Seleção Natural e Aptidão (Fitness)

A seleção natural é a mudança sistemática nas frequências alélicas que ocorre quando os genótipos diferem em aptidão (fitness) — sua contribuição relativa de descendentes para a próxima geração. Ao contrário da deriva genética, a seleção atua em uma direção consistente, aumentando a frequência de alelos associados a um maior sucesso reprodutivo e diminuindo aqueles que o reduzem.

Definition

A seleção natural é a mudança nas frequências alélicas ou genotípicas ao longo das gerações causada por diferenças consistentes na aptidão (fitness) entre os genótipos, onde aptidão é a contribuição relativa dos portadores de um genótipo para o pool genético da próxima geração.

Scope

Esta entrada define aptidão (fitness) e o coeficiente de seleção, distingue os principais modos de seleção (direcional, estabilizadora, balanceadora) e descreve como as assinaturas de seleção são detectadas nos genomas. É um tópico conceitual e metodológico dentro da genética populacional, apresentado como material de referência em vez de orientação clínica.

Core questions

• Como as diferenças na aptidão (fitness) alteram as frequências alélicas ao longo das gerações?
• Quais são os principais modos de seleção e como eles diferem em seus efeitos?
• Como as assinaturas genômicas da seleção passada e em andamento podem ser detectadas?

Key concepts

• Aptidão (Fitness)
• Coeficiente de seleção
• Seleção direcional
• Seleção estabilizadora
• Seleção balanceadora (incluindo vantagem do heterozigoto)
• Varredura seletiva (Selective sweep)
• Assinaturas genômicas de seleção

Key theories

A seleção como força evolutiva

Genótipos que contribuem desproporcionalmente para as gerações futuras têm seus alelos aumentando em frequência; a força dessa mudança direcional é capturada pelo coeficiente de seleção e foi formalizada nos modelos genético-populacionais da síntese moderna.

Mechanisms

Quando os genótipos diferem em sobrevivência ou reprodução, os alelos que carregam são transmitidos à próxima geração em proporções desiguais, de modo que suas frequências mudam sistematicamente; a força por geração dessa mudança é resumida pelo coeficiente de seleção. A seleção direcional impulsiona um alelo favorecido em direção à fixação, a seleção estabilizadora mantém um ótimo intermediário, e a seleção balanceadora — por exemplo, a vantagem do heterozigoto — mantém múltiplos alelos na população. Uma varredura seletiva (sweep) forte e recente de um alelo favorecido deixa pegadas detectáveis na variação circundante, como a homozigose estendida de haplótipos, que as varreduras genômicas usam para identificar loci sob seleção.

Clinical relevance

Vários alelos clinicamente relevantes são mantidos ou se espalharam por meio da seleção — o exemplo clássico sendo a vantagem do heterozigoto para algumas variantes de hemoglobina e outras em regiões com malária endêmica — e as varreduras genômicas para seleção ajudam a explicar por que certos alelos são comuns em populações específicas. Descreve processos evolutivos que moldam a variação e não é uma base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.

Epidemiology

A seleção balanceadora impulsionada pela pressão de doenças infecciosas é uma explicação para a frequência elevada de certos alelos associados a doenças em regiões específicas, e varreduras genômicas em todo o genoma identificaram muitos loci que apresentam assinaturas de seleção positiva recente em populações humanas.

History

A ideia de Darwin de sucesso reprodutivo diferencial foi formalizada em termos quantitativos e de nível genético por Fisher, Haldane e Wright durante a síntese moderna das décadas de 1920 e 1930, que modelaram como os coeficientes de seleção alteram as frequências alélicas. Com dados genômicos em larga escala, a atenção se voltou para a detecção das pegadas moleculares da seleção, e estudos como o mapa de seleção positiva recente de Voight e colegas ilustram como essas assinaturas são agora identificadas empiricamente.

Debates

Quão difundida é a seleção positiva no genoma humano?

As varreduras genômicas diferem em quantos loci elas sinalizam como recentemente selecionados e na confiança com que as varreduras podem ser distinguidas de efeitos demográficos, como gargalos populacionais, de modo que a extensão geral da seleção positiva recente permanece em debate.

Key figures

• Charles Darwin
• Ronald A. Fisher
• J. B. S. Haldane
• Sewall Wright
• Jonathan Pritchard

Seminal works

• wright-1931
• voight-2006

Frequently asked questions

O que significa aptidão (fitness) em genética populacional?

Aptidão (fitness) é a contribuição relativa que um genótipo faz para o pool genético da próxima geração, refletindo diferenças na sobrevivência e reprodução; genótipos com maior aptidão transmitem seus alelos com mais frequência.

Como a seleção natural difere da deriva genética?

A seleção altera as frequências alélicas de forma sistemática e direcional de acordo com as diferenças de aptidão, enquanto a deriva as altera aleatoriamente porque as populações são finitas. Ambas atuam nas frequências alélicas, mas apenas a seleção é consistentemente direcional.