5 Condições para o Equilíbrio de Hardy-Weinberg

Um dos princípios mais importantes da genética de populações, o estudo da composição genética e das diferenças nas populações, é o princípio de equilíbrio de Hardy-Weinberg. Descrito também como equilíbrio genético , esse princípio fornece os parâmetros genéticos para uma população que não está evoluindo. Nessa população, a variação genética e a seleção natural não ocorrem e a população não experimenta mudanças no genótipo e frequências alélicas de geração para geração.

Princípio de Hardy-Weinberg

O princípio de Hardy-Weinberg foi desenvolvido pelo matemático Godfrey Hardy e pelo médico Wilhelm Weinberg no início de 1900. Eles construíram um modelo para prever as frequências de genótipos e alelos em uma população não evolutiva. Este modelo é baseado em cinco suposições ou condições principais que devem ser atendidas para que uma população exista em equilíbrio genético. Estas cinco condições principais são as seguintes:

1. Mutações não devem ocorrer para introduzir novos alelos à população.
2. Nenhum fluxo gênico pode ocorrer para aumentar a variabilidade no pool genético.
3. Um tamanho populacional muito grande é necessário para garantir que a frequência alélica não seja alterada por meio de desvio genético.
4. O acasalamento deve ser aleatório na população.
5. A seleção natural não deve ocorrer para alterar as frequências gênicas.

As condições requeridas para o equilíbrio genético são idealizadas, pois não as vemos ocorrer de uma só vez na natureza. Como tal, a evolução acontece nas populações. Com base nas condições idealizadas, Hardy e Weinberg desenvolveram uma equação para prever os resultados genéticos em uma população não evolutiva ao longo do tempo.

Essa equação, p² + 2pq + q² = 1, também é conhecida como a equação de equilíbrio de Hardy-Weinberg.

É útil para comparar mudanças nas freqüências genotípicas em uma população com os resultados esperados de uma população em equilíbrio genético. Nesta equação, p² representa a frequência prevista de indivíduos homozigotos dominantes em uma população, 2pq representa a freqüência prevista de indivíduos heterozigotos e q² representa a freqüência prevista de indivíduos homozigotos recessivos. No desenvolvimento dessa equação, Hardy e Weinberg estenderam os princípios genéticos mendelianos estabelecidos da herança à genética populacional.

Mutações

Uma das condições que devem ser satisfeitas para o equilíbrio de Hardy-Weinberg é a ausência de mutações em uma população. Mutações são mudanças permanentes na sequência genética do DNA. Essas mudanças alteram genes e alelos, levando à variação genética em uma população. Embora as mutações produzam mudanças no genótipo de uma população, elas podem ou não produzir mudanças observáveis ​​ou fenotípicas. Mutações podem afetar genes individuais ou cromossomos inteiros.

As mutações genéticas ocorrem normalmente como mutações pontuais ou inserções / deleções de pares de bases. Em uma mutação pontual, uma única base de nucleotídeo é alterada alterando a sequência do gene. Inserções / eliminações de pares de bases causam mutações de deslocamento de quadro nas quais o quadro do qual o DNA é lido durante a síntese de proteína é deslocado. Isso resulta na produção de proteínas defeituosas . Essas mutações são passadas para as gerações subsequentes através da replicação do DNA .

Mutações cromossômicas podem alterar a estrutura de um cromossomo ou o número de cromossomos em uma célula. Alterações cromossômicas estruturais ocorrem como resultado de duplicações ou quebras de cromossomos. Se um pedaço de DNA for separado de um cromossomo, ele pode se mudar para uma nova posição em outro cromossomo (translocação), pode reverter e ser inserido de volta no cromossomo (inversão), ou pode se perder durante a divisão celular (deleção). Essas mutações estruturais alteram as seqüências gênicas no DNA cromossômico produzindo variação genética. Mutações cromossômicas também ocorrem devido a mudanças no número de cromossomos. Isso geralmente resulta da quebra do cromossomo ou da falha dos cromossomos em se separar corretamente (não-disjunção) durante a meiose ou mitose.

Fluxo Genético

No equilíbrio de Hardy-Weinberg, o fluxo gênico não deve ocorrer na população. O fluxo gênico , ou migração gênica ocorre quando as frequências alélicas em uma população mudam conforme os organismos migram para dentro ou para fora da população. A migração de uma população para outra introduz novos alelos em um pool genético existente através da reprodução sexual entre membros das duas populações. O fluxo gênico depende da migração entre populações separadas. Os organismos devem ser capazes de percorrer longas distâncias ou barreiras transversais (montanhas, oceanos, etc.) para migrar para outro local e introduzir novos genes em uma população existente. Em populações de plantas não móveis, tais como angiospermas , o fluxo gênico pode ocorrer como pólen é transportado pelo vento ou por animais para locais distantes.

Organismos que migram de uma população também podem alterar as frequências dos genes. A remoção de genes do pool gênico reduz a ocorrência de alelos específicos e altera sua frequência no pool genético. A imigração traz variação genética para uma população e pode ajudar a população a se adaptar às mudanças ambientais. No entanto, a imigração também dificulta a adaptação ideal em um ambiente estável. A emigração de genes (fluxo gênico de uma população) poderia permitir a adaptação a um ambiente local, mas também poderia levar à perda de diversidade genética e possível extinção.

Deriva Genética

Uma população muito grande, de tamanho infinito, é necessária para o equilíbrio de Hardy-Weinberg. Esta condição é necessária para combater o impacto da deriva genética. A deriva genética é descrita como uma mudança nas frequências alélicas de uma população que ocorre por acaso e não por seleção natural. Quanto menor a população, maior o impacto da deriva genética. Isso porque quanto menor a população, maior a probabilidade de alguns alelos se tornarem fixos e outros serem extintos. A remoção de alelos de uma população altera as frequências alélicas na população. As freqüências alélicas têm maior probabilidade de serem mantidas em populações maiores devido à ocorrência de alelos em um grande número de indivíduos na população.

A deriva genética não resulta da adaptação, mas ocorre por acaso. Os alelos que persistem na população podem ser úteis ou prejudiciais aos organismos da população. Dois tipos de eventos promovem a deriva genética e uma diversidade genética extremamente baixa dentro de uma população. O primeiro tipo de evento é conhecido como gargalo populacional. Populações gargalo resultam de uma quebra populacional que ocorre devido a algum tipo de evento catastrófico que apaga a maioria da população. A população sobrevivente tem uma diversidade limitada de alelos e um conjunto de genes reduzido do qual extrair. Um segundo exemplo de deriva genética é observado no que é conhecido como o efeito fundador. Nesse caso, um pequeno grupo de indivíduos se separa da população principal e estabelece uma nova população. Este grupo colonial não possui a representação completa do alelo do grupo original e terá diferentes frequências alélicas no pool genético comparativamente menor.

Acasalamento Aleatório

O acasalamento aleatório é outra condição necessária para o equilíbrio de Hardy-Weinberg em uma população. No acasalamento aleatório, os indivíduos acasalam sem preferência por características selecionadas em seu potencial parceiro. A fim de manter o equilíbrio genético, esse acasalamento também deve resultar na produção do mesmo número de descendentes para todas as fêmeas da população. O acasalamento não aleatório é comumente observado na natureza por meio da seleção sexual. Na seleção sexual, um indivíduo escolhe um parceiro baseado em características que são consideradas preferíveis. Traços, como penas coloridas, força bruta ou chifres grandes indicam maior aptidão.

As fêmeas, mais do que os machos, são seletivas quando escolhem parceiros para melhorar as chances de sobrevivência de seus filhotes. O acasalamento não aleatório muda as frequências alélicas em uma população, já que os indivíduos com características desejadas são selecionados para acasalar mais frequentemente do que aqueles sem essas características. Em algumas espécies, somente indivíduos selecionados conseguem acasalar. Ao longo de gerações, os alelos dos indivíduos selecionados ocorrerão com mais frequência no pool genético da população. Como tal, a seleção sexual contribui para a evolução da população.

Seleção natural

Para que uma população exista no equilíbrio de Hardy-Weinberg, a seleção natural não deve ocorrer. A seleção natural é um fator importante na evolução biológica. Quando ocorre a seleção natural, os indivíduos de uma população melhor adaptada ao seu ambiente sobrevivem e produzem mais descendentes do que indivíduos que não são tão bem adaptados. Isso resulta em uma mudança na composição genética de uma população, à medida que alelos mais favoráveis ​​são repassados ​​para a população como um todo. Seleção natural altera as freqüências alélicas em uma população. Essa mudança não se deve ao acaso, como é o caso da deriva genética, mas sim ao resultado da adaptação ambiental.

O ambiente estabelece quais variações genéticas são mais favoráveis. Essas variações ocorrem como resultado de vários fatores. Mutação genética, fluxo gênico e recombinação genética durante a reprodução sexual são fatores que introduzem variações e novas combinações de genes em uma população. Traços favorecidos pela seleção natural podem ser determinados por um único gene ou por muitos genes ( traços poligênicos ). Exemplos de características naturalmente selecionadas incluem modificação de folhas em plantas carnívoras , semelhança de folhas em animais e mecanismos de defesa de comportamento adaptativo , como brincar de morto.

Fonte: Thoughtco.com.