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Equilíbrio genético

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de equilíbrio genético

O equilíbrio genético é um termo usado para descrever uma condição de frequências aléreas estáticas ou imutáveis em uma população ao longo do tempo. Normalmente, em uma população natural, as frequências de alelos tendem a mudar à medida que as gerações passam e as forças diferentes agem em uma população. Isso pode ser causado por muitos fatores, incluindo seleção natural, desvio genético, mutação e outros que alteram à força a frequência do alelo. No entanto, se uma população estiver em equilíbrio genético, essas forças estão ausentes ou se cancelam. Os exemplos abaixo mostram o equilíbrio genético de um contexto de modelagem e em um contexto natural.

Exemplos de equilíbrio genético

Equilíbrio de Hardy-Weinberg

Ao modelar a dinâmica populacional, os cientistas costumam usar o modelo Hardy-Weinberg. Essa equação pega as frequências dos alelos em uma população e os multiplica usando os princípios da Praça Punnett para simular a distribuição de alelos durante o acasalamento. Uma imagem deste modelo pode ser vista abaixo.

Este diagrama segue um gene, que possui dois alelos (a) e (a). A frequência do alelo de cada alelo é representada pelo “P” e “Q”. De acordo com o modelo Hardy-Weinberg, essas frequências de alelos não mudarão de geração para geração sem influências externas. Em outras palavras, um equilíbrio genético ocorre na ausência de coisas como seleção natural e deriva genética. Se (a) e (a) são os únicos alelos no sistema, as frequências de (a) adicionadas a (a) devem ser 1. Portanto, em um sistema em equilíbrio genético, a frequência dos genótipos na prole pode ser estimado multiplicando as frequências alélicas. Indivíduos dominantes homozigotos (AA) podem ser estimados por P2 ou a frequência de (a) quadrado. O mesmo se aplica aos indivíduos recessivos homozigotos (AA); No equilíbrio genético, eles podem ser estimados pelo Q2. Indivíduos heterozigotos podem ser estimados em 2pq. No equilíbrio genético, a soma de todas as frequências genotípicas para cada gene é 1. Em termos matemáticos: p2+2pq+q2 = 1.

No início dos anos 1900, a ciência da herança era um campo novo e emocionante. Gregor Mendel havia mostrado nos anos 1800 que os organismos carregam duas cópias de cada gene. Essas cópias podem vir de diferentes formas, ou alelos. No entanto, os cientistas ainda estavam enfrentando as questões maiores de como os alelos mudam com o tempo. Um dos problemas fundamentais da época era entender como os genes interagiam entre si, especialmente os genes dominantes e recessivos. Alguns assumiam que o alelo dominante aumentaria naturalmente em uma população. Isso foi refutado de forma independente por vários cientistas usando matemática. No entanto, apenas Hardy e Weinberg geralmente recebem seu nome à lei. O equilíbrio genético nessa situação idealizado é comumente referido como equilíbrio de Hardy-Weinberg.

Equilíbrio genético devido à seleção de equilíbrio

Na natureza, as coisas nunca são tão perfeitas quanto as suposições feitas no modelo Hardy-Weinberg. Isso não significa que o equilíbrio genético não possa existir. De fato, é fácil pensar em um cenário em que o equilíbrio genético é mantido diante da seleção natural. A seleção deve ser simplesmente aplicada igualmente ao alelo diferente presente. Dessa maneira, a frequência do alelo será mantida e a população permanecerá em equilíbrio genético.

Isso pode ser demonstrado por um grupo hipotético de animais. Para nossos propósitos, consideraremos uma população de gafanhotos, com apenas dois alelos para o gene que codifica sua cor. Um alelo codifica para verde: cg. O alelo CB codifica Brown. Indivíduos homozigotos para qualquer alelo serão essa cor. No entanto, em nosso caso hipotético, finja que indivíduos heterozigotos (CGCB) ficam em parte verde e parcial. Um campo está cheio desses gafanhotos, com partes iguais de cada tipo de gafanhoto.

Agora, um novo predador é introduzido no campo. Um pássaro balança sobre o campo, pegando gafanhotos à medida que avança. O pássaro usa visão de cores para escolher sua presa, e os gafanhotos verdes e marrons sólidos são facilmente retirados. Os gafanhotos heterozigotos têm uma camuflagem natural e não podem ser vistos pelos pássaros. Claramente, essas variedades seriam selecionadas para o tempo. Eventualmente, isso mudará a distribuição de genótipos. No entanto, enquanto os homozigotos forem selecionados contra as frequências alélicas não mudarão. Enquanto o organismo está sendo consumido, a proporção geral de alelos não muda porque os heterozigotos estão sendo selecionados e contêm os dois alelos, preservando a proporção. Portanto, o equilíbrio genético é mantido mesmo diante dessa seleção de equilíbrio.

Equilíbrio genético aleatório

Há uma grande variedade de forças que agem sobre a genética da população. Embora Hardy-Weinberg assuma que essas forças não estão em ação, é igualmente provável que elas possam se cancelar. Hardy-Weinberg assume que a população não está experimentando seleção, mutação ou qualquer imigração ou emigração que atrapalhasse as frequências alélicas. Assim como nos gafanhotos, é fácil inventar uma situação em que essas forças possam se equilibrar e manter as frequências de alelo.

Embora uma força de seleção possa estar tentando ativamente remover um alelo de uma população, a mutação pode mantê -la na população. Isso se aplica a muitas condições genéticas criadas por alelos não funcionando. A seleção naturalmente tenta reduzir esses alelos mutados, mas a taxa de mutação pode manter a doença em algum nível básico em uma população. Este seria um caso de equilíbrio genético, causado por uma confluência de vários fatores. Também pode ser visto como a mutação pode ser facilmente substituída por uma variedade de outros fatores que poderiam servir ao mesmo objetivo.

Questionário

1. Um cientista está observando uma pequena população de tatus. Com o tempo, as frequências aléias dessa pequena população mudam, mas o cientista não pode identificar a causa da mudança. Não parece ser uma seleção natural de qualquer tipo. Qual das alternativas a seguir é uma razão pela qual a população não está em equilíbrio genético? A. Drift genético B. Um novo predador está mudando os alelos C. O cientista é ruim em medir

Resposta à pergunta nº 1

A está correto. A razão pela qual as frequências alélicas estão mudando é provavelmente a deriva genética. Dado que uma pequena população contém apenas alguns alelos, a perda aleatória de um indivíduo pode ser altamente notada. Uma população menor significa que a diversidade da espécie é transportada em apenas alguns indivíduos. Perca um deles para um acidente aleatório e uma seção inteira da diversidade é perdida.

2. Um colega de classe tenta argumentar que o equilíbrio genético é uma prova de que pelo menos algumas populações não evoluem. O que você diz a eles? A. Eles estão corretos! B. A evolução é um processo ao longo do tempo, onde o equilíbrio é apenas um ponto nesse cronograma C. Equilíbrio significa que a evolução está concluída

Resposta à pergunta nº 2

B está correto. No seu caminho para o supermercado, você para para um pedestre. Embora sua velocidade para essa parte da jornada tenha sido zero, isso não significa que a jornada não aconteceu. O mesmo se aplica ao equilíbrio genético. Isso simplesmente mostra que as frequências de alelos não estão se movendo, pelo menos não neste momento da jornada. Sabemos que a evolução existe porque podemos ver as populações mudarem ao longo do tempo para novas espécies.

3. Existem 8 caracóis em uma população. Existem dois caracóis brancos, seis caracóis rosa e dois caracóis vermelhos. Os caracóis rosa são os heterozigotos. Esta população está em equilíbrio? A. Sim B. Não C. Não há informações suficientes

Resposta à pergunta nº 3

C está correto. A partir desta pergunta, você pode fazer muitas coisas. Por exemplo, você pode calcular as frequências alélicas dos vários alelos, bem como as proporções genotípicas. No entanto, para saber se essa população está em equilíbrio, precisaríamos observar a próxima geração. Em seguida, poderíamos comparar as frequências genotípicas obtidas do modelo Hardy-Weinberg com as frequências reais da população. Só então poderíamos dizer se a população estava mantendo o equilíbrio genético.

Referências

  • Hartwell, L.H., Hood, L., Goldberg, M.L., Reynolds, A.E., & Silver, L.M. (2011). Genética: de genes a genomas. Boston: McGraw Hill.

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