Evolução da covariação genética em caracteres complexos: interação entre o mapa genótipo-fenótipo e seleção natural

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Melo, Diogo Amaral R
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Arquitetura genética; Evolução multivariada; Genetic architecture; Mapeamento de QTL; Multivariate evolution; QTL mapping
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41131/tde-04062019-130253/

Caracteres complexos são aqueles determinados por muitos genes e que apresentam variação contínua. Em uma população, a variação herdável dos caracteres complexos não é independente, e pares de caracteres podem ser mais ou menos correlacionados entre si. O nível e o padrão da associação entre caracteres determina como o fenótipo da população se comporta perante os processos evolutivos. A associação entre caracteres pode tanto facilitar a evolução em algumas direções do espaço fenotípico quanto restringir a evolução em outras, pois caracteres mais associados entre si tendem a evoluir de forma conjunta. O padrão de associação entre caracteres pode ser representado pela matriz de covariância genética aditiva, que descreve o padrão variacional resultante da interação do mapa genótipo-fenótipo e de todos os processos de desenvolvimento que levam desde a informação contida no material genético até o indivíduo. Tanto o mapa genótipo-fenótipo quanto o padrão de covariação genético também apresentam variação herdável, e portanto podem ser alterados pelos processos evolutivos e mudar entre gerações. Esse processo estabelece uma interação de mão dupla entre evolução e covariação, na qual a covariação afeta o resultado dos processos evolutivos e os processos evolutivos afetam a covariação. Nesta tese, nós exploramos como os efeitos genéticos interagem para formar o padrão de covariação, e como esses efeitos e covariação evoluem sob seleção natural. Para isso, nós trabalhamos com três populações experimentais de camundongos que foram sujeitas a regimes de seleção artificial e, utilizando diferentes tipos de caracteres, procuramos entender como a covariação se estabelece e como ela é afetada pela seleção. No primeiro experimento, estudamos o padrão de covariação de caracteres cranianos em linhagens selecionadas para aumento e diminuição do tamanho corporal, e observamos que a seleção para tamanho altera os caracteres do crânio e a covariação entre eles. A seleção direcional diminui a variação total do crânio, mas também aumenta a proporção de variação na direção de seleção, potencialmente facilitando uma nova resposta seletiva na mesma direção. Esse resultado implica que a variação presente em uma população pode ser moldada pela sua história evolutiva de forma adaptativa. No segundo experimento utilizamos uma população intercruzada, criada a partir linhagens selecionadas para aumento e diminuição do tamanho corporal, para identificar regiões genômicas envolvidas na determinação da curva de crescimento. Utilizando estimativas dos efeitos genotípicos nos fenótipos de crescimento, nós pudemos prever os fenótipos das linhagens ancestrais utilizando apenas informação da população intercruzada, e também construir estimativas de qual seria a covariação entre os caracteres de crescimento para cada tipo de efeito genético. Além disso, relacionamos a distribuição dos efeitos genéticos com a história evolutiva da população, mostrando que tanto a seleção quanto restrições internas do desenvolvimento interagem para determinar a distribuição de efeitos genéticos e, portanto, a covariação. No terceiro experimento, utilizamos seis linhagens de camundongos, que haviam sido selecionadas para alterações na curva de crescimento, para formar uma população intercruzada. Essa população apresentava uma enorme variação na sua curva de crescimento, e, utilizando técnicas de mapeamento genético, nós identificamos regiões genômicas envolvidas na determinação dessa variação fenotípica. Também desenvolvemos, para criar uma expectativa para a distribuição de efeitos genéticos nessa população, um modelo de simulação computacional da evolução dos efeitos genotípicos sob seleção. Os efeitos genéticos na população intercruzada apresentam um padrão mais complexo que o das simulações, e encontramos uma combinação de efeitos genéticos com padrões diferentes que interagem para gerar a covariação genética presente na população. Por fim, apresentamos uma revisão sobre a evolução da covariação genética e discutimos as consequências macroevolutivas das questões abordadas nos outros capítulos