PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA EM EM

POPULAÇÕES HUMANAS CONTEMPORÂNEAS 1POPULAÇÕES HUMANAS CONTEMPORÂNEAS 1

Biologia Humana 2009/10Maria João Prata

Sumário

Concepção clássica de raçaNoção de “indivíduo-tipo”Pressupostos relativos à repartição da diversidade genética humana

O primeiro corpo de resultados sobre a variabilidade genética de populações humanas contemporâneas

Ausência de genes privativosNíveis de diversidade genética intra e inter populacionais

Padrões de diversidade genética humana inferidos pela análise de DNA

Bibliografia recomendadaJones S, Martin R, Pilbeam D. The Cambridge Encyclopedia of Human Evolution. págs: 389-401Lewontin RC (1982) Human diversity. Págs:1-9; 111-123Marks J (1995) Human biodiversity. Págs: 265-278Relethford JH (2003) The Human Species. An introduction to biological Anthropology. Págs: 119-172Jobling MA, Hurles ME, Tyler-Smith C (2004) Human Evolutionary Genetics. Págs 272-295.http://anthro.palomar.edu/ethnicity/default.htm

Classificações raciais comuns até meados do século XX

Características como

Cor da pele Tipo de cabelo Estatura Formas corporais

Utilizadas para definir categorias raciais

Frequentemente, aspectos culturais como

F Preferências alimentaresP Interesses e aptidões I ReligiãoR ...

incorporados nos critérios de classificação

Hunan

Xinjiang

Classificações raciais comuns até meados do século XX

Reflectem

R assimilação de estereótiposa etnocentrismo

Duas italianas parecem-nos muito mais diferentes entre si do que um chinês de

Xinjiang e outro de Hunan

Classificações raciais comuns até meados do século XX

Modelo subjacente conceito TIPOLÓGICO DE RAÇA

Raça – grupo humano caracterizado pela presença/ausência de determinados traços (características)

Encontrados os parâmetros certos de aferição, seria possível definir, conceptual e fisicamente

INDIVÍDUOS-TIPO

aqueles que congregavam em si as CARACTERÍSTICAS PADRÃO

PUPULARAM AS TENTATIVAS DE CLASSIFICAÇÃO (SUPOSTAMENTE BIOLÓGICA) DA HUMANIDADE

Pablo Picasso, "Les Demoiselles d'Avignon"

Homo europeus (branco) –“vivo, inventivo, e governado por leis”

Homo americanus (vermelho) –“tenaz, alegre, colérico e governado pelo hábito”

Homo asiaticus (amarelo) – “austero, avaro, altivo e governado por opiniões”

Homo afer (negro) – “indolente, lento, fleumático e governado pelo capricho”

MONSTROS E TROGLODITAS

A CLASSIFICAÇÃO DE LINEU

Blumenbach (1806) e Carleton S. Conn (1962) - 5 raças

Vallois (1944)- 27

Deniker (1900) – 29

Von Eickstedt (1934) – 3 raças e 29 sub-raças

Garn e Birdsell (1950) –30

Biasutti (1941) – 53

Dobzansky (1962) –34

CLASSIFICAÇÕES RACIAIS DIVERSAS

C. Lineu 1707- 1778

POUCAS DAS TENTATIVAS DE CATEGORIZAÇÃO DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA HUMANA DISSOCIADAS DO CONTEXTO SOCIAL E POLÍTICO

RAÇA E RACISMO

PERNICIOSAS IMPLICAÇÕES E APLICAÇÕES CIENTÍFICAS E SOCIAIS DO CONCEITO DE RAÇA

RANKING DAS CATEGORIAS

Truganinica. 1812-1876

Antes da ocupação europeia, a Tasmânia era habitada por cerca de 8000 aborígenes. Entre 1802 e 1833, a população diminui para 300 em consequência das actividades dos europeus. Em 1876 morre Truganini, a única sobrevivente da população original.

Austrália

Tasmânia

Cerca de 6 milhões de judeus morreram durante o holocausto

PORQUE FALHARAM AS TENTATIVAS DE ARRUMAR A DIVERSIDADE HUMANA EM COMPARTIMENTOS FENOTÍPICOS ESTANQUES?

H Inadequação das características utilizadas

Cor da pele

A similaridade ultrapassa a teia de relacionamento entre os grupossudanês paquistanês australiano negrito das Filipinas

PORQUE FALHARAM AS TENTATIVAS DE ARRUMAR A DIVERSIDADE HUMANA EM COMPARTIMENTOS FENOTÍPICOS ESTANQUES?

H Pressupostos falsos quanto à repartição da variabilidade genética em populações humanas

Sub-populações Sub-populações

a) População total b) População total

FST = 0 FST = 1

Ao conceito tipológico de raça estava implícito um cenário próximo de b)

FST – estatística que compara o nível de variação genética no seio de duas ou mais sub-populações relativamente à população total

O PRIMEIRO CORPO DE RESULTADOS SOBRE O PADRÃO DE DISTRIBUIÇÃO DA DIVERSIDADE GENÉTICA EM POPULAÇÕES HUMANAS CONTEMPORÂNEAS

O O O

B B BA A A

I AI A I A

I BI B

I B

I O I O I O

133

16

Diagrama De Finetti representando as frequências alélicas do sistema ABO

Populações:

1 - 3: africanos4 - 7: índios americanos8 - 13: asiáticos14 - 15: aborígenes australianos16 - 20: europeus

4

53

111

9

12

10 13

208

6

17

16

714

1815

19

2

B

A

O

Grupo sanguíneo ABO GAusência de descontinuidades populacionais marcadasm Padrão de variação de tipo clinal

Alelo B: Geral/ o menos comum. Pouco frequente na América e Austrália. Bolsas de freq. relativa/ altas e baixas em África. Frequências mais elevadas na Ásia Central, China, onde por vezes é mais frequente que o alelo A. Raro na Europa, especialmente entre Bascos e Lapões (Saami). Registe-se a marcada variação clinal na Eurásia: a frequência aumenta gradualmente desde a Europa Ocidental até ao limite da Ásia Central. Esta variação clinal, poderá ser o reflexo das invasões de NÓMADAS PASTORIS –mongóis – que ocorreram há 6 ou 7 milénios atrás e terão sido responsáveis pelo aumento da freq. do alelo B nas pops a Ocidente, onde outrora a sua freq. era baixa.Alelo A: Geralmente mais comum que o B (10-35% na maioria das pops.). Freq. mais elevada no Sul da Austrália e algumas regiões da Europa, nomeadamente entre os Saami da Escandinávia. Populações ameríndias das Planícies da América do N., também com valores elevados.Alelo O: Em geral mais frequente que A ou B. Rara a população com freq. inferior a 50%; Incidência mais baixa na Ásia Central; América Central e do Sul com as freq. mais elevadas (∼100%).

A SEGUNDA GERAÇÃO DE RESULTADOS SOBRE O PADRÃO DE DISTRIBUIÇÃO DA DIVERSIDADE GENÉTICA EM POPULAÇÕES HUMANAS

CAVALLI-SFORZA et al. (1994)Projecção a cores do mapa de distribuição de frequências de 120 alelos em 42 populações

(marcadores sanguíneos e sistemas electroforéticos)

A variação genética humana apresenta uma hierarquização geográfica, mas o padrão é marcadamente clinal. Não se observam descontinuidades.

REPARTIÇÃO DA VARIABILIDADE GENÉTICA EM POPULAÇÕES HUMANAS

86% Diferenças entre indivíduosde uma mesma população

7%

7%

Difer. entre populações do mesmo grupo

Diferenças entre grupos de populações

Diversidade genética total

Fracçãointer-populacional

Fracçãointra-populacional

Baseado em frequências alélicas de polimorfismos electroforéticos ( R. C. Lewontin, 1972)

OS RESULTADOS DECORRENTES DA ANÁLISE DIRECTA DE DNAO Baixo nível de diversidade genética no homem comparativamente a outras espécies

O homem é uma espécie relativamente jovem

pouco tempo para ocorrer diferenciação entre indivíduos

Dois humanos escolhidos ao acaso diferem em ∼1 em cada 1 000 nucleótidos

Dois chimpanzés escolhidos ao acaso diferem em ∼1 em cada 500 nucleótidos

Como o genoma humano contém cerca de 3 biliões de bp, em média dois humanos escolhidos ao acaso diferem em ∼ 3 milhões de nucleótidos

Em média, dois indivíduos da espécie humana compartilham ~99.6-99.8% de identidade quanto a sequências nucleotídicas

Repartição da variabilidade genética em populações humanas

Rosenberg et al, 2002377 microssatélites (STRs) AUTOSSÓMICOS; 4199 alelos; 1065 indivíduos52 populações: África, Ásia Leste, Médio Oriente, Ásia Central/Sul, Oceânia, América, Europa

São muito pequenas as diferenças genéticas entre populações comparativamente às diferenças no seio das populações. É a pequena fracção de diversidade inter-populacional que é usada para reconstruir a história evolutiva das populações humanas.

STRsTaxas de mutação

muito elevadas

93-94% da diversidade genética humana está contida dentro das populações

OS RESULTADOS DECORRENTES DA ANÁLISE DIRECTA DE DNA

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Val

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Valores de FST no homem e outros Mamíferos de grande porte

Apesar da ampla dispersão geográfica, o homem apresenta um FST próximo do antílope ou da impala, espécies confinadas a regiões geográficas limitadas.

Estruturação da variabilidade genética em populações humanas

Relação entre distâncias genéticas* e geográficas.

Há uma forte correlação positiva entre distância genética e geográfica.Em geral, populações geograficamente próximas diferem pouco e a diferenciação

genética aumenta com a distância entre populações *Distâncias genéticas entre pares de populações medidas por FSTs.

OS RESULTADOS DECORRENTES DA ANÁLISE DIRECTA DE DNA

Estruturação da variabilidade genética em populações humanas

Valores de FST entre pares de populações podem ser representados

através de uma árvore

Populações humanas tendem a agrupar-se por região geográfica: África

Europa/Médio OrienteÁsia de LesteOceâniaAmérica

Mas…populações de regiões geográficas intermédias, ocupam posições intermédias na árvore. P.ex:

Khanty (Ásia Central)Etiópia (África NE)

O grau de isolamento (e diferenciação genética) entre populações humanas depende muito da distância geográfica

Árvore de 37 populações baseada em 80

marcadores de DNA independentes.

Tishkoff et al, 2004

OS RESULTADOS DECORRENTES DA ANÁLISE DIRECTA DE DNA

INFERÊNCIA DE ANCESTRALIDADE GEOGRÁFICA COM BASE EM MARCADORES DE DNA

Utilizando muitos marcadores genéticos, é muito elevada a probabilidade de alocar correctamente um indivíduo na região geográfica de origem, sem recorrer a informação prévia sobre a proveniência da amostra. Os genótipos contêm informação significativa sobre a origem geográfica.

Rosenberg et al, 2002377 microssatélites (STRs) AUTOSSÓMICOS; 4199 alelos; 1065 indivíduos52 populações: África, Ásia Leste, Médio Oriente, Ásia Central/Sul, Oceânia, América, Europa

Programa STRUCTURE – permite identificar sub-grupos de populações “anónimas/inferidas” que diferem quanto a frequências alélicas

Até que ponto a obtenção de sub-grupos de diversidade, que tendem a corresponder geograficamente aos continentes, é influenciada pelos critérios amostrais?

INFERÊNCIA DE PROPORÇÃO DE ANCESTRALIDADE GEOGRÁFICA COM BASE EM 100 POLIMORFISMOS ALU

Bamshad et al, 2004

sub-sarianos - 107asiáticos orientais - 67europeus ocidentais - 81

Africanos

Asiáticos

Europeus

Indianos do Sul

Africanos

Europeus Asiáticos

A distância entre um círculo e cada lado do triângulo é proporcional à fracção de ancestralidade de um indivíduo compartilhada com africanos, europeus e asiáticos.

Elevados coeficientes de ancestralidade com uma das 3 populações inferidas

sub-sarianos - 107asiáticos orientais - 67europeus ocidentais - 81 sul indianos -263

Africanos

Europeus Asiáticos

Em indivíduos do Sul da Índia, a proporção de ancestralidade compartilhada com europeus e asiáticos varia muito.

PROPORÇÃO DE ANCESTRALIDADE GEOGRÁFICA EM INDIVÍDUOS QUE SE AUTO-IDENTIFICAM COMO

AFRO-AMERICANOS, EURO-AMERICANOS E ASIATICO-AMERICANOS ( 500 SNPs, Bamshad et al, 2004)

Os círculos estão mais dispersos porque varia muito a proporção de ancestralidade entre indivíduos. P ex: o indivíduo assinalado com seta compartilha 60% de ancestralidade com outros afro-americanos e 40% com euro-americanos. Os afro-americanos têm grau de mistura muito variável com grupos originários de outras regiões geográficas.

Afro-americanos

Asiatico-americanos

Euro-americanos

Afro-americanos

Euro-americanos Asiatico-americanos

Network representativa do relacionamento entre indivíduos. O tamanho dos braços é proporcional à distância genética. A distância entre quaisquer 2 círculos da mesma cor (linhas sólidas) é grande e é pequena a distância entre grupos de círculos (linhas tracejadas).

0-0.

05

0.1

-0.1

5

0.2-

0.2

5

0.3-

0.3

5

0.4-

0.4

5

0.7

-0.7

5

0.5

-0.5

5

0.6-

0.6

5

0.8

-0.8

5

0.9

-0.9

5

02

4

68

1012

1416

18

20

# in

diví

duo

s

% de ancestralidade na população 1

África

Ásia

Europa

África

América

Europa

Oceania

Ásia

# in

diví

duo

s

02

4

68

1012

1416

18

20

0-0

.05

0.1

-0.1

5

0.2-

0.2

5

0.3-

0.3

5

0.4-

0.4

5

0.7

-0.7

5

0.5

-0.5

5

0.6

-0.6

5

0.8-

0.8

5

0.9

-0.9

5

% de ancestralidade na população 1

Serre e P

ääbo, 2004

Amostragem “population-based” Amostragem “geography-based”

Quando se consideram duas populações, a maioria dos indivíduos (83%) em A é alocada numa das 2 populações com elevados coeficientes de ancestralidade (100-85%). Uma das populações contem indivíduos africanos e a outra não-africanos. Em B, todos os indivíduos têm 40-50% de mistura entre as 2 populações e não se detecta diferença qualitativa entre africanos e não-africanos.

89 indivíduos de15 populações 90 indivíduos de 52 populações

B

C A

B

A D

AsiáticosEuropeusNativos americanosOceânicosAfricanos

Coeficientes de ancestralidade relativamente a 4 populações (A, B, C e D). A representação apropriada seria uma pirâmide de que se apresenta duas faces.

Proporção de mistura quanto a 4 populações inferidas pelo STRUCTURE

• A maioria dos indivíduos tem ancestralidade mista em 2 ou 3 das populações inferidas. Africanos têm mistura entre A, B e C. Eurasiáticos e oceânicos entre A e B. Nativos americanos entre B e D.• As 4 populações inferidas já não correspondem a regiões geográficas ou continentes, mas antes a populações teóricas em que todos os indivíduos têm pelo menos mistura com 2 populações.

Representação geográfica da proporção de ancestralidade na população B (o extremo asiático/oceânico do gradiente eurasiático)

Cada ponto definido pela latitude, longitude e coeficiente de ancestralidade na pop. B

Não se detectam grupos discretos de ancestralidade

CONCLUSÕES• O padrão de diversidade genética humana é caracterizado por gradientes de variação e o isolamento genético é essencialmente influenciado pela distância

• À escala mundial, não se observam

descontinuidades na diversidade genética

humana global; gradientes (clines) e não grupos (clades)

constituem a representação mais

adequada da diversidade humana

• Não se identificam

unidades populacionais

discretas geneticamente

distintas e internamente homogéneas

• NÃO HÁ SUPORTE GENÉTICO PARA QUALQUER CLASSIFICAÇÃO RACIAL DA ESPÉCIE HUMANA

• O conceito comum de raça, é impreciso e fluído. É um conceito essencialmente descritivo que varia de região para região e muda com o tempo.

• Traduz uma construção social que resulta da assimilação de ideias vagas e/ou erradas sobre a variabilidade biológica humana, e cuja estruturação é fortemente influenciada pelo contexto social, político e cultural.

•Enquanto construção social, corresponde a uma ideia quotidiana, através da qual, num determinado momento e espaço, alguns grupos de indivíduos são percebidos, designados ou se auto-intitulam.

•Nesse sentido, incorpora-se a subjectividade dos “actores” e a produção e reprodução sócio-cultural da categoria.

• Não contém ou corresponde a alguma realidade biológica.

• Tentar categorizar a variabilidade humana em compartimentos estanques, será sempre um exercício arbitrário e de utilidade duvidosa.