Trabalho de Biologia Evolutiva, Redação de Recursos Naturais

Baixe Trabalho de Biologia Evolutiva e outras Redação em PDF para Recursos Naturais, somente na Docsity! 1 Uweld Romão Romano Tipos de selecção (Direccional, Estabilizadora e Conservativa) Curso de Licenciatura em Ensino de Biologia – 4o Ano Universidade Rovuma Extensão de Cabo Delgado 2023 2 Uweld Romão Romano Tipos de selecção (Direccional, Estabilizadora e Conservativa) Curso de Licenciatura em Ensino de Biologia – 4o Ano Trabalho individual de carácter avaliativo a ser entregue ao docente no Departamento de Ciências Naturais e Matemática, Curso de Licenciatura em Ensino Biologia com Habilitação Laboratoriais, na cadeira de Biologia Evolutiva – 4o ano, no segundo semestre, leccionada por: dr. Afido Pirilau. Universidade Rovuma Extensão de Cabo Delgado 2023 5 1. Introdução Como já visto, para que uma população seja selecionada direcionalmente, é necessário um genótipo homozigoto que tenha maior valor adaptativo, o mais vantajoso será fixado na população. Em um exemplo temos um alelo A completamente dominante e vantajoso no que diz respeito ao valor adaptativo. Sendo os valores adaptativos de AA e AA’ iguais e maiores que os de A’A’. Atribuindo-se as freqüências genotípicas p², 2pq e q² os genótipos AA, AA’ e A’A’ respectivamente, então os valores adaptativos serão 1, 1 e 1-s, a variação na freqüência de A após uma geração poderá ser representada desta forma: ∆= spq2 (1−sq¿¿2)¿ A frequência do alelo vantajoso aumenta (∆p positivo) a uma taxa que é proporcional à intensidade de seleção e a frequência de ambos os alelos, o alelo vantajoso( p)  e o deletério (q ) , que aos poucos será substituído, está sendo demonstrada na expressão demonstrada anteriormente. A taxa de variabilidade genética será máxima quando p= 1 3   . 1.1. Objectivo Lakatos e Marconi (2003, p. 157), definem que: “O objectivo toma explícito o problema, aumentando os conhecimentos sobre determinado assunto. A especificação do objectivo de uma pesquisa responde às questões para que? E para quem?” 1.1.1. Objectivo Geral 1. Mencionar os tipos de selecção (Direccional, Estabilizadora e Conservativa); 1.1.2. Objectivos Específicos a) Descrever os tipos de selecção (Direccional, Estabilizadora e Conservativa). 6 2. Tipos de selecção (Direccional, Estabilizadora e Conservativa) Existem três (3) tipos de selecção naturais, que são: 1. Selecção direccional; 2. Selecção estabilizadora  (Selecção purificante); e a  3. Selecção disruptiva (Conservativa). 2.1. Selecção direccional A selecção direccional favorece um único fenótipo, e nesse tipo de selecção o alelo mais vantajoso aumenta de frequência, ao longo das gerações a selecção direccional age sobre fenótipos homozigotos. O alelo não tem que ser necessariamente dominante, mesmo alelo recessivo também poderá ser fixado na população. O corre frequentemente em mudanças ambientais e quando ocorre migração de populações para novas áreas que possuem diferentes pressões ambientais. Artimed, (2006). O uso de selecção direccional na genética quantitativa, visto que ela demonstra em mudança de direção na média da população ao longo do tempo em características contínuas. Exemplo: A pesca do salmão rosa, o desenvolvimento de resistência de bactérias aos antibióticos, resistência de insectos a inseticida, no tamanho corporal de peixes e entre outros. Em genética populacional, selecção direccional ocorre quando a selecção natural favorece um único fenótipo e por isso a frequência alélica muda continuamente na mesma direcção. Sob selecção direcional, o alelo vantajoso vai aumentar em frequência independentemente da sua dominância em relação aos outros alelos (isto é, mesmo que o alelo vantajoso seja recessivo, eventualmente ficará fixado na população). Falconer, (1989). Defende que: 7 A seleção direcional age sobre os fenótipos extremos (homozigotos) de uma população ao longo das gerações. Podem ser selecionados os dois fenótipos homozigóticos ou apenas um deles. No primeiro caso, podemos pensar em uma determinada espécie em que animais grandes e pequenos tem vantagens em relação aos de tamanho intermediário e por isso são mais adaptados e consequentemente são selecionados. 2.1.1. Valores adaptativos e seleccao direcional Como já visto, para que uma população seja selecionada direcionalmente, é necessário um genótipo homozigoto que tenha maior valor adaptativo, o mais vantajoso será fixado na população. Em um exemplo temos um alelo A completamente dominante e vantajoso no que diz respeito ao valor adaptativo. Sendo os valores adaptativos de AA e AA’ iguais e maiores que os de A’A’. Atribuindo-se as freqüências genotípicas p², 2pq e q² os genótipos AA, AA’ e A’A’ respectivamente, então os valores adaptativos serão 1, 1 e 1-s, a variação na freqüência de A após uma geração poderá ser representada desta forma: ∆= spq2 (1−sq¿¿2)¿ A frequência do alelo vantajoso aumenta (∆p positivo) a uma taxa que é proporcional à intensidade de seleção e a frequência de ambos os alelos, o alelo vantajoso( p)  e o deletério (q ) , que aos poucos será substituído, está sendo demonstrada na expressão demonstrada anteriormente. A taxa de variabilidade genética será máxima quando p= 1 3   . Exemplo: A taxa de variabilidade genética somente é aumentada quando ambos os alelos são comuns na população. Santos (2011). Diz que : Se um alelo vantajoso tiver surgido recentemente na população por mutação, ele aumentará lentamente, agora, se ele já existia na população, porém não era vantajoso mas depois de uma mudança ambiental, ele se torna mais adaptativo e a população se adaptará a mudança de frequência mais rapidamente. Nota-se nesse caso a grande importância da variabilidade genética. Encontra-se a frequência alélica de equação quando se considera ∆ p=0 e calcula-se p . É evidente que quando um alelo dominante é vantajoso sua freqüência igual a 1, 10 população como um todo e s () será pequeno. Como exemplo tem-se os tendilhões de Darwin, que dentro da genética quantitativa, mantiveram a relação com a herdabilidade, o diferencial de seleção e a resposta à seleção. Porém em outros estudos não ocorreu esses três parâmetros não se encaixaram nos moldes da genética quantitativa. Nesses estudos características sujeitas à seleção direcional, detectou-se que havia herdabilidade, porém ela não apresentava resposta evolutiva 2.1.3 Exemplo de selecção direccional Resistência de bactérias à antibióticos Um bom exemplo de seleção direcional são bactérias que desenvolvem resistência a antibióticos. Os antibióticos agem seletivamente e favorecem bactérias resistentes ( que surgem por mutações). Bactérias sensíveis aos remédios morrem e as mais resistentes persistem e se proliferam originando grandes linhagens resistentes. As bactérias não sofrem mutações pelo antibiótico ou para resistir a ele, pois no processo evolutivo não há intenção de criar uma mutação específica que supra uma necessidade imediata. A mutação surge ao acaso e por sorte essa mutação é vantajosa para uma população de bactérias, o que lhe proporciona maior adaptação em relação às que são sensíveis ao antibiótico. A única função do antibiótico é selecionar bactérias resistentes e eliminar as sensíveis. A seleção direcional não tem a forma de uma seleção truncada. Suponha que não exista um ponto de corte restrito, mas que indivíduos com valores maiores para determinadas características selecionadas contribuíssem com uma prole crescente. A diferença entre o valor médio da característica na população inteira e naqueles indivíduos que contribuem para próxima geração é o diferencial de seleção, assim como na seleção truncada. Uma população pode responder a seleção artificial apenas enquanto durar a sua variabilidade genética, assim, a manutenção da seleção direcional diminui a herdabilidade. A medida que a herdabilidade diminui, a taxa de troca é reduzida a zero nas gerações. Enquanto a herdabilidade estiver acima de zero à população continuará a responder a seleção. Resistência de insetos à inseticida Em uma população de insetos em que a grande parte é sensível a um determinado inseticida, alguns indivíduos contêm uma característica que os fazem resistentes. Essa resistência é conferida por genes mutantes que confere uma condição favorável ao 11 ambiente em que o inseticida seja inserido. No caso de os insetos estarem em um ambiente em que tenha o inseticida, haverá uma grande queda da população,devido a alta mortalidade dos insetos sensíveis. Os insetos resistentes sobrevivem e continuam a se reproduzir originando uma prole com a mesma resistência. Dessa forma a população será adaptada ao inseticida, pois pelo processo da seleção direcional o genótipo favorável foi fixado na população. Melanismo Industrial Exemplo: Mariposas Biston betularia na inglaterra. Através das coleções de museus foi possível verificar que houve um aumento na freqüência da mariposas da cor escura, cerca de uma para mais de 90% em algumas áreas em menos de um século desde a Revolução Industrial. Seleção direcional e a resistência nas plantas Nos arredores de minas de exploração de metais, algumas plantas se tornaram resistentes a metais pesados e tóxicos e espécies de ervas daninhas desenvolveram resistência à herbicidas. Essa resistência é atribuída a ação conjunta de vários genes. Se um único gene for substituído a Amaranthus hibridus, se torna resistente à triazina (herbicida). O processo de fotossíntese é inibido por esse herbicida, que se liga a um polipeptídio de 317 aminoácidos na membrana do cloroplasto. A resistência se deve a troca de um nucleotídeo que troca a serina por glicina no polipeptídio da forma resistente das ervas daninhas, o genótipo que lhe confere resistência, a seleção agirá para que esse fenótipo seja mantido ao longo das gerações. Seleção direcional em caracóis Pesquisadores chilenos observaram que a seleção natural direcional poderia estar atuando em caracóis desacelerando ainda mais seu metabolismo. Animais que gastam menos energia no seu metabolismo basal podem alocar mais para reprodução e sobrevivência. Isto é, gasto menos com as funções mais básicas, para gastar com algo que aumente meu fitness. Eles mediram o tamanho das conchas de 100 indivíduos de caracóis de jardins (Helix aspersa) e avaliaram a taxa padrão metabólica (metabolismo do animal em repouso). Essa taxa é medida analisando a quantidade de ❑❑CO2 produzida pelo caracol em 12 repouso, assim, podem inferir a quantidade de energia mínima que o animal gasta para se manter vivo. Depois de 7 meses, ele recapturaram os indivíduos vivos e as conchas dos mortos. Deste modo, puderam observar que o tamanho da concha não predizia bem quais animais sobreviveriam, mas a taxa padrão metabólica sim. Os sobreviventes tinham taxas metabólicas 20% menores do que os que morreram. Os pesquisadores concluíram que a seleção natural estaria selecionando os caracóis mais eficientes no uso de sua energia. 2.2. Seleção Estabilizadora ou Selecção Purificante A Seleção estabilizadora ou selecção purificante, é um tipo de selecção natural em que a diversidade genética diminui quando a população estabiliza num valor de determinada característica em particular. É a selecção contra mudanças no tamanho dos bebés humanos. Antigamente, a taxa de mortalidade infantil no parto era grande. Agora, além dos avanços médicos e tecnológicos de nossa sociedade podemos observar uma estabilidade no tamanho dos bebés recém-nascidos. Este tipo de seleção tende a manter a população constante ao longo do tempo. Ou seja, os membros com características médias - mais encontradas - dentro da população tem maior aptidão do que aqueles com características extremas. Exemplo: Os humanos com tamanhos corporais intermediários tem maior aptidão do que aquele muito alto ou muito baixo, portanto, a seleção estabilizadora agirá para aumentar ainda mais a aptidão desses indivíduos, atuando contra mudanças no tamanho corporal. Assim, sob condições estáveis (ambientes menos dinâmicos) indivíduos intermediários (genótipo de maior frequência) tipicamente deixam mais descendentes do que os extremos (genótipo menos frequente). A adaptabilidade de um indivíduo é medida pela proporção de seu genótipo no conjunto de genótipos da população. Portanto, o fenótipo médio prevalece. Em um ambiente constante, a troca de genes entre os indivíduos irá aumentar a variância da população a cada geração, e a seleção estabilizadora a reduz para um valor próximo da geração anterior, assim, os valores médios da população não se modificam. As acções humanas podem interferir no processo natural da seleção estabilizadora, fazendo com que esta se torne mais "relaxada" e não segure a aptidão dos intermediários. Um exemplo seria o peso no nascimento de bebês em populações 15 indivíduos menores. Assim, a média populacional tende a um novo fenótipo, que é mais adaptado ao ambiente. No final, a menos que o ambiente continue dinâmico, ou seja, permaneça mudando, a média da população será reajustada ao ambiente, e quando este novo equilíbrio for alcançado a selecção estabilizadora entrará em acção. Na seleção estabilizadora, a acção humana também pode interferir na ação da seleção direcional, a qual tem sido estudada por meio de experimentos de seleção artificial. Para aumentar o valor de uma característica por seleção artificial pode ser usado o método de seleção truncada . Desta forma, os indivíduos que possuem as características sob seleção com maior valor serão separados daqueles com valores mais basais, e serão cruzados na próxima geração. Para saber qual o valor da característica nas gerações descendentes deve-se, primeiramente, definir o desvio médio (S) dos progenitores selecionados a partir da média da população parental - diferencial de seleção - e a diferença entre a média da população descendente e a média da população parental (R). Assim, o cálculo para a resposta à seleção é realizado por meio da regressão do valor da característica na descendência sobre esse valor nos progenitores, em que os progenitores serão os indivíduos que foram selecionados para os cruzamento. O desvio da descendência contra o desvio dos progenitores em relação à média da população produz um gráfico em forma de sino. O grau de inclinação do gráfico para progenitores e descendentes é sinalizado por bOP, e bOP=h². O grau de inclinação da regressão progenitor-descendente é igual à herdabilidade. Sendo assim, R=bOPS ou R=h²S. A resposta à seleção se iguala a quantidade de desvio da média da população dos progenitores, multiplicada pela herdabilidade da característica. Para uma população selecionada existem duas maneiras de analisar a herdabilidade, através da resposta à seleção ou a regressão progenitor-descendente. Na seleção truncada, todos os indivíduos acima de um determinado valor para uma característica se cruzam e todos abaixo não se cruzam. Assim, todos os indivíduos selecionados contribuem de maneira igual para a próxima geração. Segundo Mackenzie & Guldemond (1994). Mencionam que: A relação entre à seleção (R), herdabilidade e diferencial de seleção (S) permite calcular qualquer uma destas três variáveis, caso as outras duas já tenham sido medidas. Um exemplo seria do peso do salmão rosado do noroeste 16 do Pacífico. Quando os pescadores começaram a ser pagos pelo peso, ao invés de ser pago por unidade de salmão vendido, então, os peixes maiores começaram a ser mais capturados do que os menores. Assim, os peixes menores passaram a ter maior chance de sobrevivência, sendo favorecidos pela seleção direcional. Devido a esta “pesca seletiva”, o tamanho dos peixes diminuiu em torno de um terço nos vinte e cinco anos seguintes. Então, o diferencial de seleção pode ser medido a partir do tamanho médio dos salmões que eram capturados pelos pescadores, o tamanho médio dos salmões na foz do rio, ou seja, antes dele serem capturados e a proporção da população que é capturada pela pesca. A partir dos cálculos pode ser verificado que os salmões que sobreviveram para a desova são menores do que a média da população. 2.2.2. Selecção Estabilizadora versus Selecção Disruptiva A seleção disruptiva ocorre quando um ou mais fenótipos com grande adaptabilidade estão separados por um fenótipo intermediário de menor adaptabilidade, ou seja, ambos os extremos são favorecidos em relação aos tipos intermediários. Exemplo: Os tentilhões africanos Pyrenestes ostrymus – quebrador de sementes de barriga preta – encontrados na África Central e se especializaram em comer sementes de ciperáceas. Existem muitas espécies de ciperáceas ocupando o mesmo ambiente que os tentilhões e suas sementes variam em dureza. Dependendo do tamanho do bico do tentilhão, o pássaro conseguirá abrir a semente com maior ou menor facilidade. Foram medidos quanto tempo um tentilhão demora em abrir a semente e sua aptidão de acordo com o tamanho do bico durante um período de sete anos. Segundo Smith & Girman, (2000) diz que: Existem duas espécies principais de ciperáceas, uma produz sementes duras, nos quais os tentilhões maiores são especializados e outra produz sementes macias, nas quais os tentilhões menores são especializados. Portanto, em um ambiente com uma distribuição bimodal de recursos, a seleção natural determina que a população de tentilhões tenha uma distribuição bimodal de tamanhos de bico. Existe um grande interesse teórico sobre a seleção disruptiva, pois esta pode aumentar a diversidade genética de uma população – através da seleção dependente de frequência – e também pode promover especiação – através do isolamento reprodutivo entre duas populações. 17 Falconer, (1989). Defende que: As variações fenotípicas dentro de determinada população podem ser decorrentes tanto das propriedades genéticas desta população, quanto da influencia do ambiente na expressão de seus genes. O fenótipo resultante da interação entre o ambiente em que a população está inserida e o genótipo é dito plasticidade fenotípica. Via & Thompson, (1990 à 1991). Portanto, plasticidade fenotípica é qualquer variação no fenótipo que foi induzida pelo ambiente sem que haja mudanças no genótipo. A plasticidade fenotípica atua como um importante mecanismo gerador de variabilidade. Bradshaw (1965). Animais e plantas podem apresentar respostas plásticas. Devido às plantas na se deslocarem de um local para outro – exceto por dispersão de sementes, pólen - a plasticidade fenotípica é considera um importante mecanismo de adaptação para as espécies vegetais em ambientes heterogêneos. Via et al. (1995). Quando existe um grande potencial plástico em uma população que ocupa um ambiente heterogêneo, pode haver a formação de ecótipos por seleção disruptiva. 2.2.3. Selecção Disruptiva (Conservativa)   Em evolução, a selecção disruptiva é um tipo de selecção natural, que apresenta um padrão bimodal, que simultaneamente favorece os indivíduos nos extremos da distribuição normal. Quando este processo opera, os indivíduos nos extremos da distribuição (em menor quantidade) tendem a produzir maior descendência do que aqueles no centro da distribuição. Falconer, (1989). Na selecção disruptiva os fenótipos extremos são beneficiados ao longo do tempo. Exemplo: Algumas aves podem ter três tipos de bicos: adaptado a captura de vermes (bico longo e pontiagudo), bico curto e resistente para quebrar sementes duras e bico intermediário adaptado a consumir frutos. Se nesse ambiente o fotoperíodo das plantas frutíferas não induzir a floração ou se houver um desmatamento das árvores produtoras de frutos consumidos pelas aves de bico intermediário, a frequência das mesmas irá diminuir ao longo do tempo, em função da falta de alimento. Portanto, na selecção disruptiva, somente os fenótipos extremos são beneficiados.