O neodarwinismo, também conhecido como teoria sintética da evolução, representa a consolidação da teoria da evolução de Darwin com os avanços da genética moderna. Essa poderosa estrutura teórica emergiu no século XX, integrando as descobertas sobre os mecanismos da hereditariedade e a natureza da variação genética ao arcabouço da seleção natural.

O neodarwinismo sintetiza três pilares fundamentais:

• Os princípios da seleção natural propostos por Darwin.
• As leis da hereditariedade desvendadas por Mendel.
• Os conhecimentos da genética de populações, que investiga a variação genética, as mutações e o fluxo de genes nas populações.

#inserir imagem aqui# — Diagrama ilustrando a convergência das ideias de Darwin (seleção natural), Mendel (hereditariedade) e a genética moderna (mutação, recombinação, genética de populações) no neodarwinismo.

Principais ideias do Neodarwinismo

• Mutação: Alterações espontâneas e aleatórias na sequência do DNA, a principal fonte primária de novas variações genéticas em uma população. As mutações podem ser neutras, benéficas ou deletérias.
• Recombinação genética: Durante a meiose (divisão celular que produz gametas), ocorre a troca de segmentos de DNA entre cromossomos homólogos (crossing over). Esse processo recombina os alelos dos pais, gerando novas combinações genéticas únicas na prole, aumentando a variabilidade dentro da população.
• Seleção natural: O processo pelo qual indivíduos com características hereditárias que lhes conferem maior aptidão (sobrevivência e sucesso reprodutivo) em um determinado ambiente tendem a deixar mais descendentes, aumentando a frequência dessas características vantajosas na população ao longo do tempo.
• Isolamento reprodutivo: Mecanismos que impedem o intercruzamento entre populações de uma mesma espécie. O isolamento geográfico, comportamental ou genético pode levar populações separadas a acumular diferenças genéticas ao longo do tempo devido a diferentes pressões seletivas e deriva genética, resultando na formação de novas espécies (especiação).

A interação desses processos resulta na diversidade genética observada nas populações, que constitui a matéria-prima fundamental para a evolução.

O que é Genética de Populações?

A genética de populações é um campo da biologia evolutiva que se dedica ao estudo da variabilidade genética dentro das populações e de como as frequências dos genes (ou alelos) se modificam ao longo das gerações.

Essa disciplina busca compreender questões centrais como:

• Qual a composição genética de uma população em um dado momento? (Quais alelos estão presentes e em que proporções?)
• Como fatores evolutivos como seleção natural, mutação, deriva genética e fluxo gênico alteram essas frequências genéticas ao longo do tempo, levando à evolução das populações?

Conceitos importantes:

• Gene: Uma unidade hereditária, um segmento específico do DNA que codifica uma proteína ou RNA funcional e influencia uma característica particular.
• Alelos: Diferentes versões de um mesmo gene que ocupam o mesmo locus (posição) em cromossomos homólogos e podem resultar em variações na característica determinada por esse gene (por exemplo, um gene para a cor dos olhos pode ter alelos para olhos castanhos, azuis ou verdes).
• Frequência alélica: A proporção (geralmente expressa como uma porcentagem ou fração) de um alelo específico em relação ao número total de cópias desse gene em uma população.
• Pool gênico: A soma total de todos os genes (e seus respectivos alelos) presentes em todos os indivíduos de uma população em um determinado momento.

#inserir imagem aqui# — Um gráfico de pizza ilustrativo mostrando a frequência relativa de diferentes alelos para um determinado gene dentro de uma população hipotética.

Fatores que alteram a frequência dos alelos

A composição genética de uma população pode sofrer alterações ao longo do tempo devido a diversos fatores evolutivos:

• Mutação: A introdução de novos alelos na população através de alterações no DNA. Embora a taxa de mutação para um gene específico seja geralmente baixa, ao longo de muitas gerações e em muitos genes, as mutações podem gerar uma quantidade significativa de variação genética.
• Seleção natural: Favorece a sobrevivência e reprodução de indivíduos com alelos que conferem maior aptidão, levando ao aumento da frequência desses alelos na população. A seleção pode ser direcional, estabilizadora ou disruptiva.
• Deriva genética: Flutuações aleatórias nas frequências alélicas de uma geração para a próxima, especialmente pronunciadas em populações pequenas. A deriva pode levar à perda de alelos e à fixação de outros, mesmo que não sejam particularmente vantajosos. O efeito gargalo e o efeito fundador são exemplos de deriva genética.
• Migração (fluxo gênico): O movimento de indivíduos (e, portanto, de seus genes) entre diferentes populações. A imigração pode introduzir novos alelos ou alterar as frequências alélicas existentes, enquanto a emigração pode remover alelos de uma população. O fluxo gênico tende a reduzir as diferenças genéticas entre populações.
• Recombinação genética: Embora não altere as frequências alélicas em si, a recombinação cria novas combinações de alelos nos cromossomos, aumentando a diversidade genotípica dentro da população, sobre a qual a seleção natural pode atuar.

Equilíbrio de Hardy-Weinberg

O princípio de Hardy-Weinberg descreve uma situação teórica em que as frequências alélicas e genotípicas em uma população permanecem constantes ao longo das gerações, na ausência de influências evolutivas. Ele serve como um modelo nulo para detectar se uma população está evoluindo.

Uma população estará em equilíbrio de Hardy-Weinberg se as seguintes cinco condições não forem atendidas (ou seja, se não houver evolução para aquele gene específico):

• Ausência de mutação: Não ocorrem novas mutações que introduzam novos alelos.
• Ausência de seleção natural: Todos os genótipos têm taxas iguais de sobrevivência e reprodução.
• Ausência de migração (fluxo gênico): Não há entrada ou saída de indivíduos da população.
• População infinitamente grande: Para evitar os efeitos aleatórios da deriva genética. Em populações finitas, a deriva sempre ocorre em algum grau.
• Cruzamento aleatório (panmixia): Os indivíduos se acasalam ao acaso, sem preferência por genótipos específicos.

Se as frequências alélicas ou genotípicas observadas em uma população desviarem das expectativas do equilíbrio de Hardy-Weinberg, isso indica que forças evolutivas estão atuando sobre essa população.

Fórmula do Equilíbrio de Hardy-Weinberg:

  Sejam:
 
\(p\) = frequência do alelo dominante
 
\(q\) = frequência do alelo recessivo

Como existem apenas dois alelos para o gene em questão, a soma de suas frequências deve ser igual a 1 (ou 100%):

  \( p + q = 1 \)

As frequências esperadas dos genótipos (combinações de alelos) em uma população em equilíbrio de Hardy-Weinberg são dadas pela expansão do binômio \((p + q)^2\):

  \( p^2 + 2pq + q^2 = 1 \)

Onde:

• \(p^2\): frequência esperada de indivíduos homozigotos dominantes (com dois alelos dominantes)
• \(2pq\): frequência esperada de indivíduos heterozigotos (com um alelo dominante e um recessivo)
• \(q^2\): frequência esperada de indivíduos homozigotos recessivos (com dois alelos recessivos)

A aplicação dessa fórmula permite aos biólogos de populações testar se uma população está evoluindo para um determinado gene, comparando as frequências genotípicas observadas com as frequências esperadas sob o equilíbrio de Hardy-Weinberg.

#inserir imagem aqui# — Uma ilustração mostrando um exemplo numérico de como calcular as frequências alélicas (p e q) a partir das frequências genotípicas observadas em uma população e como usar a fórmula de Hardy-Weinberg para prever as frequências genotípicas esperadas sob o equilíbrio.

Resumo