Contribuições à teoria da genética em populações

1) O equilíbrio em populações, inicialmente compostas de vários genotipos depende essencialmente de três fatores: a modalidade de reprodução e a relativa viabilidade e fertilidade dos genotipos, e as freqüências iniciais. 2) Temos que distinguir a) reprodução por cruzamento livre quando qualquer indivíduo da população pode ser cruzado com qualquer outro; b) reprodução por autofecundação, quando cada indivíduo é reproduzido por uma autofecundação; c) finalmente a reprodução mista, isto é, os casos intermediários onde os indivíduos são em parte cruzados, em parte autofecundados. 3) Populações heterozigotas para um par de gens e sem seleção. Em populações com reprodução cruzada se estabelece na primeira geração um equilíbrio entre os três genotipos, segundo a chamada regra de Hardy- Weinberg. Inicial : AA/u + Aa/v aa/u = 1 Equilibirio (u + v/2)² + u + v/2 ( w + v/2) + (w + v/2)² = p2 + 2 p o. q o. + q²o = 1 Em populações com autofecundação o equilíbrio será atingido quando estiverem presentes apenas os dois homozigotos, e uma fórmula é dada que permite calcular quantas gerações são necessárias para atingir aproximadamente este resultado. Finalmente, em populações com reprodução mista, obtemos um equilíbrio com valores intermediários, conforme Quadro 1. Frequência Genotipo Inicial mº Geração Final AA u u + 2m-1v / 2m+1 u + 1/2v Aa v 2/ 2m+2 v - aa w w + 2m - 1/ 2m + 1 v w + 1/2 v 4) Os índices de sobrevivencia. Para poder chegar a fórmulas matemáticas simples, é necessário introduzir índices de sobrevivência para medir a viabilidade e fertilidade dos homozigotos, em relação à sobrevivência dos heterozigotos. Designamos a sobrevivência absoluta de cada um dos três genotipos com x, y e z, e teremos então: x [ A A] : y [ Aa] : z [ aa] = x/y [ A A] : [ Aa] : z/ y [aa] = R A [ AA] : 1 [Aa] : Ra [aa] É evidente que os índices R poderão ter qualquer valor desde zero, quando haverá uma eliminação completa dos homozigotos, até infinito quando os heterozigotos serão completamente eliminados. Os termos (1 -K) de Haldane e (1 -S) ou W de Wright não têm esta propriedade matemática, podendo variar apenas entre zero e um. É ainda necessário distinguir índices parciais, de acordo com a marcha da eliminação nas diferentes fases da ontogenia dos indivíduos. Teremos que distinguir em primeiro lugar entre a eliminação durante a fase vegetativa e a eliminação na fase reprodutiva. Estas duas componentes são ligadas pela relação matemática. R - RV . RR 5) Populações com reprodução cruzada e eliminação. - Considerações gerais. a) O equilibrio final, independente da freqüência inicial dos genes e dos genotipos para valores da sobrevivência diferentes de um, é atingido quando os gens e os genotipos estão presentes nas proporções seguintes: (Quadro 2). po / qo = 1- ro / 1-Ra [AA] (1 - Ro)² . Rav [ Aa] = 2(1 - Ra) ( 1 - Ra) [a a} = ( 1 - Ra)² . RaA b) Fórmulas foram dadas que permitem calcular as freqüências dos genotipos em qualquer geração das populações. Não foi tentado obter fórmulas gerais, por processos de integração, pois trata-se de um processo descontínuo, com saltos de uma e outra geração, e de duração curta. 6) Populações com reprodução cruzada e eliminação. Podemos distinguir os seguintes casos: a) Heterosis - (Quadro 3 e Fig. 1). Ra < 1; Ra < 1 Inicial : Final : p (A)/q(a) -> 1-ra/1-ra = positivo/zero = infinito Os dois gens e assim os três genotipos zigóticos permanecem na população. Quando as freqüências iniciais forem maiores do que as do equilíbrio elas serão diminuidas, e quando forem menores, serão aumentadas. b) Gens recessivos letais ou semiletais. (Quadro 1 e Fig. 2). O equilíbrio será atingido quando o gen, que causa a redução da viabilidade dos homozigotos, fôr eliminado da população. . / c) Gens parcialmente dominantes semiletais. (Quadro 5 e Fig. 3). Rª ; Oz Ra < 1 Inicial : Equilibrio biológico Equilíbrio Matemático pa(A)/q(a) -> positivo /zero -> 1- Rq/ 1-Ra = positivo/negativo d) Genes incompatíveis. Ra > 1 ; Ra > 1; Ra > Ra Equílibrio/biológico p (A)/ q(a) -> positivo/zero Equilibrio matemático -> positivo/ zero -> zero/negativo -> 1-Ra/1 - Ra = negativo/negativo Nestes dois casos devemos distinguir entre o significado matemático e biológico. A marcha da eliminação não pode chegar até o equilíbrio matemático quando um dos gens alcança antes a freqüência zero, isto é, desaparece. Nos três casos teremos sempre uma eliminação relativamente rápida de um dos gens «e com isso do homozigoto respectivo e dos heterozigotòs. e) Foram discutidos mais dois casos especiais: eliminação reprodutiva diferencial dos dois valores do sexo feminino e masculino, -e gens para competição gametofítica. (Quadros 6 e 7 e Figs. 4 a 6). 7) População com autofecundação e seleção. O equilíbrio será atingido quando os genotipos estiverem presentes nas seguintes proporções: (Quadro 8); [AA] ( 0,5 - Ra). R AV [Aa] = 4. ( 0,5 - Ra) . (0.5 -R A) [aa] ( 0,5 - R A) . Rav Também foram dadas fórmulas que permitem calcular as proporções genotípicas em cada geração e a marcha geral da eliminação dos genotipos. 8)Casos especiais. Podemos notar que o termo (0,5 -R) nas fórmulas para as populações autofecundadas ocupa mais ou menos a mesma importância do que o termo (1-R) nas fórmulas para as populações cruzadas. a) Heterosis. (Quadro 9 e Fig. 7). Quando RA e Ra têm valores entre 0 e 0,5, obtemos o seguinte resultado: No equilíbrio ambos os gens estão presentes e os três heterozigotos são mais freqüentes do que os homozigotos. b) Em todos os demais casos, quando RA e Ra forem iguais ou maiores do que 0,5, o equilíbrio é atingido quando estão representados na população apenas os homozigotos mais viáveis e férteis. (Quadro 10). 9) Foram discutidos os efeitos de alterações dos valores da sobrevivência (Fig. 9), do modo de reprodução (Fig. 10) e das freqüências iniciais dos gens (Fig. 8). 10) Algumas aplicações à genética aplicada. Depois de uma discussão mais geral, dois problemas principais foram tratados: a) A homogeneização: Ficou demonstrado que a reprodução por cruzamento livre representa um mecanismo muito ineficiente, e que se deve empregar sempre ou a autofecundação ou pelo menos uma reprodução mista com a maior freqüência possível de acasalamentos consanguíneos. Fórmulas e dados (Quadro 11 e 12), permitem a determinação do número de gerações necessárias para obter um grau razoável de homozigotia- b) Heterosis. Existem dois processos, para a obtenção de um alto grau de heterozigotia e com isso de heterosis: a) O método clássico do "inbreeding and outbreeding". b) O método novo das populações balançadas, baseado na combinação de gens que quando homozigotos dão urna menor sobrevivência do que quando heterozigotos. 11) Algumas considerações sobre a teoria de evolução: a) Heterosis. Os gens com efeito "heterótico", isto é, nos casos onde os heterozigotos s mais viáveis e férteis, do que os homozigotos, oferecem um mecanismo especial de evolução, pois nestes casos a freqüência dos gens, apesar de seu efeito negativo na fase homozigota, tem a sua freqüência aumentada até que seja atingido o valor do equilíbrio. b) Gens letais e semiletais recessivos. Foi demonstrado que estes gens devem ser eliminados automáticamente das populações. Porém, ao contrário do esperado, não s raros por exemplo em milho e em Drosophila, gens que até hoje foram classificados nesta categoria. Assim, um estudo detalhado torna-se necessário para resolver se os heterozigotos em muitos destes casos não serão de maior sobrevivência do que ambos os homozigotos, isto é, que se trata realmente de genes heteróticos. c) Gens semiletais parcialmente dominantes. Estes gens serão sempre eliminados nas populações, e de fato eles são encontrados apenas raramente. d) Gens incompatíveis. São também geralmente eliminados das populações. Apenas em casos especiais eles podem ter importância na evolução, representando um mecanismo de isolamento.

Adubação foliar do algodoeiro (Gossypium hirsutum, L., var. I.A.C.12), com nitrogênio, fósforo e potássio avaliada pela produção e diagnose foliar

Aplicações de adubos por via foliar no algodoeiro tem sido feitas em outros países; porém, no Brasil, tal prática encontra-se no inicio. Com o presente trabalho, foi estudado o efeito da adubação foliar nos aumentos de produção e foi estabelecido correlações entre a produção e as concentrações de nitrogênio, fósforo e potássio, nos pecíolos das folhas de ramos produtivos e não produtivos.

Influência da adubação foliar com NPK, na cultura algodoeira (G. hirsutum L. var. IAC-12), sobre a qualidade da fibra e da semente

Aplicações de fertilizantes por via foliar e ao solo foram comparados na cultura algodoeira, utilizando-se a variedade IAC-12, com a finalidade de se estudar uma influência sobre alguns caracteres físicos da fibra e da semente. Tanto na adubação ao solo, como na foliar, foram utilizados como fonte de nitrogênio, a uréia (46%N), como fonte de fósforo, o superfosfato concentrado (45% P2O2) e como fonte de potássio, o cloreto de potássio (60% K2O). Os resultados obtidos mostram que entre as características físicas da análise da fibra, encontrou-se um efeito positivo no comprimento da fibra, resistência da fibra, resistência do fio e maior peso de semente (índice de semente) quando o cloreto de potássio foi aplicado por via foliar. Quanto à uniformidade da fibra e ao índice de finura, não houve influência da adubação foliar com nenhum dos três elementos. Nestes casos, a adubação ao solo, proporcionou melhores resultados. Deve-se ressaltar que com a dose mais alta de fósforo (60 kg de P2O5/ha), o valor do índice de finura foi maior. O adubo nitrogenado na dose de 40 kg de N/ha, influenciou na resistência da fibra (Pressley).

Comparison of purified 12 kDa and recombinant 15 kDa Fasciola hepatica antigens related to a Schistosoma mansoni fatty acid binding protein

Vaccines in schistosomiasis using homologous antigens have been studied extensively in experimentally infected mammalian hosts. Vaccines using heterologous antigens have received comparatively less attention. This review summarizes recent work on a heterologous 12 kDa Fasciola hepatica antigenic polypeptide which cross reacts with Schistosoma mansoni. A cDNA has been cloned and sequenced, and the predicted amino acid sequence of the recombinant protein has been shown to have significant (44) identity with a 14 kDa S. mansoni fatty acid binding protein. Thus in the parasitic trematodes fatty acid binding proteins may be potential vaccine candidates. The F. hepatica recombinant protein has been overexpressed and purified and denoted rFh15. Preliminary rFh15 migrates more slowly (i.e. may be slightly larger) than nFh12 on SDS-PAGE and has a predicted pI of 6.01 vs. observed pI of 5.45. Mice infected with F. hepatica develop antibodies to nFh12 by 2 weeks of infection vs. 6 weeks of infection to rFh15; on the other hand, mice with schistosomiasis mansoni develop antibodies to both nFh12 and rFh15 by 6 weeks of infection. Both the F. hepatica and S. mansoni cross-reactive antigens may be cross-protective antigens with the protection inducing capability against both species.

The debate over the effector function of eosinophils in helminth infection: new evidence from studies on the regulation of vaccine immunity by IL-12

The production of Th1-type cytokines is associated with strong cell-mediated immunity while Th2-type cytokines are typically involved in the generation of humoral immune responses. In mice vaccinated a single time (1X) with attenuated cercariae of Schistosoma mansoni, the immunity induced is highly dependent on CD4+ T cells and IFN-gamma. In contrast, mice vaccinated multiple times (3X) have decreased IFN-gamma expression, develop a more dominant Th2-type cytokine response as well as protective antibodies which can passively transfer immunity to naive recipients. Previously, we demonstrated the ability of IL-12, a potent IFN-gamma-inducing cytokine to enhance (1X) schistosome cell-mediated immunity when administered during the period of immunization. More recently, we asked what effects IL-12 would have on the development humoral-based immunity. While multiply-immunized/saline-treated mice demonstrated a 70-80% reduction in parasite burden, 3X/IL-12-vaccinated animals displayed an even more striking >90% reduction in challenge infection, with many mice in the later group demonstrating complete protection. Analysis of pulmonary cytokine mRNA responses demonstrated that control challenged mice elicited a dominant Th2-type response, 3X/saline-vaccinated produced a mixed Th1/Th2-type cytokine response, while 3X/IL-12-immunized animals displayed a dominant Th1-type response. The IL-12-treated group also showed a marked reduction in total serum IgE and tissue eosinophilia while SWAP-specific IgG2a and IgG2b Abs were elevated. Interestingly, animals vaccinated with IL-12 also showed a highly significant increase in total Ig titers specific for IrV-5, a known protective antigen. More importantly, 3X/IL-12 serum alone, when transferred to naive mice reduced worm burdens by over 60% while 3X/saline serum transferred significantly less protection. Nevertheless, animals vaccinated in the presence of IL-12 also develop macrophages with enhanced nitric oxide dependent killing activity against the parasites. Together, these observations suggest that IL-12, initially described as an adjuvant for cell-mediated immunity, may also be used as an adjuvant for promoting both humoral and cell-mediated protective responses.

Leishmania braziliensis: partial control of experimental infection by interleukin-12 p40 deficient mice

Resistance to infection by Leishmania major has been associated with the development of a Th1 type response that is dependent on the presence of interleukin 12 (IL-12). In this work the involvement of this cytokine in the response to infection by L. braziliensis, a less virulent species in the mouse model, was evaluated. Our results show that while interferon (IFN-g) deficient (-/-) mice inoculated L. braziliensis develop severe uncontrolled lesions, chronic lesions that remained under control up to 12 weeks of infection were observed in IL-12p40 -/- mice. IL 12p40 -/- mice had fewer parasites in their lesions than IFN-g-/- mice. Lymph node cells from IL-12p40 -/- were capable of producing low but consistent levels of IFN-g suggestive of its involvement in parasite control. Furthermore, as opposed to previous reports on L. major-infected animals, no switch to a Th2 response was observed in IL-12p40 -/- infected with L. braziliensis.