2019-2

Olá todos, Iniciamos mais um semestre letivo com a disciplina de evolução. Que tenhamos um excelente semestre letivo
 
PLANO DE CURSO - 2019.2

EMENTA     

Os genes nas populações; distribuição de frequências; Equilíbrio genético; ação das forças evolutivas sobre o pool genético das populações; histórico do pensamento evolutivo; teorias evolutivas, diversidade genética e biodiversidade; ação geral das forças evolutivas; normas adaptativas; teoria sintética da evolução; evolução humana.

OBJETIVOS DA DISCIPLINA   

Levar o aluno a compreender os fenômenos genéticos que interferem na modificação das espécies; Levar o aluno a compreender os fenômenos genéticos que interferem na adaptação; Compreender os mecanismos responsáveis pelo processo de evolução; Demonstrar conhecimento sobre as proposições teóricas acerca do processo de evolução; Compreender as evidências do processo de evolução.   

Ao final desta Disciplina, espera-se que o aluno desenvolva os conhecimentos básicos necessários para compreender os fenômenos genéticos que interferem na modificação das espécies; compreender os fenômenos genéticos que interferem na adaptação e os mecanismos responsáveis pelo processo de evolução; demonstrar conhecimento sobre as proposições teóricas acerca do processo de evolução; compreender as evidências do processo de evolução, incluindo a evolução de nossa espécie.

PROCEDIMENTOS DE AVALIAÇÃO

Avaliações A1 e A2 = 10,0 pontos:

·         Prova escrita= 9,0 pontos, mesclando questões discursivas e questões objetivas

Atividades= 1,0 ponto

OBS: as datas previstas para atividades e para provas está disponível no cronograma propositivo da disciplina

Avaliação A3 = 10,0 pontos.

Prova escrita= 10,0 pontos, mesclando questões discursivas e questões objetivas

 

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

HARTL, D.L., CLARK, A.G. Principios de Genética de Populações. Rio de Janeiro, 4ª Ed. Grupo A, 2010.

FUTUYUMA,D. Biologia Evolutiva, Ribeirão Preto: SBG, 2001.

STEARN,S.C. e HOEKSTRA,R.F. Evolução: uma introdução, Atheneu, 2003.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

WILSON, E. Biodiversidade. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1997.

WINSTON, Robert. Evolução, Revolução. De Darwin ao ADN, Porto, DK – Civilização, Editoras, 2009

SHORROCKS,B.A. A Origem da Diversidade, EDUSP 1980.

FREEMAN, S.; HERRON, J C. Análise Evolutiva. 4ª edição Porto Alegre: Artmed, 2009.

SADAVA, D. Vida: a ciência da biologia. 8a ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. 448p. (v. 2: Evolução, diversidade e ecologia).

CRONOGRAMA PROPOSITIVO 2019.2

EVIDENCIAS DE EVOLUÇÃO

PALEONTOLOGIA - Registros fósseis

Ocorrência de organismos que não mais existem.

Alterações percebidas entre os grupos podem revelar a sequência de eventos evolutivos.

GEOLOGIA - Movimentação de placas tectônicas, camadas de sedimento

Distribuição geográfica de espécies.

Alterações na estrutura e organização do ambiente.

GENÉTICA - estrutura e organização de genomas, mecanismos de perpetuação e utilização da informação

Genes importantes presentes de forma geral e ocnservada.

Similaridade estrutural e organizacional dos genomas.

funcionalidade do material genético cumprida por mecanismos comum aos organismos celulares.

ANATOMIA - Órgãos vestigiais, estruturas corpóreas

Perda de função associada a um curso de mudança funcional no organismo.

Estruturas anatômicas adaptadas ao hábito do organismo.

Encefalização.

EMBRIOLOGIA - desenvolvimento de estruturas corpóreas

Etapas de desenvolvimento comuns.

Homologia x Analogia

BIOQUÍMICA - Vias metabólicas e estrutura de macromoléculas

Reações básicas comuns a todos os organismos.

Ssemelhança em moléculas essenciais e classes de biomoléculas

ATIVIDADE

1) Diversas áreas de conhecimento contribuem para que tenhamos uma melhor compreensão do processo de evolução. Dentre estas áreas podemos citar:

a)Bioquímica

b)Paleontologia

c)Geologia

d)Genética

e)Anatomia

f)Embriologia

Destaque uma contribuição de cada uma destas áreas.

2) Os fenômenos de irradiação e convergência adaptativa podem ser utilizados como evidência de evolução? Por que?

3) O que é especiação? De acordo com a idéia de que seleção e mutação são os pilares da evolução, de que forma estes processos se relacionam para que tenhamos a formação de novas espécies?

AUTOTROFIA X HETEROTROFIA

http://biologiaifma.blogspot.com/2010/09/hipotese-heterotrofica-x-hipotese.html

EVOLUÇÃO QUÍMICA GRADUAL

http://aprendendoevolucao.blogspot.com/2013/10/evolucao-quimica-gradual.html

http://aprendendoevolucao.blogspot.com/2010/11/sintese-de-nucleotideos-na-era-pre.html

LAMARCK & DARWIN

INicie a leitura pelas correntes criacionista x evolucionista em https://aprendendoevolucao.blogspot.com/2018/10/criacionismo-x-evolucionismo.html

e siga para os evolucionistas

http://aprendendoevolucao.blogspot.com/2013/10/lamarckismo-e-darwinismo.html

ATIVIDADE ORIENTADA 1

1) Assinale a alternativa correta

1.1) Em um locus gênico no qual ocorrem 3 alelos, a frequência do alelo 1 é igual a 0,3 e a frequência do alelo 2 é 0,5. A frequência do alelo 3 é:

(a) 0,1

(b) 0,5

(c) 0,2

(d) 0,4

 

1.2) Uma população de 1200 indivíduos encontra-se em equilíbrio genético. Se considerarmos um locus qualquer com dois alelos, no qual a frequência do alelo dominante é 0,2, esperamos observar quantos indivíduos homozigotos?

(a) 48

(b) 384

(c) 762

(d) 816

1.3) O sucesso reprodutivo de um organismo reflete seu sucesso adaptativo. Esta frase está em concordância com o conceito de:

(a) seleção natural

(b) introgressão genética

(c) panmixia

(d) migração

 

1.4) Não é um requisito necessário para que uma população alcance o equilíbrio de Hardy-Weinberg:

(a) panmixia

(b) ausência de seleção natural

(c) cruzamento preferencial

(d) tamanho infinitamente grande

1.5) Não é um considerada uma força evolutiva:

(a) deriva genética

(b) recombinação

(c) migração

(d) seleção natural

 

1.6) se f(A) = 0,4 em uma população em equilíbrio, a frequência de homozigotos é:

(a) 0,16

(b) 0,36

(c) 0,48

(d) 0,52

2) Discuta a importância dos pressupostos da Lei de Hardy e Weinberg para que uma população alcance o equilíbrio genético.

Você deverá abordar a questão do tamanho populacional (para evitar deriva), a ocorrência de cruzamentos ao acaso (panmixia) e a ausência das demais forcas evolutivas (seleção, migração e mutação)

3) Determine as frequências genotípicas e gênicas das populações a seguir:

3a) 49AA, 83Aa e 22aa

3b) 18AA, 63Aa e 7aa

3c) 1238AA, 1134Aa e 659aa

4) De que forma as forças evolutivas interferem no equilíbrio genético?

Explicar como deriva, seleção, migração e mutação agem alterando as frequências genicas de uma população

5) Determine se a população a seguir encontra-se em equilíbrio genético

63AA, 59Aa e 6aa

 

QUI QUADRADO

Teste do c2 (Qui-Quadrado)

É um teste não paramétrico - não depende dos parâmetros populacionais, como média e variância. Tem como princípio básico a determinação das possíveis divergências entre os valores observados e esperados para um certo evento.

o = valor observado para a classe; e = valor esperado para a classe

Hipóteses a serem testadas

1 - Hipótese nula: IGUALDADE.

As frequências observadas não são diferentes das frequências esperadas. Não existe diferença entre as frequências (contagens) dos grupos.

2 - Hipótese alternativa: DIFERENÇA

As frequências observadas são diferentes da frequências esperadas, portanto existe diferença entre as frequências dos grupos analisados.

O valor calculado para o X2 deverá ser analisado em uma tabela. Para acessar a tabela é necessário calcular os graus de liberdade do evento que está sendo analisado.

GL = n – 1

n é o número de classes analisadas.

Após localizar o valor calculado para o X2, o mesmo deverá ser identificado na linha de GL correspondente. O limite aplicado é a probabilidade de 5%. Valores de X2 menores ou iguais ao associado a P=5% são admitidos (áreas verde e vermelha). Valores de X2 maiores que o associado a P=5% são rejeitados (área roxa)

EQUILÍBRIO DE HARDY WEINBERG

A Genética de populações estuda a estruturação genética de grupos de indivíduos, as populações. Cada população possui um conjunto de indivíduos e estes apresentam diversos tipos de genótipos. A distribuição destes genótipos, determinados a partir da ação do componente genético, é o alvo de estudo.

No início do século XX, de forma independente, Godfrey Hardy e Wilhelm Weinberg (um matemático, o outro médico) propuseram que a distribuição aleatória de gametas em uma população conduzia a uma situação de equilíbrio de frequências nos genótipos dos indivíduos. Este princípio ficou conhecido como Lei de Hardy-Weinberg. Os pressupostos para o equilíbrio Hardy-Weinberg são:

• é infinitamente grande (para eliminar-se a deriva genética);
• realiza reprodução sexuada;
• cruzamentos ocorrem ao acaso = panmixia;
• é diplóide;
• fêmeas e machos ocorrem em igual proporção;
• todos os casais são capazes de reproduzir e geram quantidades equivalemntes de indivíduos na prole.

E não sofre:

• seleção natural
• mutações
• migração (sem fluxo gênico)

Em outras palavras, a população precisa ser infinitamente grande, reproduzir-se aleatoriamente, e também não estar sujeita a ação de forças evolutivas.

constante ao longo das gerações. Desta forma, o equilíbrio genético seria uma consequência direta do processo de segregação que ocorre na formação dos gametas.

Basicamente, em uma população na qual o alelo A ocorre com frequência 0,4 (p) e o alelo a com frequência 0,6 (q), se forem atendidos os pressupostos de Hardy-Weiberg, teremos as seguintes distribuições de genótipos:

1 - AA - para gerar este indivíduo, o genitor masculino deve dar um alelo A e o genitor feminino deve dar o outro alelo A, em uma combinação genética entre alelos A que é única. Assim, AA = frequencia de A (p) x frequencia de A (p) = p x p = p². Em nosso exemplo, f(AA) = 0,4 x 0,4 = 0,24.

2 - Aa - para gerar este indivíduo, o genitor masculino deve dar um alelo A e o genitor feminino deve dar o alelo a, ou, alternativamente, o genitor masculino deve dar um alelo a e o genitor feminino deve dar o alelo A, em duas possibilidades de combinação entre os alelos A e a. Assim, Aa = 2 x frequencia de A (p) x frequencia de a (q) = 2 x p x q = 2pq. Logo, f(Aa) = 2 x 0,4 x 0,6 = 0,48.

3 - aa - para gerar este indivíduo, o genitor masculino deve dar um alelo a e o genitor feminino deve dar o outro alelo a, em uma combinação genética entre alelos a que é única. Assim, aa = frequencia de a (q) x frequencia de a (q) = q x q = q². Em nosso exemplo, f(aa) = 0,6 x 0,6 = 0,36.

Dessa forma, a população apresentará a seguinte distribuição: p² + 2pq + q^2.

DINÂMICA DE CRUZAMENTOS

Imagine que em uma população hipotética 20 indivíduos são AA, 50 são Aa e 40 são aa.
Ao calcular as frequências genotípicas e gênicas você observará que:
f(AA) = 0,1818
f(Aa) = 0,4545
f(aa) = 0,3636

f(A) = 0,4091
f(a) = 0,5909

Supondo que o sistema de acasalamneto é panmítico, a próxima geração será constituída por indivíduos gerados nos cruzamentos possíveis nesta população, cujas ocorrências são calculadas como produto das frequências dos genótipos envolvidos. Assim, por exemplo, o cruzamento AA x AA ocorrerá em uma frequência de 0,1818 x 0,1818 = 0,0331. 

Cada cruzamento contribuirá proporcionalmente à sua ocorrência para a composição da próxima geração. Assim, o cruzamento AA x AA, que tem frequência de 0,0331, contribuirá com 0,0331 de indivíduos AA na próxima geração. Já o cruzamento Aa x Aa ocorrerá com frequência de 0,4545 x 0,4545 = 0,2066 e sua contribuição para a próxima geração será de 1/4 AA; 1/2 Aa e 1/4 aa, ou seja, 0,0517 AA; 0,1033 Aa e 0,0517 aa.

As proles geradas em cada cruzamento individual são agrupadas para constituir a próxima geração (F1). Assim, 
f(AA)' = 0,1674
f(Aa)' = 0,4835
f(aa)' = 0,3492

Caso esta nova população (F1) venha a cruzar de forma panmítica, teremos novamente uma próxima geração (F2) constituída por indivíduos gerados nos cruzamentos possíveis nesta população.

Entretanto, agora, não houve alteração na distribuição das frequências.
f(AA)'' = f(AA)' = 0,1674
f(Aa)'' = f(Aa)' = 0,4835
f(aa)'' = f(aa)' = 0,3492

Assim, concluímos que para um locus autossômico, o equilíbrio genético é alcançado após uma geração de panmixia.

material de apoio disponível na internet
http://labs.icb.ufmg.br/lbem/aulas/grad/evol/hwpop.html

DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIAS

A Genética de Populações consiste no estudo da origem e do destino da variação genética de um grupo populacional. As premissas adotadas são:
- material genético pode ser replicado
- material genético pode variar (mutar e recombinar)
- o fenótipo resulta da interação do genótipo com o ambiente
Alguns conceitos básicos de genética são importantes:
que tal você buscar uma definição para cada um destes termos e relembrá-los?  1) gene

2) genótipo

3) fenótipo

4) alelo

5) locus

6) polimorfismo

7) homólogo

Se..................

gametas geram zigotos;

zigotos formam adultos;

adultos produzem gametas

Então..............

Voltamos ao início.................... gametas irão gerar zigotos..............

A base da genética das populações reside neste paradigma: em termos genéticos, somos o resultado do que foi transmitidos pelos nossos ancestrais, tendo recebido estas informações a partir de nossos genitores.

Neste sentido, a população é a unidade básica da evolução. Caracteristicamente as populações possuem continuidade genética no tempo (interconexões das gerações sucessivas) e no espaço (intercruzamento dos membros). Isto quer dizer que as informações genéticas, incluindo suas variações, são continuamente intercambiadas ao longo das sucessivas gerações.

Os genes presentes nos indivíduos compõe um conjunto coletivo, o pool genético, que é populacional. Assim, apesar de cada indivíduo consistir em uma unidade genética (uma combinação única de genes), a população é o elemento que apresenta todas as possibilidades e variações para o genoma.

Distribuição de frequênciasPara um dado locus, a constituição genética do grupo resulta da distribuição de suas composições genotípicas individuais, ou seja, cada um dos genótipos presentes corresponde a uma parcela (fração) da população
Assim, em um locus autossômico que possui dois alelos (A e a), temos os seguintes genótipos:
AA - cuja frequência é representada por f(AA)
Aa - cuja frequência é representada por f(Aa)
aa - cuja frequência é representada por f(aa)

Como os genótipos são formados a partir de combinações de alelos, podemos identificar no grupo populacional a participação de cada combinação (incluindo as variantes do gene estudado) no conjunto de indivíduos. Assim, as frequências genotípicas refletem a ocorrência de cada um dos genótipos nas estruturação da população. Em uma população com N indivíduos, cada genótipo contará com n(genótipo)indivíduos. O valor de N sempre será dado pela soma dos indivíduos da população.

Por exemplo:

200AA

100Aa

200aa

N = AA + Aa + aa

N = 200 + 100 + 200

N = 500

A população possui 500 indivíduos

f(AA) = n(AA)/N

f(AA) = 200/500 - ou seja, 200 em 500 são AA
f(AA) = 0,4

f(Aa) = n(Aa)/N
f(Aa) = 100/500 - ou seja, 100 em 500 são Aa
f(Aa) = 0,2

f(aa) = n(aa)/N
f(aa) = 200/500 - ou seja, 200 em 500 são aa
f(aa) = 0,4
Como os genótipos possíveis para um locus autossômico com dois alelos são AA, Aa e aa, se somarmos suas frequências, obrigatoriamente chegaremos à unidade, ou seja 100% (100/100 = 1,0) da população. Desta forma,  

f(AA) + f(Aa) + f(aa) = 1,0

Em nosso exemplo, f(AA) = 0,4; f(Aa) = 0,2 e f(aa) = 0,4. Logo,

0,4 + 0,2+ 0,4 = 1,0

A frequência gênica (ou alélica) é definida como a proporção de um determinado tipo de alelo em relação ao conjunto de alelos do locus em questão. O somatório das frequências dos alelos de um locus resulta na totalidade (100%) de alelos. Podemos determinar as frequências gênicas de duas formas, ambas a partir da avaliação dos alelos presentes nos genótipos. Em um método, derivamos a frequência dos alelos a partir das frequências dos genótipos. No outro, determinamos de forma direta a frequência dos alelos na população.

Derivando a partir das frequências genotípicas:
f(A) = f(AA) + 1/2 f(Aa)
f(A) = 0,4 + (0,2/2) = 0,4 + 0,1 = 0,5

f(a) = f(aa) + 1/2 f(Aa)
f(a) = 0,4 + (0,2/2) = 0,4 + 0,1 = 0,5

Como nas frequências genotípicas, f(A) + f(a) deve totalizar 100% da população. Assim,

                                                                 f(A) + f(a) = 1,0

Em nosso exemplo, f(A) = 0,5 e f(a) = 0,5, logo:
                                                                  0,5 + 0,5 = 1,0

Calculando a partir do número de alelos na população teríamos:

200AA = 400 alelos A

100Aa = 100 alelos A e 100 alelos a

200aa = 400 alelos a
total de alelos na população = 2N = 2 x 500 = 1000

f(A) = [(2 x numero de indivíduos AA) + numero de indivíduos Aa] / 2N
f(A) = 400 + 100 / 1000 = 500/1000 = 0,5

f(a) = [(2 x numero de indivíduos aa) + numero de indivíduos Aa] / 2N
f(a) = 400 + 100 / 1000 = 500/1000 = 0,5