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Biblioteca de Biologia
Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 36
Lição 1: Curso intensivo: Biologia- Por que o carbono está em toda parte
- Água - Líquido irado
- Moléculas biológicas: você é o que você come
- Eucariópolis - A cidade das células animais
- Na boate - Membranas e transporte
- Células vegetais
- ATP e respiração
- Fotossíntese
- Hereditariedade
- DNA, hot pockets e a maior palavra do mundo
- Mitose: É complicado se separar
- Meiose: Onde começa o sexo
- Seleção natural
- Especiação: sobre ligres e homens
- Desenvolvimento animal: Somos meros tubos
- Desenvolvimento evolutivo: Dentes de galinha
- Genética populacional: Quando Darwin se juntou a Mendel
- Taxonomia: O sistema de arquivamento da vida
- Evolução: Um Fato
- Anatomia comparada: o que nos torna animais
- Animais simples: Esponjas, águas-vivas e polvos
- Animais complexos: Anelídeos e artrópodes
- Cordados
- Comportamento animal
- O sistema nervoso
- Sistemas circulatório e respiratório
- O sistema digestório
- O sistema excretor: Do seu coração ao banheiro
- O sistema esquelético: está VIVO!
- Os Manda-chuvas: O Sistema Muscular
- Seu sistema imunológico: Nascido para matar
- Super glândulas - Seu sistema endócrino
- O sistema reprodutivo: Como funcionam as gônadas
- Antigo e Estranho: Archaea, Bactérias e Protistas
- A vida sexual das plantas não vasculares
- Plantas vasculares = Vitória!
- As plantas e as abelhas: Reprodução de plantas
- Fungos: A Morte Lhes Cai Bem
- Ecologia - Regras para se viver na Terra
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Genética populacional: Quando Darwin se juntou a Mendel
Hank fala sobre a genética de populações, que ajuda a explicar a evolução das populações ao longo do tempo ao combinar os princípios de Mendel e Darwin e por meio da equação de Hardy-Weinberg. Versão original criada por EcoGeek.
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Transcrição de vídeo
RKA5GM Olha! É o nosso amigo, Gregor Mendel, o homem
que descobriu os princípios básicos da genética. Espero que lembrem de tudo isso. Cada um dos pais contribuem
com uma parte do gene, chamados de "alelos", e alguns desses alelos
são dominantes e sempre expressos, enquanto outros são recessivos e somente expressos quando não houver par com um alelo dominante. E esse é nosso amigo Chuck D.,
deixe-me chamá-lo assim. Toda essa informação descoberta por Mendel teria sido muito interessante para ele, porque Darwin passou sua vida defendendo a ideia de seleção natural
como sendo a força do motor da evolução. Darwin não tinha ideia de como traços são herdados,
e os dois viveram e trabalharam na mesma época, mas morreram sem saber
como suas ideias se complementavam. Hoje, vamos apresentá-lo um ao outro e as suas ideias também, através da ciência genética de populações, que demonstram como genética e evolução
influenciam uma sobre a outra. E tem uma boa notícia:
isso envolve muita matemática. Genética de populações não é tão complicado, é apenas um estudo de como uma população
muda sua espécie através do tempo, liderando a evolução da espécie. Vamos começar pela definição de "população": é um grupo de indivíduos da mesma espécie
que podem se reproduzir, porque temos um monte de diferentes testes genéticos, e, ao contrário de Darwin, nós sabemos mais sobre a hereditariedade. Agora podemos estudar as mudanças genéticas
em uma população após apenas algumas gerações. Isso é muito interessante e divertido
porque é como uma gratificação instantânea. Agora eu enxergo evolução acontecendo na minha vida, sabe? Apenas apague isso da sua cabeça. Agora, a parte da genética de populações ou "Genpop", (ganhamos abreviações interessantes para tudo)
envolve o estudo de fatores que causam mudanças,
e é chamado de "frequência de alelos", que é a frequência com que um alelo
aparece em uma população. Essas mudanças são o centro
de como e por que a evolução acontece. Existem diversos fatores que alteram
a frequência de alelos em uma população, assim como nos filme Velozes e Furiosos,
que já existem oito deles, mas, ao contrário do filme,
eles são muito importantes e são a razão básica de toda forma de vida complexa
que existe no planeta. E o fator principal seletivo é a seleção natural,
a menina dos olhos de Darwin, em que ele passou a maior parte
de sua carreira defendendo. Obviamente, sabemos que essa seleção natural
produz alelos, produz animais mais fortes
e menos suscetíveis a morrerem. A maior parte dos fatores seletivos são ambientais, como comida, predadores e parasitas. À nível populacional, uma das forças revolucionárias
mais importantes é a seleção sexual. Genética de populações ganha atenção especial
quando estudamos o acasalamento não aleatório, que é o estilo de vida que eu recomendo a todos
os meus alunos: não acasalem aleatoriamente. Seleção sexual é a ideia de que certos indivíduos
serão mais atrativos do que outros devido a características específicas, isso significa que eles serão mais escolhidos
para acasalar e ter mais descendentes. A genética de populações foca em outras coisas,
se a seleção sexual não é aleatória. Existem características específicas que são preferidas, mesmo que elas não façam os animais
mais aptos a sobreviver. Seleção sexual muda a constituição genética
de uma população porque os alelos dos reprodutores mais aptos irão aparecer com mais frequência no fundo genético. Reprodutores irão reproduzir. Outro fato importante aqui é a outra coisa
que Darwin desejou ter entendido, é a mutação. Às vezes, quando óvulos e espermatozoides
são formados, um erro acontece
no processo de compilação do DNA, e esse erro pode resultar na morte
ou deformações dos descendentes. No entanto, nem todas as mutações são prejudiciais, algumas vezes esses erros
acabam criando novos alelos que beneficiam o indivíduo,
aumentando sua capacidade de encontrar comida, evitar predadores ou encontrar um parceiro. Esses erros bobos e os alelos que eles produzem são, então, passados para a próxima geração. Quarto: temos a deriva genética, que é a mudança
na frequência dos alelos devido ao acaso, e as chances aumentam muito
se a população é pequena, e isso acontece ainda mais rápido se a população
é atingida por um tornado ou algo semelhante. Deriva genética não faz indivíduos mais aptos,
somente diferentes. Finalmente, quando falamos sobre alelos,
você tem que respeitar o fluxo gênico, que é quando indivíduos com genes diferentes encontram o seu lugar em uma população
e o transmitem a outros. Imigração e emigração são bons exemplos disso. Como na deriva genética, seus efeitos
são mais presentes em populações pequenas. De novo, nossos fatores: seleção natural: os alelos e organismos
mais aptos se tornam mais frequentes; seleção sexual: os alelos e organismos sexualmente
mais atrativos se tornam mais frequentes; mutação: novas alelos que aparecem
por engano no DNA; derivação genética: mudanças na frequência
dos alelos devido ao acaso; fluxo gênico: mudança na frequência dos alelos devido à mistura
com novas populações geneticamente diferentes. Agora que você já sabe tudo isso, para que eu possa explicar
como esses processos influenciam populações, teremos que esquecê-los por completo,
isso é o que chamamos de "princípio Hardy-Weinberg". Godfrey Hardy e Wilhelm Weinberg foram dois cientistas
que, independentemente, em 1908, descobriram a mesma equação
que descreve como, nas devidas circunstâncias,
a genética mendeliana funciona em uma população. Mas essas condições ideais assumem que nenhum desses fatores
que eu acabei de mencionar estão presentes. A equação de Hardy-Weinberg nos mostra a frequência com a qual você pode esperar encontrar alelos diferentes em uma população que não está evoluindo. Isso é o que chamamos
de "equilíbrio de Hardy-Weinberg", no qual a frequência dos alelos em uma população
se mantém constante de uma uma geração a outra. Para ter certeza que isso aconteça,
erros não são passados à frente, por isso, o equilíbrio de Hardy-Weinberg
não precisa da seleção natural, o que significa que nenhum alelo
é melhor do que outro, de forma que os melhores alelos
não serão selecionados. Não há seleção sexual, o que significa que acasalamento entre a população é totalmente ao acaso, nenhum indivíduo pode ter uma chance
melhor do que o outro. Sem mutações, porque mutações modificam
o fundo genético. Hardy-Weinberg pedem uma população gigantesca, porque quanto menor a população,
mais fácil é de acontecer a deriva genética. Finalmente, sem fluxo gênico, isso significa que ninguém pode trazer
a prima bonita de uma outra ilha porque isso bagunçaria frequência dos alelos. Você sabe que eu quero dizer, claramente,
sem diversão e um monte de regras. Hardy-Weinberg perceberam isso exatamente
ao mesmo tempo, não pode ser tão complicado assim,
porque não foi um tipo de inspiração vinda de Einstein, eles simplesmente perceberam coisas
que são bem simples. A pergunta é: podemos perceber a mesma coisa hoje?
Podemos perceber por nós mesmos? O que estamos procurando é a relação entre
o fenótipo e a atual frequência de genes da população. E como fazemos a partir daqui? Hum! Cera de ouvido! A consistência da cera de ouvido
é uma característica mendeliana. Cera molhada é "W," porque é dominante,
e a cera seca é recessiva, por isso "w". Chamamos a frequência de alelos dominantes de "p",
e a frequência de recessivos de "q". Você nunca percebeu que o "q" é o inverso do "p". Como há somente dois alelos para esse gene
em toda a população, p + q = 1. Se a frequência de "p" é 75%, o restante só pode ser "q",
que será 25% para completar 1. Imagine que fôssemos
para essa ilha hipotética de Hardy-Weinberg, e que lá existissem 100 pessoas, cutucamos o ouvido de cada uma, e nove delas têm cera de ouvido seca, isso é 9 de 100, ou 9%, ou 0,09. Você saca de matemática, isso não é "q",
não é a frequência do "w" recessivo, é a frequência de "WW", homozigoto "WW". Esse é o fenótipo expressado, não é o genótipo,
não sabemos isso ainda, nós sabemos apenas a frequência de "WW". Mas você sabe que haverá um monte de outros
alelos "w" espalhados pelos pares heterozigóticos. Como descobrimos onde eles estão?
Quantos existem lá? Bom, eu não tenho nenhuma ideia,
eu sei que estou preso, não sei, estou perdido. Quando estou preso em situações como essa,
o que eu faço é voltar ao que eu sei, e o que eu sei é que a frequência de "W"
mais a frequência de "w" é igual a 1, mas isso é para a população inteira, nós queremos saber o genótipo em cada indivíduo,
dois alelos diferentes. O que acontece se isso acontecer duas vezes
em cada indivíduo? O que precisamos fazer é elevar ao quadrado. Quando elevamos a equação ao quadrado,
se você se lembra de álgebra, você obtém p² + 2pq + q² = 1. Isso, meus amigos,
é o que Hardy- Weinberg fizeram, e essa é a equação de Hardy-Weinberg. p² são as chances de ter "WW", esse 2pq aqui é os heterozigóticos,
e q² é os homozigotos recessivos. Boas notícias! Nós conhecemos "WW", sabemos
que é o homozigoto recessivo e é igual a 0,09. Já temos essa informação. Sabemos que q² é 0,09, e que para encontrar o valor de "q", devemos
tirar a raiz quadrada, que é um símbolo horrível. Isso é 0,30, uma frequência de 30% do alelo "q"
na população. E aí, então, usamos a equação mais simples
do mundo para descobrir o que "p" é, ou seja, 1 menos isso, que é 70. Agora, usando a equação de Hardy- Weinberg, nós podemos ir além da frequência dos alelos
e falar sobre a frequência dos genótipos. A frequência de "WW" homozigoto dominante
é p², nós temos "p", então é só elevar ao quadrado, e isso é igual a 0,49
ou 49% da população é homozigoto dominante. Agora, o restante é mais fácil,
porque sabemos "p" e "q". Para descobrir quantos heterozigotos há,
nós multiplicamos "p", que é 0,7, vezes "q", que é 0,3, por 2, e isso é igual a 0,42,
que é o valor que encontrei de cabeça. Não, eu não sabia isso.
9% da população é homozigoto recessivo, 49% é homozigoto dominante e 42% é heterozigoto, isso nos mostrando
quem tem cera de ouvido, assim como "w". O que é legal a respeito disso é que podemos ver as ideias de Mendel
funcionando em uma grande população. Quando as contas não dão certo
com essa equação, nós sabemos que um desses fatores está presente, provavelmente, mais de 1. Por exemplo, alguns surfistas sarados mudaram
para a ilha e todos eles têm cera seca no ouvido, e eles começaram a espalhar seus genes. Todo acasalamento aleatório sempre
é bagunçado quando surfistas aparecem.