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.

Febre purpúrica brasileira: resultados preliminares da investigação etiológica

Em várias regiões do interior do Estado de São Paulo, notificou-se a partir do final de 1984 a 1986, a ocorrência de doença até então desconhecida, com características clínicas, em muitos aspectos, semelhante à meningococcemia. Esta síndrome foi denominada Febre Purpúrica Brasileira (FPB). Em quinze dos casos com quadro clínico compatível com a síndrome, o Haemophilus aegyptius foi isolado a partir de culturas de sangue, de líquido cefalorraquidiano sanguinolento, de secreção conjuntival e orofaríngea. Analisa-se a importância deste achado, face à existência de somente um relato na literatura, de infecção sistêmica por bactérias desta espécie.

Reação de fixação do complemento na Doença de Chagas, com antígeno alcoólico de cultura do "Schizotrypanum cruzi"

Os autores passam em revista os diferentes antígenos até agora empregados na reação de fixação do complemento na moléstia de Chagas. Propõem o uso de um antígeno alcoólico feito com culturas de S. cruzi, assim preparado: lavam três vezes os flagelados das culturas com soro fisiológico; juntam acetona pura (10 vezes o volume do depósito) e deixam 24 horas agitando freqüentemente; centrifugam, desprezam o líquido e secam o depósito a 37°; pesam, trituram e juntam álcool absoluto na quantidade 1 cm³ por cada centigramo; conservam a 37° durante 20 dias, agitando diariamente; para uso, diluem o álcool límpido na água fisiológica aos poucos e sob constante agitação. A reação foi praticada com 83 soros humanos, sendo positiva em 96,3% dos casos de doença de Chagas e em 81,8% dos casos de leishmaniose tegumentar, doença cujo agente etiológico tem estreitas afinidades com S. cruzi. Em 81 soros a reação foi feita paralelamente com a R. W., obtendo-se apenas 4 vezes a positividade de ambos os testes. Os primeiros resultados das reações feitas com este antígeno podem ser considerados bastante favoráveis, sendo entretanto necessária uma maior experiência para se ajuizar do valor real da reação no diagnóstico da moléstia de Chagas.

Serological survey for canine cutaneous and visceral leishmaniasis in areas at risk for transmission in Rio de Janeiro where prophylatic measures had been adopted

A serological survery for canine visceral (VL) and American cutaneous leishmaniasis (ACL) has been carried out during 1984-1989, to assess the effects of the prophylactic measures adopted in areas where there was a risk of transmission of the diseases in Rio de Janeiro. A previous serologival survey (1982/83) had detected serum positive dogas as well as the human disease in these same areas. A total fo 22,828 dogs have been examined in this last survey, 7,807 of which came from Campo Grande (VL and ACL area), 4,110 from Jacarepaguá (ACL area), 4,l46 from Realengo, 3,879 from Bangu and 2,886 from Senador Camará, (three VL areas). The analysis of these results showed a notable reduction in the number of serum positve dogs, compared to those of the first survey was 12.7%, against 0.62% of the second; (b) in Jacarepaguá (ACL) it decreased from 8.6%) to l.8% (c) in Bangu, Realengo and Senador Camará (VL) the rate decreased from 4.3% to 0.38%. The results indicate that this decrease was due to the prophylactic measures adopted in those areas.

Avaliação de métodos de estimativa da evapotranspiração horária para alface cultivada em sistema hidropônico em ambiente protegido

O objetivo deste trabalho foi avaliar a precisão e a exatidão de métodos de estimativa de valores horários de evapotranspiração (ETc) para alface cultivada em sistema hidropônico sob ambiente protegido. Para a determinação dos parâmetros pertinentes aos diferentes métodos de estimativa e sua posterior validação, foram utilizados dois conjuntos de dados experimentais obtidos a partir de medições realizadas nas cultivares Grand Rapids, Regina e Great Lakes. As estimativas de evapotranspiração foram realizadas com os seguintes métodos: Penman-Monteith parametrizado pela FAO, em 1998 (PMF); Penman-Monteith modificado para condições aerodinâmicas características de ambiente protegido (PMAP); Penman-Monteith modificado para ambiente protegido simplificado (PMAPS); Priestley-Taylor (PT); Radiação solar (RS) e Radiação solar simplificado (RSS). Os resultados demonstraram que os métodos PMAP e PMAPS possibilitaram estimativas mais adequadas da ETc, tanto no período da manhã como no da tarde.

Resistência de azevém (Lolium multiflorum) ao herbicida glyphosate

O azevém é uma gramínea de ciclo anual, constituindo-se com freqüência em planta infestante em lavouras de trigo do Rio Grande do Sul. Em experimentos realizados em casa de vegetação e no campo, foi avaliada a suscetibilidade de dois biótipos de azevém ao herbicida glyphosate, bem como a eficiência de herbicidas de ação total na dessecação de Lolium multiflorum para a semeadura direta de trigo. O delineamento experimental foi completamente casualizado em casa de vegetação e de blocos ao acaso em campo, com três e quatro repetições, respectivamente. Foram avaliados herbicidas com mecanismos de ação distintos em diferentes doses: glyphosate, glufosinate, clethodim, haloxyfop-r e diclofop, paraquat e paraquat + diuron. Os resultados, em casa de vegetação, evidenciam que o biótipo sensível é totalmente controlado com glyphosate na dose de 360 g e.a. ha-1 e que doses de até 1.440 g e.a. ha-1 não afetam significativamente o acúmulo de matéria seca do biótipo resistente e produzem toxicidade inferior a 15% sobre este. Já as doses entre 1.440 e 5.760 g e.a. ha-1 de glyphosate reduzem significativamente a produção de matéria seca e resultam em toxicidade inferior a 45%. Em campo, os melhores controles de azevém foram propiciados pelos tratamentos clethodim (79,2 g ha-1) e diuron + paraquat (300 + 600 g ha-1), que não diferiram entre si. Assim, evidencia-se que a população de Lolium multiflorum avaliada neste trabalho é constituída predominantemente de um biótipo resistente aos herbicidas inibidores da enzima EPSPs.

Effects of Corynespora cassiicola on Lantana camara

The present study combines the examination of toxins produced by C. cassiicola and the effects of the fungus colonization on L. camara. C. cassiicola was cultivated on solid media and the crude extracts CAE and CE were produced. Both extracts were submitted to a seed germination and growth assay utilizing Physalis ixocarpa, Trifolium alexandrinum, Lolium multiflorum and Amaranthus hypochodriacus. The effect of the extracts on the ATP-synthesis in isolated spinach chloroplasts was also tested. Bioassay guided chromatographic fractionation identified the most active extract (CAE). From this extract ergosta-4,6,8(14),22-tetraen-3-one (C1) and fatty acids were isolated. The C1 compound reduce ATP synthesis in isolated spinach chloroplasts. The interference of fatty acids with ATP synthesis and also with weed growth provides one explanation of the phytogrowth-inhibitory properties of such fungal extracts. Histological observations involving fungus-plant interaction were made on L. camara plants inoculated with C. cassiicola conidia suspension. After inoculations, fragments of the leaf blades were prepared for observation by light and scanning electron microscopy. Fungal colonization of Lantana camara was typical of a necrotroph and penetration initiated a hypersensitive response. L. camara reacted to the pathogen penetration through thickening of the epidermis walls, cytoplasm granulation and a cicatrisation tissue.

Toxicidade de filtrados de cultura de Alternaria euphorbiicola em folhas de Euphorbia heterophylla

A espécie fúngica Alternaria euphorbiicola é agente causal de severas necroses de inflorescência, queimas de folhas e cancros da haste em Euphorbia heterophylla (leiteiro ou amendoim-bravo), importante planta daninha responsável por grandes prejuízos à agricultura brasileira. A aplicação de suspensões de esporos do fungo sobre populações da planta hospedeira resulta em rápida produção de necrose dos tecidos das plantas (24 a 48 horas após aplicação). Essas observações levaram à conjectura de que o fungo possa produzir fitotoxinas in vitro capazes de causar lesão às plantas. O objetivo deste trabalho foi investigar preliminarmente a produção in vitro de fitotoxinas por A. euphorbiicola sob diferentes condições de cultivo. Os resultados mostraram que a composição do meio de cultura e as condições de cultivo influenciaram a fitotoxicidade de filtrados de cultura, tendo o cultivo sob agitação e na ausência de luz favorecido a produção de metabólitos fitotóxicos pelo fungo. O filtrado da cultura em meio de Jenkins-Prior modificado, crescida sob agitação, no escuro e a 28 ºC, apresentou a maior atividade fitotóxica, tendo produzido extensas necroses foliares e desfolha em plantas de E. heterophylla. Esse filtrado de cultura foi submetido a extração seguida por fracionamento guiado por bioensaios. Uma fração cromatográfica constituída majoritariamente por ácidos graxos de cadeia longa produziu halos cloróticos e necrose de folhas, assim como observado após a inoculação de E. heterophylla com o fungo. Esses resultados sugerem a participação de ácidos graxos no processo infeccioso na associação A. euphorbiicola x E. heterophylla.

Evaluation of an anti-carcinoembryonic monoclonal antibody suitable for immunoscintigraphy

An anti-carcinoembryonic antigen (CEA) monoclonal antibody (mAb 6D1.1) was evaluated in vitro and in vivo to determine its suitability as a tracer for immunoscintigraphy of colorectal carcinomas. Determination of mAb affinity for CEA showed a constant of association of 0.63 ± 0.11 x 109 M-1. Binding of technetium-99m (99mTc)-6D1.1, labeled by a direct method, to human cultured lineages was highly specific. Binding to only CEA-positive LS-174T cells resulted in a saturable curve inhibited by pre-incubation with unlabeled mAb. No binding at all was observed for the human lineages MeWo (melanoma) or ZR75-30 (breast carcinoma), neither of them expressing CEA cells. Intravenous injection of 99mTc-6D1.1 into nude mice xenografted with human LS-174T tumors resulted in planar images of excellent quality. Localization of an irrelevant mAb labeled with either 99mTc or iodine-125 was never observed in tumor masses. Biodistribution studies on excised tumoral tissue showed retention of 28.48% of the injected dose per gram of LS-174T tumor. The tumor-to-blood ratio was 3.46. The same analysis performed on the other three human xenografted tumors studied demonstrated that only the CEA-producing HT-29 (colorectal adenocarcinoma) retained 99mTc-6D1.1 while the other two (ZR75-30 and MeWo) did not. These data demonstrate that this mAb is an adequate tool for targeting CEA-expressing tumors in experimental models.

Anxiolytic effect of methylene blue microinjected into the dorsal periaqueductal gray matter

The dorsal periaqueductal gray (DPAG) has been implicated in the behavioral and autonomic expression of defensive reactions. Several results suggest that, along with GABA, glutamate and serotonin, nitric oxide (NO) may play a role in defense reactions mediated by this region. To further investigate this possibility we microinjected methylene blue (MB; 10, 30 or 100 nmol/0.5 µl) into the DPAG of rats submitted to the elevated plus-maze test, an animal model of anxiety. MB has been used as an inhibitor of soluble guanylate cyclase (sGC) to demonstrate cGMP-mediated processes, and there is evidence that NO may exert its biological effects by binding to the heme part of guanylate cyclase, causing an increase in cGMP levels. The results showed that MB (30 nmol) significantly increased the percent of time spent in the open arms (saline = 11.57 ± 1.54, MB = 18.5 ± 2.45, P<0.05) and tended to do the same with the percentage of open arm entries (saline = 25.8 ± 1.97, MB = 33.77 ± 3.07, P<0.10), but did not change the number of enclosed arm entries. The dose-response curve, however, had an inverted U shape. These results indicate that MB, within a limited dose range, has anxiolytic properties when microinjected into the DPAG.

Evidence for the expression of native Mycobacterium tuberculosis phospholipase C: recognition by immune sera and detection of promoter activity

The genome of Mycobacterium tuberculosis H37Rv contains three contiguous genes (plc-a, plc-b and plc-c) which are similar to the Pseudomonas aeruginosa phospholipase C (PLC) genes. Expression of mycobacterial PLC-a and PLC-b in E. coli and M. smegmatis has been reported, whereas expression of the native proteins in M. tuberculosis H37Rv has not been demonstrated. The objective of the present study was to demonstrate that native PLC-a is expressed in M. tuberculosis H37Rv. Sera from mice immunized with recombinant PLC-a expressed in E. coli were used in immunoblots to evaluate PLC-a expression. The immune serum recognized a 49-kDa protein in immunoblots against M. tuberculosis extracts. No bands were visible in M. tuberculosis culture supernatants or extracts from M. avium, M. bovis and M. smegmatis. A 550-bp DNA fragment upstream of plc-a was cloned in the pJEM12 vector and the existence of a functional promoter was evaluated by detection of ß-galactosidase activity. ß-Galactosidase activity was detected in M. smegmatis transformed with recombinant pJEM12 grown in vitro and inside macrophages. The putative promoter was active both in vitro and in vivo, suggesting that expression is constitutive. In conclusion, expression of non-secreted native PLC-a was demonstrated in M. tuberculosis.

Functional differences between two morphologically distinct cell subpopulations within a human colorectal carcinoma cell line

The LISP-I human colorectal adenocarcinoma cell line was isolated from a hepatic metastasis at the Ludwig Institute, São Paulo, SP, Brazil. The objective of the present study was to isolate morphologically different subpopulations within the LISP-I cell line, and characterize some of their behavioral aspects such as adhesion to and migration towards extracellular matrix components, expression of intercellular adhesion molecules and tumorigenicity in vitro. Once isolated, the subpopulations were submitted to adhesion and migration assays on laminin and fibronectin (crucial proteins to invasion and metastasis), as well as to anchorage-independent growth. Two morphologically different subpopulations were isolated: LISP-A10 and LISP-E11. LISP-A10 presents a differentiated epithelial pattern, and LISP-E11 is fibroblastoid, suggesting a poorly differentiated pattern. LISP-A10 expressed the two intercellular adhesion molecules tested, carcinoembryonic antigen (CEA) and desmoglein, while LISP-E11 expressed only low amounts of CEA. On the other hand, adhesion to laminin and fibronectin as well as migration towards these extracellular matrix proteins were higher in LISP-E11, as expected from its poorly differentiated phenotype. Both subpopulations showed anchorage-independent growth on a semi-solid substrate. These results raise the possibility that the heterogeneity found in the LISP-I cell line, which might have contributed to its ability to metastasize, was due to at least two different subpopulations herein identified.

Standardization of an isolated pig heart preparation with parabiotic circulation: methodological considerations

In the present study we standardized an experimental model of parabiotic circulation of isolated pig heart. The isolated heart was perfused with arterial blood from a second animal as support and submitted to regional ischemia for 30 min, followed by total ischemia for 90 min and reperfusion for 90 min. Parameters for measurement of ventricular performance using different indices measured directly or indirectly from intraventricular pressure were defined as: maximum peak pressure, final diastolic pressure, pressure developed, first derivative of maximum pressure (dP/dt max), first derivative of minimum pressure (dP/dt min), systolic stress of the left ventricle (sigmas), and maximum elastance of the left ventricle. Isolated hearts subjected to regional and global ischemia presented significant worsening of all measured parameters. Less discriminative parameters were dP/dt max and dP/dt min. Elastance was the most sensitive parameter during the reperfusion period, demonstrating an early loss of ventricular function during reperfusion. The model proved to be stable and reproducible and permitted the study of several variables in the isolated heart, such as ischemia and reperfusion phenomena, the effects of different drugs, surgical interventions, etc. The model introduces an advantage over the classical models which use crystalloid solutions as perfusate, because parabiotic circulation mimics heart surgery with extracorporeal circulation.