O conceito de população mendeliana, frequências gênicas e o princípio de Hardy-Weinberg

 Conceitos de genética de populações 

A genética de populações estuda a hereditariedade (Leis de Mendel) em um grupo de indivíduos, ou seja, estuda o fenômeno hereditário em nível populacional.

População genética ou mendeliana 

Pode ser definida como um grupo de indivíduos de mesma espécie que se reproduzem entre si e por isso apresentam propriedades comuns numa dimensão de espaço e tempo. Refere-se à composição genética. Logo, uma população de animais pode ser considerada um população de genes. A descrição da composição genética de um grupo de indivíduos depende das proporções de genótipos e de genes (alelos) dentro da população, ou seja, a descrição genética de um grupo de indivíduos é dada pelo conhecimento de suas frequências gênicas e genotípicas. 

Essa definição foi proposta em 1950 por Theodosius Dobzhansky (1900-1975) e caracteriza o que se convencionou chamar população mendeliana, por aludir ao aspecto genético.

Em uma população mendeliana, com exceção dos gêmeos univitelinos, os indivíduos são diferentes um dos outros em uma serie de características. Cada indivíduo possui seu conjunto gênico particular, diferente do conjunto gênico de todos os demais membros da população.

Migração

A migração corresponde à entrada ou à saída de indivíduos em uma população. A entrada denomina-se imigração e a saída emigração.

Pelos processos migratórios é possível que genes novos sejam introduzidos em uma população. Assim, se indivíduos emigrarem de uma população para a outra da mesma espécie, poderão introduzir genes que não ocorriam na população para a qual imigraram, contribuindo para o aumento da variabilidade genotípica dessa população.

Por meio das migrações é estabelecido um fluxo gênico, que tende a diminuir as diferenças genéticas entre as populações da mesma espécie.

Freqüência genotípica 

Porcentagem ou proporção de ocorrência de determinado genótipo em relação aos outros genótipos observados dentro de uma população 

Exemplo: considerando-se o loco A com 2 alelos (A1 e A2) em que 3 genótipos são possíveis (A1 A1, A1 A2 e A2 A2). Se metade da população apresentar o genótipo A2A2, então este terá freqüência igual a 50%. O somatório das frequências de todos os genótipos perfazem 100% ou 1.

Estimando frequências gênicas em populações

Considere uma par de alelos A e a. Em uma população hipotética de 10.000 indivíduos, suponha que 3.600 sejam homozigotos AA, 1600 sejam homozigotos aa e 4.800 sejam heterozigotos Aa.

Nessa população há um total de 20.000 alelos do loco gênico considerado, uma vez que cada indivíduo apresenta um par deles.

O número de alelos A é 12.000, pois os 3.600 indivíduos homozigotos AA apresentam um total de 7.200 alelos A, e os 4.800 heterozigotos Aa apresentam um total de 4800 alelos A (7.200 + 4.800 = 12.000).

A frequência de A é calculada dividindo-se o número total de alelos A (12.000) pelo número total de pares de alelos da população considerada (20.000). Portanto, nesse caso, a frequência de A é igual a 0,6 ou 60% (f(A) = 12.000/20.000 = 0,6).

A frequência do alelo a pode ser calculada da mesma maneira. Os 1.600 indivíduos homozigotos aa apresentam um total de 3.200 alelos a, e os 4800 heterozigotos Aa apresentam 4800 alelos a, totalizando 8.000 genes. Portanto, a frequência de a é igual a 0,40 ou 40% (f(a) = 8.000/20.000 = 0,4).

O segundo cálculo é desnecessário, uma vez que a soma das frequências dos alelos de um loco, em uma população, é sempre igual a 1. No caso:

f(A) + f(a) = 1 ou 100%

Utilizando no exemplo:

0,6 + 0,4 = 1

Consequentemente:

f(a) = 1-f(A)

Utilizando no exemplo:

f(a) = 1- 0,6

f(a) = 0,4

Princípio de Hardy-Weinberg

Segundo o princípio de Hardy-Weinberg, quando não há nenhum fator evolutivo atuando em uma população, a frequência dos alelos e dos genótipos permanece constante.

Quando o assunto é evolução e genética de populações, não podemos deixar de citar o princípio de Hardy-Weinberg, também conhecido por lei do equilíbrio de Hardy- Weinberg. Criado em 1908 pelo matemático Godfrey Hardy e pelo médico Wilhelm Weinberg, o princípio enfatiza que caso os fatores evolutivos, tais como seleção natural, mutação, migração e oscilação genética, não atuem sobre uma determinada população, as frequências gênicas e as proporções genotípicas permanecerão constantes. Isso quer dizer que se existem, por exemplo, os alelos B e b em uma população, eles não sofrem mudanças em suas taxas por um longo período de tempo. Essas taxas só seriam alteradas se ocorressem mecanismos evolutivos.

Para demonstrar o princípio de Hardy-Weinberg, uma população deve obedecer a algumas premissas. Primeiramente ela deve ser consideravelmente grande e apresentar o mesmo número de machos e fêmeas. Outro ponto importante é que todos os casais devem ser igualmente férteis e capazes de produzir o mesmo número de filhotes. Todos os cruzamentos devem ocorrer de forma aleatória. Por fim, não podem ocorrer mutações nessa população, ela não pode sofrer seleção natural e não pode ocorrer fluxo gênico. Percebe-se, portanto, que somente uma população teórica pode satisfazer esse princípio.

Podemos concluir que o princípio de Hardy-Weinberg pode ser usado como um indicativo de que determinada população sofreu evolução. Isso pode ser feito através da análise da frequência dos alelos. Caso a frequência mude, é sinal de que fatores evolutivos agiram ali.

Calcular a frequência de genes e genótipos de uma população em equilíbrio de Hardy-Weinberg é bastante simples. Suponhamos que existam o alelo B, que será representado por p, e um alelo b, que será representado por q, em uma população. A soma da frequência desses dois alelos deve ser igual a 100%, logo:

p+q=1

Continuando com essa população como exemplo, temos os seguintes genótipos: BB, Bb e bb. Para que um indivíduo seja BB, ele deve herdar um alelo B do pai e um alelo B da mãe, sendo assim, a frequência desse genótipo é p2. Da mesma maneira, a frequência de bb é q2. Já a frequência de Bb é 2pq, uma vez que o indivíduo pode receber o alelo B do pai ou da mãe e o alelo b da mesma forma. Temos, portanto, as seguintes frequências de genótipos:

F(BB)= p2

F(Bb)= 2pq

F(bb) = q2

Referência Referência Referência