Biologia Evolutiva 2.0 Flashcards
Definir processos que levam à alteração do pool genético de uma população
Dist. Frequência Alélica / Frequência Genotípica
Frequência alélica indica a frequência de um dado alelo numa população/amostra. Frequência genotípica indica a frequência de um dado genótipo entre indivíduos de uma população/amostra.
Def. Equilíbrio Hardy-Weinberg
Serve como hipótese nula da evolução, quando existe, não está a ocorrer evolução da espécie. É aplicado sobre uma população idealizada e na qual apenas se pode inferir que está em HWE se cumprir com duas condições:
As frequências alélicas não se alteram de geração para geração; Sejam as frequências de dois alelos p e q, então as frequências genotípicas serão sempre p2, 2pq, q2, sendo p2 e q2 os homozigóticos e 2pq os heterozigóticos.
Pressupostos da população ideal em HWE
Organismos diploides; Reprodução sexual; Gerações não sobreponíveis; Cruzamento aleatório; População infinita (sem Deriva Genética); Não há migração, seleção, mutação ou segregação alélica.
Dist. He / Ho
Heterozigotia Esperada (He) indica as frequências genotípicas de uma população/amostra segundo HWE. Heterozigotia Observada (Ho) refere-se às frequências genotípicas de heterozigóticos de uma população/amostra.
Dist. Fst / Fis
Ambas pertencem às estatísticas de Fisher para analisar a diferenciação intra e interpopulacional com base nos desvios ao HWE. Fst avalia a diferença entre populações, variando entre 0 (sem diferenças) e 1 (totalmente diferentes). Fis avalia a endogamia (inbreeding) de uma população, variando entre -1 (cruzamentos entre indivíduos não relacionados) e 1 (cruzamentos entre indivíduos relacionados). Quando Fis = 0 existe cruzamento aleatório.
Desvios técnicos ao cruzamento aleatório
Erros de mapeamento; Baixa depth of coverage; Alelos nulos (dropout).
Desvios biológicos ao cruzamento aleatório que afetam marcadores neutros
Consanguinidade (favorecimento da endogamia); Sub-estruturação populacional (Efeito de Wahlund); Migração (favorecimento da exogamia).
Desvios biológicos ao cruzamento aleatório que afetam loci sob seleção
Seleção balanceadora (favorece mutações benéficas); Seleção direcional ou positiva (favorece mutações benéficas); Seleção purificadora ou negativa (remove mutações deletérias).
Dist. Genoma / Transcriptoma
Genoma refere-se a toda a região genómica (codificante, não codificante e intergénica). Transcriptoma refere-se apenas às regiões codificantes do genoma.
Processos genómicos que explicam a variação genética entre indivíduos e populações
Deriva Genética; Mutação; Recombinação.
Processos demográficos que explicam a variação genética entre indivíduos e populações
Tamanho da população efetiva; Tempos de divisão populacional; Taxa de migração.
Processos de seleção que explicam a variação genética entre indivíduos e populações
Seleção Natural
Dist. Mutação Neutra / Mutação Benéfica / Mutação Deletéria
Mutações Neutras não produzem impacto na fitness do organismo, servindo apenas para o estudo da variação demográfica e história evolutiva. Mutações Benéficas têm um impacto positivo no organismo, estando associadas a processos de adaptação. Permitem estudar o potencial adaptativo de um fenótipo a um dado contexto ecológico. Mutações Deletérias têm um impacto negativo sobre o fitness do organismo, afetando a sua viabilidade e fertilidade. Pode levar a uma depressão endogâmica.
2 processos fundamentais de mutações por substituição
Erros de replicação; Mutagénese por dano químico ou físico.
Comp. SNP / SSR (Taxa de Mutação)
SNPs apresentam taxas de mutação menores que SSRs.
Dist. Identidade por descendência (Identity-by-descent) / Identidade por estado (identity-by-state)
Identidade por descendência ocorre quando o mesmo alelo de um SNP está presente tanto na descendência como na forma ancestral. Identidade por estado ocorre quando a descendência tem o alelo de um SNP distinto da sua forma ancestral.
Def. Infinite Sites Model
Modelo mutacional de SNPs que assume um tamanho infinito do genoma e a mesma taxa de mutação para todas as posições, pelo que a ocorrência de duas mutações na mesma posição é 0.
Def. Stepwise Mutation Model (SMM)
Modelo mutacional de STRs que assume que o número de repetições do motivo aumenta ou diminui por 1 a cada mutação.
Medidas de quantificação da taxa de mutação por marcadores genéticos
Medidas diretas: Experiências de acumulação de mutações com linhas endogâmicas; Sequenciação de trios (2 progenitores - 1 descendente).
Medidas indiretas: Genómica comparativa por comparação de sequências de espécies diferentes para estimar tempos de divergência.
Dist. Mutação Sinónima / Mutação Não Sinónima
Ambas ocorrem em regiões codificantes, afetando o fenótipo. Mutação sinónima não altera a sequência aminoacídica (faz uso da redundância do código genético), pelo que poderá não ter efeito sobre a função da proteína. Mutação Não Sinónima altera a sequência aminoacídica, pelo que poderá ter efeito sobre a função da proteína.
Def. Deriva Genética
Perda natural e aleatória de alelos numa dada população ao longo do tempo. Se não ocorrerem novas mutações e alterações de frequências alélicas, a tendência é a fixação de um dado alelo na população.
Comp. Populações com alto Ne / Populações com baixo Ne (Deriva Genética)
Populações com baixo Ne sofrem um maior impacto da deriva genética do que populações com alto Ne devido à maior probabilidade de perda de alelos benéficos à população.
Dist. Efeito Fundador (Founder) / Efeito Gargalo (Bottleneck)
Ambos os efeitos aumentam a diferenciação interpopulacional por alterações nas frequências alélicas. O efeito fundador promove alterações espaciais, onde indivíduos de uma dada população colonizam uma área nova. O efeito gargalo promove alterações temporais, onde apenas indivíduos adaptados ao “gargalo” (alteração no meio físico, por exemplo) conseguem sobreviver.
Rel. Mutação + Deriva Genética (Teorias)
Escalas menores (populações/espécies): Teoria da Coalescência.
Escalas maiores (espécies): Relógio Molecular.
Tempo esperado de gerações até ao TMRCA segundo a Teoria da Coalescência
2Ne
(ex: se Ne = 10, TMRCA = 2*10 = 20 gerações)
Comp. Populações com alto Ne / Populações com baixo Ne (He)
Populações com alto Ne possuem maior He do que populações com baixo Ne.
Comportamento de Mutações Neutras segundo Relógio Molecular
Mutações Neutras são acumuladas a uma taxa constante dependente apenas da taxa de mutação.
Testar neutralidade de uma mutação segundo Relógio Molecular
Se o Relógio Molecular é verificado, então o número de diferenças nucleotídicas entre 2 espécies A e B relativamente a uma espécie externa C será o mesmo se a taxa de mutação for a mesma (AC = BC , AC - BC = 0).
Dist. N / Ne
N refere-se ao número de indivíduos numa dada população. Ne refere-se ao número de indivíduos de uma dada população que perde variabilidade genética à mesma taxa que numa população ideal de Wright-Fisher.
Def. Linkage Genético
Tendência que sequências de DNA próximas numa dada região cromossómica apresentam para ser herdadas em conjunto durante a meiose.
Def. Desequilíbrio de Linkage
Associação não aleatória entre alelos de 2 ou mais loci numa dada população, alterando as frequências haplotípicas. 2 loci A/a e B/b estão em LD quando f(BA) =/= f(Ba) OU f(AB) =/= f(A)f(B) OU D =/= f(AB)-f(A)f(B) =/= 0
Processos que promovem/removem LD
Promoção: Deriva Genética; Admixture, Seleção
Remoção: Cruzamento Aleatório; Recombinação
Aplicações do estudo de LD
Reconstrução da história de genes e populações; Identificação de alelos favorecidos pela Seleção; Mapeamento Genético.
Rel. Fst + Fluxo Génico + Tempo
Quanto maior o fluxo génico entre populações, menor o valor de Fst. Com o passar do tempo o Fst tende a aumentar.
Métodos baseados na análise individual de subpopulações
PCA (Principal Component Analysis); Structure
Def. Structure
Programa que identifica indivíduos segundo a frequência alélica de vários marcadores, agrupando-os em clusters que seguem modelos de genética populacional. Os clusters identificados tendem a conter indivíduos em HWE e/ou que minimizam desvios provocados por LD.
Def. PCA
Método de agrupamento de indivíduos segundo várias dimensões/eixos (PCs) ordenados. O agrupamento de dados segundo várias dimensões cria clusters que não seguem necessariamente modelos de genómica populacional.
Dist. Árvore Filogenética / Árvore de Gene (Gene Tree) / Árvore de Espécies (Species Tree)
Árvore filogenética é um termo umbrella que descreve qualquer cladograma cujas relações entre ramos estabelecem-se através de ancestrais. Árvore de Gene descreve a história evolutiva de um dado gene ou região genómica. Árvore de Espécies descreve a história evolutiva e traça relações de parentesco entre espécies através de dados genéticos e demográficos.
Exp. Diferença entre árvores de genes e espécies
Árvores de genes resultam de processos demográficos e de seleção natural, podendo divergir em várias regiões do genoma devido à ocorrência de recombinação. Árvores de espécies baseiam-se em várias árvores de genes e outros dados, não representando necessariamente a mesma informação.
Processos que levam a incongruências entre árvores de espécies e de genes
Incomplete Lineage Sorting; Admixture; Introgressão.
Dist. Admixture / Introgressão
Admixture, ou Hibridação, refere-se ao cruzamento entre indivíduos de espécies distintas, havendo transferência de informação genética em ambos os sentidos. Introgressão é a transferência unidirecional de informação genética entre espécies através de retrocruzamentos (backcross).
Def. Incomplete Lineage Sorting
Fenómeno da genética populacional que ocorre quando a árvore de espécies é incongruente com uma ou mais árvores de genes das espécies de interesse. A discordância deve-se pela ausência de polimorfismo ancestral na descendência.
Métodos de deteção de genes sobre seleção com marcadores genéticos
Dados de polimorfismo dentro de populações; Dados de polimorfismo e diferenciação genética entre populações; Dados de divergência nas regiões codificantes entre populações.
Def. dN/dS
Rácio entre mutações não sinónimas e sinónimas de um gene codificante encontrado através da divisão dos valores observados pelo total na amostra.
dN/dS = 1 -> Mutação Neutra
dN/dS < 1 -> Seleção Negativa
dN/dS > 1 -> Seleção Positiva
Dist. Trait Discreto / Trait Quantitativo
Trait Discreto pode assumir valores certos, resultando de alelos alternativos de grande impacto sobre um locus. Trait Quantitativo varia ao longo de um espetro devido à interação cumulativa de múltiplos genes e respetivos alelos em combinação com fatores ambientais.
Def. QTL
Quantitative Trait Locus. Região polimórfica que contém alelos que influenciam a expressão de um trait quantitativo.
Dist. Linkage / Associação (Mapeamento)
Mapeamento por Linkage identifica locais de recombinação entre linhas parentais através do seu cruzamento (1 geração apenas). Mapeamento por associação identifica locais de recombinação ao longo de vários cruzamentos.
Exp. GWAS (Def. + Passos)
Genome Wide Association Study. Método de análise de SNPs de interesse para um dado fenótipo espalhados pelo genoma.
1 - Definir painel de mapeamento com vários genótipos/indivíduos
2 - Identificar sequências polimórficas do painel
3 - Obter fenótipos do painel
4 - Testar para diferenças fenotípicas entre alelos em cada SNP
5 - Compilar informação sobre todos os SNPs de interesse
Problemas GWAS em humanos
Falsos positivos e necessidade de verificação; Dificuldade de deteção de variantes raras ou de menor efeito; Estrutura populacional gera confusões.
Dist. Forward Genetics / Reverse Genetics
Forward Genetics procura perceber que genes estão envolvidos num dado fenótipo. Reverse Genetics procura perceber a função de um dado gene para um fenótipo de interesse.
Métodos Forward Genetics
Screens de mutantes; Mapeamento genético; Caracterização de expressão génica.
Métodos Reverse Genetics
Mutações direcionadas; Silenciamento génico (knock-out); Indução de expressão ectópica.
Função Seleção Artificial
Estimar heritabilidade realizada; Gerar fenótipos extremos.
Dist. Hereditariedade / Heritabilidade
Hereditariedade é a transmissão genética de traits ancestrais para a descendência. Heritabilidade é a proporção de variação de um dado trait que pode ser explicada por variação genética em vez de fatores ambientais.
Propriedades da Heritabilidade
Determina a relação entre a força de seleção e a força de resposta à seleção; É própria de um trait, de uma população, num único ambiente; Esperada ser baixa para traits relacionados com o fitness; Não fornece informação sobre a função dos genes envolvidos na expressão do trait.
Função Cruzamentos Experimentais
Caracterizar padrões de hereditariedade (relações de dominância, estimar números de genes, interações genéticas ou epistáticas); Gerar segregação e recombinação para mapeamento genético.
Função Screening de Mutantes
Identificar e selecionar indivíduos com o fenótipo de interesse ao isolá-lo, mapear o gene mutado, clonar e sequenciar o mesmo.
Função Caracterização da Expressão Génica
Quantificar mRNA por qPCR (poucos genes) ou RNASeq e MicroArrays (muitos genes).
