Introdução à Genética
Assinatura da seleção purificadora no DNA
K = Taxa de substituição neutra = 2Nμ × 1/(2N) = μ
Ou seja, esperamos que, a cada geração, ocorram μ substituições na população, puramente a partir de deriva genética das mutações neutras.
CONCEITO-CHAVE A taxa de substituições no DNA na evolução que resulta de deriva genética aleatória das mutações neutras é
igual à taxa de mutação para tais alelos, μ.
Assinatura da seleção purificadora no DNA
Quando as medidas da alteração molecular se desviam do que é esperado em relação às alterações neutras, isso é um sinal importante – um sinal de que a seleção interveio. Tal sinal pode revelar que a seleção favoreceu alguma alteração específica ou que rejeitou outras. Vimos, no caso da mutação HbS, como a seleção natural favorece a mutação na presença do parasita da malária, mas a rejeita onde a malária está ausente. A influência mais pervasiva da seleção natural sobre o DNA, na verdade é conservar a função e a sequência do gene.
Todas as classes de sequências de DNA, incluindo éxons, íntrons, sequências reguladoras e
sequências entre genes, demonstram diversidade de nucleotídios entre os indivíduos nas populações e entre as espécies. A taxa constante de substituições neutras prevê que, se o número de diferenças nucleotídicas entre duas espécies for inserido em um gráfico em face do tempo desde a sua divergência de um ancestral comum, o resultado deverá ser uma linha reta, com uma inclinação igual a μ. Ou seja, a evolução deve avançar de acordo com um relógio molecular que está
operando a uma taxa μ. A Figura 20.8 demonstra um gráfico em relação ao gene da β-globina. Os resultados são consideravelmente consistentes com a alegação de que as substituições de nucleotídios têm sido neutras nos últimos 500 milhões de anos. Dois tipos de substituições de nucleotídios neutras estão inseridos no gráfico: substituições sinônimas, que são de um códon alternativo para outro, sem alterar o aminoácido, e substituições não sinônimas, que resultam em
alteração no aminoácido. A Figura 20.8 demonstra uma inclinação muito mais baixa em relação às substituições não sinônimas do que em relação às substituições sinônimas, o que significa que a taxa de substituição das substituições não sinônimas neutras é muito mais baixa do que aquela das substituições neutras sinônimas.
FIGURA 20.8 A divergência nucleotídica em sítios sinônimos é maior do que em sítios não sinônimos do gene da β-globina.
Esse desfecho é precisamente o que esperamos sob seleção natural. As mutações que causam a
substituição de um aminoácido devem apresentar um efeito deletério com mais frequência do que as substituições sinônimas, que não alteram a proteína. As variantes deletérias serão removidas das
populações pela seleção purificadora (ver Capítulo 18). Uma razão inferior à esperada entre alterações não sinônimas e sinônimas é uma assinatura da seleção purificadora. É importante notar que essas observações não demonstram que as substituições sinônimas não sofrem restrições seletivas sobre elas. Em vez disso, elas demonstram que essas restrições, em média, não são tão fortes quanto aquelas das mutações que alteram aminoácidos. Assim, uma alteração sinônima, ainda que não apresente efeito sobre a sequência de aminoácidos, altera o mRNA naquela sequência e, portanto, pode afetar a estabilidade do mRNA ou a eficiência em que o mRNA é traduzido.
A seleção purificadora é a faceta mais disseminada, mas frequentemente negligenciada da
seleção natural. A “rejeição de variações danosas”, tal como Darwin denominou, é universal. A seleção purificadora explica o motivo de encontrarmos tantas sequências de proteínas que são inalteradas ou quase inalteradas ao longo de vastos períodos de tempo evolutivo. Por exemplo, há várias dezenas de genes que existem em todos os domínios da vida – Archaea, bactérias, fungos, plantas e animais – que codificam proteínas cujas sequências têm sido amplamente conservadas ao longo de 3 bilhões de anos de evolução. Para preservar as referidas sequências, variantes que surgiram aleatoriamente em bilhões de indivíduos em dezenas de milhões de espécies foram rejeitadas por seleção repetidamente.
CONCEITO-CHAVE A seleção puri cadora é um aspecto penetrante da seleção natural, que reduz a variação genética e preserva
as sequências de DNA e proteínas por muito tempo.