Porque uma população composta por poucos indivíduos está mais vulnerável a sofrer grandes alterações genéticas?

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Mestre em Ecologia e Evolução (Unifesp, 2015)
Graduada em Ciências Biológicas (Unifesp, 2013)

Ouça este artigo:

A evolução consiste na mudança das populações de organismos ao longo do tempo, existindo três mecanismos principais que modificam a composição genética de uma população e provocam mudanças evolutivas: a seleção natural, o fluxo gênico e a deriva genética.

Diferente da seleção natural, que de certa forma segue um caminho direcionado – no sentido que tende a fixar os genes adaptativos e eliminar os deletérios –, a deriva genética ocorre completamente ao acaso.

Pensemos no seguinte: em qualquer população, alguns indivíduos podem, ao acaso, deixar mais descendentes (e consequentemente genes) que outros, fazendo com que a diversidade genética mude de geração para geração de uma maneira aleatória – basicamente, isso é a deriva genética.

Consequências da deriva genética

Um dos efeitos deste processo é a redução da diversidade genética da população. Isso é problemático, pois reduz a habilidade das populações de se adaptarem em resposta a mudanças ambientais, já que não há “matéria prima” (variação) para que a seleção natural possa atuar. Em populações pequenas os efeitos da deriva são mais drásticos, já que as chances de que um determinado gene desapareça para sempre são maiores, aumentando o seu risco de extinção.  Além disso, a deriva genética também pode contribuir para a formação de novas espécies se, por exemplo, uma população pequena e isolada divergir da população original por meio da deriva.

Como ocorre?

Dependendo das circunstâncias e momento da história evolutiva de uma população, a deriva genética pode ocorrer de maneiras distintas. Dois exemplos são o efeito fundador e o efeito gargalo.

Efeito fundador

O efeito fundador ocorre quando uma nova população é formada por poucos indivíduos, seja porque a população original foi drasticamente reduzida ou porque alguns indivíduos migraram para uma nova área. Em ambos os casos, a nova população não possui toda a variação genética da população original, sendo assim, ela apresenta variação genética reduzida. Este fenômeno explica, por exemplo, a alta incidência de doenças hereditárias em populações humanas isoladas.

Efeito gargalo

Já o efeito gargalo ocorre quando mudanças repentinas no ambiente, como desastres naturais e fragmentação de habitat, reduzem o tamanho de uma população e consequentemente a diversidade genética. Um exemplo deste efeito é o que ocorreu com o tetraz-das-pradarias, ave que vivia nas pradarias do estado de Illinois, nos Estados Unidos. A conversão das pradarias em lavouras e pastagens ao longo do século XIX reduziu suas populações drasticamente, chegando a menos de 50 indivíduos em 1993. Isso reduziu também a diversidade genética e levou ao aumento da frequência de genes deletérios. Com isso, comparadas com outras populações da espécie, as taxas de eclosão dos ovos nas populações de tetraz de Illinois eram muito menores, abaixo de 50%.

Referências:

Entendendo a Evolução. IB-USP.

Reece, Jane B. et al. Biologia de Campbell. 10ª Edição. Porto Alegre: Artmed. 2015.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/biologia/deriva-genetica/

A deriva genética corresponde a um processo de mudança ao acaso das frequências alélicas de uma população.

A deriva genética é um processo estocástico, sendo impossível prever a direção da mudança. Isso quer dizer que as mudanças ocorrem ao acaso e não por adaptação ao ambiente.

Os incêndios, desmatamentos, inundações e outros tipos de alterações no ambiente podem reduzir o tamanho de uma população.

Isso pode ocorrer a ponto dos indivíduos sobreviventes não representarem uma amostra genética da população primitiva. Essas alterações drásticas no tamanho de uma população podem modificar a frequência de um alelo.

Quais as consequências da deriva genética?

A deriva genética remove a variação genética. Por ser tratar de mudanças ao acaso, os alelos fixados ou perdidos pela deriva genética podem ser neutros, deletérios ou vantajosos.

As populações pequenas são mais sensíveis a esse processo, ocorrendo de forma mais rápida. Em populações maiores são necessárias muitas gerações para eliminar ou fixar um alelo.

Leia também sobre Variabilidade Genética.

Como ocorre a Deriva Genética?

A deriva genética pode ocorrer de duas maneiras e em diferentes momentos da história evolutiva de uma população.

As duas formas são o efeito fundador e o efeito gargalo:

Efeito Fundador

Esse caso de deriva genética ocorre quando uma nova população é fundada por poucos indivíduos. Isso acontece porque a população primitiva foi reduzida drasticamente ou porque alguns indivíduos migraram para outra área.

Nos dois casos, uma nova população é formada por poucos membros da população original. Porém, esses poucos fundadores não contém a variação genética total da população original. Assim, a nova população apresenta uma variação genética reduzida.

Exemplo de efeito fundador na espécie humana

Temos como exemplo as comunidades religiosas da Alemanha que migraram para os Estados Unidos. Em virtude de suas crenças, os membros das comunidades mantiveram-se isolados da população norte-americana.

A partir da análise da frequência alélica dos membros da comunidade, observaram-se diferenças significativas em relação à população norte-americana.

Conclui-se que essa população não representava uma amostra representativa da população original alemã e suas frequências alélicas mostraram-se diferenciadas da população americana.

Efeito Gargalo

O efeito gargalo é uma redução drástica no tamanho da população. Ocorre quando o tamanho da população é reduzido por pelo menos uma geração. Em consequência do efeito gargalo, a variação genética é reduzida.

O efeito gargalo pode ser causado por desastres naturais, predação, caça humana, perda de habitats, redução de migração, entre outros. Esses eventos podem aleatoriamente eliminar muitos membros da população, independentemente de seus genótipos.

Os sobreviventes iniciam uma nova população, na maioria das vezes, na mesma área ocupada pela população original. A diferença principal entre o efeito gargalo e efeito fundador é a existência de migrantes no efeito fundador.

Exemplo de Efeito Gargalo

Um exemplo de efeito gargalo é o caso dos elefantes marinhos do norte. A caça intensa reduziu a população para algumas dezenas de indivíduos.

Sua população chegou a cerca de 20 indivíduos ao final do século 19. Entretanto, suas populações já ultrapassaram 30.000 desde então.

Porém, os seus genes ainda carregam muito menos variação genética comparados aos elefantes marinhos do sul, que sofreram menos com as caças predatórias.

A Deriva Genética e a Seleção Natural

A deriva genética, seleção natural, mutação e migração são mecanismos básicos da evolução.

A deriva genética altera a frequência alélica de uma população, de modo aleatório. Ela não trabalha para produzir adaptações.

No processo de seleção natural, os indivíduos mais adaptados a determinada condição ecológica são selecionados. Ela não atua de modo aleatório.

Porque uma população composta por poucos indivíduos está mais vulnerável a sofrer grandes alterações genéticas?

Licenciada em Ciências Biológicas (2010) e Mestre em Biotecnologia e Recursos Naturais pela Universidade do Estado do Amazonas/UEA (2015). Doutoranda em Biodiversidade e Biotecnologia pela UEA.

Por que as populações pequenas são mais susceptíveis a extinção?

A existência de variabilidade interanual (por ex.,há anos em que o número de filhotes é alto e anos em que é baixo) determina que, em várias gerações, a probabilidade da população se extinguir é maior: Anos ruins puxam estimativa para baixo.

Por que algumas doenças genéticas ocorrem em maior frequência em determinadas populações?

Os genes levados pelos indivíduos imigrantes passam a ter uma determinada frequência na nova população, e isso altera o equilíbrio gênico da mesma. Por isso, o fluxo gênico é uma força evolutiva, pois a migração de genes pode alterar as características fenotípicas dos indivíduos de uma determinada população.

Por que a diversidade genética reduzida de populações pequenas as torna mais vulneráveis a extinção?

Se forem mantidas pequenas por muitas gerações, essas populações poderão perder variabilidade genética por deriva genética, o que leva à endogamia e desencadeia a depressão endogâmica. Consequentemente, haverá reduções na capacidade adaptativa, no vigor, no porte e na produtividade (RITLAND, 1996).

Quais os fatores que podem alterar a constituição genética de uma população?

Os fatores que influenciam a diversidade genética dentro de um conjunto de genes incluem o tamanho da população, mutação, deriva genética, a seleção natural, a diversidade ambiental, a migração e os padrões de acasalamento não-aleatórios.