Evolução Neutra: Seleção Natural e Sementes Amargas, Notas de estudo de Evolução

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Evolução neutra

29 Setembro 2020 Qual é a velocidade da evolução?

Moodle Estou com fome e você está muito amarga. As sementes de muitas frutas (maçã, mamão, pimentão) são amargas ou desagradáveis e as cuspimos ou engolimos sem mastigar. Isso tem relação com a seleção natural? Eu acho que sim, mas quero que você proponha um cenário evolutivo em que uma planta frutífera que produz sementes, digamos, normais, dê origem a uma linhagem de frutíferas com sementes amargas. Rubia de Andrade Silva Carolina Pinheiro Rodrigues

Vera: Por meio do estudo do DNA, cientistas identificaram a amigdalina, uma toxina que deixa as sementes com sabor amargo. A retirada de três letras no genoma da planta resulta a ausência da toxina. A explicação é: A proteína produzida pelo gene bHLH2 é responsável por ligar dois genes que estão diretamente relacionados com a produção da toxina. No processo de domesticação, a amendoeira “perdeu” as três letras que faziam parte do bHLH2. Sem isso, a planta produz uma proteína minimamente diferente, mas que não consegue ligar o gene responsável pela produção da amigdalina. (Fonte de pesquisa: https://www.revistarural.com.br/2019/07/22/segredo-do-sabor-da-amendoa-esta-em- seu-dna/) Fernanda: Uma planta frutífera produzia sementes normais algumas amargas e as normais eram as favoritas dos animais que as mastigavam e comiam, porem jogavam as amargas fora , então com o tempo as de sementes amargas se tornaram maioria pois os animais não as comiam e as normais foram parando de existir.

João Vitor: A planta frutífera mesmo produzindo a polpa doce, irá evoluir por seleção natural direcional favorecendo a sua modificação, para produzir sementes não comestíveis, uma vez que as sementes possam ser dispostas na terra para que ocorra a germinação e consequentemente ter uma chance de sobreviver. Se as sementes fossem doces, nós iriamos ingerir a fruta toda e implicaria em acabar com a população da planta frutífera. Larissa: Os hábitos de determinada espécie alteram os genes da mesma para que ela possa continuar a sobreviver, então pode- se dizer que cuspir ou engolir sementes, são hábitos que tem relação com a seleção natural tanto dos homens como das plantas. Uma planta frutífera que produziu sementes normais sofreu variação induzida pelo ambiente ao longo do tempo, e passou por mudanças que alteraram o fluxo gênico, e quando suas sementes passam por reprodução com as de outra espécie com características diferentes, essas alterações no fluxo gênico são passadas para a próxima geração, fazendo com que as próximas gerações tenham sementes, tanto amargas, como as comuns em seu fenótipo.

Dúvida do Rafael: exemplos de epistasia Epistasia. Uma interação de genes de dois ou mais locos, de tal modo que os fenótipos diferem dos que seriam esperados se esses locos se expressassem independentemente (Ridley 2007). Exemplo: cor da pelagem dos cães sa raça Labrador preta, marrom ou dourada, controlada por dois genes B e D. Um loco determina o tipo de pigmento produzido pelas células da pele B : preto b : marrom Outro loco afeta a expressão do pigmento E : expressa-se o pigmento escuro (preto ou marrom); e : não se expressa o pigmento

- Seleção natural : Leonardo (um indivíduo) tem uma característica mal-adaptativa: é daltônico - Definição da evolução : modificação das frequências alélicas de uma população em intervalos geracionais - Evolução por seleção natural : modificação das frequências alélicas de uma população em intervalos geracionais que contribuem para a adaptação da população ao ambiente Tempo em gerações - Evolução neutra : alteração ao acaso da frequência alélica em uma população medida entre gerações.

EXEMPLOS DE MUTAÇÕES NEUTRAS OU APROXIMADAMENTE NEUTRAS

(não afetam o desempenho): No âmbito do indivíduo O aminoácido Serina é codificado por 6 códons: UCU UCC UCA UCG AGU AGC Uma mutação no DNA da 3a base: AGA → AGG tem efeito nulo, pois ambas trincas codificam para o mesmo aminoácido.

Pseudogenes evoluem por seleção neutra :

São sequências não funcionais de DNA semelhantes a genes funcionais,

originados por duplicação destes e posterior degeneração

Gene original (^) (1) Gene duplicado (cópia do original, por erro) que (2) subsequentemente sofre mutações que o tornam não funcional, mas (3) ele não piora o desempenho do organismo, pois o gene original é funcional Pseudogene Uma analogia: Você tem duas bicicletas. Todos os dias, você vai à universidade de bicicleta. Numa manhã, uma das bicicletas está com um pneu furado, mas isso não afeta seu deslocamento diário, pois tem a outra bicicleta disponível. No âmbito do indivíduo

(b) Efeito fundador. Um ambiente é colonizado por uns poucos indivíduos da população original. Eles podem reunir todos os alelos da população original, mas em frequências diferentes. A: 0, a: 0, A: 0, a: 0, A: 0, a: 0, Apenas uma pequena área não é desmatada porque seu proprietário não quis. Após alguns anos, a área pode recuperar-se a partir da população remanescente Uma ilhota é colonizada por umas poucas moscas, arrastadas ao acaso por rajadas de vento. Continente A: 0, a: 0,

Deriva genética

Ilha A: 1 a: 0 (a) Efeito gargalo populacional. Redução drástica do tamanho de uma população, seguida da sua recuperação, com frequências alélicas (A, a) diferentes das originais. Pode levar à diminuição de variabilidade genética da espécie e, por tanto, sua adaptabilidade. Alteração ao acaso, devida ao pequeno tamanho populacional, da frequência com que ocorre uma característica numa população. A deriva genética se aplica a todo tipo de alelos (adaptativos, mal-adaptativos, neutros), mas o uso deste tipo de alelos como exemplo o estudo teórico é facilitado. No âmbito da população

Evolução adaptativa e neutra “ao vivo”

Caso experimental: cultura da bactéria Escherichia coli em laboratório Colônia original de E. coli , que tem desempenho máximo em um meio com maltose, lactose e glicose. A colônia é dividida em 12 placas, que se deixam reproduzir por 2000 gerações em meio com maltose e lactose

Após 2000 gerações, as novas colônias de bactérias das 12 placas

crescem igualmente bem sem glicose.

Visto que as bactérias das 12 colônias têm igual desempenho e

tamanho no meio sem glicose, as bactérias de todas as placas

sofreram as mesmas mutações?

glicose maltose lactose

Velocidade da evolução Anos atrás Vírus influenza A (RNA) ● (^) A taxa de substituição de nucleotídeos é aproximadamente constante com o tempo ● (^) Mutações não sinônimas são menos frequentes porque normalmente produzem proteínas defeituosas. ● (^) Mas cada região do genoma tem sua própria taxa evolutiva ● (^) Relógio molecular : incremento linear do número acumulado de mutações com o avanço do tempo. Aplica-se para determinar, aproximadamente, o tempo de divergência de duas linhagens. Divergência de nucleótidos

Taxa de substituição de aminoácidos por sítio por 1.000.000.000 anos para diversas proteínas de mamíferos Fibrinopeptídeos têm uma taxa de mutação por substituição nucleotídica muito elevada Histonas e ubiquitina têm uma taxa de mutação por substituição nucleotídica muito baixa

Qual a implicação evolutiva das mutações neutras? ● (^) Matéria-prima genética para novas soluções adaptativas ● (^) ‘Celeiro genético’ que aumenta a chance de perpetuação de uma espécie

Considerações finais

Novos organismos carregam novas mutações. Que estas se

preservem na linhagem, ou não, depende do equilíbrio de forças

entre seleção natural e deriva genética (evolução neutra). Não

se pode generalizar a importância destas forças de evolução

para todas as espécies, pois a influência de cada uma varia em

função do próprio genoma, da espécie e do ambiente.

Fontes consultadas

Ridley, Mark. Evolução. 2006. ArtMed, Porto Alegre. Cap. 7 Stearns, SC. & Hoekstra, RF. 2003. Evolução: uma introdução. Atheneu, São Paulo. Cap. 4 Fontdevila, A. & Moya, A. 2003. Evolución: origen, adaptación y divergencia de las especies. Síntesis, Madrid. Cap 6 Hedges, SB and Kumar S. 2003. Genomic clocks and evolutionary timescales. TRENDS in Genetics Vol.19 No.