Genética populacional

Algumas definições

De um ponto de vista genético, a evolução é uma mudança que vai ocorrendo de geração-em-geração nas frequências dos alelos presentes numa população pertencente ao mesmo "pool genético". A população é um grupo localizado de indivíduos pertencentes à mesma espécie. Por exemplo, todas as traças da mesma espécie que vivem numa floresta isolada são uma população. Um "alelo" é uma forma específica de um gene; por exemplo, um gene para a coloração nas traças pode ter dois alelos, preto e branco. Um pool genético é o conjunto completo de alelos de uma população. Cada alelo existe um certo número de vezes no pool genético. A fracção de genes que pertence a um dado alelo é a frequência alélica. Por isso, se metade dos genes para a cor do corpo numa população de traças forem genes par corpo preto, então a frequência alélica do alelo corpo-preto é 0,50 ou 50%. A evolução ocorre quando há mudanças na frequência dos alelos dentro de uma população de organismos que se reproduzem entre si.

Equilíbrio de Hardy-Weinberg

O "princípio de Hardy-Weinberg" afirma que as frequências dos alelos numa população suficientemente grandes permanecerá constante (isto é, não evoluirá) se as únicas forças que atuarem numa população forem:

1. reordenação aleatória dos alelos durante a formação dos gâmetas, tais como espermatozoides e óvulos.
2. combinação aleatória dos genes nas células sexuais durante a fertilização, o processo pelo qual óvulo e espermatozoide se combinam para formar uma nova célula.

Uma população em que as frequências dos alelos fica constante "não" está a experienciar evolução.

Exemplos

Suponha um grupo de ratos que habitam um celeiro. Nesta população, há apenas duas versões do gene que controlam a cor do pêlo. Um alelo produz pelo preto e contabiliza 75% dos genes, a outra versão produz pelo branco e soma os restantes 25% de genes. Se a hipótese de um alelo de ser passado para a próxima geração é determinada por processos aleatórios (a reordenação e a combinação que se passam durante a formação das células sexuais e a fertilização), as frequências alélicas ficarão as mesmas e a composição do pool genético permanecerá 75% de genes que codificam preto e 25% de genes que codificam branco. Uma vez que não há mudança das frequências alélicas, não há mudança evolutiva na cor do pêlo. Esta população está em "equilíbrio de Hardy-Weinberg" ou não está a evoluir.

É muito raro que as populações naturais não experienciem mudanças da frequências dos alelos de geração para geração. Por isso, as frequências alélicas num pool genético estão normalmente em mudança, resultante da evolução de populações ao longo de sucessivas gerações. Várias forças podem mudar a composição de um pool genético:

• Mudanças de alelos entre membros de populações diferentes. Mudanças ocorrem quando membros novos se juntam à população ou outros a deixam. Este tipo de migrações entre populações chama-se fluxo gênico. Exemplo hipotético: Um grupo de traças pretas são arrastadas pelo vento para perto de uma floresta vizinha aumentando a frequência do alelo preto numa população previamente isolada.
• Mutações podem criar novos alelos e assim mudar a frequência de alelos pré-existentes. As mutações imediatamente mudam o pool genético ao substituir um alelo por outro. Mutações tem pouco impacto imediato na frequência alélica geral de uma população grande. Exemplo hipotético: Uma traça passa um alelo para a cor castanha à sua descendência resultante de uma mutação em uma das suas células sexuais.
• Preferência para um qualquer alelo em particular durante a seleção de um parceiro. Exemplo hipotético: Traças fêmeas preferirem acasalar com machos pretos, resultando numa maior proporção de alelos pretos na próxima geração.
• A seleção natural pode reduzir ou aumentar a frequência de um alelo específico num pool genético. As probabilidades que cada alelo tem de sobreviver e reproduzir-se devem ser iguais para a frequência dos alelos se manter igual. Exemplo hipotético: As traças vivem numa árvore com casca clara. Como resultado, as traças pretas tem maior probabilidade de serem comidas por predadores.

Populações pequenas são mais susceptíveis a sofrer flutuações aleatórias do número de indivíduos, uma condição conhecida como deriva genética. Duas situações comuns podem surgir que poderão afetar a composição genética de uma população pequena como resultado da deriva genética.

• A primeira situação que pode levar à deriva genética é o Efeito de Gargalo. Este ocorre porque eventos fortuitos aleatórios, tais como fogos ou cheias, reduzem significativamente o número de indivíduos numa população. Os restantes membros podem não representar exatamente o pool genético original. Exemplo hipotético: Um incêndio destrói a maior parte da floresta, matando todas menos 10 traças. A população originalmente era quase exclusivamente branca, mas como resultado deste evento aleatório, as 10 traças sobreviventes são todas pretas.
• A segunda situação que pode levar à deriva genética é o Efeito Fundador. Este ocorre quando um pequeno número de indivíduos coloniza um habitat novo. Quanto mais pequena a comitiva fundadora, mais improvável é que o seu pool genético represente o pool genético da população original. Exemplo hipotético: Cinco traças pretas de uma população predominantemente branca são transportadas para uma floresta diferente, onde são as primeiras traças a habitar aquela floresta. A população resultante não irá exibir a mesma distribuição alélica que a população de onde elas vieram.