Evolução morfológica - Genética e Biologia Evolutiva

Evolução morfológica
Parte I: Genética de características
com herança complexa
Caráter simples: Cor de flores
Codominância ou
Efeito aditivo
Distribuição descontínua
Característica mais complexa: 3 locos
com efeito aditivo (trigo)
aabbcc
AABBCC
AaBbCC
Efeitos genéticos
em características
quantitativas
Características de herança complexa:
efeitos genéticos e não genéticos
Média e variância de uma distribuição
Média fenotípica e variância de um
caráter fenotípico
Distribution of height in 5000 British women:
n= # classes
" f i xi
Mean = 63.1 inches
i=1
x=
1500
" fi
i
1250
1000
n= # classes
750
umber of Women
500
!
250
0
Var( x ) =
" fi xi
i=1
" f i #1
i
56 58 60 62 64 66 68 70 72
Height (inches)
In this graph, the column designated "62" includes all individuals with heights
between 61 and 63 inches, "64" includes all individuals with heights between 63
and 65 inches, and so on.
!
Tipos de variância
Variância fenotípica: é a variância total da
população. Inclui efeitos genéticos e não
genéticos.
Variância genética: é as variância que é
devida às diferenças genéticas existente
entre os indivíduos da população. Exclui a
variação causada por fatores ambeintais.
Variância fenotípica
Var = 61 cm2
Média = 1,72 m
Variância
fenotípica
VP
=
Variância
Genética
VG
+
Variância
Ambiental
VE
Componentes da variância
Variância
fenotípica
VP
=
Variância
genética
VG
Variância
ambiental
VE
+
Variância genética = Variância aditiva + Variância de dominância
VG
VP
=
=
VA
+
VA + VD
VD
+
VE
O que significam “Variância genética aditiva” e
“Variância genética de dominância”?
Valores genotípicos
São as médias dos valores fenotípicos de cada
classe genotípica:
Por exemplo, se uma amostra populacional foi
separada em três classes genotípicas, AA, Aa e aa, As
médias dos valores fenotípicos de cada genótipo será
o seu valor genotípico:
AA
33,7
Aa
21,5
aa
17,4
Efeito aditivo
AA
Aa
aa
O valor genotípico do heterozigoto é a média dos valores
genotípicos dos homozigotos. Cada alelo “a” adiciona um
valor constante, daí o nome.
Efeito de dominância
Aa
AA
aa
O valor genotípico do heterozigoto é igual ao valor
genotípico de um dos homozigotos. O alelo “A” domina
sobre o alelo “a”, bastando haver um único “A” para a
manifestação do fenótipo.
Efeitos dominantes e aditivos
(ignorando-se efeitos ambientais )
Loco com efeito aditivo
Loco com
efeito de
dominância
B1B1
B1B2
B2B2
A1 A1
5
6
6
A1 A2
6
7
7
A2 A2
7
8
8
Tamanho do corpo, em cm.
Se um camundongo A1A2B1B2 cruza com um A2A2B1B2 qual é
o tamanho médio da ninhada?
Interações
Loco com efeito aditivo
Loco com
efeito de
dominância
B1B1
B1B2
B2B2
A1 A1
5
6
6
A1 A2
6
7
7
A2 A2
7
8
8
A1A2B1B2 X A2A2B1B2
7
8
média=7,5
Qual é o tamanho médio da ninhada?
Os genótipos abaixo são igualmente prováveis:
A1A2B1B1 = 6
A2A2B1B1 = 7
A1A2B1B2 = 7
A2A2B1B2 = 8
A1A2B2B1 = 7
A2A2B2B1 = 8
A1A2B2B2 = 7
A2A2B2B2 = 8
média=7,25
Previsão da progênie
A1A2B1B2 X A2A2B1B2
7
8
média=7,5
Qual é o tamanho médio da ninhada?
Os genótipos abaixo são igualmente prováveis:
A1A2B1B1 = 6
A2A2B1B1 = 7
A1A2B1B2 = 7
A2A2B1B2 = 8
A1A2B2B1 = 7
A2A2B2B1 = 8
A1A2B2B2 = 7
A2A2B2B2 = 8
média=7,25
variância=0,50
Quanto da variação da descendência tem fatores genéticos ?
Quanto da variância genética é devida aos fatores aditivos e
quanto da variância genética é devida a fatores não aditivos?
Efeito parcialmente dominante
AA
Aa
aa
Média(Aa, aa)
O valor genotípico do heterozigoto está entre a média dos
valores genotípicos dos homozigotos e o valor de um deles.
Outros “complicadores”
Epistasia = interação entre alelos
de locos diferentes
Pleiotropia = efeito de um loco
sobre mais de um caráter
Genética quantitativa
• A Genética quantitativa é muito mais geral
que a Genética clássica.
• Seus fundamentos são facilmente
associáveis aos achados mais recentes de
Biologia molecular, Bioquímica, Genômica
e Proteômica.
• Entretanto… As análises são muito difíceis
e são pouco generalizáveis.
Evolução morfológica
Parte II: Biologia do desenvolvimento
e evolução
Crescimento isométrico
Crescimento alométrico
Crânio de babuínos ao longo
do desenvolvimento. Notar a
diferença nas taxas de
crescimento da face e do
crânio
Teoria da recapitulação
Gravura inspirada nos desenhos de Ernst Haeckel
Pedomorfose: Progênese e
neotenia
Neotenia
Ambystoma mabeei adulto
Ambystoma mexicanum
adulto
Ambystoma mabeei jovem
Heterocronia
Desenvolvimento
somático
Acelerado
Desenvolvimento
sexual
---
Tipo de
heterocronia
Aceleração
Resultado
morfológico
Recapitulação
---
Acelerado
Progênese
Pedomorfose
Retardado
---
Neotenia
Pedomorfose
---
Retardado
Hipermorfose
Recapitulação
Transformações de D’Arcy
Thompson
D'Arcy
Wentworth
Thompson
(1860-1948), matemático e biólogo
escocês, escreveu, em 1917, “On
growth and form” onde enfatizou os
papeis da física e da mecânica no
desenvolvimento dos organismos.
Transformações de D’Arcy
Thompson
Transformações de D’Arcy
Thompson
Trilobitas: marcos
Gêneros de trilobitas fósseis
Ação de genes reguladores
Mutações homeóticas
Antennapedia
Ultrabithorax
Mutações homeóticas e a teoria
de Richard Goldschmidt
Diversos fenótipos de mutantes genéticos bem caracterizados
poderiam ser produzidos também de alterações ambientais
durante o desenvolvimento de Drosophila melanogaster.
Goldschmidt propôs que as mutações no “sistema de reação”
estariam para a macroevolução assim como as mutações
genéticas estariam para a microevolução.
Genes homeóticos
Genes homeóticos
Genes homeóticos
Ação de genes no
desenvolvimento
Desenvolvimento embrionário