que seja de um parente muito próximo - chamemos-lhe irmãos ou filhos..
Gargalos e o efeito fundador também ocorrem nas populações humanas atuais e têm consequências muito relevantes na área médica..
Os Amish são um grupo religioso. São caracterizados por um estilo de vida simples, livre de tecnologia e demais confortos atuais - além de carregarem uma frequência extremamente elevada de doenças e patologias genéticas..
Cerca de 200 colonizadores chegaram à Pensilvânia (EUA), vindos da Europa, e começaram a se reproduzir entre os mesmos membros..
Especula-se que entre os colonizadores existiam portadores de doenças genéticas autossômicas recessivas, incluindo a síndrome de Ellis-van Creveld. Esta síndrome é caracterizada por características de nanismo e polidactilia (alto número de dedos, maior que cinco dígitos).
A doença estava na população inicial com uma frequência de 0,001 e aumentou significativamente para 0,07.
Ainda sem comentários