Matemática
As idéias defendidas por Darwin sobre a evolução das espécies vêm sendo explicadas e ampliadas à luz dos novos conhecimentos obtidos em Genética, levando à formulação de uma nova teoria, denominada Teoria Sintética da Evolução. Exemplo disso são os conhecimentos obtidos a respeito da origem das mutações gênicas que levam a mudanças no fenótipo (manifestação das características) dos indivíduos.
Uma mutação é uma alteração num gene que pode ocorrer de forma espontânea ou ser induzida por fatores externos, tais como agentes químicos e radiações (raios-X, raios gama e radiação ultravioleta), que são chamados de agentes mutagênicos. Como veremos, as mutações apresentam um papel muito importante na evolução das espécies.
Como ocorrem as mutações gênicas
Durante os processos de divisão celular (mitose e meiose) ocorre a duplicação dos cromossomos, o que implica na duplicação do DNA. As novas moléculas de DNA formadas no processo de duplicação são cópias idênticas das moléculas que lhes deram origem e, portanto, suas informações genéticas são transmitidas para as células-filhas formadas. No caso da meiose, como as células-filhas são gametas (células reprodutoras), garante-se a transmissão das informações de geração a geração.
Embora a duplicação do DNA seja bastante estável e as células possuam mecanismos de reparo para evitar erros na seqüência de nucleotídios, podem ocorrer, eventualmente, alterações nessa seqüência e elas poderão, então, ser transmitidas às células-filhas - e, no caso dos gametas, aos indivíduos das gerações que se sucederem. Essas alterações - as mutações gênicas - podem ocorrer por transformação temporária de uma base nitrogenada em outra ou por perda ou adição de pares de nucleotídios num determinado trecho de DNA.
Como essas mutações vão se manifestar no fenótipo dos indivíduos? É importante relembrar que certos trechos de DNA (os genes) são responsáveis pela transcrição do RNA mensageiro, que, por sua vez, contém as informações para a síntese de uma molécula de proteína. Assim, dependendo do tipo de mutação e de sua localização no gene, a proteína produzida será diferente da original, levando a um fenótipo diferente.
Página 3
Exemplo de alteração no DNA levando à produção de uma proteína diferente.
Exemplos bastante conhecidos de mutações são as que levam à anemia falciforme, ao albinismo e à fenilcetonúria. A anemia falciforme ou siclemia é uma doença em que as pessoas afetadas produzem hemoglobina (proteína presente nas hemácias, responsável pelo transporte de gás oxigênio) com uma alteração que faz com que as hemácias se deformem. Sabe-se que essa alteração é causada pela modificação de um único par de nucleotídios na cadeia de DNA responsável pela síntese da hemoglobina.
Reprodução
Hemácias deformadas de um indivíduo com siclemia.
Também no caso do albinismo e da fenilcetonúria, mutações gênicas levam à impossibilidade de produção de enzimas (proteínas) para a produção de melanina e tirosina, respectivamente. A melanina é o pigmento responsável pela cor da pele, dos olhos, de pêlos e cabelos, enquanto a tirosina é um hormônio produzido pela glândula tireóide.
Mutações gênicas e evolução
As mutações gênicas possibilitam o surgimento de novos genes alelos numa determinada população. Seguindo os mecanismos de seleção natural, se as características determinadas por esses novos alelos forem favoráveis à sobrevivência e à reprodução dos indivíduos num determinado ambiente, essas mutações se estabilizam na população.
Por exemplo, uma coloração de pele diferente, gerada por mutação gênica em alguns indivíduos de uma população qualquer, pode se tornar vantajosa se ocorrerem mudanças ambientais. Se isso ocorrer, esses indivíduos terão vantagem na sobrevivência e na reprodução, o que levará a um aumento de indivíduos portadores da mutação na população. Ao longo do tempo, o acúmulo de mutações vantajosas selecionadas pode levar à origem de novas espécies.
É importante mencionar que, além de ser modificado pelas mutações gênicas, o fenótipo dos indivíduos de uma espécie também pode ser alterado em função da recombinação gênica.
Recombinação gênica e variabilidade
Um indivíduo possui, em suas células, cromossomos provenientes dos gametas materno e paterno que lhe deram origem. Para formar seus próprios gametas, algumas células, localizadas nos órgãos reprodutores desse indivíduo, entram em processo de meiose, durante o qual os cromossomos de origem paterna e materna podem combinar-se livremente. Isso significa que seus gametas poderão ter apenas cromossomos maternos, apenas cromossomos paternos ou, o que é mais provável, uma mistura de ambos, num número de combinações possíveis igual a 223 (8.388.608) tipos de gametas!
Esse número pode aumentar ainda mais em função do fenômeno de permutação ou crossing-over que pode ocorrer durante a meiose, no qual os cromossomos homólogos trocam pedaços (e, portanto, genes) entre si, o que aumenta ainda mais a variabilidade de gametas desse indivíduo e, portanto, de seus possíveis descendentes. Não é à toa que, embora cada organismo tenha características próprias de sua espécie, não é possível encontrarmos um indivíduo exatamente igual ao outro.
*Maria Graciete Carramate Lopes é licenciada pelo Instituto de Biociências da USP e professora de ciências da Escola Lourenço Castanho (SP).
- Grupos Sanguíneos Conheça A Determinação Genética Dos Grupos Do Sistema Abo
Chamamos de alelos às versões diferentes de genes que surgem através de mutações. Para algumas características, podem existir, numa determinada população, três ou quatro versões de um gene, fenômeno para o qual damos o nome de alelos múltiplos....
- Equilíbrio Genético - Exercícios Resolvidos
Equilíbrio Genético - Exercícios resolvidos 01. Em uma seqüência geneticamente equilibrada, a freqüência de indivíduos de olhos azuis (caráter recessivo) é de 9%. Determine: a) a freqüência dos alelos A e a; b) a freqüência de indivíduos...
- Leis De Mendel Conhecimentos Atuais Explicam Resultados Obtidos Por Mendel
Professor de Matemática e Biologia Antônio Carlos Carneiro BarrosoColégio Estadual Dinah Gonçalvesemail [email protected] www.ensinodematemtica.blogspot.com.brwww.accbarrosogestar.blogspot.com.br www.accbarrosogestar.wordpress.com...
- Genes Em Linkage Cruzamentos-teste Ajudam A Localizar Genes
Um cromossomo é uma seqüência de vários genes. Quando analisamos cruzamentos levando em consideração duas características, se cada característica for determinada por um par de genes alelos, duas situações podem acontecer: os genes podem estar...
- Genes Em Linkage Cruzamentos-teste Ajudam A Localizar Genes
Um cromossomo é uma seqüência de vários genes. Quando analisamos cruzamentos levando em consideração duas características, se cada característica for determinada por um par de genes alelos, duas situações podem acontecer: os genes podem estar...
Matemática
Genes e evolução Mutações gênicas têm papel importante na evolução
As idéias defendidas por Darwin sobre a evolução das espécies vêm sendo explicadas e ampliadas à luz dos novos conhecimentos obtidos em Genética, levando à formulação de uma nova teoria, denominada Teoria Sintética da Evolução. Exemplo disso são os conhecimentos obtidos a respeito da origem das mutações gênicas que levam a mudanças no fenótipo (manifestação das características) dos indivíduos.
Uma mutação é uma alteração num gene que pode ocorrer de forma espontânea ou ser induzida por fatores externos, tais como agentes químicos e radiações (raios-X, raios gama e radiação ultravioleta), que são chamados de agentes mutagênicos. Como veremos, as mutações apresentam um papel muito importante na evolução das espécies.
Como ocorrem as mutações gênicas
Durante os processos de divisão celular (mitose e meiose) ocorre a duplicação dos cromossomos, o que implica na duplicação do DNA. As novas moléculas de DNA formadas no processo de duplicação são cópias idênticas das moléculas que lhes deram origem e, portanto, suas informações genéticas são transmitidas para as células-filhas formadas. No caso da meiose, como as células-filhas são gametas (células reprodutoras), garante-se a transmissão das informações de geração a geração.
Embora a duplicação do DNA seja bastante estável e as células possuam mecanismos de reparo para evitar erros na seqüência de nucleotídios, podem ocorrer, eventualmente, alterações nessa seqüência e elas poderão, então, ser transmitidas às células-filhas - e, no caso dos gametas, aos indivíduos das gerações que se sucederem. Essas alterações - as mutações gênicas - podem ocorrer por transformação temporária de uma base nitrogenada em outra ou por perda ou adição de pares de nucleotídios num determinado trecho de DNA.
Como essas mutações vão se manifestar no fenótipo dos indivíduos? É importante relembrar que certos trechos de DNA (os genes) são responsáveis pela transcrição do RNA mensageiro, que, por sua vez, contém as informações para a síntese de uma molécula de proteína. Assim, dependendo do tipo de mutação e de sua localização no gene, a proteína produzida será diferente da original, levando a um fenótipo diferente.
Página 3
Exemplo de alteração no DNA levando à produção de uma proteína diferente.
Exemplos bastante conhecidos de mutações são as que levam à anemia falciforme, ao albinismo e à fenilcetonúria. A anemia falciforme ou siclemia é uma doença em que as pessoas afetadas produzem hemoglobina (proteína presente nas hemácias, responsável pelo transporte de gás oxigênio) com uma alteração que faz com que as hemácias se deformem. Sabe-se que essa alteração é causada pela modificação de um único par de nucleotídios na cadeia de DNA responsável pela síntese da hemoglobina.
Reprodução
Hemácias deformadas de um indivíduo com siclemia.
Também no caso do albinismo e da fenilcetonúria, mutações gênicas levam à impossibilidade de produção de enzimas (proteínas) para a produção de melanina e tirosina, respectivamente. A melanina é o pigmento responsável pela cor da pele, dos olhos, de pêlos e cabelos, enquanto a tirosina é um hormônio produzido pela glândula tireóide.
Mutações gênicas e evolução
As mutações gênicas possibilitam o surgimento de novos genes alelos numa determinada população. Seguindo os mecanismos de seleção natural, se as características determinadas por esses novos alelos forem favoráveis à sobrevivência e à reprodução dos indivíduos num determinado ambiente, essas mutações se estabilizam na população.
Por exemplo, uma coloração de pele diferente, gerada por mutação gênica em alguns indivíduos de uma população qualquer, pode se tornar vantajosa se ocorrerem mudanças ambientais. Se isso ocorrer, esses indivíduos terão vantagem na sobrevivência e na reprodução, o que levará a um aumento de indivíduos portadores da mutação na população. Ao longo do tempo, o acúmulo de mutações vantajosas selecionadas pode levar à origem de novas espécies.
É importante mencionar que, além de ser modificado pelas mutações gênicas, o fenótipo dos indivíduos de uma espécie também pode ser alterado em função da recombinação gênica.
Recombinação gênica e variabilidade
Um indivíduo possui, em suas células, cromossomos provenientes dos gametas materno e paterno que lhe deram origem. Para formar seus próprios gametas, algumas células, localizadas nos órgãos reprodutores desse indivíduo, entram em processo de meiose, durante o qual os cromossomos de origem paterna e materna podem combinar-se livremente. Isso significa que seus gametas poderão ter apenas cromossomos maternos, apenas cromossomos paternos ou, o que é mais provável, uma mistura de ambos, num número de combinações possíveis igual a 223 (8.388.608) tipos de gametas!
Esse número pode aumentar ainda mais em função do fenômeno de permutação ou crossing-over que pode ocorrer durante a meiose, no qual os cromossomos homólogos trocam pedaços (e, portanto, genes) entre si, o que aumenta ainda mais a variabilidade de gametas desse indivíduo e, portanto, de seus possíveis descendentes. Não é à toa que, embora cada organismo tenha características próprias de sua espécie, não é possível encontrarmos um indivíduo exatamente igual ao outro.
*Maria Graciete Carramate Lopes é licenciada pelo Instituto de Biociências da USP e professora de ciências da Escola Lourenço Castanho (SP).
- Grupos Sanguíneos Conheça A Determinação Genética Dos Grupos Do Sistema Abo
Chamamos de alelos às versões diferentes de genes que surgem através de mutações. Para algumas características, podem existir, numa determinada população, três ou quatro versões de um gene, fenômeno para o qual damos o nome de alelos múltiplos....
- Equilíbrio Genético - Exercícios Resolvidos
Equilíbrio Genético - Exercícios resolvidos 01. Em uma seqüência geneticamente equilibrada, a freqüência de indivíduos de olhos azuis (caráter recessivo) é de 9%. Determine: a) a freqüência dos alelos A e a; b) a freqüência de indivíduos...
- Leis De Mendel Conhecimentos Atuais Explicam Resultados Obtidos Por Mendel
Professor de Matemática e Biologia Antônio Carlos Carneiro BarrosoColégio Estadual Dinah Gonçalvesemail [email protected] www.ensinodematemtica.blogspot.com.brwww.accbarrosogestar.blogspot.com.br www.accbarrosogestar.wordpress.com...
- Genes Em Linkage Cruzamentos-teste Ajudam A Localizar Genes
Um cromossomo é uma seqüência de vários genes. Quando analisamos cruzamentos levando em consideração duas características, se cada característica for determinada por um par de genes alelos, duas situações podem acontecer: os genes podem estar...
- Genes Em Linkage Cruzamentos-teste Ajudam A Localizar Genes
Um cromossomo é uma seqüência de vários genes. Quando analisamos cruzamentos levando em consideração duas características, se cada característica for determinada por um par de genes alelos, duas situações podem acontecer: os genes podem estar...