Scurt istoric 2 [616621]

CUPRINS
i
CUPRINS

CUPRINS i
INTRODUCERE 1
Scurt istoric 2
Prezentare general ă a no țiunilor cu care opereaz ă Genetica popula țiilor 3
Principiile generale ale Geneticii popula țiilor 5
1. VARIA ȚIA GENETIC Ă 8
1.1 Varia ția caracterelor discrete 8
1.2 Varia ția caracterelor cantitative 9
1.3 Diversitate fenotipic ă și varia ție genetic ă 10
1.3.1 Polimorfisme enzimatice 10
1.3.2 Polimorfismele ADN 13
1.3.2.1 Secven țierea ADN 13
1.3.2.2 Metode indirecte care deduc varia țiile la nivelul secven ței ADN 17
Exerci ții și probleme 22
2. FRECVEN ȚE ALELICE ȘI FRECVEN ȚE GENOTIPICE 23
2.1 Calcularea frecven ței alelice pe baza frecven ței genotipice 23
2.2 M ăsurarea variabilit ății alelice 25
2.3 Sisteme de împerechere 27
2.3.1 Împerecherea întâmpl ătoare 27
2.3.2 Împerecherea asortativ ă 28
2.3.3 Consangvinizarea 29
Exerci ții și probleme 31
3. LEGEA HARDY-WEINBERG 33
3.1 Echilibrul împerecherii întâmpl ătoare: legea Hardy-Weinberg 33
3.2 Condi țiile în care se aplic ă echilibrul Hardy-Weinberg 35
3.3 Consecin țele legii Hardy-Weinberg 35
3.4 Extinderea echilibrului Hardy-Weinberg 38
3.4.1 Alele multiple 38
3.4.2 Gene X-linkate 40
3.4.3 Loci multipli 41
3.5 Verificarea condi ției împerecherii întâmpl ătoare. Testul χ2 42

CUPRINS
ii Exerci ții și probleme 45
4. ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG. ÎMPERECHEREA
NEÎNTÂMPL ĂTOARE 48
4.1 Consangvinizarea 48
4.2 M ăsurarea consangviniz ării 49
4.2.1 Calcularea coeficientului de consangviniza re din pedigree 50
4.2.2 Calcularea coeficientului de consangviniza re pentru o popula ție
natural ă 53
4.3 Efectele consangviniz ării 54
Exerci ții și probleme 56
5. FOR ȚELE EVOLUTIVE CARE AC ȚIONEAZ Ă ÎN POPULA ȚIILE
NATURALE 58
5.1 Driftul genetic întâmpl ător 58
5.1.1 Consecin țele driftului genetic 59
5.1.2 Efectul gâtului de sticl ă și efectul fondatorului 61
5.1.3 Rolul driftului genetic în procesul evolu tiv 63
5.2 Migra ția 63
5.2.1 Efectele migra ției 64
5.3 Muta țiile 67
5.3.1 Stabilitatea echilibrului muta țional 70
5.4 Selec ția natural ă 71
5.4.1 Fitnessul și m ăsurarea lui 72
5.4.2 Tipuri de selec ție 73
5.4.3 Selec ția complet ă 76
5.4.4 Selec ția par țial ă 79
5.4.5 Dovezi în sprijinul teoriei selec ției naturale 81
5.4.6 Echilibrul muta ție-selec ție 83
5.4.7 Selec ția care favorizeaz ă heterozigo ții 85
5.4.8 Selec ția dependent ă de frecven ță 86
5.5 Ac țiunea comun ă a for țelor evolutive 87
Exerci ții și probleme 88
6. NO ȚIUNI DE EVOLU ȚIONISM MOLECULAR 92
6.1 Selec ționism versus neutralism 93
6.1.1 Teoria selec ției naturale 93
6.1.2 Teoria neutralist ă 95

CUPRINS
iii 6.2 Micro și macroevolu ție 96
6.3 Specia ția 97
6.3.1 Mecanisme de izolare reproductiv ă 97
6.3.2 Anagenez ă și cladogenez ă 99
6.3.3 Mecanismele specia ției 100
6.3.4 Gradualismul filetic și echilibrul întrerupt 103
6.4 Evolu ție molecular ă 104
6.4.1 Substitu ții nucleotidice 104
6.4.2 Ceasuri moleculare 106
6.4.2.1 Ratele evolutive la diferite lineage 107
6.4.2.2 Cauzele varia ției ratelor evolutive 107
6.4.3 Ratele substitu țiilor nucleotidice în ADN organitelor 108
6.5 Elemente de filogenie molecular ă 109
6.5.1 Avantajele utiliz ării datelor moleculare în studiile filogenetic 110
6.5.2 Arbori filogenetici 111
6.5.3 Arborele filogenetic universal 113
7. NO ȚIUNI DE GENETIC Ă CANTITATIV Ă 117
7.1 Istoricul cercet ărilor de genetic ă cantitativ ă 118
7.2 Caractere continue, meristice și prag 120
7.3 Distribu ția caracterelor cantitative 122
7.4 Modelul predispozi ție-prag pentru maladii ereditare complexe 123
7.5 Cauzele varia ției caracterelor cantitative 125
7.5.1 Varian ța genotipic ă 126
7.5.2 Varian ța mediului 127
7.5.3 Interac țiunea și asocierea dintre genotip și mediu 127
7.5.4 Analiza caracterelor cantitative 128
7.6 Heritabilitatea 130
7.7 Selec ția artificial ă 132
7.7.1 Selec ția artificial ă pe termen lung 133
7.7.2 Depresia consangviniz ării și heterozisul 134
7.8 Metode de studiu utilizate în genetica cantitat iv ă 135
7.9 Identificarea genelor implicate în determinarea caracterelor cantitative
și în apari ția maladiilor multifactoriale 136

BIBLIOGRAFIE SELECTIV Ă 139

INTRODUCERE
1

INTRODUCERE

Cursul “Genetica popula țiilor” introduce nivelul popula țional în studiul geneticii,
aplicând principiile acestui domeniu la întreaga po pula ție. Din aceast ă cauz ă, pentru
în țelegerea acestei discipline sunt necesare atât cuno știn țe de genetic ă clasic ă, cât
și cuno știn țe de genetica molecular ă, cu alte cuvinte sunt indispensabile informa țiile
cu privire la gene și modul lor de func ționare.
În literatur ă se întâlnesc numeroase exprim ări care încearc ă s ă defineasc ă obiectul
acestui domeniu al geneticii, de la cele mai simple care afirm ă c ă genetica
popula țiilor studiaz ă bazele genetice ale evolu ției, pân ă la cele mai complexe, care
se refer ă la studiul reparti ției fluxului genetic sub influen ța diferi ților factori care îl
afecteaz ă.
Cu alte cuvinte, genetica popula țiilor studiaz ă factorii care determin ă compozi ția
genetic ă a unei popula ții și modul în care ace știa ac ționeaz ă. Acest domeniu este cel
mai precis instrument de explicare a evolu ției, oferind descrierea matematic ă a
transform ărilor genetice ale popula țiilor naturale, a modului în care frecven ța alelic ă
se modific ă în timp, în popula țiile naturale.
Genetica popula ției încearcă s ă r ăspund ă la urm ătoarele întreb ări:
1. ce procese determin ă modificarea în timp a popula țiilor naturale și cum
ac ționeaz ă aceste procese;
2. ce procese determin ă divergen ța popula țiilor și cum apar noi specii;
3. cât ă varia ție genetic ă se g ăse ște în popula țiile naturale;
4. ce procese conserv ă și ce procese reduc aceast ă varia ție?
Genetica popula țiilor este cel mai ades considerat ă o disciplin ă teoretic ă și nu una
experimental ă, îns ă acest lucru nu este în totalitate adev ărat deoarece, genetica
molecular ă și statistica matematic ă ofer ă posibilitatea test ării și aplic ării teoriilor sale
la lumea real ă (Halliburton 2004). Astfel, genetica popula țiilor poate oferi solu ții
pentru numeroase probleme vitale pentru om, cum ar fi: reducerea r ăspândirii unor
boli infec țioase, identificarea susceptibilit ății la anumite maladii, salvarea speciilor
aflate în pericol de dispari ție, stabilirea vinov ăției sau nevinov ăției unor persoane
suspectate c ă au comis infrac țiuni, etc. Genetica popula țiilor devine, astfel, vital ă
pentru numeroase domenii precum cre șterea animalelor și cultivarea plantelor,

INTRODUCERE
2 pentru medicin ă, inclusiv pentru medicina legal ă, pentru consilierea genetic ă și, nu în
ultimul rând, pentru explicarea originii și evolu ției omului.
Nu trebuie omis, îns ă, faptul c ă, al ături de Ecologia popula țiilor, Genetica popula țiilor
este parte component ă a Biologiei popula țiilor. Cele dou ă discipline sunt artificial
separate deoarece, în analiza popula țiilor, se focalizeaz ă pe aspecte diferite.
Ecologia popula țiilor se ocup ă de factorii care determin ă m ărimea popula țiilor (rata
natalit ății, rata mortalit ății, competi ția, pr ădătorismul, parazitismul, etc.), iar genetica
popula țiilor studiaz ă factorii care determin ă evolu ția (selec ția natural ă, driftul genetic,
muta țiile, migra ția). Ambele discipline sunt în realitate strâns con ectate întrucât,
compozi ția genetic ă a indivizilor determin ă rata de cre ștere a popula țiilor, iar efectul
selec ției naturale depinde uneori de m ărimea popula țiilor.
Înainte de a trece la analiza propriu-zis ă a forțelor implicate în procesul evolutiv este
necesar ă prezentarea pe scurt a modului în care s-a dezvolt at genetica popula țiilor,
precum și definirea câtorva dintre no țiunile esen țiale, utilizate în domeniu.

Scurt istoric

De și preocup ările specifice dateaz ă înc ă din secolul XIX, Genetica popula țiilor a
cunoscut o dezvoltare rapid ă între anii 1920-1930 datorit ă a trei cercet ători, S. Wright
(agronom), R.A. Fisher (statistician) și J.B.S. Haldane (genetician), care au dezvoltat
baza matematic ă a acestui domeniu. Între ei au existat o serie de divergen țe în ceea
ce prive ște importan ța uneia sau alteia dintre for țele evolutive, dar nu și în leg ătur ă
cu procesul evolutiv în esen ță , cu modul în care acesta se desf ăș oar ă.

Sewall Wright (1889-1988) R.A. Fisher (1890-1962 )

Din anii ’60, Genetica popula țiilor a evoluat pe mai multe direc ții. În primul rând,
tehnicile electroforetice au permis acumularea unei mari cantit ăți de date empirice,

INTRODUCERE
3 necesare inclusiv pentru verificarea unor presupune ri f ăcute prin modelare
matematic ă. Aceste date au generat la rândul lor o serie de c ontroverse cu privire la
rolul muta țiilor neutre din popula țiile naturale.
Apoi, dezvoltarea tehnologiei informa ționale a facilitat ob ținerea unei importante
cantit ăți de date matematice, precum și simul ări complexe ale popula țiilor reale.

J.B.S. Haldane (1892-1964)
Nu în ultimul rând, tehnicile moleculare au adus cl arific ări și informa ții importante cu
privire la rela țiile dintre specii și ratele proceselor evolutive.
În prezent, speciali știi în Genetica popula țiilor se orienteaz ă fie pe studiul structurii
genetice a popula țiilor, fie pe analiza for țelor evolutive sistematice sau stochastice,
care ac ționeaz ă în popula țiile naturale. În mod real, numai prin unirea efort urilor
ambelor categorii de cercet ători se poate ob ține imaginea corect ă privind evolu ția și
se pot rezolva numeroasele probleme de ordin medica l, ale protec ției mediului etc.,
cu care se confrunt ă omenirea.

Prezentare general ă a no țiunilor cu care opereaz ă Genetica popula țiilor

Evolu ția reprezint ă procesul complex de modificare a compozi ției genetice a
popula țiilor naturale sub ac țiunea for țelor evolutive.
În prezent, evolu ția este în țeleas ă prin prisma Teoriei Sintetice a Evolu ției (TSE),
care reprezint ă o îmbinare a concep ției lui Darwin legat ă de selec ția natural ă cu
teoria mendelian ă a eredit ății și cu conceptele secolului XX, bazate pe dezvoltarea
geneticii și biologiei moleculare. Cu privire la teoriile care se opun în prezent TSE,
sau care o completeaz ă, utilizând în principal informa țiile dobândite ca urmare a
dezvolt ării tehnicilor moleculare, vom discuta în capitolul referitor la for țele evolutive.
Pe scurt, Teoria Sintetic ă a Evolu ției afirm ă c ă:

INTRODUCERE
4 – unitatea ereditar ă este gena , nu caracterul;
– selec ția natural ă este cel mai important mecanism al evolu ției. Individul în
totalitate este selec ționat dup ă caracterele aparente, iar contribu ția sa
reproductiv ă asigur ă dispersia caracterelor ereditare.
– cea care evolueaz ă este popula ția și nu individul;
– modific ările majore de la nivelul popula țiilor naturale sunt rezultatul acumul ării
de modific ări minore, pe perioade lungi de timp. Distingem, as tfel, dou ă fa țete
ale aceluia și proces major, evolu ția: microevolu ția și macroevolu ția.
Microevolu ția reprezint ă modificarea frecven țelor alelice în popula țiile
naturale datorit ă muta țiilor, migra ției, selec ției naturale, driftului genetic.
Macroevolu ția este rezultatul acumul ării îndelungate de modific ări minore,
care, în final, conduce la apari ția de noi specii.
Întrucât Genetica popula țiilor studiaz ă mecanismele genetice care opereaz ă în
popula țiile naturale, este necesar ă definirea no țiunilor de specie și de popula ție.
Specia reprezint ă un ansamblu de popula ții naturale ale c ăror indivizi se pot
reproduce între ei (panmixie), dar care sunt izola ți reproductiv de indivizii altor
popula ții.
Cu alte cuvinte, conform acestei defini ții, specia este cel mai larg ansamblu de
popula ții care permite desf ăș urarea unui flux de gene , dar care este izolat genetic
de alte asemenea popula ții.
Compatibilitatea reproductiv ă între membri unei specii este absolut necesar ă, chiar
dac ă împerecherile nu sunt posibile din cauza distan țelor foarte mari dintre popula ții.
De exemplu, chiar în cazul speciei umane, este dest ul de pu țin probabil ă
împerecherea unei femei de afaceri din România cu u n cresc ător de reni din
Mongolia, de și descenden ții lor ar fi absolut s ănăto și și viabili. To ți oamenii apar țin
acelea și specii biologice.
Speciile ocup ă un anumit teritoriu, denumit arealul speciei. Existen ța speciilor este
finit ă în timp, fiind cuprins ă între momentul specia ției și momentul extinc ției. În cadrul
unei specii se pot întâlni subspecii și în acest caz vorbim despre specii politipice .
Exist ă, îns ă, numeroase specii monotipice , care nu au subspecii.
Popula ția reprezint ă un grup de indivizi apar ținând unei specii și care ocup ă un
anumit habitat din arealul speciei.
Popula țiile sunt alc ătuite, la rândul lor din popula ții locale sau subpopula ții , iar din
punct de vedere reproductiv sunt uneori izolate de alte popula ții apar ținând aceleia și
specii, schimbând rar sau deloc material genetic. A șa se întâmpl ă, spre exemplu, în

INTRODUCERE
5 cazul unor popula ții r ăspândite pe insule, sau care tr ăiesc în lacuri diferite, sau în
zone montane separate de alte zone montane prin ter enuri joase, extinse pe largi
suprafe țe.
Chiar și în cadrul aceleia și popula ții schimburile genetice sunt mai frecvente între
indivizii cei mai apropia ți din punct de vedere geografic, astfel încât ace știa sunt mai
asem ănători între ei din punct de vedere genotipic, compar ativ cu cei de la distan țe
mai mari.
Cea mai important ă caracteristic ă a popula ției este legat ă de faptul c ă ea reprezint ă
unitatea elementar ă a evolu ției . La nivelul popula țiilor are loc evolu ția fondului de
gene ( genofondul ) prin modificarea frecven ței relative a alelelor unor gene în cursul
succesiunii genera țiilor. Asupra acestor aspecte vom reveni în capitol ele urm ătoare.
Al ți termeni des folosi ți și care merit ă reaminti ți se reg ăsesc în Caseta 1.

Principiile generale ale Geneticii popula țiilor

Principala caracteristic ă a geneticii popula țiilor este legat ă de faptul c ă, toate
procesele care determin ă compozi ția genetic ă a popula țiilor sunt corelate între ele.
Vom prezenta pe scurt câteva dintre aceste procese care ac ționeaz ă în popula țiile
naturale și anume: muta țiile, recombinarea genetic ă, selec ția natural ă, driftul genetic,
fluxul de gene, împerecherea neîntâmpl ătoare. CASETA 1

Scurt glosar de termeni

Gena este o secven ță de nucleotide din macromolecula de ADN, care deter min ă
producerea unui anumit tip de ARN.
Locusul reprezint ă localizarea genomic ă sau cromozomial ă a unei gene. Un locus
poate fi ocupat de oricare dintre alelele unei gene . (Plural: loci )
Alela este o form ă alternativ ă a unei gene dintr-un anumit locus.
Genotipul este compozi ția genetic ă a unui individ. No țiunea se poate referi la
întreaga constitu ție genetic ă a unui individ sau numai la alelele dintr-un anumi t
locus.
Fenotipul reprezint ă exprimarea observabil ă sau detectabil ă a genotipului.
Homozigot este un individ care are aceea și alel ă în locii corespunz ători de pe
cromozomii omologi.
Heterozigot este un individ care are alele diferite într-un anu mit locus pe cei doi
cromozomi omologi.
Locusul monomorfic este acel locus pentru care exist ă o singur ă variant ă alelic ă
în popula ție.
Locusul polimorfic este un locus în care în popula ție exist ă 2 sau mai multe
variante alelice, fiecare cu o frecven ță mai mare de 5% (sau 1% dup ă al ți autori).

INTRODUCERE
6 Muta țiile reprezint ă principala surs ă de varia ție genetic ă, care furnizeaz ă materialul
brut asupra c ărora ac ționeaz ă celelalte procese evolutive. Ele pot fi definite c a erori
la nivelul materialului genetic, care au loc întâmp l ător sau indus, și sunt fie în
detrimentul, fie în beneficiul organismului. Datori t ă muta țiilor nu exist ă doi indivizi
identici pentru to ți locii. (Nici gemenii monozigo ți nu sunt identici, deoarece ace știa
tind s ă difere ca rezultat al muta țiilor somatice care apar în timpul vie ții.)

Recombinarea genetic ă este a doua surs ă de varia ție genetic ă, care creaz ă noi
combina ții de alele, dar nu noi alele. Prin acest proces se rupe combina ția de gene
existent ă și se induce, în fiecare genera ție nou format ă, apari ția de noi genotipuri.
Conceptul de selec ție natural ă apar ține lui Darwin, care consider ă c ă indivizii cu
varia ții ereditare favorabile supravie țuiesc și se reproduc cu rate mai ridicate,
producând mai mul ți descenden ți cu acelea și varia ții favorabile. Ca urmare, frecven ța
acestora cre ște. Selec ția natural ă este greu de studiat cantitativ datorit ă numero șilor
factori implica ți.

Driftul genetic reprezint ă fluctuarea întâmpl ătoare a frecven ței alelice ca rezultat al
combin ării întâmpl ătoare a game ților în procesul de reproducere și a altor procese
stochastice. Astfel, anumite varia ții genetice pot fi eliminate din popula ție, în timp ce
varia țiile deletorii tind s ă devin ă comune. Pe termen lung, driftul genetic induce
cre șterea variabilit ății genetice între popula țiile naturale, determinând evolu ția lor
divergent ă.

Fluxul de gene datorat deplas ării indivizilor dintr-o zon ă în alta, dintr-o popula ție în
alta, favorizeaz ă introducerea de noi alele și ca urmare induce cre șterea asem ănării
între popula ții. Cu alte cuvinte, migra ția are efect invers driftului genetic.

Împerecherea neîntâmpl ătoare apare în situa ția în care indivizi înrudi ți se
împerecheaz ă între ei sau când, indivizi mai mult sau mai pu țin asem ănători se
împerecheaz ă între ei altfel decât întâmpl ător. Acest tipuri de împerechere pot duce
la apari ția de noi specii și este foarte ades corelat ă cu selec ția natural ă.

Cele mai importante valori folosite în Genetica pop ula țiilor sunt frecven ța alelic ă și
frecven ța genotipic ă. Ele se calculeaz ă pe baza unor e șantioane prelevate din
popula ție și ofer ă informa ții cu privire la cantitatea de varia ție genetic ă din popula țiile

INTRODUCERE
7 naturale, precum și la gradul de asem ănare dintre acestea. Genetica popula țiilor
studiaz ă în principal cum se modific ă frecven țele alelice și genotipice sub ac țiunea
combinat ă a proceselor genetice și ecologice.
Din punct de vedere genetic fiecare membru al unei popula ții este unic , având o
combina ție de alele care nu se va mai forma niciodat ă. Datorit ă varia ției genetice
mari ca rezultat al muta țiilor și recombin ării, precum și datorit ă existen ței tranzitorii a
genotipurilor, descrierea acesteia este dificil ă.
În prezent exist ă dou ă subdomenii principale ale Geneticii popula țiilor. Genetica
popula țional ă teoretic ă folose ște modelele matematice pentru a în țelege efectul
diferitelor procese evolutive. Genetica experimental ă testeaz ă predic țiile teoretice în
condi ții controlate în laborator sau pe teren. În afara d e aceste arii de studiu, exist ă și
un alt subdomeniu care studiaz ă varia ția genetic ă folosind descoperirile teoretice și
experimentale ca punct de pornire al investiga țiilor. Între aceste subdomenii exist ă un
puternic feed-back, iar cel mai complet studiu le integreaz ă pe toate.

Cursul de fa ță se dore ște a fi o introducere în domeniul vast și cu evident ă
aplicabilitate a Geneticii popula țiilor. Din acest motiv el va cuprinde pe lâng ă
prezentarea for țelor evolutive care sunt implicate în modificarea f recven țelor alelice
din popula țiile naturale și unele aspecte de genetic ă cantitativ ă, precum și câteva
no țiuni de genetic ă molecular ă a popula țiilor și de filogenie molecular ă.

VARIA ȚIA GENETIC Ă
8

1. VARIA ȚIA GENETIC Ă

Sursa esen țial ă a marii diversit ăți a lumii vii este reprezentat ă de varietatea
informa ției genetice de ținut ă de organisme la nivelul genomului și transmis ă
genera țiilor urm ătoare.
Genetica popula țiilor studiaz ă originea varia ției genetice, transmiterea diferitelor
variante de la p ărin ți la descenden ți și modific ările temporale care au loc în
popula țiile naturale sub ac țiunea for țelor evolutive (sistematice sau randomice)
(Simmonds 2003). Variabilitatea genetic ă este creat ă continuu prin muta ții și
recombinarea genetic ă din timpul procesului reproductiv și este erodat ă de selec ție
natural ă și drift genetic .
Abilitatea speciilor de a r ăspunde la selec ția natural ă depinde de prezen ța varia ției
genetice mo ștenite. Când în interiorul unei popula ții exist ă suficient ă varia ție
genetic ă, aceasta va permite unor indivizi s ă supravie țuiasc ă și s ă se reproduc ă,
chiar în condi țiile alter ării presiunii selective sub influen ța modific ării factorilor de
mediu. Absen ța varia ției genetice conduce la incapacitatea speciei de a r ăspunde la
perturba țiile mediului și, în final, la extinc ția (dispari ția) ei.
Este evident c ă varia ția genetic ă, prezent ă în popula țiile naturale ale tuturor
organismelor, st ă la baza procesului evolutiv.
Fiecare organism are propria sa compozi ție genetic ă, astfel încât, din punct de
vedere genetic, fiecare membru al unei popula ții naturale este unic . El este purt ătorul
unei combina ții de gene care nu se va mai forma niciodat ă. Constitu ția genetic ă a
unui individ ( genotipul ) prin interac țiune cu mediul d ă na ștere fenotipului. Fenotipul
reprezint ă totalitatea caracterelor observabile sau detectabi le ale unui individ.
Variabilitatea genetic ă poate fi asociat ă cu caractere simple (discrete) , precum
culoarea boabelor la maz ăre, sau cu caractere complexe (cantitative) , cum sunt, de
exemplu, culoarea pielii la om și lungimea femurului la mamifere.

1.1 Varia ția caracterelor discrete

Primele cercet ări asupra varia ției genetice din popula țiile naturale s-au ocupat de o
serie de variante morfologice la diferite de specii de Drosophila , varia ții care erau
similare cu mutantele în ceea ce privea culoarea oc hilor, forma aripilor etc. analizate

VARIA ȚIA GENETIC Ă
9 în laborator (Dubinin 1937, Spencer 1947, 1957). Ac este caractere fenotipice se
datoreaz ă unei singure gene și de aceea se numesc caractere simple (discrete).
Rezultatele au ar ătat c ă, aproximativ 1-2% dintre musculi țe prezint ă varia ții
morfologice pentru acest tip de caractere (Lewontin 1974).
Studiul variantelor morfologice este îns ă foarte laborios, depinde mult de abilitatea
cercet ătorului și, nu în ultimul rând, nu poate detecta alelele rec esive care se g ăsesc
în stare heterozigot ă. Acest lucru este posibil numai prin studiul gener a ției F 2, dup ă
încruci șă ri controlate în laborator.
Experimentele efectuate pe Drosophila au ar ătat c ă, varia țiile unei singure gene care
afecteaz ă un caracter identificabil morfologic sunt rare în popula ții naturale. De
exemplu, s-a constatat c ă numai 25% dintre genele de pe cromozomul X pot gen era
variante vizibile (Powell 1997).
Studii asem ănătoare, efectuate pe alte specii de plante și animale au relevat, de
asemenea, existen ța varia ției genetice, precum și faptul c ă, polimorfismele vizibile
pot constitui câmpul de ac țiune al selec ției naturale. De exemplu, cercet ări efectuate
de Lamotte în 1959 pe dou ă specii de șerpi ( Cepea nemoralis și C. hortensis ) au
ar ătat c ă modelul de pe corpul acestora difer ă în func ție de toleran ța la temperatur ă
și umiditate.
Trebuie îns ă subliniat c ă aceste varia ții morfologice nu sunt cele mai comune, dar,
întrucât sunt vizibile, pot fi mai u șor studiate genetic și ecologic.

1.2 Varia ția caracterelor cantitative

Marea majoritate a caracterelor morfologice vizibil e nu sunt rezultatul varia ției unei
singure gene. Caractere precum în ălțimea, greutatea, culoarea pielii la om, num ărul
de peri șori abdominali la Drosophila melanogaster , sunt caractere cantitative, care
sunt determinate de efectul cumulat al mai multor g ene, precum și al mediului de
via ță .
Numeroase experimente de laborator au demonstrat ex isten ța unei varia ții genetice
larg r ăspândite în ceea ce prive ște caracterele cantitative, chiar dac ă baza genetic ă a
acestor caractere nu se cunoa ște cu precizie (Halliburton 2004). De asemenea, o
enorm ă cantitate de varia ție a caracterelor cantitative s-a observat și în popula țiile
naturale, varia ție care, la fel ca și în cazul caracterelor discrete, este supus ă presiunii
selec ției naturale.

VARIA ȚIA GENETIC Ă
10 Cu alte cuvinte, spre deosebire de raritatea varia ției morfologice a caracterelor
discrete, varia ția caracterelor cantitative, complexe este comun ă.
Despre caracterele cantitative, varia ția, tipurile și factorii care le determin ă, precum și
despre transmiterea acestor caractere vom discuta p e larg în capitolul de Genetic ă
cantitativ ă.

1.3 Diversitate fenotipic ă și varia ție genetic ă

Așa cum am ar ătat în Caseta 1, caracterele pentru care se întâlne sc în mod obi șnuit
dou ă sau mai multe fenotipuri se numesc caractere polimorfice . Numeroase gene
din popula țiile naturale prezint ă polimorfism , adic ă au dou ă sau mai multe variante
alelice.
Studiul polimorfismelor a ar ătat c ă nivelul varia ției genetice în interiorul popula țiilor
naturale este foarte ridicat. Aceast ă varia ție, în majoritate invizibil ă, se manifest ă cu
prec ădere la nivel molecular și poate fi detectat ă prin tehnici moleculare.
Polimorfismele nu sunt restrânse numai la nivelul g enelor; ele se reg ăsesc și la
nivelul altor secven țe din macromoleculele de ADN, care nu codific ă proteine.
Primele polimorfisme studiate au fost cele enzimati ce. Ulterior, pe m ăsur ă ce
tehnicile de lucru au avansat, s-a trecut la studiu l polimorfismelor de la nivelul
macromoleculei de ADN.

1.3.1 Polimorfisme enzimatice
Înainte de anii ’60, varia ția genetic ă în popula țiile naturale era studiat ă, în principal,
prin intermediul caracterelor letale, inducându-se prin tehnici de încruci șare,
homozigotarea alelelor recesive.
Abia din anul 1966 a devenit posibil ă detectarea modific ărilor la nivelul secven ței de
aminoacizi, indiferent dac ă aceste modific ări erau observabile sau nu. Tehnica care a
permis studiul varia ției proteinelor codificate de alele alternative a f ost electroforeza
în gel (Caseta 2 ). Aceast ă tehnic ă permite separarea diferitelor variante ale
proteinelor când sunt supuse migra ției în gel de agaroz ă sub ac țiunea curentului
electric. Condi ția este ca aceste variante proteice s ă fie suficient de diferite în ceea
ce prive ște înc ărc ătura electric ă. Având în vedere faptul c ă proteinele reprezint ă
produ șii structurali ai genelor, varia țiile în ceea ce prive ște mobilitatea electroforetic ă
a proteinelor au baz ă genetic ă,.

VARIA ȚIA GENETIC Ă
11 Formele alternative ale enzimelor codificate de ale le ale aceleia și gene se numesc
aloenzime (alozime) .
Alelele pentru alozime sunt codominante , ceea ce înseamn ă c ă heterozigo ții exprim ă
alozimele corespunz ătoare fiec ărei alele ( Figura 1.1 ).
În popula țiile naturale numeroase gene care codific ă enzime sunt polimorfice, adic ă
au dou ă sau mai multe variante alelice. În general, se con sider ă c ă o gen ă este
polimorfic ă atunci când frecven țele celor mai comune alele sunt mai mari de 0,01
dup ă unii autori sau 0,05 dup ă al ții.

Figura 1.1 Imaginea unui gel de electroforez ă ipotetic. 8 indivizi din totalul de 16 sunt
homozigo ți pentru alela F (F/F), care codific ă o enzim ă ce migreaz ă rapid; 2 indivizi sunt
homozigo ți pentru alela S, care codific ă o enzim ă ce are vitez ă redus ă de migrare în gel
(S/S); 6 indivizi sunt heterozigo ți (F/S), prezentând benzile corespunz ătoare ambelor alele. CASETA 2

Electroforeza proteinelor

Electroforeza proteinelor se bazeaz ă pe faptul c ă, în câmp electric, proteinele cu
sarcini electrice diferite migreaz ă cu rate diferite, ceea ce permite separarea lor.
Metoda implic ă dou ă etape: 1) separarea proteinelor în gel de agaroz ă sau
poliacrilamid ă și 2) vizualizarea lor.
În prima etap ă, probele sunt înc ărcate în gel, iar gelul este supus unui curent
electric. Proteinele vor migra în gel cu rate care depind în primul rând de sarcina lor
electric ă global ă. Dup ă un anumit interval de timp (de obicei câteva ore) gelul este
imersat într-un colorant care este specific pentru proteina care este analizat ă.
Astfel, în gel, în loca ția corespunz ătoare proteinei, va apare o band ă întunecat ă.
Proteinele cu înc ărc ături electrice diferite vor prezenta benzi diferite în gel.
Fiecare protein ă reprezint ă produsul unei anumite gene, a șa încât, benzile diferite
pentru aceea și protein ă vor reprezenta alelele diferite ale genei care pro duce acea
protein ă. Astfel, dac ă pentru un individ apar dou ă benzi în gel, acel individ este
heterozigot pentru gena care codific ă proteina respectiv ă. Acest lucru este valabil
pentru proteinele dimerice; în cazul proteinelor mu ltimerice rezultatele sunt mai
greu de interpretat, dar rezultatul este acela și.
Existen ța mai multor variante pentru aceea și protein ă se datoreaz ă substitu țiilor de
aminoacizi, care modific ă sarcina electric ă global ă a moleculei, modificând
mobilitatea electroforetic ă (proteina se mi șcă în câmp electric cu rate diferite).
Dou ă proteine cu aceea și greutate molecular ă și cu aceea și form ă vor migra cu o
rat ă diferit ă, determinat ă de raportul dintre aminoacizii înc ărca ți pozitiv (în special
lizin ă, arginin ă, histidin ă) și cei înc ărca ți negativ (acid aspartic și acid glutamic). Din
acest motiv, electroforeza proteinelor poate fi uti lizat ă pentru detectarea muta țiilor
care determin ă diferen țe în ceea ce prive ște mobilitatea electroforetic ă.

VARIA ȚIA GENETIC Ă
12 Exist ă o corela ție pozitiv ă între gradul de polimorfism și gradul de heterozigo ție. Cu
cât într-o popula ție sunt mai multe gene polimorfice, cu atât mai mul ți indivizi vor fi
heterozigo ți.
Cea mai mic ă varia ție genetic ă în cadrul popula țiilor naturale m ăsurat ă prin
intermediul varia ției alozimelor se întâlne ște la vertebrate, care prezint ă cel mai mic
num ăr de loci polimorfici. Plantele au valori intermedi are, în timp ce la nevertebratele
se întâlne ște un procent ridicat de polimorfism ( Tabel 1.1 ). La procariote valorile le
dep ăș esc pe cele de la eucariote. De exemplu, la Escherichia coli polimorfismul
genetic este de 2-3 ori mai ridicat decât media înt âlnit ă la eucariote.

Tabel 1.1 Rezumatul studiilor asupra alozimelor care au estim at polimorfismul și
heterozigo ția la diferite grupuri taxonomice. N reprezint ă num ărul de specii studiate, P si H
reprezint ă polimorfismul mediu și heterozigo ția medie pentru toate speciile din fiecare grup
taxonomic. (dup ă Halliburton, 2004)

Polimorfism Heterozigo ție
Taxonul N P N H
Nevertebrate (f ără insecte) 200 0,407 203 0,112
Insecte (f ără Drosophila ) 130 0,351 122 0,089
Drosophila 39 0,480 34 0,123
Pe ști 200 0,209 183 0,051
Amfibieni 73 0,254 61 0,067
Reptile 84 0,256 75 0,083
Păsări 56 0,302 46 0,051
Mamifere 181 0,191 184 0,041
Om 1 0,231 1 0,063
Monocotiledonate 12 0,378 7 0,116
Dicotiledonate 56 0,235 40 0,052
Gimnosperme 5 0,734 7 0,146
Total
Nevertebrate 371 0,375 361 0,100
Vertebrate 596 0,226 551 0,054
Plante 75 0,295 56 0,075
Medie general ă 1042 0,284 968 0,073

Cu toate acestea, de și este larg r ăspândit, polimorfismul alozimelor nu este
universal. Un studiu efectuat pe dou ă subspecii de cimpanzei Acinonynx jubatus
raineyi și A. jubatus jubatus , la care s-au analizat 49 de enzime din punct de v edere
al mobilit ății lor electroforetice a ar ătat c ă, practic, cele dou ă subspecii sunt
monomorfice. Aceast ă uniformitate poate fi explicat ă prin faptul c ă de-a lungul
timpului efectivul acestor cimpanzei a sc ăzut drastic de cel pu țin dou ă ori, astfel încât
s-a pierdut variabilitatea genetic ă (O’Brien 1987).

VARIA ȚIA GENETIC Ă
13 Electroforeza alozimelor, de și a adus numeroase clarific ări în ceea ce prive ște
varia ția genetic ă, nu poate furniza informa ții exacte cu privire la substitu țiile de
aminoacizi din lan țurile polipeptidice, deoarece doar o treime dintre substitu ții
modific ă sarcina electric ă global ă a proteinelor. În plus, cele mai studiate enzime s unt
cele ce se g ăsesc din abunden ță în organism, de aceea, rezultatele ob ținute nu pot fi
extrapolate la întregul genom, întrucât s-ar putea ca enzimele respective s ă nu fie
reprezentative. De asemenea, datorit ă redundan ței codului genetic, unele modific ări
nucleotidice nu modific ă succesiunea aminoacizilor în lan țul polipeptidic.
În concluzie, majoritatea varia țiilor de la nivelul macromoleculei de ADN este
neexprimat ă și, ca urmare, nedetectabil ă prin intermediul proteinelor
corespunz ătoare. Totu și, electroforeza proteinelor permite studiul genelo r f ără o
corela ție cu fenotipul în sens tradi țional.

1.3.2 Polimorfismele ADN
Noile tehnici moleculare permit examinarea varia ției genetice direct la nivelul
moleculei de ADN. Comparativ cu electroforeza prote inelor, determinarea variabilit ății
în secven țele de nucleotide nu este restrâns ă la genele structurale. Astfel,
identificarea succesiunii de nucleotide dintr-o pro b ă de ADN luat ă la întâmplare
reprezint ă o m ăsur ă impar țial ă a varia ției genetice, indiferent de func ția (dac ă ea
exist ă) a regiunii studiate. De asemenea, toate aceste te hnici moderne fac posibil ă
compararea unor fragmente omoloage de ADN, provenit e de la doi indivizi diferi ți și
estimarea diferen țelor nucleotidice dintre ei.
Tehnicile moleculare utilizate pentru studiul varia ției genetice se împart în dou ă
categorii: 1) metode directe , care utilizeaz ă tehnologia de secven țiere a ADN și 2)
metode indirecte care furnizeaz ă informa ții pe baza c ărora se deduce varia ția de la
nivelul moleculei de ADN.

1.3.2.1 Secven țierea ADN
Cea mai comun ă tehnic ă de secven țiere a ADN este metoda lui Sanger , denumit ă
așa în cinstea lui Fred Sanger, cel care a utilizat-o pentru prima data și care a fost
recompensat în 1979 cu Premiul Nobel pentru acest l ucru.
Tehnica original ă se baza pe o procedur ă radioactiv ă, care ulterior a fost eliminat ă,
iar toate îmbun ătățirile care i s-au adus i-au sporit eficien ța. În continuare prezent ăm
tehnica ini țial ă, care este destul de laborioas ă și costisitoare.

VARIA ȚIA GENETIC Ă
14 La baza metodei st ă replicarea ADN ( Figura 1.2 ). Pentru secven țiere, ADN
dublucatenar este denaturat, ob ținându-se ADN monocatenar, care ulterior este
amestecat cu o ADN-polimeraz ă, primeri, deoxiribonucleotide trifosfat (dNTP-uri)
corespunz ătoare celor 4 baze azotate (dGTP, dTTP, dATP, dCTP) . Una dintre dNTP-
uri va con ține un atom marcat radioactiv ( Figura 1.3 ).

Figura 1.2 Replicarea ADN .

Figura 1.3 Tehnica Sanger de secven țiere a ADN

VARIA ȚIA GENETIC Ă
15 Acest amestec (uzual denumit mix) este introdus în 4 eprubete, iar în fiecare
eprubet ă este ad ăugat ă o mic ă cantitate din una dintre cele 4 dideoxiribonucleotide
trifosfat (ddNTP-uri = ddGTP, ddTTP, ddATP, ddCTP). Unei ddN TP îi lipse ște la
cap ătul 3’ gruparea –OH, care se g ăse ște în mod normal la o deoxiribonucleotid ă
(Figura 1.4 .).

Figura 1.4 Formula chimic ă a unei deoxiribonucleotide (dNTP) și a unei
dideoxiribonucleotide (ddNTP)

Când are loc polimerizarea ADN, noua dNTP ad ăugat ă formeaz ă o leg ătur ă
covalent ă cu cap ătul 3’-OH a ultimei dNTP din lan țul nucleotidic, deci sensul de
elongare este de la 5’ c ătre 3’. Dac ă ultima încorporat ă a fost o ddNTP, din cauza
lipsei grup ării –OH, elongarea se sfâr șește. Deoarece, în fiecare dintre cele 4
eprubete exist ă un singur tip de ddNTP, toate catenele de ADN dint r-o eprubet ă se
termin ă cu aceea și baz ă (de exemplu, în tubul cu ddATP toate catenele se t ermin ă
cu adenin ă). Prin utilizarea unei cantit ăți foarte mici de ddATP, în mod normal, când
are loc polimerizarea, la catena în cre ștere se adaug ă de obicei dATP. Astfel, dac ă
doar 1% dintre nucleotidele care con țin adenin ă sunt ddNTP-uri, în timpul elong ării în
99% dintre situa ții se va încorpora o dATP normal ă, iar procesul va continua pân ă în
momentul ad ăug ării unei ddATP.
Dup ă câteva minute polimerizarea este oprit ă, iar con ținutul fiec ărei eprubete este
înc ărcat în gelul de electroforez ă în 4 godeuri separate. Moleculele de ADN de
dimensiuni diferite vor migra diferit și vor putea fi separate în func ție de lungimea lor.
Ulterior, gelul va fi supus autoradiografierii, fil mul va fi developat și citit de jos
(cap ătul 5’) în sus (cap ătul 3’), știut fiind c ă moleculele de dimensiuni mici vor migra
mai rapid ( Figura 1.3 ).

VARIA ȚIA GENETIC Ă
16 Secven țierea radioactiv ă ofer ă rezultate bune, dar necesit ă un volum mare de
munc ă. O reducere substan țial ă a timpului de lucru a fost ob ținut ă prin înlocuirea
marc ării radioactive cu diferi ți colora ți fluorescen ți, specifici fiec ărei bazei azotate.
Astfel, în prezent se folose ște un singur tub, care se încarc ă într-o singur ă linie în gel,
iar citirea se face cu ajutorul unui spot laser car e excit ă fluorocromii încorpora ți și a
unui computer ce înregistreaz ă automat datele (respectiv intensitatea semnalului
luminos) și le converte ște în ordinea nucleotidelor din secven ța de ADN analizat ă
(Dudbery 2002). De la secven țierea radioactiv ă, prin îmbun ătățirile aduse tehnicii, s-a
ajuns în prezent la secven țierea automatizat ă, care, utilizând în loc de electroforeza
clasic ă, electroforeza capilar ă, permite secven țierea în timp foarte scurt a unui num ăr
mare de secven țe ADN.
Kreitman (1983) a fost primul cercet ător care a utilizat secven țierea ADN în studiile
de genetic ă popula țional ă. El a secven țiat 11 cópii ale genei alcool dehidrogenazei
(A dh ) de la Drosophila melanogaster , reprezentând în total 2721 de nucleotide, care
includ secven ța codificatoare, trei introni și por țiuni din regiunile netranscrise de la
ambele capete 5’ și 3’ ale genei. Rezultatele au ar ătat c ă dintre cele 2742 de
nucleotide, 43 sunt polimorfice (1,6%), respectiv d iferite la cele 11 cópii. De
asemenea, au fost identificate nou ă secven țe unice, adic ă haplotipuri . Un haplotip
este o secven ță unic ă de markeri genetici linka ți, în acest caz de nucleotide. Numai
la nivelul secven ței codificatoare, Kreitman a observat c ă 8 din cele 11 cópii erau
unice (8 haplotipuri), iar 14 din cele 768 de situs uri erau polimorfice ( Tabel 1.2 ).

Tabel 1.2 Rezultatele studiului lui Kreitman (1983) asupra s ecven ței ADN din
regiunea care con ține gena pentru alcool dehidrogenaza ( Adh ) la Drosophila
melanogaster (preluat din Halliburton 2004)
Regiunea Num ăr de
perechi de
baze Num ăr de
situsuri
polimorfice Propor ția
situsurilor
polimorfice
Secven ța codificatoare 768 14 0,0182
Intronii 789 18 0,0228
Segment transcris, dar netradus 335 3 0,0090
Regiunea 5’ netranscris ă 63 3 0,0476
Regiunea 3’ netranscris ă 767 5 0,0065
Întreaga secven ță 2722 43 0,0158

Rezultatele ob ținute au fost nea șteptate, mai ales prin compara ție cu datele despre
alozime. Electroforeza alcool dehidrogenazei, efect uat ă anterior pe probe prelevate

VARIA ȚIA GENETIC Ă
17 de la sute de indivizi, eviden țiase doar dou ă alele, notate F (fast=rapid) și S
(slow=lent), dup ă viteza de migrare în gelul de agaroz ă sau de poliacrilamid ă. S-a
dovedit astfel c ă, electroforeza alozimelor subestimeaz ă varia ția genetic ă, nefiind
capabil ă s ă detecteze majoritatea polimorfismelor de la nivelu l moleculei de ADN.
Dintre cele 14 situsuri polimorfice din secven ța codificatoare, 13 sunt sinonime, adic ă
modific ările de la nivelul lor nu schimb ă succesiunea de aminoacizi din protein ă.
Cel ălalt polimorfism este responsabil pentru cele dou ă alelele F și S detectate
electroforetic.
Modific ările la nivelul unei singure nucleotide, a șa cum sunt cele detectate de
Kreitman, se numesc polimorfisme ale unei singure n ucleotide ( single nucleotid
polymorphism sau SNP ). De și aceste polimorfisme pot fi detectate prin
secven țierea ADN de la indivizi diferi ți, în prezent, anumite tehnici moderne, cum
sunt chipurile ADN permit identificarea automatizat ă și rapid ă a SNP-urilor.
Numeroase alte studii ulterioare, efectuate direct la nivelul macromoleculei de ADN,
au confirmat nivelul ridicat al varia ției genetice în popula țiile naturale.

1.3.2.2 Metode indirecte care deduc varia țiile la nivelul secven ței ADN
Spre deosebire de secven țierea direct ă, metodele indirecte sunt mai pu țin sensibile,
dar mai rapide și mai ieftine. Diferite tehnici moleculare permit s tudierea unui num ăr
mare de indivizi, iar variantele genetice descoperi te pot fi ulterior secven țiate pentru
clarificarea și certificarea rezultatelor.
În continuare vom descrie pe scurt câteva dintre te hnicile moleculare ale c ăror
rezultate stau la baza identific ării și cuantific ării varia ției genetice în popula țiile
naturale.

Polimorfismele de lungime ale fragmentelor de restr ic ție (RFLP)
Tehnica RFLP ( Restriction Fragment Length Polymorphism) este una dintre primele
tehnici folosite pentru studiul varia ției genetice. RFLP folose ște restric ția enzimatic ă
și electroforeza în gel de agaroz ă sau poliacrilamid ă pentru a analiza varia ția de la
nivelul situsurilor de recunoa ștere ale enzimelor de restric ție.
Dac ă între indivizi exist ă diferen țe ce creaz ă sau distrug situsurile de recunoa ștere
pentru o anumit ă enzim ă de restric ție, enzima va t ăia în zone diferite, generând
fragmente cu lungimi variate. Aceste fragmente pot fi separate prin electroforez ă în
gel de agaroz ă sau poliacrilamid ă și vizualizate prin alte câteva metode ( Figura 1.5 ).

VARIA ȚIA GENETIC Ă
18 Deoarece prezen ța sau absen ța situsurilor de restric ție genereaz ă fragmente de
restric ție de m ărime diferit ă, aceste polimorfisme se numesc, a șa cum am amintit în
titlu, polimorfisme de lungime ale fragmentelor de restric ție .

Figura 1.5 Tehnica RFLP

În popula țiile naturale, acele fragmente, care provin din poz i ții corespondente ale
cromozomilor omologi, sunt analoage alelelor în cee a ce prive ște comportamentul.
Fragmentele de restric ție de m ărimi diferite sunt codominante pentru c ă ambele sunt
detectate la heterozigo ți. Astfel, RFLP-urile se preteaz ă studiilor de genetic ă
popula țional ă, întrucât genotipul poate fi u șor dedus din fenotip. De exemplu, prin
modificarea unei nucleotide se poate elimina un sit us de restric ție; ca urmare,
fragmentul de restric ție va fi mai lung și va fi pus u șor în eviden ță .
RFLP-urile sunt comune la om, dar și la numeroase alte organisme și reprezint ă un
instrument util pentru identificarea varia ției genetice, mai ales c ă sunt r ăspândite în
întreg genomul.
În prezent, aceast ă tehnic ă, care furnizeaz ă informa ții similare cu electroforeza
alozimelor, a fost înlocuit ă în numeroase cercet ări cu alte tehnici moleculare mai

VARIA ȚIA GENETIC Ă
19 sensibile. Cu toate acestea, ea este înc ă folosit ă în studiul maladiilor genetice
umane, precum și în cartarea genic ă.

Polimorfisme de lungime ale fragmentelor amplificat e (AFLP)
Aceast ă tehnic ă ( Amplified Fragment Length Polymorphism=AFLP) utilizeaz ă
metodologia PCR pentru amplificarea unor regiuni sp ecifice de ADN. Procedura
implic ă:
– tăierea simultan ă a ADN genomic cu dou ă enzime de restric ție (de exemplu Eco RI
și Bam HI),
– ad ăugarea la capetele fragmentelor de restrici ție a unor adaptori moleculari cu
secven ță cunoscut ă,
– amplificarea fragmentelor folosind primeri care r ecunosc ace ști adaptori
moleculari,
– separarea fragmentelor prin electroforez ă în gel de agaroz ă sau poliacrilamid ă și
vizualizarea lor.
Interpretarea rezultatelor se bazeaz ă pe prezen ța sau absen ța unei anumite benzi în
gel, care îns ă nu se asociaz ă cu anumi ți loci specifici. Din aceast ă cauz ă, tehnica nu
poate fi folosit ă pentru estimarea heterozigo ției sau pentru alte studii care necesit ă
informa ții clare despre un anumit locus.
AFLP este util ă în identificarea indivizilor și determinarea rela țiilor dintre ei, precum și
pentru stabilirea fluxului de gene între popula ții naturale.

ADN polimorfic amplificat randomic (RAPD)
Pentru amplificarea unor secven țe ADN se folosesc simultan câte doi primeri cu
secven țe întâmpl ătoare (sens și antisens). Dac ă secven țele țint ă sunt suficient de
apropiate unele de altele, prin PCR se poate ampli fica și ADN dintre ele.
Diferen țele în ceea ce prive ște secven țele țint ă sau lungimea ADN dintre secven țele
țint ă determin ă apari ția unor produ și de amplificare cu cu dimensiuni diferite.
Tehnica RAPD ( Random Amplified Polymorphic DNA) este asem ănătoare tehnicii
AFLP, rezultatele ob ținute nefiind asociate cu anumi ți loci specifici și, de aceea,
utilizarea ei este destul de limitat ă.

Varia ții ale num ărului de repeti ții
Cromozomii eucariotelor con țin regiuni cu secven țe scurte de ADN repetat de multe
ori. Acest ADN este cunoscut și sub denumirea de satelit , deoarece ini țial a fost

VARIA ȚIA GENETIC Ă
20 observat în urma purific ării prin centrifugare frac ționat ă, sub forma unei benzi
suplimentare.
ADN satelit este localizat la nivelul centromerilor , telomerelor, dar și dispersat mai
mult sau mai pu țin întâmpl ător în genom. Fiecare cluster de ADN repetat este
considerat un locus, iar num ărul de repeti ții dintr-un asemenea locus este variabil.
Majoritatea ADN satelit se g ăse ște în regiunile necodificatoare ale cromozomilor
eucariotelor, iar varia ția observat ă la acest nivel pare s ă fie neutr ă în raport cu
selec ția natural ă.
Dup ă lungimea secven țelor repetate se întâlnesc dou ă tipuri de loci: minisateli ți și
microsateli ți.

Minisateli ții sunt loci r ăspândi ți în întreg genomul și care con țin repeti ții de
aproximativ 15-30 de nucleotide; num ărul de repeti ții per locus variaz ă între 2 și 20.
Tehnica de eviden țiere a minisateli ților este cunoscut ă sub numele de VNTR
(Variable Number of Tandem Repeats= Num ăr variabil de repeti ții în tandem) și
const ă în:
– tăierea ADN cu enzime de restric ție în afara clusterelor cu repeti ții,
– separarea electroforetic ă a fragmentelor,
– transferarea fragmentelor pe o membran ă de nylon (Southern blott),
– hibridizarea cu o sond ă ADN ce con ține o secven ță conservat ă din interiorul
unit ății repetate, de obicei de 10-15 pb,
– autoradiografierea sau vizualizarea prin alte met ode a modelului de bandare
ob ținut.
Indivizii cu num ăr diferit de repeti ții într-un anumit locus minisatelitic vor prezenta un
model diferit de benzi. Locii minisatelitici variaz ă foarte mult, astfel încât tehnica
VNTR reprezint ă baza amprent ării ADN (DNA fingerprinting). Deoarece locii
minisatelitici se mo ștenesc mendelian (câte jum ătate de la fiecare p ărinte), aceast ă
tehnic ă folose ște pentru stabilirea paternit ății, în criminalistic ă sau pentru studiul
modelului de împerechere din popula țiile naturale.

Microsateli ții sunt asem ănători minisateli ților, dar unitatea repetat ă are 2-5
nucleotide și în medie apare de 10-20 ori per locus. Exist ă mii de loci microsatelitici
răspândi ți în tot genomul (de exemplu la om sunt aproximativ 50.000 de loci
microsatelitici).

VARIA ȚIA GENETIC Ă
21 Locii microsatelitici variaz ă foarte mult, unii dintre ei având mai mult de 10 a lele.
Trebuie subliniat faptul c ă, în general, indivizii sunt heterozigo ți la nivelul acestor loci.
Varia ția la nivelul locilor microsatelitici se eviden țiaz ă prin tehnica STRP ( Single
Tandem Repeat Polymorphism) și folose ște PCR pentru amplificarea unui anumit
locus, utilizând primeri construi ți pe baza secven țelor unice care flancheaz ă locusul.
Deoarece se amplific ă un sigur locus se pot determina f ără ambiguit ăți genotipurile
corespunz ătoare. Din aceast ă cauz ă, microsateli ții sunt mai utili pentru amprentarea
ADN și sunt folosi ți pentru cartarea genelor care produc îmboln ăviri și a locilor
răspunz ători de anumite caractere cantitative.

Chipuri ADN
Aceast ă tehnic ă (denumit ă în limba englez ă DNA microarray ) este cea mai nou ă
metodologie utilizat ă în studiile de biologie molecular ă.

Figura Reprezentarea schematic ă a tehnologiei „chipurilor ADN” pentru identificare a
mutatiilor de la nivelul genelor implicate în malig nizare

Chipurile ADN sunt asem ănătoare lamelor de microscop, fiind confec ționate din sticl ă
sau silicon. Au un caroiaj ce include pân ă la 1.000.000 de godeuri. De aceste lame
se ata șeaz ă sonde ADNmc, u șor diferite în fiecare godeu. ADN ce trebuie testat este
denaturat, colorat fluorescent și ad ăugat pe chip pentru a permite hibridizarea cu
sondele corespunz ătoare. Hibridizarea se desf ăș oar ă în condi ții speciale, care nu

VARIA ȚIA GENETIC Ă
22 permit decât complementarit ățile perfecte. ADN r ămas nehibridizat este îndep ărtat.
Pentru vizualizarea rezultatelor se realizeaz ă o scanare laser, care eviden țiaz ă
fluorescen ța, iar datele sunt introduse în calculator și prelucrate cu programe
adecvate ( Figura 1.6 ).
Aceast ă tehnic ă este foarte util ă pentru: a) identificarea muta țiilor de la nivelul
genelor asociate cu maladia canceroas ă, b) studiul SNP-urilor (Single Nucleotide
Polymorphism = Polimorfismul unei singure nucleotid e), c) studiul exprim ării genelor
și, d) recent, în cercet ările de genetica popula țiilor.

EXERCI ȚII ȘI PROBLEME

1. Defini ți caracterele polimorfice.

2. Argumenta ți avantajele studiului polimorfismelor ADN fa ță de polimorfismele
enzimatice.

3. Încercui ți varianta corect ă de r ăspuns:

– Variabilitatea genetic ă:
a) este sursa procesului evolutiv
b) reprezint ă diferen țele fenotipice dintre specii
c) este asociat ă cu caracterele discrete
d) apare prin recombinare genetic ă.
– Polimorfismele ADN:
a) sunt forme alternative ale alozimelor
b) descriu variabilitatea genetic ă a popula țiilor naturale
c) corespund frecven țelor alelice mai mici de 5%
d) sunt frecvente la vertebrate.

4. Compara ți tehnicile RFLP, RAPD și AFLP și indica ți câteva posibile utiliz ări în
cercet ările de genetic ă popula țional ă.

5. Explica ți diferen țele dintre vertebrate și nevertebrate în cea ce prive ște varia ția
genetic ă.

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
23

2. FRECVEN ȚE ALELICE ȘI FRECVEN ȚE GENOTIPICE

Pentru cuantificarea variabilit ății genetice se folose ște conceptul varia ției alelice .
Datorit ă num ărului foarte mare de loci, unii cu multe alele, est e foarte greu de realizat
o descriere complet ă a genofondului unei popula ții, de și genofondul, în sine,
reprezint ă o simplificare. Totu și, tehnicile actuale permit o estimare a frecven ței
alelelor dintr-o popula ție natural ă pe baza frecven ței genotipurilor determinate pentru
un anumit e șantion reprezentativ.
Fiecare gen ă din genom se g ăse ște sub diferite forme alelice și, din acest punct de
vedere, un individ diploid este fie homozigot, fie heterozigot. Într-o popula ție putem
calcula frecven ța diferitelor genotipuri homozigote sau heterozigot e pentru o anumit ă
gen ă și, pornind de la aceste frecven țe putem estima frecven ța fiec ăreia dintre
alelele corespunz ătoare. Aceste calcule reprezint ă baza, fundamentul geneticii
popula țiilor.

2.1 Calcularea frecven ței alelice pe baza frecven ței genotipice

Pentru un locus frecven ța unei alele (fA) este num ărul de copii al alelei date raportat
la num ărul total de copii ale tuturor alelelor din locusul respectiv.
În mod obi șnuit, frecven ța alelic ă se exprim ă ca frecven ță relativ ă. Astfel, frecven ța
relativ ă a unei alele reprezint ă propor ția alelelor de un anumit tip, raportat la
num ărul total de alele pentru un un anumit locus, exist ent ă la un moment dat în
cadrul genotipurilor diploide din popula ție.
Frecven ța genotipurilor se exprim ă, de asemenea, ca frecven ță relativ ă și
reprezint ă propor ția organismelor care au un anumit genotip, din num ărul total
de indivizi din popula ție.
Frecven ța alelic ă poate fi calculat ă cunoscând frecven ța genotipic ă prin exprimarea
contribu ției fiec ărui genotip diploid la alela în discu ție. Astfel, să analiz ăm un locus
autozomal cu dou ă alele A și a și trei genotipuri AA, Aa și aa cu frecven țele
corespunz ătoare D, H și respectiv R. Notând cu p frecven ța alelei A și cu q frecven ța
alelei a, acestea vor avea urm ătoarele valori:

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
24 H DqH Dp
2121
+=+=

De exemplu, dac ă într-o popula ție genotipurile AA au frecven ța D=0,01, genotipurile
Aa au frecven ța H=0,2, iar genotipurile aa frecven ța R=0,7, atunci:
2 , 0 2 , 0211 , 0 = + =p (frecven ța alelei A)
8 , 0 2 , 0217 , 0 = + =q (frecven ța alelei a)
În exemplul anterior, alela A se g ăse ște în dublu exemplar în genotipurile homozigote
AA , care au frecven ța D, iar în genotipurile heterozigote Aa , cu frecven ța H, într-un
singur exemplar. Deoarece în acest locus exist ă doar dou ă alele A și a, cu
frecven țele p și q și trei genotipuri posibile AA , Aa și aa, cu frecven țele D, H și R :
, 1=+qp iar
1=++ RHD
Atât frecven ța alelic ă, cât și frecven ța genotipic ă, când sunt exprimate sub form ă de
frecven țe relative, iau valori cuprinse între 0 și 1. Pentru frecven ța alelic ă valoarea 0
semnific ă faptul c ă, alela respectiv ă s-a pierdut din popula ție, iar valoarea 1 c ă alela
s-a fixat în acea popula ție.
Calcularea frecven ței alelice poate fi extins ă la un locus cu mai multe alele. Pentru a
ilustra acest lucru, s ă presupunem c ă într-o popula ție avem N alele A 1, A 2, A 3……..A n,
care se g ăsesc în popula ție cu frecven țele f(A 1), f(A 2), f(A 3)…………. f(A n).
Genotipurile din popula ție sunt A 1A1, A 1A2, A 1A3…………… A nAn. Ținând cont de faptul
că fiecare alel ă exist ă în duplicat într-un singur genotip homozigot și într-un singur
exemplar în genotipurile heterozigote, frecven ța alelei i poate fi exprimat ă ca suma
contribu ției diferitelor genotipuri în care ea se g ăse ște, respectiv:
( ) ( ) ( ) ( ) ( )in i i ii i AAf AAf AAf AAf Af21…. ………. 21
21
2 1 + + + =
Aceast ă ecua ție arat ă c ă frecven ța unei alele este egal ă cu frecven ța alelei în
genotipul homozigot pentru acea alel ă, plus jum ătate din valoarea frecven ței tuturor
heterozigo ților purt ători ai alelei respective.
Dac ă alelele segreg ă normal în meioz ă, adic ă echilibrat în cei doi game ți, iar
genotipurile sunt egal viabile și fertile, frecven ța alelic ă la adul ți este egal ă cu
frecven ța alelic ă la game ți.

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
25 Exemplu 2.1
Într-o popula ție, genotipurile corespunz ătoare alelelor A 1, A 2 și A 3 se afl ă în urm ătorul
raport: 1A 1A1: 2A 2A2: 1A 3A3:2A 1A2 :4A 2A3: 2A 1A3. Care este frecven ța celor trei alele
din aceast ă popula ție?
Rezolvare : Suma celor șase termeni din raportul genotipurilor este
1+2+1+2+4+2=12. În aceast ă situa ție, frecven țele genotipurilor A 1A1, A 2A2, A 3A3,
A1A2, A 2A3, A 1A3 sunt 1/12, 2/12, 1/12, 2/12, 4/12 și, respectiv, 2/12. Pornind de la
aceste valori putem calcula frecven țele alelice dup ă cum urmeaz ă:
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )12 4
24 4
24 2
12 13221312133 312 5
24 4
24 2
12 23221212122 212 3
24 2
24 2
12 13121212111 1
= + + = + + == + + = + + == + + = + + =
AAf AAf AAf AfAAf AAf AAf AfAAf AAf AAf Af

Exerci țiu individual 2.1
Să presupunem c ă, într-o alt ă popula ție, cele șase genotipuri din exemplul anterior
au toate aceea și frecven ță . Care este frecven ța celor trei alele existente în aceast ă
popula ție?

2.2 M ăsurarea variabilit ății alelice

Frecven țele alelice sunt mai utile în studiul varia ției genetice din popula țiile naturale,
deoarece genele formeaz ă pun ți între genera ții și sunt mai stabile. Spre deosebire de
acestea, frecven țele genotipice variaz ă permanent datorit ă segreg ării și recombin ării
genetice din ciclul reproductiv. Frecvența genotipic ă nu poate fi calculat ă
cunoscând frecven ța alelic ă întrucât, f ără a cunoa ște sistemul de împerechere,
rezultatele ar putea fi incorecte.
În mod curent, determinarea variabilit ății alelice din popula țiile naturale se realizeaz ă
prin estimarea num ărului și frecven țelor relative a alelelor prezente pe baza
identific ării diferitelor genotipuri, ceea ce nu este posibil decât pentru caracterele care
prezint ă codominan ță , adic ă fiecare genotip este exprimat ca un fenotip distin ct.
Pentru un calcul complet, exemplific ăm cu grupele din sistemul sanguin MN.
Sistemul sanguin MN nu este corelat cu sistemele gr upelor sanguine ABO sau Rh și
const ă din dou ă antigene foarte slabe, M și N, de pe suprafa ța hematiilor. Aceste
antigene sunt codificate de alelele codominante M și N de pe cromozomul 4. Datorit ă
codominan ței distingem 3 fenotipuri MM, MN și NN, corespunz ătoare celor 3

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
26 genotipuri MM, MN și respectiv NN. Cunoscând apartenen ța indivizilor dintr-o
popula ție la fiecare dintre cele trei grupe de sânge din s istemul MN se poate calcula
frecven ța alelic ă relativ ă din acea popula ție. Astfel, dac ă la 1000 de locuitori 298 au
grupa MM, 489 au grupa MN și 213 NN frecven țele relative se ob țin astfel:

Cele 298 persoane MM au 2 x 298 alele M = 596 alele M
Cele 489 persoane MN au 489 alele M și
489 alele N
Cele 213 persoane NN au 2 x 213 alele N = 426 alele N

Frecven ța relativ ă a alelei M ( )1000 2489 596
×+=fM și deci ( ) 5425 , 02000 1085 = =fM , iar
frecven ța relativ ă a alelei N ( ) 4575 , 01000 2426 489 =×+=fN . De remarcat c ă, la calcularea
num ărului de alele se ține cont de faptul c ă avem de a face cu popula ții diploide, care
au câte o alel ă pe fiecare dintre cei doi cromozomi omologi, de ac eea am multiplicat
cu 2 num ărul indivizilor din popula ție.
Din datele pe care le avem putem calcula, de asemen ea, frecven ța genotipic ă
relativ ă. Astfel, frecven ța relativ ă a genotipului MM ( ) 298 , 01000 298 = = fMM , a
genotipului MN ( ) 489 , 01000 489 = = fMN , iar a genotipului NN ( ) 213 , 01000 213 = = fNN .
Varia ția genetic ă este mai mare între popula ții, decât în cadrul popula ției. La
eschimo și frecven ța grupei MM este de 60% (adic ă 0,6), în timp ce grupa NN se
reg ăse ște doar la 3% din popula ție (adic ă 0,03). Spre deosebire de ace știa,
aborigenii din Australia au în majoritate grupa NN (Tabel 2.1) .

Tabel 2.1 Frecven țe alelice și genotipice pentru sistemul sanguin MN la diferite popula ții
umane (dup ă Elseth, 1995)
Frecven țe genotipice Frecven țe alelice
Popula ție Localizare MM MN NN M N
Aborigeni Australia de Sud 0,024 0,304 0,672 0,176 0,824
Bengali India 0,354 0,508 0,138 0,608 0,392
Eschimo și Insula Baffin 0,662 0,310 0,028 0,817 0,183
Germani Berlin 0,284 0,499 0,217 0,533 0,467
Japonezi Tokyo 0,285 0,510 0,205 0,540 0,460
Polinezieni Hawaii 0,125 0,417 0,458 0,333 0,667

Totu și, cele mai multe dintre alele se afl ă în rela ție de dominan ță -recesivitate ,
heterozigo ții având acela și fenotip ca homozigo ții dominan ți. În aceast ă situa ție 1085 alele M
915 alele N

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
27 frecven ța alelic ă nu poate fi calculat ă direct pe baza frecven ței fenotipice. Sunt
necesare alte tehnici, ca de exemplu metode citogen etice, biochimice sau modelare
matematic ă.
În unele situa ții, încruci șă rile (crossing) controlate au fost utilizate pentru det ectarea
purt ătorilor de alele recesive. Apoi, se putea determina frecven ța heterozigo ților,
ceea ce permitea calcularea frecven ței alelice. Tehnicile citologice au permis, de
asemenea, detectarea variabilit ății atunci când o alel ă este asociat ă cu un
rearanjament cromozomial identificabil (de exemplu, o inversie). În ultimii ani, se
utilizeaz ă, a șa cum am ar ătat în capitolul anterior, metode biochimice și
moleculare , care furnizeaz ă fie informa ții directe cu privire la succesiunea
nucleotidelor în macromolecula de ADN, fie informa ții indirecte din care se poate
deduce nivelul varia ției genetice.

2.3 Sisteme de împerechere

În capitolul anterior am subliniat faptul c ă, în mod obi șnuit, frecven țele alelice se
calculeaz ă pornind de la frecven țele genotipice, în timp ce frecven țele genotipice nu
pot fi calculate pe baza frecven țelor alelice decât dac ă cunoa ștem sistemul de
împerechere.
Sistemul de împerechere reprezint ă modelul prin care fiecare individ î și
alege perechea.
Prin unirea game ților, fiecare cu propriul set de alele, ia na ștere genotipul genera ției
urm ătoare. Din aceast ă cauz ă, frecven ța genotipurilor zigo ților este determinat ă de
frecven ța cu care diferitele tipuri de game ți parentali se unesc. Frecven ța acestor
uniri este consecin ța sistemului de împerechere.
În popula țiile naturale se înâlnesc 3 sisteme de împerechere:
• împerecheri întâmpl ătoare;
• împerecheri asortative;
• împerecheri consangvine.

2.3.1 Împerecherea întâmpl ătoare
Împerecherea întâmpl ătoare este cel mai simplu și cel mai r ăspândit tip de
împerechere. Perechile se formeaz ă f ără a ține cont de genotip, ceea ce înseamn ă
că genotipurile perechilor sunt statistic necorelate (Elseth 1995). Nu se observ ă nici o
tendin ță pentru ca indivizii s ă-și selecteze parteneri asem ănători sau diferi ți genotipic.

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
28 Frecven ța împerecherii întâmpl ătoare între doi indivizi are loc propor țional cu
frecven ța relativ ă a genotipurilor lor și poate fi exprimat ă sub forma produsului dintre
frecven țele genotipurilor. De exemplu, dac ă un genotip AA are într-o popula ție
frecven ța 0,5, oricare individ din popula ția respectiv ă are 50% șanse s ă se
împerecheze cu un individ cu genotip AA. În aceast ă situa ție, frecven ța
împerecherilor AA x AA este 0,5×0,5=0,25. Aceast ă valoare reprezint ă, în acela și
timp și probabilitatea ca doi indivizi AA s ă se împerecheze între ei.

Exemplu 2.2
Într-o popula ție, genotipurile AA, Aa și aa se întâlnesc cu frecven țele 0,6, 0,4 și 0.
Care va fi propor ția împerecherilor între indivizi cu genotipuri dife rite, dac ă aceast ă
popula ție se împerecheaz ă întâmpl ător?
Rezolvare : În aceast ă popula ție pot avea loc trei tipuri de împerecheri: Aa x AA , Aa x
Aa și Aa x Aa. Dintre acestea, doar împerecherea Aa x A a implic ă genotipuri diferite.
Deoarece aceast ă împerechere include dou ă posibilit ăți: mascul AA x femel ă Aa și
femel ă AA x mascul Aa, fiecare cu frecven ța 0,6 x 0,4 = 0,24, frecven ța total ă a
acestei împerecheri în popula ție este 2 x 0,24 = 0,48.

Exerci țiu individual 2.2
Într-o alt ă popula ție, genotipurile AA, Aa și aa se întâlnesc cu frecven țele 0,1, 0,2 și
0,7. Care va fi propor ția împerecherilor între indivizi cu genotipuri iden tice, dac ă
aceast ă popula ție se împerecheaz ă întâmpl ător?

Împerecherea întâmpl ătoare are dou ă caracteristici importante:
– constitu ția genetic ă a descenden ților depinde de frecven ța alelic ă a p ărin ților
și nu de frecven ța genotipului parental.
– compozi ția genotipic ă a genera ției parentale nu poate fi prezis ă numai pe
baza frecven ței genotipice a descenden ților. Astfel, nu poate fi reconstruit ă
istoria genetic ă a unei popula ții folosind doar propor țiile genotipice ale
popula ției date.

2.3.2 Împerecherea asortativ ă
Împerecherea asortativ ă este o form ă de împerechere bazat ă pe gradul de
asem ănare fenotipic ă. Acest sistem de împerechere este de dou ă tipuri: împerechere
asortativ ă pozitiv ă și împerechere asortativ ă negativ ă.

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
29 În împerecherea asortativ ă pozitiv ă perechile au fenotip identic sau fenotip foarte
asem ănător. De exemplu, în popula țiile umane, sunt mai frecvente împerecherile
între indivizi cu aceea și culoare a pielii, acela și scor IQ sau cu greutate
asem ănătoare, decât cele între indivizi diferi ți în ceea ce prive ște aceste
caracteristici.
Împerecherea asortativ ă negativ ă este împerecherea între indivizi care au fenotipur ile
mai diferite decât este de a șteptat în mod normal. La unele specii de Primula , în
popula țiile naturale se întâlnesc, în propor ții relativ egale, dou ă tipuri de flori: tipul pin
cu stil lung și stamine scurte și tipul thrum cu stil scurt și stamine lungi. La aceste
plante polenizarea este entomofil ă și se face astfel: insectele care p ătrund la baza
florii iau polen de la tipul pin și îl duc la tipul thrum , iar insectele care ajung doar la
suprafa ța florilor iau polen de la tipul thrum și îl transport ă la florile pin. Acest tip de
împerechere este promovat pentru c ă polenul de tip pin cre ște mai bine pe stigmatul
thrum.

2.3.3 Consangvinizarea
Unirea sexual ă a indivizilor înrudi ți se nume ște consangvinzare . Dup ă unii
cercet ători, acest sistem de împerechere reprezint ă o form ă particular ă de
împerechere asortativ ă pozitiv ă.
Caracteristica esen țial ă a consangviniz ării este legat ă de existen ța unui ancestor
comun și, ca urmare, gradul de consangvinizare e influen țat de gradul de înrudire (de
gradul rela țiilor genetice) dintre parteneri. Astfel, în acest tip de împerechere sunt
implica ți indivizi mai înrudi ți decât era de a șteptat.
Opusul consangviniz ării (în englez ă inbreeding) este împerecherea între indivizi mai
diferi ți decât era de a șteptat (în englez ă outbreeding). Deoarece împerecherile
selective au baze genetice, efectele calitative ale consangviniz ării și împerecherii
asortative pozitive, pe de o parte și ale outbreedingului și împerecherii asortative
negative, pe de alt ă parte sunt asem ănătoare.
Consangvinizarea și împerecherea asortativ ă pozitiv ă se caracterizeaz ă prin tendin ța
de a alege parteneri cu genotipuri asem ănătoare (AA xAA, aa x aa etc.), ceea ce
cre ște șansa ca descenden ții sa aib ă alele identice. În aceast ă situa ție, în mod
evident cre ște homozigo ția. În contrast, outbreedingul și împerecherea asortativ ă
negativ ă duc la cre șterea heterozigo ției.
Cazul extrem de împerechere neîntâmpl ătoare este reprezentat de autopolenizare.
Pornind, de exemplu, de la un individ heterozigot, în fiecare genera ție heterozigo ția

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
30 se reduce la jum ătate ( Figura 2.1 ). Dac ă autopolenizarea continu ă, frecven ța
heterozigo ților dup ă t genera ții se modific ă conform rela ției:
021H Ht
t •

= ,
unde, Ht reprezint ă frecven ța heterozigo ților la momentul t, iar H0 este frecven ța
heterozigo ților la momentul ini țial. În final, heterozigo ția va tinde c ătre 0 și to ți indivizii
vor fi homozigo ți pentru una sau alta dintre alele.

Figura 2.1 Reducerea heterozigo ției în condi țiile autopoleniz ării, pornind de la un individ
heterozigot Aa

Cre șterea homozigo ției are loc și în cazuri mai pu țin severe de consangvinizare. Pe o
scal ă, autopolenizarea ocup ă primul loc și necesit ă trei genera ții pân ă la
homozigotarea complet ă, urmeaz ă rela țiile frate-sor ă care necesit ă nou ă genera ții și
apoi alte forme de consangvinizare.
În ciuda asem ănărilor calitative, împerecherile neîntâmpl ătoare pe baze fenotipice
difer ă de cele pe baze genotipice. În timp ce împerecheri le asortative (pozitive sau
negative) afecteaz ă doar genele care determin ă caracterele implicate în selec ția
partenerului, consangvinizarea și outbreedingul extind similarit ățile la scala întregului
genom. Consangvinizarea determin ă, în final, fixarea tuturor alelelor (frecven ța
alelic ă devine 1) și determin ă apari ția liniilor pure. De exemplu, o gen ă cu dou ă alele
A și a va genera apari ția a dou ă linii pure (AA și aa), dou ă gene cu câte dou ă alele
genereaz ă patru linii pure (AABB, Aabb, aaBB, aabb), n gene cu n alele genereaz ă
2n linii pure.
Cu excep ția outbreedingului, celelalte forme de împerechere neîntâmpl ătoare nu
modific ă compozi ția alelic ă, dar determin ă modul în care game ții se combin ă în zigot,
afectând genotipul.

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
31
Așa cum am anun țat la începutul capitolului, nu putem estima frecve n ța genotipului
fără a cunoa ște sistemul de împerechere. În capitolele urm ătoare vom analiza
importan ța tipului de împerechere pentru evolu ția popula țiilor naturale.

EXERCI ȚII ȘI PROBLEME

1. Calcula ți pe baza urm ătoarelor date popula ționale frecven țele alelice și
frecven țele genotipice:

Genotipuri Num ăr genotipuri
AA 68
Aa 42
aa 24

2. Într-un grup de 1400 persoane din New York 408 p ersoane au sânge de tip M,
694 de tip MN și 298 de tip N. Determina ți frecven ța genotipurilor M, MN și N în
acest e șantion și frecven ța alelelor L M și L N.

3. Să presupunem c ă 25 din 750 de studen ți sunt ro șca ți. Care este frecven ța
ro șca ților? Dac ă un student este selectat la întâmplare, care este probabilitatea
ca el s ă fie ro șcat?

4. Dac ă într-o popula ție de 700 de vaci, 63 au 2 alele R și 298 au o alel ă R, care
este frecven ța alelelor R și r?

5. 100 de exemplare de Drosophila melanogaster au fost testate electroforetic în
privin ța locusului alcool dehidrogenazei (Adh). S-au g ăsit 2 alele S și F (pentru
migra ție lent ă și respectiv rapid ă). Rezultatele înregistrate au fost: SS – 66
exemplare, SF – 20 exemplare și FF – 14 exemplare. Care sunt frecven țele
alelice și frecven țele genotipice în popula ție?

6. Folosind datele din tabelul urm ător, calcula ți frecven ța alelelor pentru cele 3
fosfataze alcaline g ăsite într-un e șantion reprezentativ de locuitori din Marea
Britanie.

Genotipuri Num ăr persoane
SS 141
SF 111
FF 28
SI 32
FI 15
II 5
Total 332

FRECVEN ȚE ALELICE ȘI GENOTIPICE
32 7. Într-o popula ție genotipurile pentru alelele A 1, A 2, A 3 se g ăsesc în urm ătorul
raport: 1A 1A1:3A 2A2:1A 3A3:1A 1A2:1A 2A3:1A 1A3. Care este raportul dintre cele 3
alele din popula ție?

8. Într-o popula ție nu exist ă decât alelele A și B din sistemul ABO; nu exist ă indivizi
cu grupa O sau cu alele O. Care sunt frecven țele alelice în aceast ă popula ție
dac ă 200 de indivizi au grupa A, 75 grupa AB și 25 grupa B?

9. Explica ți de ce frecven țele alelice sunt mai importante pentru studiile de genetic ă
popula țional ă, comparativ cu frecven țele genotipice.

10. Cum considera ți c ă influen țez ă consangvinizarea structura genetic ă a popula țiilor
umane?

LEGEA HARDY-WEINBERG
33

3. LEGEA HARDY-WEINBERG

Legea (echilibrul Hardy-Weinberg) este un concept d e baz ă al Geneticii Popula țiilor
și joac ă un rol esen țial în interpretarea datelor privind variabilitatea genetic ă în
popula țiile naturale. Prin analiza devia țiilor de la aceast ă lege se pot trage concluzii
cu privire la c ăile prin care apare și se men ține varia ția genetic ă în popula țiile
naturale, precum și cu privire la modific ările care au loc în popula țiile naturale sub
ac țiunea for țelor evolutive.
Descoperit ă simultan în anul 1908 de c ătre doi savan ți, G.H. Hardy, un matematician
englez și W. Weinberg, un medic german, aceast ă lege este o rela ție matematic ă
simpl ă între frecven ța alelic ă și frecven ța genotipic ă pentru un locus
autozomal, dintr-o popula ție cu împerechere întâmpl ătoare, aflat ă în echilibru.

3.1 Echilibrul împerecherii întâmpl ătoare: legea Hardy-Weinberg

În cazul împerecherii întâmpl ătoare, fiecare organism î și alege perechea indiferent de
genotip, astfel c ă, fiecare pereche se formeaz ă în func ție de șansa pe care o au
partenerii de a se întâlni. Împerecherea întâmpl ătoare a indivizilor este echivalent ă
cu împerecherea întâmpl ătoare a game ților. Imagina ți-vă un container care con ține
to ți game ții din popula ție; pentru a forma genotipul viitorilor zigo ți, perechile de game ți
sunt extrase la întâmplare.

Să presupunem c ă, într-o popula ție, o anumit ă gen ă are dou ă alele A și a , iar
frecven ța alelei A este p, iar a alelei a este q. Dac ă membrii popula ției se
împerecheaz ă întâmpl ător, atunci genotipurile diploide ale genera ției urm ătoare se
vor forma prin unirea randomic ă a game ților haploizi ( Figura 3.1 ). Probabilitatea ca
un ovul sau un spermatozoid s ă con țin ă alela A este p, iar probabilitatea ca s ă
con țin ă alela a este q. Astfel, probabilitatea ca un gamet mascul purt ător al alelei A
să fecundeze un gamet femel purt ător tot al alelei A este p x p = p 2, valoare ce
reprezint ă frecven ța genotipurilor AA . Probabilitatea ca un gamet mascul purt ător al
alelei A să fecundeze un gamet femel purt ător al alelei a este p x q = pq , iar
probabilitatea ca un gamet mascul purt ător al alelei a s ă fecundeze un gamet femel
purt ător al alelei A este q x p = qp , a șa încât frecven ța genotipurilor heterozigote Aa
este pq + qp = 2pq . În final, probabilitatea ca un gamet mascul purt ător al alelei a s ă

LEGEA HARDY-WEINBERG
34 fecundeze un gamet femel purt ător tot al alelei a este q x q = q 2, valoare ce
reprezint ă frecven ța genotipurilor aa . Prin urmare, constat ăm c ă frecven țele
genotipice ale descenden ților sunt:

Genotip Frecven ță
AA p2
Aa 2pq
aa q2

Aceste frecven țe sunt termeni în dezvoltarea binomului (p + q) 2 = p 2 + 2pq + q 2, și
reprezint ă ceea ce speciali știi în genetica popula țiilor numesc frecven țe Hardy-
Weinberg .
Game ți ♂
A (p) a (q)
AA (p 2) Aa (pq) Game ți ♀

A
(p)
a
(q) Aa (pq) aa (q 2)
Figura 3.1 Pătratul lui Punett care ilustreaz ă legea Hardy-Weinberg. În paranteze sunt
trecute frecven țele alelice și respectiv genotipice corespunz ătoare

Legea Hardy-Weinberg se bazeaz ă pe presupunerea c ă împerecherea game ților
este întâmpl ătoare, f ără a ține cont de gena luat ă în discu ție, adic ă adul ții din
popula ție formeaz ă un stoc de game ți, care se combin ă randomic, producând zigo ții
genera ției urm ătoare. Dac ă zigo ții au șanse egale de supravie țuire pân ă la stadiul de
adult, atunci frecven țele genotipice create vor fi conservate, iar când a ceast ă
genera ție se va reproduce, aceste frecven țe se vor reg ăsi la descenden ți.
Astfel, în condi țiile împerecherii întâmpl ătoare și f ără a exista deosebiri între membrii
popula ției în ceea ce prive ște supravie țuirea și reproducerea, frecven țele genotipice
și, evident, frecven țele alelice vor persista genera ție dup ă genera ție. Aceasta este
esen ța legii Hardy-Weinberg.
Conform acestei legi: frecven țele genotipice tind s ă se stabilizeze într-o
popula ție cu împerechere întâmpl ătoare dup ă o singur ă genera ție și r ămân
constante în genera țiile urm ătoare dac ă frecven ța alelelor nu se modific ă.
În aceste condi ții este evident c ă, frecven ța genotipic ă a unei genera ții depinde de
frecven ța alelic ă a genera ției precedente.

LEGEA HARDY-WEINBERG
35 3.2 Condi țiile în care se aplic ă echilibrul Hardy-Weinberg

Rela ția matematic ă dintre frecven țele alelice și frecven țele genotipice este valabil ă
pentru popula țiile aflate în echilibru, adic ă popula țiile care îndeplinesc anumite
cerin țe în ceea ce prive ște tipul de împerechere, m ărimea popula ției, existen ța (sau
inexisten ța) unor factori care modific ă frecven ța alelic ă. Cu alte cuvinte, legea Hardy-
Weinberg se bazeaz ă pe anumite presupuneri:
– împerecherea este întâmpl ătoare ; devia țiile de la acest tip de împerechere
altereaz ă frecven ța alelic ă. Reamintim c ă, în împerecherea întâmpl ătoare,
probabilitatea ca dou ă genotipuri s ă se împerecheze este propor țional ă cu frecven ța
relativ ă a genotipurilor în popula ția respectiv ă.
– nu exist ă diferen țe între sexe în ceea ce prive ște frecven țele alelice . Frecven ța
alelic ă este aceea și la masculi și la femele.
– nu ac ționeaz ă selec ția natural ă. Toate genotipurile au viabilitate și fertilitate
egal ă, a șa încât nici un individ nu prezint ă un avantaj reproductiv asupra celorlal ți.
– nu apar muta ții și nu exist ă migra ție . Frecven țele alelice nu se modific ă prin
adi ție sau pierdere de alele datorate muta țiilor sau migra ției.
– popula ția este suficient de mare astfel încât frecven țele alelice s ă nu se
modifice de la o genera ție la alta din întâmplare. Condi ția real ă ar fi ca popula ția s ă
fie infinit ă, dar acest lucru este imposibil.
Înc ălcarea unora dintre prezum țiile pe care se bazeaz ă echilibrul Hardy-Weinberg nu
are consecin țe majore, dac ă devia ția este minor ă. A șa se întâmpl ă în cazul
prezum țiilor privind inexisten ța muta țiilor și cu privire la faptul c ă popula ția este
infinit ă. Rata muta țiilor este foarte redus ă și de aceea efectele acestora nu sunt
vizibile într-o singur ă genera ție. În concluzie, devia țiile minore de la cerin țele
enun țate anterior nu influen țeaz ă legea (echilibrul) Hardy-Weinberg.
Trebuie subliniat îns ă c ă, echilibrul Hardy-Weinberg este valabil în popula țiile care nu
evolueaz ă și reprezint ă instrumentul fundamental de investigare în Genetic a
popula țiilor, modelul la care se raporteaz ă toate datele ob ținute de la nivelul
popula țiilor naturale.

3.3 Consecin țele legii Hardy-Weinberg

În popula țiile naturale, care îndeplinesc cerin țele enun țate anterior, stabilirea
echilibrului Hardy-Weinberg are o serie de consecin țe:

LEGEA HARDY-WEINBERG
36 1. Dac ă viabilitatea și fertilitatea sunt egale pentru toate genotipurile , frecven ța
alelic ă r ămâne constant ă de la o genera ție la alta . Dac ă avem o gen ă cu 2 alele:
A și a, cu frecven țele p și q, dup ă o genera ție de împerechere întâmpl ătoare,
frecven țele genotipice vor fi, conform legii Hardy-Weinberg p2 pentru genotipurile AA,
2pq pentru genotipurile Aa și q 2 pentru genotipurile aa (Figura 3.2) . Frecven ța alelei
A în genera ția a doua ( p’ ) poate fi calculat ă pe baza frecven țelor genotipice,
cunoscând faptul c ă frecven ța unei alele este egal ă cu frecven ța alelei în genotipul
homozigot pentru acea alel ă, plus jum ătate din suma tuturor heterozigo ților purt ători
ai alelei respective.

Figura 3.2 Ilustrarea faptului c ă, în condi țiile împerecherii întâmpl ătoare, frecven ța alelic ă
rămâne constant ă de la o genera ție la alta.
F1 F2
Genotipuri/frecven țe
genotipuri Game ți/frecven țe
alelice în game ți Genotipuri/
frecven țe
genotipuri Alele/frecven țe
alelice
AA p 2

Aa 2pq

aa q 2
A p

a q

împerechere
întâmpl ătoare AA p 2

Aa 2pq

aa q 2 A
( )
ppqpdar qppppq pp
=⇒=++ =⇒ + =
'1, '22'2

a
( )
qqqpdar pqqqpq qq
=⇒=++ =⇒ + =
'1, '22'2

Trebuie precizat c ă, mecanismele ereditare prin ele însele nu pot modi fica frecven ța
alelic ă. De asemenea, frecven ța unei alele nu cre ște doar pentru c ă este dominant ă;
dominan ța se refer ă doar la abilitatea alelei de a se exprima fenotipi c la heterozigo ți.

2. Popula țiile care se împerecheaz ă întâmpl ător ating echilibrul într-o singur ă
genera ție. De exemplu, într-o popula ție avem 3 genotipuri AA, Aa și aa , cu
frecven țele genotipice 0,1, 0,2 și 0,7. Calculând frecven ța alelei A ( p) și a alelei a ( q)
ob ținem urm ătoarele rezultate:

LEGEA HARDY-WEINBERG
37 8 , 022 , 07 , 02 , 022 , 01 , 0
= + == + =
qp

Dup ă o genera ție de împerechere întâmpl ătoare, frecven țele genotipice vor fi 0,04
pentru genotipul AA ( p2), 0,32 pentru Aa ( 2pq ) și respectiv 0,64 pentru aa ( q2)
Totu și, dac ă frecven ța alelic ă difer ă la cele dou ă sexe, pentru atingerea echilibrului
sunt necesare dou ă genera ții. De exemplu, o popula ție format ă din masculi AA și
femele aa va produce numai descenden ți heterozigo ți Aa de ambele sexe.
Descenden ții din prima genera ție nu se conformeaz ă legii Hardy-Weinberg, dar, dup ă
alt ă genera ție de împerechere întâmpl ătoare vor rezulta indivizi cu genotipuri AA, Aa
și aa cu frecven țe ¼, ½ și ¼ , corespunz ătoare legii Hardy-Weinberg. Astfel, sunt
necesare dou ă genera ții de împerechere întâmpl ătoare pentru a egaliza frecven țele
alelice la cele dou ă sexe; urm ătoarea genera ție și celelalte care urmeaz ă, vor fi
conforme legii Hardy-Weinberg.

3. Pentru o alel ă rar ă, recesiv ă, frecven ța heterozigo ților dep ăș ește frecven ța
homozigoților. O alel ă rar ă este imposibil de eliminat, chiar dac ă împotriva ei
ac ționeaz ă selec ția împotriva homozigo ților recesivi.
Să presupunem c ă avem o alel ă rar ă cu frecven ța alelic ă q = 0,1, iar frecven ța alelei
dominante p = 0,9. Notând cu H frecven ța heterozigo ților și cu R frecven ța
homozigo ților recesivi, atunci:
20 1 , 09 , 022 2
2≅ ×=⇒ =⇒ =RH
qp
RH
qpq
RH
Dac ă q = 0,01 atunci raportul este aproximativ 200 , iar dac ă q = 0,001, raportul
devine 2000 . Astfel, cu cât alelele sunt mai rare (au frecven ța mai aproape de 0), cu
atât exist ă un num ăr mai mare de heterozigo ți, comparativ cu homozigo ții recesivi.
De altfel, când frecven ța alelic ă se apropie de 0 sau de 1, atunci frecven ța
heterozigo ților tinde c ătre 0 lent, ca o func ție liniar ă, în timp ce frecven ța
homozigo ților descre ște rapid. Frecven ța heterozigo ților este maxim ă când frecven ța
alelelor este egal ă.
Aceast ă implica ție are aplica ții practice legate de maladiile ereditare umane,
deoarece calculul frecven ței heterozigo ților este important în estimarea purt ătorilor de
alele recesive, daun ătoare, deci în realizarea unor predic ții în leg ătur ă cu apari ția
acestor maladii.

LEGEA HARDY-WEINBERG
38 În cazul fenilcetonuriei, boal ă caracterizat ă prin lipsa enzimei ce transform ă
fenilalanina în tirozin ă, frecven ța la nou-născu ți este de 1/10000. Aceast ă valoare
reprezint ă frecven ța genotipurilor homozigote recesive (q 2), iar frecven ța alelei
recesive este:
99 , 0 01 , 0 1 01 , 010000 1= −=⇒ = = p q
Pe baza acestor valori putem calcula frecven ța genotipurilor heterozigote
2pq=198/10000, valoare care este mult mai mare decâ t cea caracteristic ă
homozigo ților recesivi, dovedind c ă purt ătorii de maladii recesive grave sunt foarte
numero și și imposibil de eliminat din popula ție.
Acela și lucru se observ ă și în cazul altei maladii ereditare recesive, fibroz a chistic ă,
care afecteaz ă 1/1700 nou-n ăscu ți, în timp ce purt ătorii heterozigo ți se g ăsesc cu o
frecven ță de 1/21.
Estimarea frecven ței heterozigo ților purt ători ai unor alele recesive d ăun ătoare
reprezint ă o aplica ție util ă a echilibrului Hardy-Weinberg în Genetica medical ă.

3.4 Extinderea echilibrului Hardy-Weinberg

Limitat ini țial la locusuri autozomale cu dou ă alele, echilibrul Hardy-Weinberg poate fi
extins la un locus autozomal cu mai mult de dou ă alele, la gene X-linkate, precum și
la mai mul ți loci simultan.

3.4.1 Alele multiple
Pentru un locus autozomal cu mai multe alele, la ca lcularea frecven țelor genotipice
se utilizeaz ă p ătratul lui Punnet ( Figura 3.3 ).
A 1(p) A 2(q) A 3(r)
A1A1
p2 A1A2
pq A1A3
pr
A1A2
pq A2A2
q2 A2A3
qr
A1(p)

A2(q)

A3(r) A1A3
pr A2A3
qr A3A3
r2
Figura 3.3 P ătratul lui Punnet. Este ilustrat modul de calcul al frecven țelor genotipice pentru
un locus autozomal cu mai multe alele.

LEGEA HARDY-WEINBERG
39 Se constat ă c ă frecven țele genotipurilor homozigote ( p2, q 2, r 2) reprezint ă p ătratul
frecven ței alelei respective, în timp ce frecven țele genotipurilor heterozigote ( 2pq,
2pr, 2qr ) sunt dublul produsului frecven țelor alelice respective.
Un exemplu interesant îl reprezint ă cazurile cu alele multiple, dintre care unele sunt
complet dominante, iar altele codominante.
Să lu ăm în discu ție o situa ție în care trei alele (A, A’, A’’) se afl ă în urm ătoarea
rela ție: A domin ă asupra lui A’ și A’’, iar A’ domin ă asupra lui A’’. În acest caz sunt
posibile trei fenotipuri: tipul A (corespunz ător genotipurilor AA, AA’, AA’’), tipul A’
(corespunz ător genotipurilor A’A’, A’A’’) și tipul A’’ (genotip A’’A’’).
Presupunând c ă 51% dintre indivizii din popula ție au fenotip de tip A, 40% au fenotip
A’ și 9% au fenotip A’’, cum putem calcula frecven țele alelice din aceast ă popula ție?
Deoarece împerecherea este întâmpl ătoare, putem deduce urm ătoarele aspecte:
1. Frecven ța genotipului A’’A’’ este 09 , 02=r .
2. Frecven ța alelei A’’ este 3 , 0 09 , 0= =r .
3. Suma frecven țelor fenotipurilor de tip A’ și de tip A’’ este
( ) 49 , 0 09 , 0 40 , 0 22 2 2= + = += + + rq r qr q .
4. Frecven ța alelei A’ este 4 , 0 49 , 0 =− = r q .
5. Frecven ța alelei A este 3 , 0 1 =−−= rq p .
Cunoscând frecven ța alelic ă, putem introduce aceste valori în rela ția (p + q + r) 2
pentru a estima frecven ța diferitelor genotipuri din popula ție.
Tot în categoria genelor cu alele multiple intr ă grupele sanguine ABO, care sunt
determinate de trei alele LA, L B și l (Figura 3.4 ). Întrucât LA domin ă asupra alelei l,
LB domin ă asupra alelei l și LA și LB sunt codominante, rezult ă patru fenotipuri A, B,
AB și O ( Figura 3.4 ). În condi țiile împerecherii întâmpl ătoare, cele șase genotipuri se
întâlnesc cu frecven țe corespunz ătoare legii Hardy-Weinberg.

Grupa sanguin ă
(fenotipul) Genotipul Frecven ța
genotipic ă
A LALA p2
LAl 2pr
B LBLB q2
LBl 2qr
AB LALB 2pq
O ll r2
Figura 3.4 Frecven țele genotipice pentru grupele sanguine din sistemul ABO, conform legii
Hardy-Weinberg

LEGEA HARDY-WEINBERG
40 Exemplu 3.1
Dac ă 36% dintre membrii unei popula ții care se împerecheaz ă întâmpl ător are grupa
sanguin ă O și 45% grupa A, care este procentul a șteptat pentru grupele B și AB?
Rezolvare : S ă not ăm cu p, q și r cele trei alele L A, L B și l. Deoarece frecven ța
persoanelor cu grup ă de sânge A este 36 , 02=r , frecven ța alelei l este 6 , 0=r .
Putem de asemenea, nota c ă:
()()Of Af rp + =+.
Astfel, 3 , 0 6 , 0 81 , 0 6 , 0 36 , 0 45 , 0 = − = − + =p . Cunoscând valorile lui p și r, putem
calcula 1 , 0 6 , 0 3 , 0 1 1 = − −=−−= rp q . Frecven țele grupelor de sânge B și AB devin:
()( )() 13 , 0 6 , 01 , 02 1 , 0 22 2= ⋅⋅+ = + = + = qr qlLf LLf BfB BB și
()( ) 06 , 0 1 , 03 , 02 2 =⋅⋅= = = pq LLf AB fBA.
Deci, în popula ție 13% dintre persoane au grupa B și 6% grupa AB.

Exerci țiu individual 3.1
Calcula ți frecven țele grupelor de sânge într-o popula ție care se împerecheaz ă
întâmpl ător și în care cele trei alele au frecven țe egale.

3.4.2 Gene X-linkate
Legea Hardy-Weinberg se poate aplica, cu câteva mod ific ări, și în ceea ce prive ște
transmiterea genelor X-linkate.
Pentru sexul homogametic (femel) frecven ța alelelor genelor X-linkate urmeaz ă
modelul valabil pentru genele autozomale, calculul frecven țelor genotipice f ăcându-
se conform echilibrului Hardy-Weinberg.
Diferen țele apar în privin ța sexului heterogametic (mascul). S ă presupunem c ă pe
cromozomul X avem o gen ă cu dou ă alele H și h, cu frecven țele p și respectiv q.
Dac ă gametul ♂ poart ă cromozomul X, to ți urma șii sunt femele, iar frecven ța
genotipic ă va fi p 2, 2pq, q 2. Dac ă gametul ♂ poart ă cromozomul Y, descenden ții sunt
masculi, au doar câte o copie a genelor X-linkate, mo ștenit ă de la mam ă, iar
frecven țele genotipice sunt p și respectiv q, egale cu frecven țele alelice .
Astfel, raportul dintre femelele care au caracterul recesiv X-linkat și masculii cu
acela și caracter este:
qqq=2

LEGEA HARDY-WEINBERG
41 Așa se explic ă inciden ța mai mare a unor maladii ereditare determinate de alele X-
linkate la b ărba ți, comparativ cu inciden ța aceleia și maladii la femei. De exemplu,
daltonismul se întâlne ște cu o frecven ță la b ărba ți de 1/20 și 1/400 la femei, iar
hemofilia cu frecven ța de 1/10000 la b ărba ți și 1/(10000) 2 la femei.
Exist ă și situa ția invers ă, referitoare la caractere dominante X-linkate. În acest caz,
raportul dintre femelele care au caracterul respect iv și masculii cu acela și fenotip va
fi:
q q pppq p+= +=+1 222

Dac ă caracterul dominant este rar, q se apropie ca valo are de 1, iar 1+ q este
aproape 2. Cu alte cuvinte, de dou ă ori mai multe femei decât masculi vor prezenta
caracterul respectiv.

3.4.3 Loci multipli
Echilibrul Hardy-Weinberg poate fi extins la mai mu l ți loci simultan. Aceast ă situa ție
merit ă men ționat ă deoarece, întreg genomul este implicat în procesul evolutiv, iar, în
aceast ă situa ție, aplicarea legii Hardy-Weinberg poate furniza ex plica ții cu privire la
desf ăș urarea evolu ției la nivel molecular. Pentru acest lucru trebuie s ă lu ăm în
considerare modific ările alelice simultane în to ți locii cu alele, ceea ce este dificil
chiar și prin simulare computerizat ă.
Atunci când doi loci, de pe acela și cromozom sunt în echilibru unul cu cel ălalt,
combina ția în game ți a alelelor de pe cromozom urmeaz ă legile probabilit ății. De
exemplu, dac ă pe un cromozom avem un locus A, cu alele A și b, cu frecven țele p A și
qA și un locus B, cu alelele B și b, cu frecven țele p B și q B, în game ți cromozomii cu
alelele A și B se întâlnesc cu frecven ța p ApB, cei cu alelele A și b apar cu frecven ța
pAqb etc.
Aceast ă situa ție în care alelele diferitelor gene se întâlnesc în game ți propor țional cu
produsul frecven țelor alelelor se nume ște echilibru de linkage . Când alelele
diferitelor gene nu sunt distribuite întâmpl ător în game ți vorbim despre dezechilibru
de linkage . În aceast ă situa ție, unele combina ții ale alelelor diferitelor gene se vor
întâlni mai mult sau mai pu țin frecvent în popula ție, comparativ cu a ștept ările.
Echilibrul de linkage se atinge cu o rat ă, care depinde de distan ța dintre loci pe harta
genetic ă. Genele aflate la distan ță mai mare pe hart ă ating gradat echilibrul de
linkage.

LEGEA HARDY-WEINBERG
42 3.5 Verificarea condi ției împerecherii întâmpl ătoare. Testul χχ χχ2

Legea Hardy-Weinberg este folosit ă pentru verificarea condi ției împerecherii
întâmpl ătoare în popula țiile naturale. Experimentele de acest tip sunt dest ul de
simple în cazul caracterelor codominante sau cu dom inan ță incomplet ă și implic ă
compararea numerelor observate de genotipuri (respe ctiv fenotipuri) din fiecare
categorie cu cele estimate pentru situa ția împerecherii întâmpl ătoare. Dac ă numerele
observate corespund celor calculate cu ajutorul rel a ției Hardy-Weinberg, se
consider ă c ă popula ția este în echilibru genetic, deoarece datele arat ă c ă
genotipurile sunt rezultate prin împerechere întâmp l ătoare.
Pentru verificarea rezultatelor ob ținute cu cele estimate se folose ște testul χχ χχ2, care
se calculeaz ă conform rela ției:
( )
EEO2
2 −=∑ χ ,
unde O reprezint ă num ărul observat de genotipuri, iar E este num ărul estimat de
genotipuri. Este o sum ă deoarece se adun ă valorile ob ținute pentru fiecare clas ă
(categorie) de genotipuri în parte. Pentru fiecare clas ă de genotipuri, diferen țele
dintre numerele observate și cele estimate sunt ridicate la p ătrat și apoi sunt
împ ărțite la num ărul estimat.
Testarea ipotezei teoretice se face în mai multe et ape. În primul rând, se scrie în
detaliu ipoteza genetic ă, specificând num ărul de genotipuri (fenotipuri) observate.
Folosind legile probabilit ăților se fac predic ții explicite ale datelor estimate. Toate
datele se convertesc în numere. Pentru fiecare clas ă de genotipuri se calculeaz ă
valoare lui χ2 și se însumeaz ă ulterior valorile lui χ2 pentru toate clasele. Cu cât
num ărul de genotipuri observate este mai apropiat de nu m ărul estimat, χ2 are
valoare mai mic ă. Dac ă χ2 este 0, atunci num ărul observat se potrive ște perfect cu
previziunile.
Pentru interpretarea rezultatelor se folosesc grafi ce sau tabele ( Tabel 3.1 ), care
con țin valorile ce reflect ă potrivirea ( χ2) și probabilitatea ca o anumit ă nepotrivire între
valorile observate și cele estimate s ă se datoreze întâmpl ării, presupunând ca
ipoteza de lucru este corect ă. În practic ă, valorile critice ale probabilit ăților sunt 0,05
(5%) și 0,01 (1%). Pentru valori mai mari de 0,05 ipoteza este acceptat ă, diferen țele
între datele observate și cele estimate sunt nesemnificative. Pentru interv alul 0,05-
0,01 ipoteza este respins ă, deoarece diferen țele sunt semnificative, iar pentru valori

LEGEA HARDY-WEINBERG
43 ale probabilit ăților mai mici de 0,01 se consider ă c ă deosebirile sunt înalt
semnificative, ipoteza fiind, de asemenea, respins ă.
Tabel 3.1 Valorile χ2
Probabilit ăți
GL 0.995 0.99 0.975 0.95 0.90 0.10 0.05 0.025 0.01 0.005
1 – – 0.001 0.004 0.016 2.706 3.841 5.024 6.635 7.879
2 0.010 0.020 0.051 0.103 0.211 4.605 5.991 7.378 9.210 10.597
3 0.072 0.115 0.216 0.352 0.584 6.251 7.815 9.348 11.345 12.838
4 0.207 0.297 0.484 0.711 1.064 7.779 9.488 11.143 13.277 14.860
5 0.412 0.554 0.831 1.145 1.610 9.236 11.070 12.833 15.086 16.750
6 0.676 0.872 1.237 1.635 2.204 10.645 12.592 14.449 16.812 18.548
7 0.989 1.239 1.690 2.167 2.833 12.017 14.067 16.013 18.475 20.278
8 1.344 1.646 2.180 2.733 3.490 13.362 15.507 17.535 20.090 21.955
9 1.735 2.088 2.700 3.325 4.168 14.684 16.919 19.023 21.666 23.589
10 2.156 2.558 3.247 3.940 4.865 15.987 18.307 20.483 23.209 25.188
11 2.603 3.053 3.816 4.575 5.578 17.275 19.675 21.920 24.725 26.757
12 3.074 3.571 4.404 5.226 6.304 18.549 21.026 23.337 26.217 28.300
13 3.565 4.107 5.009 5.892 7.042 19.812 22.362 24.736 27.688 29.819
14 4.075 4.660 5.629 6.571 7.790 21.064 23.685 26.119 29.141 31.319
15 4.601 5.229 6.262 7.261 8.547 22.307 24.996 27.488 30.578 32.801
16 5.142 5.812 6.908 7.962 9.312 23.542 26.296 28.845 32.000 34.267
17 5.697 6.408 7.564 8.672 10.085 24.769 27.587 30.191 33.409 35.718
18 6.265 7.015 8.231 9.390 10.865 25.989 28.869 31.526 34.805 37.156
19 6.844 7.633 8.907 10.117 11.651 27.204 30.144 32.852 36.191 38.582
20 7.434 8.260 9.591 10.851 12.443 28.412 31.410 34.170 37.566 39.997
21 8.034 8.897 10.283 11.591 13.240 29.615 32.671 35.479 38.932 41.401
22 8.643 9.542 10.982 12.338 14.041 30.813 33.924 36.781 40.289 42.796
23 9.260 10.196 11.689 13.091 14.848 32.007 35.172 38.076 41.638 44.181
24 9.886 10.856 12.401 13.848 15.659 33.196 36.415 39.364 42.980 45.559
25 10.520 11.524 13.120 14.611 16.473 34.382 37.652 40.646 44.314 46.928
26 11.160 12.198 13.844 15.379 17.292 35.563 38.885 41.923 45.642 48.290
27 11.808 12.879 14.573 16.151 18.114 36.741 40.113 43.195 46.963 49.645
28 12.461 13.565 15.308 16.928 18.939 37.916 41.337 44.461 48.278 50.993
29 13.121 14.256 16.047 17.708 19.768 39.087 42.557 45.722 49.588 52.336
30 13.787 14.953 16.791 18.493 20.599 40.256 43.773 46.979 50.892 53.672

În interpretarea lui χ2 trebuie s ă se țin ă cont de num ărul de clase genotipice. Fiecare
test χ2 este asociat cu un num ăr de grade de libertate , care se refer ă la num ărul de
clase, care variaz ă independent. În popula țiile naturale, spre deosebire de popula țiile
rezultate în urma împerecherilor întâmpl ătoare, frecven țele alelice nu au valori
predictibile teoretic. Ele se calculeaz ă din datele observate și din aceast ă cauz ă se

LEGEA HARDY-WEINBERG
44 pierde un grad de libertate. Ca regul ă general ă, num ărul de grade de libertate este,
în aceast ă situa ție, egal cu diferen ța dintre num ărul de clase genotipice (fenotipice) și
num ărul de alele.
Pentru a ilustra acest lucru vom utiliza datele din Tabelul 3.2 , care reprezint ă
repartizarea grupelor de sânge MN într-un e șantion de 140 de persoane, precum și
modul de calcul al valorii χ2. Dup ă cum reiese din tabel, valorile observate reprezint ă
num ărul corespunz ător de genotipuri din fiecare clas ă, iar valorile estimate rezult ă
din predic ția conform c ăreia genotipurile se întâlnesc cu frecven țele p2, 2pq, q 2. De
aceea, pentru început se calculeaz ă frecven țele alelelor M și N din datele observate:
( ) ( )
( ) 243 , 0 757 , 01757 , 0 328 , 021593 , 0140 46
21
140 83
= −=== + =

+ ==
q Nfp Mf
Aceste frecven țe sunt, apoi, utilizate pentru estimarea frecven țelor genotipice,
presupunând c ă împerecheerea este întâmpl ătoare:
( ) ( )
( ) ( )( )
( ) ( ) 059 , 0 243 , 0368 , 0 243 , 0 757 , 02 2573 , 0 757 , 0
2 22 2
= = == = == = =
q NN fpq MN fp MM f

Tabel 3.2 Utilizarea testului χ2 pentru verificarea echilibrului Hardy-Weinberg în privin ța
frecven țelor genotipice pentru locusul MN într-un e șantion de 140 de persoane
Clase genotipice (fenotipice)
MM MN NN Total
Numere
observate 83 46 11 140
Propor ții
estimate p2
0,573 2pq
0,368 q2
0,059 1
1
Numere estimate 80,2 51,5 8,3 140
(O – E) 2/E 0,098 0,587 0,878 χ2=1,56

Chiar înainte de a calcula valorile corespunz ătoare testului χ2, se observ ă o bun ă
corela ție între datele observate și cele calculate. Valoarea de 1,56 calculat ă pentru χ2
corespunde unei probabilit ăți între 0,2 și 0,3, ceea ce indic ă c ă între valorile
observate și estimate nu exist ă diferen țe semnificative. În acest caz avem doar un
singur grad de libertate, iar ipoteza conform c ăreia popula ția se împerecheaz ă
întâmpl ător se confirm ă. Folosirea testului χ2 pentru verificarea prezum ției ipotezei
împerecherii întâmpl ătoare pare oarecum circular ă, deoarece datele observate sunt

LEGEA HARDY-WEINBERG
45 folosite, a șa cum am amintit anterior, pentru calcularea frecve n țelor genotipice
estimate.
În general, testul χ2 detecteaz ă doar devia țiile mari și, din aceast ă cauz ă, o bun ă
potrivire a rezultatelor nu trebuie supraestimat ă. Este posibil ca, în popula țiile
naturale, s ă fie înc ălcate una sau mai multe prezum ții (inclusiv cea legat ă de
împerecherea întâmpl ătoare) și cu toate acestea s ă nu apar ă devia ții suficient de
mari de la frecven ța genotipic ă a șteptat ă, astfel încât s ă fie detectate cu ajutorul
testului χ2.

EXERCI ȚII ȘI PROBLEME

1. Într-o popula ție genotipurile AA, Aa și aa au urm ătoarele frecven țe: 0,6, 0.4 și
respectiv 0. Dac ă popula ția se împerecheaz ă la întâmplare, ce propor ție din
totalul împerecherilor va fi între indivizi cu geno tipuri diferite?

2. Într-o alt ă popula ție, genotipurile AA, Aa și aa au urm ătoarele frecven țe: 0,1, 0,2
și respectiv 0,7. Dac ă popula ția se împerecheaz ă întâmpl ător, ce propor ție din
totalul împerecherilor va fi între indivizi cu acel a și genotip?

3. Dac ă genotipul AA este letal în stadiul embrionar, iar genotipul aa este complet
viabil și steril, ce frecven țe genotipice se vor g ăsi la adul ți într-o popula ție aflat ă în
echilibru care con ține alelele A și a? Este necesar s ă ținem cont de condi ția
împerecherii întâmpl ătoare?

4. Câte alele A și a sunt prezente într-un e șantion de organisme format din 10
indivizi AA, 15 indivizi Aa și 4 indivizi aa. Care este frecven ța alelic ă în aceast ă
prob ă?

5. Care dintre urm ătoarele frecven țe genotipice AA, Aa și aa satisfac principiul
Hardy-Weinberg?
a) 0.25, 0.50, 0.25
b) 0.36, 0,55, 0.09
c) 0.49, 0.42, 0.09
d) 0.64, 0.27, 0.09
e) 0.29, 0.42, 0.29

6. Dac ă frecven ța unui genotip homozigot dominant într-o popula ție cu împerechere
întâmpl ătoare este 0,09, care este frecven ța alelei dominante? Care este
frecven ța combinat ă a tuturor celorlalte alele ale acestei gene?

7. Maladia Hartnup este o boal ă recesiv ă autozomal ă ce afecteaz ă transportul
intestinal și renal al aminoacizilor. Frecven ța nou-născu ților afecta ți este de 1 la
14.000. Presupunând c ă împerecherea este întâmpl ătoare, care este frecven ța
heterozigo ților?

8. La o anumit ă specie de plante ierboase, capacitatea de a cre ște pe soluri
contaminate cu nichel este determinat ă de o alel ă dominant ă.

LEGEA HARDY-WEINBERG
46 a) Dac ă 60% dintre semin țele unei popula ții cu împerechere întâmpl ătoare
au capacitatea de a germina pe soluri contaminate, care este frecven ța
alelei dominante?
b) Dintre plantele care germineaz ă, ce propor ție sunt homozigote?

9. Dac ă 36% din persoanele care formeaz ă o popula ție cu împerechere
întâmpl ătoare au grupa O și 45% A, ce procente sunt a șteptate pentru tipul B și
AB?

10. Într-o popula ție de pigmei din Africa Central ă, frecven ța alelelor care determin ă
grupele sanguine ABO au fost estimate astfel: l – 0 .74, L A – 0.16 și L B – 0.10.
Presupunând c ă împerecherea este întâmpl ătoare, care sunt frecven țele
așteptate pentru genotipurile și fenotipurile ABO?

11. Într-o popula ție uman ă, 16% din persoanele testate au fost Rh-/Rh- (condi ție
recesiv ă). Ce frac ție din popula ția Rh+ este homozigot ă?

12. Care este frecven ța alelei recesive într-o popula ție aflat ă în echilibru Hardy-
Weinberg în care heterozigo ții sunt de 10 ori mai mul ți decât homozigo ții recesivi?

13. Dac ă un caracter recesiv X-linkat este prezent la 2% di ntre masculii unei popula ții
cu împerechere întâmpl ătoare, care este frecven ța caracterului la femele? Care
este frecven ța femelelor purt ătoare?

14. Într-o popula ție de Drosophila meleanogaster alela X-linkat ă care determin ă
culoarea galben ă a corpului este prezent ă în genotipuri cu o frecven ță
caracteristic ă pentru împerecherea întâmpl ătoare. Frecven ța alelei recesive este
0,2. Care este num ărul de fenotipuri galbene și s ălbatice a șteptate pentru 1000
de femele și 1000 de masculi?

15. Ar ăta ți c ă pentru un locus cu 2 alele, raportul A 1A2/A 2A2 este 2(1-q)/q. Calcula ți
acest raport pentru q=0,2, q=0,02 și q=0,002.

16. Fenotipurile alcool dehidrogenazei la Phlox cuspidata sunt determinate de alelele
codominante ale unei singure gene. Într-un e șantion de 35 de plante s-au ob ținut
urm ătoarele rezultate:
Genotip AA AB BB BC CC AC
Num ăr 2 5 12 10 5 1
Care sunt frecven țele alelelor A, B și C în acest e șantion?

17. La caucazieni l ățimea frun ții, care cre ște cu vârsta (uneori pân ă la chelire
complet ă), se datoreaz ă unei alele dominante la b ărba ți și recesiv ă la femei.
Frecven ța alelei ce determin ă chelia este de aproximativ 0,3. Presupunând c ă
împerecherea este întâmpl ătoare, ce frecven țe de fenotipuri cu chelie și f ără sunt
așteptate la b ărba ți și la femei?

18. Într-un e șantion de 35 de exemplare de Phlox roemariana pentru formele
electroforetice ale fosfoglucoizomeraza s-au observ at urm ătoarele genotipuri:
2AA, 13AB și 20BB.
a) Care sunt frecven țele alelelor A și B?
b) Presupunând c ă împerecherea este întâmpl ătoare, care sunt numerele
așteptate pentru fiecare genotip?

LEGEA HARDY-WEINBERG
47
19. 300 de plante au fost examinate electroforetic pentru o enzim ă care variaz ă din
punct de vedere al mobilit ății și s-au ob ținut urm ătoarele rezultate: 7 plante cu
genotip FF, 106 cu genotip FS, 187 cu genotip SS. C are este frecven ța alelelor F
și S. Care sunt numerele a șteptate ale celor 3 genotipuri, presupunând c ă
împerecherea este întâm ăpl ătoare? Verifica ți ipoteza folosind testul χ2.

20. Într-o popula ție care se împerecheaz ă întâmpl ător se g ăsesc n alele cu frecven țe
egale. Care este frecven ța a șteptat ă a heterozigo ților?

21. 3 popula ții diferite, polimorfe pentru alelele A și a sunt reprezentate de
urm ătoarele genotipuri:
AA Aa Aa Total
5 60 75 140
10 50 80 140
15 40 85 140
Aplicând testul χ2, care dintre popula ții este mai aproape de echilibrul Hardy-
Weinberg? Deviaz ă vreuna de la acest echilibru?

22. Într-o popula ție aflat ă în echilibru Hardy-Weinberg pentru o alel ă recesiv ă cu
frecven ța q, ce valori trebuie s ă aib ă q pentru ca raportul purt ători/organisme
afectate s ă fie egal cu: 10, 100 și 1000?

23. Studiul privind culoarea la 2 cirezi de vite a furnizat urm ătoarele date:
Cireada 1: 112 ro șii 56 b ălțate 32 albe
Cireada 2: 98 ro șii 84 b ălțate 18 albe
Care ciread ă se conformeaz ă și care nu împerecherii întâmpl ătoare?

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
48

4. ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG. ÎMPERECHEREA
NEÎNTÂMPL ĂTOARE

Pentru ca echilibrul Hardy-Weinberg s ă fie valabil trebuie îndeplinite urm ătoarele
cerin țe: împerechere întâmpl ătoare, popula ție mare, infinit ă, genotipuri egal viabile și
fertile, f ără migra ție și muta ții. Aceste condi ții nu pot fi niciodat ă atinse într-o popula ție
natural ă pe perioade lungi de timp. Totu și, numeroase popula ții întrunesc aceste
condi ții pe durata de câteva genera ții și, din aceast ă cauz ă, legea Hardy-Weinberg
poate fi considerat ă util ă în practic ă. Este suficient ca popula ția s ă fie mare,
împerecherea aproximativ întâmpl ătoare, iar muta țiile și migra ția neglijabile.
În mod normal, în popula țiile naturale, frecven ța alelic ă este supus ă constant unor
for țe care o modific ă: drift genetic, migra ție, muta ții, selec ție natural ă. De asemenea,
împerecherile neîntâmpl ătoare influen țeaz ă și modific ă, în timp, frecven țele
genotipice. În acest capitol vom discuta despre efe ctele la nivel individual și
popula țional ale consangviniz ării.

4.1 Consangvinizarea

Consangvinizarea reprezint ă unirea sexual ă a indivizilor înrudi ți (de exemplu: p ărin ți-
fii, frate-sor ă, veri de gradul I). Termenul de consangvin înseamn ă de acela și sânge.
Dup ă unii cercet ători, consangvinizarea este o form ă particular ă a împerecherii
asortative pozitive. Spre deosebire de aceasta, con sangvinizarea afecteaz ă toate
genele, nu numai pe cele care determin ă similaritatea fenotipic ă, în acest caz fiind
vorba de o similaritate genotipic ă.
Consangvinizarea rezult ă din dou ă situa ții distincte:
– alegerea sistematic ă a rudelor ca parteneri de împerechere,
– împerechere neîntâmpl ătoare în popula țiile care au suferit o reducere
considerabil ă a efectivului apt de reproducere.
Consecin ța consangviniz ării este reducerea heterozigo ției , înso țit ă evident de
cre șterea homozigo ției. Dup ă cum am ar ătat în capitolul 2, cea mai evident ă
descre ștere a heterozigo ției se întâlne ște în autopolenizare, când aceasta se reduce
la jum ătate la fiecare genera ție. Consangvinizarea poate duce în final la ob ținerea de

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
49 linii pure, care adeseori sunt mai pu țin viguroase. Acest fenomen este cunoscut sub
numele de depresiune consangvin ă.
Indivizii înrudi ți sunt acei indivizi care au ancestori comuni, adic ă printre ancestorii
unuia se g ăsesc unul sau mai mul ți ancestori ai celuilalt. Cu alte cuvinte, au alele
identice prin origine , care sunt còpii ale aceluia și ADN ancestral.
Identitatea prin origine este un concept de baz ă în descrierea cantitativ ă a rela țiilor
dintre indivizi înrudi ți, care cuantific ă rela țiile consangvine. Trebuie subliniat faptul c ă,
aceast ă identitate nu ține de tipul alelelei, ci de provenien ța ei.
Într-un genotip pot exista mai multe alele identice , dar originea lor poate fi diferit ă.
Din aceast ă cauz ă distingem dou ă tipuri de homozigotare:
– autozigotarea, care reprezint ă homozigotarea în care cele dou ă alele sunt
identice și provin din acela și ancestor,
– alozigotarea, respectiv homozigotarea în care cel e dou ă alele sunt identice,
dar neînrudite.
Consangvinizarea este dependent ă de m ărimea popula țiilor; cu cât popula ția este
mai mic ă, cu atât rela țiile dintre parteneri sunt mai strânse. În popula țiile cu efective
reduse rela țiile sunt strânse, chiar dac ă partenerii sunt ale și la întâmplare. Deci,
mărimea popula ției este important ă în acumularea consangviniz ării. Într-o popula ție
finit ă toate perechile posibile au la un moment dat în as cenden ță un str ămo ș comun
(unul sau mai mul ți), indiferent dac ă se evit ă sau nu consangvinizarea.

4.2 M ăsurarea consangviniz ării

Consangvinizarea produce efecte asupra individului, dar și asupra popula ției în
ansamblul ei. Pentru m ăsurarea lor, în practic ă, se întâlnesc câteva posibilit ăți, îns ă,
ele nu sunt compatibile unele cu altele, pentru c ă m ăsoar ă procese biologice diferite.
Cu toate acestea, toate determin ările privind intensitatea consangviniz ării și efectele
pe care le genereaz ă, se reg ăsesc sub denumirea de coeficient de
consangvinizare. Din aceast ă cauz ă, rezultatele și interpretarea lor creaz ă confuzie.
Pentru a putea sistematiza datele cu privire la ace st tip de împerechere
neîntâmpl ătoare, vom analiza consangvinizarea prin prisma efe ctului asupra
individului, m ăsurând coeficientul de consangvinizare cu ajutorul pedigreeului și, de
asemenea, la nivel popula țional, prin intermediul estim ării abaterilor de la legea
Hardy-Weinberg.

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
50 4.2.1 Calcularea coeficientului de consangvinizare din pedigree
Descenden ții împerecherilor între indivizi înrudi ți se numesc descenden ți
consangvini și pot avea cele dou ă alele ale aceleia și gene identice ca origine,
provenind din ancestor comun. Din aceast ă cauz ă, coeficientul de consangvinizare
(F), calculat pe baza rela țiilor eviden țiate din analiza pedigree-ului, poate fi denumit și
coeficient de înrudire .
Coeficientul de consangvinizare a fost pentru prima dat ă definit de Segal Wright, unul
dintre întemeietorii Geneticii popula țiilor, în 1922, ca m ăsur ă a intensit ății
consangviniz ării.
F reprezint ă probabilitatea ca dou ă alele ale unei gene de la un anumit individ s ă fie
identice prin origine dintr-un ancestor comun , deci, probabilitatea ca descenden ții
unei împerecheri s ă fie homozigo ți datorit ă identit ății de origine pentru un locus
autozomal ales aleator. F nu reprezint ă o m ăsur ă direct ă a homozigo ției, deoarece
dou ă alele pot forma un genotip homozigot și din alte motive (de exemplu prin
alozigotare).
Coeficientul de consangvinizare ia valori între 0 și 1. Când F=0 nu exist ă ancestori
comuni, nici un locus nu con ține alele identice prin origine. Valoarea 0 este va labil ă și
pentru situa țiile când, cu mai mult de zece genera ții în urm ă a existat un ancestor
comun. Valoarea F=1 arat ă c ă to ți locii con țin gene identice prin origine, situa ție care
ar putea fi valabil ă doar în cazul liniilor pure.
Coeficientul de consangvinizare este dependent de n um ărul și localizarea
ancestorilor comuni în pedigree și se poate calcula ținând cont de gradul de
rudenie .
Gradul de rudenie este reprezentat ca k



21, unde 21 este valoarea care reflect ă
propor ția în care are loc transmiterea caracterelor eredit are de la p ărin ți la
descenden ți, conform primei legi a lui Mendel, știut fiind c ă un individ prime ște în
mod egal gene de la ambii p ărin ți. k reprezint ă num ărul de genera ții dintre indivizi,
așa încât, cu fiecare nou ă genera ție gradul de rudenie se reduce la jum ătate.
În cele ce urmeaz ă, ne propunem s ă demonstr ăm cum se calculeaz ă coeficientul de
consangvinizare (F) pentru un individ X, rezultat în urma împerecherii între fra ți vitregi
(Figura 4.1 ). Se pune urm ătoarea întrebare: care este probabilitatea ca indiv idul X s ă
mo șteneasc ă dou ă alele identice ca origine (alelele A1 sau A2) de l a ancestorul
comun (notat A în Figura 4.1 )? Pentru a r ăspunde la întrebare not ăm:
22 11 AA AA X P P F + = ,

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
51 unde F=coeficientul de consangvinizare pentru individul X, PA1A1 reprezint ă
probabilitatea ca individul X s ă fie homozigot pentru alela A1, iar PA2A2 este
probabilitatea s ă fie homozigot pentru alela A2. Astfel, F este o sum ă de probabilit ăți,
deoarece cele dou ă evenimente (ca X s ă fie homozigot pentru A1 sau pentru A2) se
exclud reciproc.

Figura 4.1 Reprezentarea grafic ă a unui pedigree ce ilustreaz ă rela ția consangvin ă între fra ți
vitregi. A este ancestorul comun pentru indivizii D și E, iar X este individul rezultat în urma
acestei rela ții.

Pentru a calcula F X, trebuie, a șadar, cuantificate cele dou ă probabilit ăți.
()
( )()
( )
( )
( )( )
( )2 2
222 2
11
21
2121
21
⋅ =⋅ =
AAAA
PP

Valoarea ()
( )2
21arat ă c ă dou ă genera ții separ ă individul consangvin X de ancestorul
comun, respectiv individul A. Este un produs de probabilit ăți, întrucât sunt dou ă
evenimente simultane, adic ă X mo ștene ște o alel ă A1 de la ancestorul comun prin
individul D, iar cealalt ă alel ă A1 prin individul E. În aceast ă situa ție,
()
( )()
( )()
( )()
( ) 81
16 1
16 1
21
21
21
212 2 2 2
= + = ⋅ + ⋅ =Fx
Ca urmare, pentru împerecherile consangvine dintre fra ții vitregi, coeficientul de
consangvinizare are valoarea 81.
Pentru calculul coeficientului de consangvinizare s e parcurg câteva etape, care pot
reprezenta o modalitate prescurtat ă de calcul. Exemplific ăm acest lucru prin calculul
coeficientului de consangvinizare în cazul unui ind ivid rezultat în urma împerecherii
între fra ți ( Figura 4.2 ).

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
52 ( a) ( b) ( c)

Figura 4.2 Reprezentarea grafic ă a unui pedigree ce ilustreaz ă rela ția consangvin ă între
fra ți. A și B sunt ancestorii comuni (a). Cele dou ă bucle ce pleac ă de la ancestorii comuni
spre individul consangvin X (b și c)

În prima etap ă, se identific ă ancestorul comun. Spre deosebire de cazul împerech erii
între fra ți vitregi în care aveam un singur ancestor comun, î n acest caz exist ă doi
ancestori comuni, care sunt bunicii individului X. De la ancestorii comuni pleac ă dou ă
bucle care converg spre X.
În cea de a dou ă etap ă, se num ără indivizii din fiecare bucl ă (n). În acest exemplu
avem cîte trei indivizi în fiecare dintre cele dou ă bucle. (Aten ție, nu se num ără
niciodat ă individul consangvin).
În ultima etap ă se calculeaz ă valoarea ()
( )n
21pentru fiecare bucl ă în parte și se
însumeaz ă rezultatele. Astfel, pentru individul consangvin X , rezultat în urma
împerecherii dintre fra ți
()
( )()
( ) 41
81
81
21
213 3
=+= + =XF
Se observ ă c ă valoarea coeficientului de consangvinizare pentru împerecherile între
fra ți este mai mare decât în cazul împerecherilor între fra ți vitregi. Alte valori sunt:
– ¼ p ărin ți-copii, fra ți
– 1/8 fra ți vitregi, unchi-nepo ți, dublu veri primari
– 1/16 veri primari.
Trebuie remarcat c ă F calculat din pedigree se refer ă la individ nu la popula ție în
ansamblul ei.

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
53 4.2.2 Calcularea coeficientului de consangvinizare pentru o popula ție natural ă
S. Wright, unul dintre întemeietorii Geneticii popu la țiilor, a inventat o modalitate de
cuantificare a îndep ărt ării de echilibrul Hardy-Weinberg în condi țiile în care se încalc ă
condi ția împerecherii întâmpl ătoare.
Frecven țele genotipice a șteptate în popula țiile cu împerecherile întâmpl ătoare sunt
p2, 2pq, q 2. Datorit ă consangviniz ării, frecven ța heterozigo ților se reduce cu un
procent care depinde de coeficientul de consangvini zare F. În aceast ă situa ție
frecven ța heterozigo ților 2pq devine 2pq – 2Fpq. Din aceast ă valoare 2Fpq, o
jum ătate se duce la o categorie de homozigo ți, iar cealalt ă jum ătate la a doua
categorie de homozigo ți. În popula ția respectiv ă, frecven țele genotipice devin:
p2 + Fpq 2pq – 2Fpq q2 + Fpq
Dac ă heterozigo ții sunt elimina ți total din popula ție, adic ă F=1 , homozigo ții se vor
găsi în popula ție cu urm ătoarea frecven ță :
( )p qpp pq p pq p =+ = + =⋅ +2 21 pentru unul dintre genotipuri.
În acela și mod se modific ă și frecven ța celuilalt genotip:
( )q pqq pq q pq q = + = + =⋅ +2 21
Se observ ă c ă frecven ța homozigo ților devine egal ă cu frecven ța alelic ă
corespunz ătoare. Totu și, în popula țiile naturale exist ă grade diferite de identitate
alelic ă prin origine, ceea ce înseamn ă c ă F ia valori intermediare între 0 și 1. Chiar și
atunci când ancestorul comun este necunoscut, coefi cientul de consangvinizare se
poate calcula pe baza valorii heterozigo ției și a m ărimii popula ției. Trebuie subliniat
că heterozigo ția descre ște cu un factor ce depinde de m ărimea popula ției și poate fi
apreciat ă mai u șor în popula țiile hermafrodite, îns ă nu este imposibil de estimat nici
în celelalte popula ții.
Sc ăderea num ărului de heterozigo ți poate merge pân ă la eliminarea lor total ă, chiar
dac ă împerecherea este întâmpl ătoare. În popula țiile mici nu se poate vorbi despre o
situa ție de echilibru nici m ăcar pentru perioade scurte de timp.
Tabelul 4.1 prezint ă modul în care variaz ă frecven țele genotipice în popula țiile
naturale cu împerechere întâmpl ătoare care prezint ă grade diferite de
consangvinizare.

Exemplu 4.1
Dac ă consangvinizarea este singurul factor care modific ă structura genetic ă a unei
popula ții, care este coeficientul de consangvinizare a une i popula ții în care
genotipurile AA, Aa și aa se întâlnesc cu frecven țele 0,752, 0,096 și 0,152?

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
54 Rezolvare : Frecven ța heterozigo ților în condi ții de consangvinizare poate fi notat ă:
) 1 ( 2 F pq H − = .
Rezolvând ecua ția pentru F (coeficientul de consangvinizare) avem:
pq HF21 =− sau pq HF21−=
În aceast ă popula ție H este 0,096, iar frecven ța alelic ă poate fi calculat ă dup ă cum
urmeaz ă:
( )
2 , 0 8 , 0 18 , 0 096 , 021752 , 021
= −== + = +=
qH Dp
Înlocuind cu aceste valori, putem calcula coeficien tul de consangvinizare:
( )( )7 , 02 , 08 , 02096 , 01 = −=F

Tabel 4.1 Frecven țe genotipice în popula ții cu împerechere întâmpl ătoare și cu grade variate
de consangvinizare
Frecven țe genotipice Num ărul genera țiilor de
consangvinizare Coeficientul
de
consangvini-
zare AA Aa aa
Nici una (echilibru Hardy-Weinberg) F=0 p2 2pq q2
Una sau mai multe 0<F<1 p2+Fpq 2pq(1-F) q2+Fpq
Num ăr infinit (homozigotare complet ă) F=1 p2+pq=p 0 q2+pq=q

4.3 Efectele consangviniz ării

În mod evident, consangvinizarea produce modific ări care se observ ă atât la nivelul
individului, cât și la nivelul popula ției. Efectele ei difer ă în func ție de sistemul normal
de împerechere al organismelor, în sensul c ă, într-un fel se manifest ă la plantele care
autopolenizeaz ă și în alt fel în popula țiile umane.
Efectele sunt legate în principal de homozigotarea alelelor rare recesive, explicând,
spre exemplu, în popula țiile umane, frecven ța maladiilor recesive la descenden ții
împerecherilor consangvine.
La om consangvinizarea este rar ă datorit ă conven țiilor sociale și religioase. Apare
doar în anumite condi ții și, în special, între rude îndep ărtate; cele mai frecvente sunt
căsătoriile între rude de gradul II și III. Este, totu și, întâlnit ă în anumite comunit ăți

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
55 religioase izolate, având, de multe ori drept conse cin ță avorturi spontane, malforma ții
congenitale sau inciden ță crescut ă a maladiilor ereditare.
O asemenea situa ție a ap ărut în cadrul sectei Amish din Pennsylvania, SUA, u nde,
datorit ă naturii izolate a grupului, c ăsătoriile sunt retrânse la un efectiv popula țional
redus. În aceast ă comunitate se întâlne ște, ca urmare, un nivel ridicat al
consangviniz ării și respectiv al homozigot ării, chiar dac ă nu întotdeauna au fost
implicate persoane înrudite. Studii medicale au ar ătat c ă anumite maladii recesive se
reg ăsesc cu o frecven ță ridicat ă, comparativ cu popula țiile învecinate. De exemplu,
sindromul Ellis van Creveld, care este o form ă rar ă de nanism, caracterizat ă și prin
polidactilie și membre dispropor ționate, apare în secta Amish cu o frecven ță de
0,005, valoare mult mai mare, comparativ cu popula țiile învecinate.
Alte cercet ări au constatat c ă albinismul are în popula țiile cu împerechere
întâmpl ătoare o frecven ță de 1/20000, în timp ce în condi țiile consangviniz ării
frecven ța cre ște de 10 ori (1/2000).
Un studiu am ănun țit, realizat în cazul fenilcetonuriei a ar ătat c ă inciden ța bolii cre ște
cu gradul de consangvinizare; cu cât coeficientul d e consangvinizare este mai mare,
cu atât frecven ța bolii este mai înalt ă. Astfel, aceast ă inciden ță cre ște de la 1/10000
la indivizii neînrudi ți, la 7/10000 descenden ții verilor primari, la 13/10000 la
descenden ții fra ților vitregi, pân ă la 25/10000 la descenden ții împerecherilor între
fra ți.

Figura 4.3 Copil Amish cu sindrom Ellis van Creveld. Se observ ă membrele scurte și șase
degete la fiecare mân ă. To ți indivizii Amish cu acest sindrom sunt descenden ții unui singur
cuplu care a fondat comunitatea din Lancaster Count y, Pennsylvania în 1744.

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
56 Modificarea frecven ței caracterelor recesive în condi țiile consangviniz ării se observ ă
din analiza raportului:
qq F
qpqF q
RR
HW cons ) 1 (122−+=+= ,
unde R cons reprezint ă frecven ța genotipurilor homozigote recesive în condi ții de
consangvinizare, iar R HW în condi țiile împerecherii întâmpl ătoare. Aceast ă rela ție
cuantific ă modul în care împerecherea consangvin ă determin ă cre șterea frecven ței
homozigo ților recesivi peste frecven ța a șteptat ă conform legii Hardy-Weinberg. Dup ă
cum se observ ă, cre șterea homozigo ției este direct propor țional ă cu coeficientul de
consangvinizare, care variaz ă invers propor țional cu m ărimea popula ției. De aceea,
în popula țiile mari, F este apropiat de 0, modific ările în ceea ce prive ște frecven ța
homozigo ților fiind minore. În schimb, în popula țiile mici, F ia valori între 0 și 1, iar
frecven ța homozigo ților se modific ă vizibil.
Întrucât cre șterea homozigo ției este direct propor țional ă cu qq−1, consangvinizarea
are efect mai puternic atunci când caracterul este foarte rar, deci q (frecven ța alelei
recesive) tinde c ătre 0.
Consangvinizarea în sine nu este neap ărat d ăun ătoare. Dac ă, datorit ă întâmpl ării,
popula ția ini țial ă nu a avut gene recesive d ăun ătoare, împerecherile consangvine pot
să aib ă loc f ără a spori riscul apari ției maladiilor. Acesta se pare c ă este cazul
Egiptului antic, unde c ăsătoriile frate-sor ă erau frecvente. De asemenea, dac ă în
popula ție exist ă gene benefice recesive, consangvinizarea spore ște șansa exprim ării
acestora în combina ții homozigote.
Oricum, trebuie re ținut c ă, întotdeauna, consangvinzarea modific ă frecven țele
genotipice, nu frecven țele alelice , a șa cum se întâmpl ă în cazul driftului genetic,
migra ției, muta țiilor și selec ției naturale.

EXERCI ȚII ȘI PROBLEME

1. Secre ția excesiv ă a hormonilor sexuali masculini determin ă maturizarea sexual ă
prematur ă la b ărba ți și masculinizarea caracterelor sexuale la femeie. Bo ala se
nume ște sindrom androgenital. În Elve ția exist ă o form ă recesiv ă autozomal ă a bolii
care afecteaz ă aproximativ 1/5000 nou-n ăscu ți.
a) Presupunând c ă împerecherea este întâmpl ătoare, care este frecven ța
alelei recesive?
b) Care este frecven ța heterozigo ților purt ători?
c) Care este frecven ța a șteptat ă de persoane afectate în condi țiile
împerecherii între veri primari?

ABATERI DE LA LEGEA HARDY-WEINBERG
57
2. Galactosemia este o maladie autozomal ă recesiv ă asociat ă cu hipertrofia
ficatului, cataract ă, retardare mental ă. Printre descende ții unor indivizi neînrudi ți
frecven ța galactosemiei este de 8,5*10 -6. Care este frecven ța a șteptat ă în cazul
descenden ților verilor primari (F=1/16) și printre cei ai verilor de gradul II
(F=1/64)?

3. Care este probabilitatea ca o femel ă heterozigot ă s ă aib ă descenden ți
heterozigo ți în cazul unei gene autozomale cu 2 alele, ca urma re a împerecherii
întâmpl ătoare?

4. Determina ți coeficientul de consangvinizare al indivizilor di n diagrama al ăturat ă,
considerând c ă ancestorii comuni nu sunt consangvini.

5. Într-un e șantion de100 de persoane s-au g ăsit 14 indivizi MM, 32 MN și 54 NN.
Calcula ți coeficientul de consangvinizare.

6. 100 de persoane din SUA au fost testate pentru gru pele MN. Datele rezultate au
fost: MM-41, MN-38 și NN-21. Calcula ți coeficientul de consangvinizare.

7. Dac ă într-o popula ție cu 2 alele pentru un locus autozomal p=0,8 și q=0,2, iar
frecven ța heterozigo ților este 0,2, care este coeficientul de consangvin izare?

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
58

5. FOR ȚELE EVOLUTIVE CARE AC ȚIONEAZ Ă ÎN POPULA ȚIILE
NATURALE

Popula țiile sunt extrem de complexe, iar principiul Hardy- Weinberg ignor ă mare parte
a acestei complexit ăți. În primul rând nu sunt infinite ca efectiv, m ărimea lor este
rareori constant ă, iar numeroasele fluctua ții ale frecven ței alelice pot s ă apar ă pur și
simplu întâmpl ător. Popula țiile sunt supuse, de asemenea, ac țiunii unor for țe
evolutive sistematice (muta ții, migra ție și selec ție natural ă), care determin ă modific ări
neîntâmpl ătoare și orientate ale frecven ței alelice.
Modificarea frecven ței alelice reprezint ă modificarea constitu ției genetice a popula ției.
Deoarece, evolu ția poate fi definit ă ca o transformare cumulativ ă a structurii genetice
a popula ției, care determin ă cre șterea adaptabilit ății la mediul de via ță , procesul
fundamental în evolu ție îl reprezint ă modificarea frecven țelor alelice. Acest capitol
analizeaz ă diferitele for țe care modific ă frecven ța alelelor și care reprezint ă cheia
în țelegerii originii și men ținerii varia ției genetice în popula țiile naturale (Hartl 1987).

5.1 Driftul genetic întâmpl ător

Driftul genetic este un mecanism important în evolu ție și reprezint ă alterarea
frecven ței alelice ca rezultat al întâmpl ării. Se observ ă în toate popula țiile naturale,
dar efectul s ău este mai vizibil în popula țiile mici (100 de indivizi sau mai pu țin). Cu
cât popula ția este mai redus ă numeric, cu atât este mai susceptibil ă unor modific ări
întâmpl ătoare.
Așa cum am ar ătat în Cap. 3, legea Hardy-Weinberg descrie situa ția în care
frecven ța alelic ă se men ține constant ă de la o genera ție la alta. Driftul genetic
influen țeaz ă frecven ța alelic ă, distrugând echilibrul existent în popula țiile naturale.
Distrugerea acestui echilibru se face independent d e muta ții, migra ție sau selec ție
natural ă și se datoreaz ă doar întâmpl ării. Uneori sunt implicate unele modific ări ale
intensit ății selec ției naturale.
Driftul genetic se mai nume ște și deriv ă genetic ă, deoarece frecven țele alelice par s ă
pluteasc ă în deriv ă de-a lungul câtorva genera ții.
Modificarea frecven ței alelice sub ac țiunea driftului genetic nu este orientat ă,
direc ționat ă (cum se întâmpl ă în cazul celorlalte for țe evolutive), ci se face randomic.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
59 Mecanismul care st ă la baza driftului genetic este reprezentat de aleg erea
întâmpl ătoare a game ților în procesul de reproducere. De obicei doar o m ic ă frac ție
dintre game ți se va transforma în adul ți, iar aceast ă frac ție este întâmpl ătoare,
întrucât num ărul de game ți disponibili este, de obicei, mult mai mare decât num ărul
adul ților din genera ția urm ătoare. Chiar și în condi țiile în care nu exist ă un exces de
game ți, este posibil ca, în cazul organismelor heterozig ote, game ții care trec în
genera ția urm ătoare s ă fie de acela și tip. În ambele situa ții, nu toate alele parentale
sunt transmise descenden ților, iar acest lucru este mai evident în popula țiile cu
num ăr mic de descenden ți. Pentru popula țiile mari, procesul nu are efect vizibil,
întrucât natura randomic ă a procesului de selectare a game ților va tinde s ă p ăstreze
frecven ța alelic ă în jurul unei valori medii, care r ămîne constant ă în timp.

5.1.1 Consecin țele driftului genetic
Importan ța întâmpl ării în modificarea frecven țelor alelice se poate aprecia foarte u șor
dac ă în țelegem c ă echilibrul Hardy-Weinberg este un echilibru neutru , adic ă nu este
nici stabil, nici instabil.
Astfel, dac ă o popula ție mic ă se împerecheaz ă întâmpl ător, frecvențele genotipice
vor fi p2, 2pq și q2 atât timp cât p și q (frecven țele alelice) r ămân neschimbate. Dac ă
frecven țele alelice p și respectiv q se modific ă, adic ă p devine p’ , iar q devine q’ ,
frecven țele genotipice vor deveni p’ 2, 2p’q’ și q’ 2. Aceste valori se vor men ține la
rândul lor constante cât timp nu vor interveni al ți factori care s ă modifice p’ și q’ .
Ceea ce este îns ă esen țial, este faptul c ă nu se va mai reveni niciodat ă la condi țiile
ini țiale. Explica ția este legat ă de faptul c ă popula țiile naturale nu au memorie
genetic ă asupra st ării lor din genera țiile anterioare. Ca urmare, în condi țiile în care
frecven ța alelic ă s-a modificat datorit ă întâmpl ării, noua valoare p’ va depinde de
valoare p din genera ția anterioar ă, dar nu și de valoare p0 din genera țiile mai vechi,
care sunt practic irelevante. Cu timpul, frecven țele alelice se vor îndep ărta tot mai
mult de frecven ța ini țial ă, iar modific ările cauzate de driftul genetic tind s ă se
acumuleze.
În termeni matematici, aceste caracteristici se pot exprima astfel:
– media frecven țelor alelice nu se modific ă în timp, dar
– devia ția fa ță de medie (varian ța) cre ște cu timpul tot mai mult.
Cu alte cuvinte, când asupra lui p și q nu ac ționeaz ă for țe stabilizatoare, popula țiile
naturale deviaz ă tot mai mult în ceea ce prive ște frecven ța alelic ă, dar aceste
modific ări nu merg constant în aceea și direc ție. Spre exemplu, dac ă avem 3 popula ții

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
60 de organisme, cu aceea și m ărime a efectivului și cu aceea și frecven ță ini țial ă p și q a
alelelor A și respectiv a, doar pe seama întâmpl ării vor evolua astfel:
– o popula ție se va fixa pentru alela A (p = 1)
– a doua popula ție se va fixa pentru a (q = 1)
– a treia va re ține ambele alele, continuând s ă prezinte fluctua ții în ceea ce prive ște
frecven ța alelic ă.
Acest exemplu ilustreaz ă dou ă consecin țe importante ale driftului genetic:
1. descre șterea varia ției genetice în interiorul popula țiilor, deoarece dou ă dintre
popula ții devin homozigote ( AA sau aa );
2. cre șterea diferen țelor dintre popula ții, ca urmare a faptului c ă frecven țele alelice
au devenit divergente.
Aceste efecte au fost demonstrate într-un experimen t cu 107 popula ții de Drosophila
melanogaster , urm ărite pe parcursul a 19 genera ții. Fiecare genera ție a pornit cu 16
indivizi, 8 femele și 8 masculi, to ți heterozigo ți pentru dou ă alele care determin ă
culoarea ochilor (bw și bw 75 , alela bw pentru ochi maro și alela neutr ă bw 75 ) și a fost
men ținut ă la m ărime constant ă prin alegerea randomic ă a 8 femele și 8 masculi ca
părin ți pentru genera ția urm ătoare. Dup ă 19 genera ții, fiecare popula ție s-a fixat
pentru una sau alta dintre alele, iar unele popula ții prezentau varia ții mari în ceea ce
prive ște frecven ța alelelor, chiar dac ă în popula ție au fost p ăstrate ambele alele
(Figura 5.1 ).
Driftul genetic nu este limitat la speciile care au puțini descenden ți (cum sunt
popula țiile umane). Astfel, la plantele cu flori intervine întâmplarea atunci când
semin țele cad pe sol fertil sau nu, favorizând sau împied icând producerea de
descenden ți. La pe ști sau la broa ște, ponta depus ă este foarte mare, îns ă, doar o
mic ă parte din ea va ajunge la maturitate.
De asemenea, driftul genetic nu este limitat la ere ditatea nuclear ă. De exemplu,
acest proces poate explica de ce to ți avem mitocondrii mo ștenite de la o femeie
ancestral ă (a șa numita Eva mitocondrial ă). Acest lucru nu înseamn ă c ă a existat o
femeie unic ă, din care ne tragem to ți, ci faptul c ă, dintr-o popula ție de maximum
câteva sute de indivizi, din întâmplare, doar un se t de gene mitocondriale a fost
transmis descenden ților. Aceast ă teorie, de și are numero și adep ți, este înc ă în
discu ție.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
61

Figura 5.1 Efectele driftului genetic asupra 109 popula ții de Drosophila melanogaster
urm ărite pe parcursul a 19 genera ții (dup ă Elseth 1995).

5.1.2 Efectul gâtului de sticl ă și efectul fondatorului
În afar ă de selectarea aleatorie a game ților, întâmplarea este implicat ă și în alte dou ă
procese care modific ă frecven ța alelic ă: efectul gâtului de sticl ă și efectul
fondatorului.
Efectul gâtului de sticl ă ( bottleneck ) se observ ă în popula țiile naturale supuse
fluctua țiilor în ceea ce prive ște m ărimea efectivului. Aceste popula ții pot avea
diversitate genetic ă mare, dar, din anumite cauze pot suferi, periodic sau ocazional, o
reducere drastic ă a efectivelor.
Uneori aceste sc ăderi masive ale num ărului de indivizi se pot datora unor catastrofe
naturale (cutremure, inunda ții, incendii devastatoare). Este posibil ca indiviz ii
supravie țuitori s ă nu fie reprezentativi pentru popula ția din care provin și s ă difere
semnificativ din punct de vedere a compozi ției genetice de aceasta. Ca urmare, chiar
dac ă efectivul popula ției se reface, aceasta va include o varia ție genetic ă sc ăzut ă,
care, în timp, se poate reduce și mai mult ( Figura 5.2 ).

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
62 Efectul gâtului de sticl ă pare s ă fi reprezentat un mecanism important în stadiile
timpurii ale dezvolt ării popula țiilor umane, atunci când calamit ățile naturale au
decimat triburi întregi.
Așa s-a întâmplat și cu foca de Groenlanda, care a fost vânat ă foarte intens, pân ă
când în 1820 r ămăseser ă mai pu țin de 20 de exemplare. Actual exist ă aproximativ
30.000 de exemplare, dar care au o diversitate gene tic ă foarte sc ăzut ă. Cele 20 de
exemplare care au supravie țuit și care au ref ăcut numeric popula ția au fost mai mult
norocoase decât au avut o capacitate mai mare de su pravie țuire.

Figura 5.2 Reprezentare schematic ă a ”efectului gâtului de sticl ă” (bottleneck).

Efectul fondatorului . Uneori un grup mic de indivizi se desprinde dintr- o popula ție
mai mare și întemeiaz ă o nou ă popula ție. Ace ști indivizi provin de obicei din a șa
numitele specii pioniere, care colonizeaz ă noi teritorii (noi biotopi). Speciile
colonizatoare con țin, de obicei, doar o mic ă parte din varia ția genetic ă a popula ției
parentale și pot diferi considerabil în ceea ce prive ște frecven ța alelic ă de popula ția
parental ă din care provin. Efectul fondatorului a fost studi at și în unele comunit ăți
umane. De exemplu, acest mecanism este probabil res ponsabil pentru lipsa aproape
complet ă la indienii americani a grupei B de sânge. Ancesto rii lor au venit, se pare, în
grupuri mici din Asia, traversând strâmtoarea Berin g, la sfâr șitul erei glaciare, cu
aproximativ 10.000 de ani în urm ă.
Exist ă îns ă și exemple mai recente din popula țiile umane și nu numai. Astfel, unele
comunit ăți religioase, a șa cum sunt Dunkerii sau secta Amish din America de Nord,
au fost fondate de un num ăr mic de emigran ți din Europa Central ă și au r ămas
aproape complet izolate de zonele înconjur ătoare. Ca urmare, frecven ța grupelor de
sânge din sistemele ABO, Rh și MN este foarte diferit ă comparativ cu popula țiile din
jur, dar și cu popula ția din care au provenit.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
63 În Islanda, vacile actuale sunt descendentele unui num ăr mic de exemplare adus pe
insul ă cu mai mult de 100 de ani în urm ă. Constitu ția genetic ă a vacilor din Islanda
difer ă foarte mult în prezent de cea a “rudelor” din Norv egia, țara de origine, iar
diferen țele sunt în concordan ță cu cele prezise de driftul genetic.
În mod similar, numeroase insule din Oceanul Pacifi c au fost colonizate de câteva
exemplare de Drosophila melanogaster , iar popula țiile formate sunt, din punct de
vedere genetic, deosebit de uniforme.

5.1.3 Rolul driftului genetic în procesul evolutiv
Pentru explicarea evolu ției, s-a considerat mult timp c ă singurul mecanism implicat
este selec ția natural ă. Totu și, în anumite popula ții, unii loci sunt fixa ți pentru o alel ă
nefavorabil ă, deoarece intensitatea selec ției este insuficient ă pentru a „învinge” driftul
genetic, care a indus fixarea.
Cercet ătorii trebuie s ă r ăspund ă la dou ă întreb ări și în acela și timp la dou ă provoc ări:
1. Dac ă imensa varia ție genetic ă observat ă în popula țiile naturale este necorelat ă cu
supravie țuirea și reproducerea, putem considera driftul genetic înt âmpl ător ca
factor determinant al evolu ției?
2. Dac ă majoritatea modific ărilor afecteaz ă fitnessul, selec ția natural ă este for ța
conduc ătoare a evolu ției?
De și rolul driftului genetic nu poate fi demonstrat di rect, studiile la nivel molecular au
furnizat dovezi în sprijinul teoriei potrivit c ăreia acesta este un mecanism important în
evolu ție. Muta țiile observate la nivel molecular sunt în majoritat e neutre și, prin
urmare, nu se afl ă sub ac țiunea selec ției naturale. Astfel, singura cale prin care
muta țiile neutre se pot fixa în popula țiile naturale este driftul genetic.
Asupra acestor aspecte vom reveni în capitolul de E volu ționism molecular.
În concluzie, driftul genetic nu este direc ționat, orientat, efectele sale se cumuleaz ă
în timp și determin ă cre șterea diferen țelor genetice între popula țiile naturale și
sc ăderea variabilit ății genetice în interiorul popula țiilor. Exist ă, totu și, factori care
ac ționeaz ă pentru a preveni driftul genetic, respectiv m ărimea popula țiilor, muta țiile și
migra ția care împiedic ă fixarea prin înlocuirea alelelor pierdute, dar și acele tipuri de
selec ție natural ă care men țin diversitatea genetic ă.

5.2 Migra ția

Una dintre for țele evolutive care afecteaz ă, la fel ca driftul genetic, frecven ța alelic ă
este migra ția. Teoriile din Genetica popula țiilor se bazeaz ă pe popula ții mari, izolate,

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
64 în care indivizii au șanse egale de împerechere cu oricare membru de sex opus,
indiferent de localizarea lor geografic ă.
Aceast ă situa ție este imposibil de imaginat pentru c ă, organismele nu sunt
întotdeauna mobile și nu pot transmite (disemina) game ții pe arii foarte largi. Indivizii
afla ți la distan țe mari sunt izola ți unii de al ții și nu se pot împerechea. În plus, unele
organisme au tendin ța de agregare, dac ă nu din alte motive, cel pu țin din cauz ă c ă
valorific ă un habitat favorabil. De exemplu, numero și pe ști agreg ă în bancuri, iar
păsările formeaz ă stoluri. În timp ce membrii unor asemenea grupuri se
împerecheaz ă între ei, împerecherile dintre diferitele grupuri sunt mai pu țin frecvente
și depind de rata migra ției.
Este evident c ă, orice popula ție este subdivizat ă în popula ții locale , par țial izolate.
Aceste popula ții locale sunt cunoscute și sub denumirea de deme .
Subdivizarea popula țiilor permite tuturor for țelor evolutive (inclusiv migra ției) s ă
ac ționeze diferit pe tot cuprinsul arealului. În aceas t ă situa ție, popula țiile tind s ă
evolueze divergent în ceea ce prive ște frecven ța alelelor și, ca urmare, apar
diferen țieri genetice intrapopula ționale în func ție de m ărimea popula ției și
caracteristicile mediului înconjur ător. Subdivizarea popula țiilor este, astfel, un factor
important în generarea varia ției genetice, deoarece permite apari ția diferen țelor
genetice nu numai între indivizii aceleia și deme, ci și între diferitele deme ale
popula ției mai mari.

5.2.1 Efectele migra ției
Popula țiile naturale sunt repartizate heterogen în arealul speciei, dar nu sunt complet
izolate unele de altele. În mod normal exist ă un anumit schimb de gene între
popula țiile unei specii, chiar dac ă acest schimb are loc foarte rar, la scar ă de timp
geologic. Dac ă o popula ție, datorit ă evolu ției divergente, difer ă de restul popula țiilor
în ceea ce prive ște constitu ția genetic ă, un aflux de gene datorat migra ției va
contribui la remanierea genetic ă a popula ției și la limitarea tendin ței de evolu ție
divergent ă. Dintr-un anumit punct de vedere migra ția este asem ănătoare muta ției,
deoarece poate introduce noi alele într-o popula ție.
Fluxul migrator poate fi descris prin dou ă modele: modelul arhipelag și modelul
insul ă-continent.

Modelul arhipelag descrie fluxul multidirec ționat între diferitele popula ții și
corespunde fragment ării unei specii în unit ăți multiple, fiecare unitate popula țional ă

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
65 Popula ția receptor
A a
p →→ →→p’ q →→ →→q’

Popula ția
surs ă
A a
p m qm
Flux fiind apt ă s ă accepte imigran ți. Fluxul multidirec ționat determin ă cre șterea aportului
alelic în anumite popula ții și diminuarea acestui aport în alte popula ții.

Modelul insul ă-continent este mult mai simplu. În acest caz migra ția este
unidirec ționat ă și dezechilibrat ă. Ea se realizeaz ă de la o popula ție mare ( sursa sau
continentul ) spre una mai mic ă ( receptorul sau insula ).
Un exemplu, care corespunde acestui model, ar fi si tua ția negrilor americani în
perioada de sclavie. De și a avut loc un amestec între cele dou ă rase, deoarece
descenden ții împerecherilor au fost considera ți întotdeauna negri, se poate considera
că popula ția surs ă au fost albii, iar popula ția care a recep ționat fluxul de alele au fost
negrii.
Conform modelului, insula recep ționeaz ă un flux migrator constant, ai c ărui imigran ți
sunt sco și la întâmplare din popula ția de origine și au o frecven ță alelic ă echilibrat ă
pentru locusul luat în discu ție.
Să presupunem c ă avem o popula ție mare cu un locus autozomal cu dou ă alele A și
a și cu frecven țele alelice pm și respectiv qm și o popula ție mic ă cu acelea și dou ă
alele A și a, dar cu frecven țele p și respectiv q (Figura 5.3 ).

Figura 5.3 Modelul insul ă-continent, care ilustreaz ă migra ția unidirec ționat ă.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
66 În urma migra ției, frecven ța alelei A în genera ția urm ătoare în popula ția receptor ( p’ )
va depinde de :
– m = propor ția alelelor apar ținând indivizilor care au migrat, respectiv rata mi gra ției
și
– 1-m = propor ția alelelor din popula ția receptor, care apar ține indivizilor care nu au
migrat.
Astfel, dup ă migra ție:
pm mp pm ) 1 ( ' −+ = ,
unde mp m reprezint ă contribu ția popula ției mai mari, a imigran ților, în timp ce (1-m)p
este contribu ția popula ției mai mici, receptoare.
Este evident c ă modificarea frecven ței alelice este o consecin ță a ratei migra ției și a
diferen țelor între nativi și migratori în ceea ce prive ște frecven ța alelic ă.
Dup ă o genera ție de migra ție, modificarea frecven ței alelice, adic ă ∆p este:
ppp −=∆ '
Pornind de la aceast ă rela ție se poate calcula rata migra ției, dup ă cum urmeaz ă:
mmmm
pppmppm pp mp p mp pppm mp p
−∆−=− −=∆− −+ =∆− −+ =∆
) () 1 (

Migra ția continu ă se opune evolu ției divergente și, ca urmare, popula țiile locale devin
asem ănătoare din punct de vedere al frecven ței alelice. Dac ă migra ției nu i se opun
alte for țe evolutive se formeaz ă ansambluri omogene de popula ții locale.
Cu toate acestea, efectul de omogenizare al migra ției este foarte rar observat pentru
că intervin alte for țe evolutive, ca de exemplu selec ția natural ă. Presiunea selec ției
difer ă de la o subpopula ție la alta și induce adaptarea la condi țiile locale de mediu.
Este vorba de o selec ție diferen țiat ă, care determin ă compozi ția genetic ă a diferitelor
subpopula ții.
În fapt, chiar și o rat ă redus ă a migra ției este suficient ă pentru a preveni acumularea
nivelurilor înalte de diferen țiere genetic ă.
Unele restric ții în ceea ce prive ște schimbul de gene induc în anumite popula ții
conservarea caracterelor distincte. De exemplu, în popula țiile umane, schimbul
nerestrictiv de gene este împiedicat, uneori, prin bariere religioase, culturale, sociale
sau prin separare geografic ă.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
67 Efectul restric țion ării schimbului de gene este evident în cazul alelei L B, care este
absent ă sau prezent ă cu frecven ță foarte mic ă (5-10%) la nativii din Australia,
America de Nord și de Sud, se g ăse ște în procent de 10-15% (sau chiar mai pu țin) în
Africa și descre ște dup ă un gradient de la est la vest în Asia și Europa. Aceast ă
modificare gradat ă a frecven ței alelei L B, cu maximum 30% în Asia și minimum 5% în
Europa de Vest (chiar mai pu țin la popula ția basc ă din Pirinei) este rezultatul
migra ției triburilor asiatice în secolele V-VI. Gradientu l observat în cazul acestei alele
indic ă o ruptur ă a barierelor culturale, religioase, sociale în tim pul r ăzboaielor, iar
efectele acestei rupturi depind de lungimea perioad ei de contact dintre popula ția
nativ ă și invadatori.

Exemplu 5.1
Popula ția de culoare din Statele Unite are atât ancestori europeni, cât și africani.
Testele de sânge au ar ătat c ă frecven ța alelei aFy este 0,081 la negrii din New York,
0,43 la europeni și practic 0 la popula țiile africane. Estima ți frac ția de gene europene
prezente la descenden ții negrii din New York.
Rezolvare : Aceast ă situa ție corespunde modelului insul ă-continent, în care, prin
migra ție unidirec ționat ă, genele europene au fost incorporate într-o popula ție
african ă. Propor ția genelor europene (ale migratorilor) în popula ția neagr ă este de
fapt m.
p ppp
pppm
m m −−=−∆−='
În exemplul acesta p’, p și pm reprezint ă frecven ța alelei aFy la negrii din New York, la
africani și la europeni. Efectuând substitu țiile în ecua ția de mai sus:
188 , 00 43 , 00 081 , 0=−−=m
Astfel, aproximativ 19% dintre ancestorii popula ției negre din America de Nord sunt
proveni ți din Europa.

5.3 Muta țiile

Muta țiile sunt originea unor noi abilit ăți genetice și reprezint ă alter ări sau substituiri
ale materialului genetic. Ele constituie sursa fund amental ă a varia ției genetice în
popula țiile naturale, fiind esen țiale pentru evolu ție, de și, datorit ă ratei reduse cu care

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
68 apar sunt o for ță evolutiv ă relativ slab ă. Datorit ă muta țiilor, care determin ă înlocuirea
unei alele cu alta, frecven ța alelic ă în popula țiile naturale se modific ă.
Muta țiile pot s ă nu afecteze fenotipul și sunt întâlnite la nivelul oric ărui organism.
Muta țiile pot apare ca rezultat al proceselor celulare n ormale (de exemplu, erori
întâmpl ătoare în replicarea ADN) sau, ca rezultat al intera c țiunii cu mediul de via ță .
Exist ă numeroase posibilit ăți de clasificare a muta țiilor, pe baza unor criterii diferite.

1) Astfel, dup ă originea lor sunt spontane și induse (rezultate sub ac țiunea agen ților
mutageni fizici, chimici și biologici). Rata producerii muta țiilor spontane este
caracteristic ă fiec ărui organism.
Rata muta țiilor spontane este de 10 -5–10 -6/locus/genera ție, atât la procariote cât și la
eucariote. Aceste valori sc ăzute par un compromis. Pe de o parte, sunt suficien t de
ridicate pentru a genera muta ții favorabile, necesare speciilor s ă evolueze, iar, pe de
alt ă parte, nu sunt atât de ridicate încât speciile s ă sufere datorit ă preponderen ței
muta țiilor d ăun ătoare. Studiul organismelor fosile a adus dovezi cu privire la rolul
muta țiilor în evolu ția speciilor.

2) Dup ă cantitatea de material genetic afectat , muta țiile pot fi punctiforme și în
acest caz modific ările sunt la nivelul unei singure perechi de baze, sau pot altera
cantit ăți mai mari din materialul genetic prin inser ții sau dele ții. Trebuie subliniat faptul
că, susceptibilitatea fa ță de muta ții este direct propor țional ă cu m ărimea genelor; cu
cât o gen ă este mai mare, cu atât este de a șteptat s ă apar ă un num ăr mai mare de
muta ții.

3) În func ție de efectul selectiv se întâlnesc muta ții dăun ătoare (deletorius) , care
reprezint ă marea majoritate, muta ții neutre și muta ții avantajoase , care, de și sunt
pu ține, contribuie efectiv la procesele evolutive.
Asupra muta țiilor d ăun ătoare ac ționeaz ă selec ția negativ ă (purificatoare), în timp ce
asupra muta țiilor favorabile ac ționeaz ă selec ția pozitiv ă. În ceea ce prive ște muta țiile
neutre, acestea nu afecteaz ă capacitatea de supravie țuire și reproducere, nefiind
supuse ac țiunii selec ției naturale.

3) Dup ă mecanismul muta țional (adic ă direc ția în care se produc muta țiile) și
efectele lor la nivelul popula țiilor se disting: muta ții ireversibile , reversibile și
neutre .

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
69
Muta țiile ireversibile . S ă presupunem c ă avem o alel ă A cu frecven ța p și o alel ă
mutant ă echivalent ă a cu frecven ța q . A sufer ă muta ții la a cu o rat ă µ, iar µ−1
reprezint ă propor ția alelelor A care nu au suferit muta ție la a. Frecven ța alelic ă în
genera ția n ()np depinde de frecven ța alelei A în genera ția anterioar ă ()1−np și de
propor ția indivizilor care nu au suferit muta ție și va fi:
) 1 (1 µ− =−n np p . Astfel,
( )
n
np pp p p pp p
) 1 (…….. ) 1 ( 1) 1 ( ) 1 () 1 (
02
0 0 1 20 1
µµ µ µ µµ
− =− = − − = − =− =

Dac ă rata muta țiilor este 510 1−× /genera ție, la fiecare 69.314 genera ții frecven ța
alelic ă va descre ște la jum ătate. La om, considerând c ă o genera ție are aproximativ
20 de ani, pentru a reduce la jum ătate frecven ța alelic ă sunt necesari 1,4 milioane de
ani.

Muta țiile reversibile . În acest caz, muta ția direct ă (înainte) a alelei A la a este
contrabalansat ă de muta ția revers ă (contrarie) a alelei a la A. Atunci când fiecare
alel ă A pierdut ă prin muta ție este înlocuit ă cu o alel ă A creat ă prin muta ție revers ă se
realizeaz ă o situa ție de echilibru în ceea ce prive ște frecven ța alelelor. La echilibru,
frecven ța alelelor devine stabil ă și nu se modific ă chiar dac ă muta țiile sunt continue.
Notând cu µ rata muta ției înainte a alelei A la a și cu v rata muta ției reverse a alelei
a la A, frecven ța alelei A la echilibru ( pˆ) va fi:
v q p ˆ ˆ=µ
Deoarece 1=+qp
( )
vvpvp v pp vv pvp p
+== +−=−=
µµµµ
ˆˆ ˆˆ ˆˆ1 ˆ

În mod similar, la echilibru, frecven ța alelei a va fi: vq+=µµˆ .
Dac ă v=µ , atunci 5 , 0==qp , îns ă, dac ă q>µ situa ția de echilibru dispare, iar
frecven ța alelei a ()q cre ște.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
70 Muta țiile neutre .
Pentru a în țelege ce semnifica ție au muta țiile neutre, s ă consider ăm c ă avem o alel ă
A și alela mutant ă echivalent ă a. Alela a difer ă de A prin substituirea (înlocuirea) unei
nucleotide de la nivelul unui intron sau prin subst ituirea unui codon cu altul sinonim.
În aceste dou ă situa ții produsul proteic este nemodificat. Ca urmare, ac est tip de
muta ție este considerat neutru și nu are semnifica ție adaptativ ă.
Totu și, conform teoriei neutraliste a evolu ției moleculare (Kimura 1968) muta țiile
neutre joac ă un rol important în evolu ție. Conform acestei teorii, majoritatea
polimorfismelor moleculare sunt men ținute în popula ții prin ac țiunea comun ă a
muta țiilor și driftului genetic întâmpl ător, și nu prin selec ție natural ă. Pe perioade
lungi de timp apar numeroase muta ții, dar majoritatea se pierd în primele genera ții
datorit ă întâmpl ării. Rata fix ării alelelor neutre este egal ă cu rata producerii
muta țiilor/alel ă/genera ție și nu depinde de m ărimea popula ției. Când popula ția este
mic ă nu se produc mai multe muta ții pentru c ă num ărul total de gene este mai mic.
Despre aceast ă teorie vom mai discuta în capitolul de genetic ă molecular ă a
popula țiilor.

5.3.1 Stabilitatea echilibrului muta țional
Am constatat c ă, în cazul muta țiilor reversibile, se poate ajunge la o stare de ec hilibru
în care alelele produse prin muta ție înainte sunt contrabalansate de pierderea lor pr in
muta ție contrarie. Se pune întrebarea: ce fel de echilib ru este acesta?
Echilibrul poate fi stabil, instabil și neutru. Echilibrul stabil este cel care atunci câ nd
este perturbat revine la starea ini țial ă. În cazul echilibrului instabil nu se revine la
punctul de plecare, ci se îndep ărteaz ă tot mai mult de aceast ă stare. Echilibrul neutru
este acel echilibru care r ămâne în punctul în care a ajuns dup ă perturbare, a șa cum
se întâmpl ă în cazul echilibrului Hardy-Weinberg.
Echilibrul muta țional este un echilibru stabil, pentru c ă orice popula ție care nu este în
echilibru tinde s ă revin ă la starea ini țial ă.
În popula țiile naturale, orice modificare a frecven ței alelice datorat ă muta ției are
nevoie de timp îndelungat s ă se observe, totu și:
– rata muta țiilor poate modifica frecven ța alelic ă dac ă nu intervin al ți factori care s ă
elimine modific ările cauzate de muta ție,
– muta țiile pot afecta frecven ța alelic ă prin reintroducerea alelelor pe care selec ția
natural ă le-a îndep ărtat,
– muta țiile furnizeaz ă alele alternative asupra c ărora poate ac ționa selecția.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
71
5.4 Selec ția natural ă

Selec ția natural ă este considerat ă for ța motrice a evolu ției, deoarece este singura
for ță evolutiv ă care are o rela ție direct ă și cauzal ă cu adaptarea.
Selec ția natural ă reprezint ă reproducerea diferen țiat ă a genotipurilor din popula țiile
naturale și este, a șadar, consecin ța diferen țelor ereditare dintre organisme în ceea
ce prive ște capacitatea de supravie țuire și reproducere.
Conceptul de selec ție natural ă a fost introdus de Darwin (1859), iar ulterior, ca
urmare a dezvolt ării geneticii, a fost revizuit și extins. Conform lui Darwin,
organismele produc mai mul ți descenden ți decât poate mediul natural s ă sus țin ă și
acest lucru genereaz ă lupta pentru existen ță . Ca urmare a acestei competi ții,
organismele care supravie țuiesc și se reproduc transmit descenden ților caractere
care favorizeaz ă supravie țuirea și reproducerea. Dup ă mai multe genera ții de
asemenea competi ție, caracterele asociate cu abilit ăți competitive puternice devin
predominante în popula ție, iar caracterele asociate cu competitivitate sc ăzut ă dispar.
Astfel, selec ția pentru supravie țuire și reproducere este mecanismul care modific ă
caracteristicile fizice și comportamentale ale speciei.
În prezent se consider ă c ă selec ția natural ă se bazeaz ă pe trei premize:
1. Majoritatea organismelor produc mai mul ți descenden ți decât pot supravie țui și
se pot reproduce.
2. În fiecare genera ție genotipurile care favorizeaz ă reproducerea și
supravie țuirea se g ăsesc în exces printre genotipurile de vârst ă reproductiv ă.
Astfel, genotipurile favorizante contribuie disprop or ționat, în raport cu celelalte,
la formarea genera ției urm ătoare.
3. Organismele difer ă între ele în ceea ce prive ște capacitatea de supravie țuire și
reproducere. Diferen țele referitoare la fertilitate provin din durata pe rioadei de
reproducere, succesul reproductiv, num ărul de game ți func ționali produ și etc.
Avantajul în privin ța supravie țuirii rezult ă din capacitatea de a concura pentru
resursele de hran ă, de a sc ăpa de pr ădători și de a rezista rigorilor mediului
fizic și chimic.
Așa cum postula Darwin, ca urmare a selec ției naturale, alelele care cresc șansele
de supravie țuire și reproducere ale organismelor î și sporesc frecven ța de la o
genera ție la alta. În timp popula ția devine mai capabil ă de supravie țuire și
reproducere.
Îmbun ătățirea genetic ă progresiv ă reprezint ă adaptarea evolutiv ă.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
72 Selec ția natural ă ac ționeaz ă asupra întregului organism, iar o modificare
întâmpl ătoare a frecven ței alelice nu indic ă neap ărat c ă a ac ționat selec ția. Dar, nici
lipsa modific ărilor nu este o dovad ă c ă selec ția nu a fost activ ă.
În afar ă de selec ția natural ă existent ă în natur ă, oamenii au practicat și selec ția
artificial ă asupra produc ției vegetale și animale. Selec ția artificial ă reprezint ă
modificarea speciilor s ălbatice de plante și animale în interesul omului prin
perpetuarea indivizilor cu caractere utile. Acest s ubcapitol îns ă nu se va ocupa de
acest tip de selec ție, ci de tipurile de selec ție întâlnite în natur ă.

5.4.1 Fitnessul și m ăsurarea lui
Fitnessul unui genotip este o m ăsur ă a capacit ății indivizilor de a supravie țui și a se
reproduce, cu alte cuvinte o m ăsur ă a succesului reproductiv și a valorii adaptative a
genotipului fa ță de modific ările mediului de via ță .
Fitnessul se m ăsoar ă prin intermediul ratei reproductive , care reprezint ă contribu ția
reproductiv ă a unui genotip la genera ția urm ătoare, înglobând atât capacitatea de
supravie țuire , cât și rata fertilit ății .
Considerând li probabilitatea ca un zigot cu genotip i s ă supravie țuiasc ă pân ă la
vârsta reproductiv ă ( rata supravie țuirii ) și mi num ărul mediu de descenden ți produ și
de un adult supravie țuitor cu genotip i ( rata fertilit ății ), produsul mi • l I reprezint ă
fitnessul absolut exprimat sub forma ratei reproductive.
De exemplu, dac ă fiecare zigot cu un anumit genotip are 50% șanse s ă ating ă
maturitatea sexual ă și produce în medie 2 urma și în timpul perioade sale fertile,
atunci, un asemenea zigot va contribui cu 2×0,5=1 d escenden ți la genera ția
urm ătoare. Trebuie subliniat c ă, produsul mi • l I reprezint ă o m ăsur ă a contribu ției
genetice viitoare a unui zigot cu un anumit genotip , deoarece, prin formarea
descenden ților, el contribuie cu gene la genera ția urm ătoare.
În mod uzual se folose ște fitnessul relativ , care reprezint ă rata reproductiv ă a unui
anumit genotip, împ ărțit ă la rata reproductiv ă a genotipului cu cel mai mare fitness
absolut. Figura 5.4 ilustreaz ă modalitatea de calcul ale valorilor fitnessului re lativ și
absolut într-o popula ție cu împerechere întâmpl ătoare în care se g ăsesc trei
genotipuri AA, Aa și aa cu frecven țele p 2, 2pq și respectiv q 2. Se observ ă c ă cea mai
mic ă valoare a ratei nete reproductive se întâlne ște la indivizii cu genotip aa, de și ca
adul ți sunt cei mai prolifici. Acest exemplu este o dova d ă a faptului c ă, în analiza
contribu ției genetice ale genotipurilor implicate, trebuie ținut cont simultan atât de
abilitatea de a supravie țui, cât și de fertilitate.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
73 Fitnessul se noteaz ă cu w și ia valori între 0 și 1. Valoarea 0 este valoarea
caracteristic ă genotipurilor letale, iar valoarea 1 este corespun z ătoare genotipurilor
cu rat ă reproductiv ă optim ă. Majoritatea genotipurilor îns ă, au valori ale fitnessului
cuprinse între aceste dou ă extreme. Valoarea fitnessului este strâns corelat ă cu tipul
de selec ție care ac ționeaz ă asupra genotipurilor.
Există numero și factori care descresc valoare fitnessului. To ți aces ți factori sunt
reuni ți sub denumirea de coeficient de selec ție (s). Coeficientul de selec ție, care
reprezint ă reducerea propor țional ă a fitnessului relativ, fiind totodat ă și o m ăsur ă a
intensit ății selec ției, poate fi calculat din rela ția:
w s −=1 ,
și ia valori între 0 și 1. Valoarea 0 este corelat ă cu lipsa ac țiunii selec ției, iar
valoarea 1 corespunde selec ției complete.
AA Aa aa
Frecven ța genotipic ă p2 2pq q2
Rata fertilit ății ( mi) mAA
3 mAa
4 maa
10
Rata supravie țuirii ( lI) lAA
0,9 lAa
0,7 laa
0,1
Fitnessul absolut ( mi • l I) mAA • l AA
2,7 mAa • l Aa
2,8 maa • l aa
1
Fitnessul relativ ( w) wAA /w Aa
2,7/2,8 = 0,96 wAa /w Aa
2,8/2,8 = 1 waa /w Aa
1/2,8 = 0,36
Contributia relativ ă a genotipului
la genera ția urm ătoare ( w mediu ) (p 2 • w AA )/w Aa
p2 • 0,96 (2pq • w Aa )/w Aa
2pq (q 2 • w aa )/w Aa
q2 • 0,36
Figura 5.4 Calcularea contribu ției relative a genotipurilor la genera ția urm ătoare. Exemplul
de calcul se refer ă la o popula ție care are într-un anumit locus dou ă alele A și a; rata
fertilit ății corespunz ătoare celor trei genotipuri este 3, 4 și respectiv 10, iar rata supravie țuirii
0,9, 0,7 și respectiv 0,1.

5.4.2 Tipuri de selec ție
Selec ția natural ă este un proces complex, care îmbrac ă diferite forme și de aceea
pentru clasificarea ei se folosesc mai multe criter ii.
Dup ă intensitatea cu care ac ționeaz ă, în popula țiile naturale se întâlnesc dou ă tipuri
de selec ție: selec ția complet ă și selec ția par țial ă.
Dup ă perioada în care se manifest ă exist ă:

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
74 – Selec ție zigotic ă, care reprezint ă supravie țuirea diferen țiat ă a genotipurilor.
Succesul reproductiv poate fi afectat de capacitate a de supravie țuire prenatal ă,
juvenil ă, adult ă.
– Selec ție gametic ă, care se refer ă la transmiterea preferen țial ă a unei alele
comparativ cu alte alele ale aceleia și gene.
– Selec ția sexual ă. Unele genotipuri au succes mai mare la împerecher e fa ță de
altele.
– Selec ția cu privire la fecunditate . Anumite genotipuri sunt mai fertile și produc
mai mul ți descenden ți ( Figura 5.5 ).

Figura 5.5 Tipuri de selec ție în func ție de perioada ciclului de via ță în care ac ționeaz ă

În func ție de efectele pe care le produce, întâlnim:
– Selec ția direc ționat ă, care apare în mod obi șnuit cînd se modific ă mediul de
via ță , sau când membrii popula ției migreaz ă. Acest tip de selec ție deplaseaz ă
frecven ța unui anumit caracter fenotipic într-o alt ă direc ție, favorizând indivizii
care deviaz ă de la medie. Studiul fosilelor a ar ătat c ă ursul brun european a
crescut ca talie în perioada glaciar ă, iar între glacia țiuni și-a redus dimensiunile.
Explica ția const ă în faptul c ă, ur șii mai mari, cu suprafa ță mai mic ă raportat ă la
volumul total î și conserv ă c ăldura corpului și supravie țuiesc mai bine în
perioadele foarte reci.
– Selec ția disruptiv ă ac ționeaz ă atunci cînd condi țiile de mediu favorizeaz ă indivizi
de la ambele extremit ăți ale domeniului fenotipurilor, în dauna fenotipuri lor
intermediare. De exemplu, o popula ție de cinteze care se hr ăne ște cu semin țe,
din Camerun, este format ă din indivizi cu ciocuri de diferite dimensiuni. Ce le cu
ciocuri mici se hr ănesc cu semin țe u șoare, iar cele cu ciocuri mari cu semin țe mai
grele. Se pare c ă cintezele cu ciocuri de dimensiuni intermediare su nt relativ

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
75 ineficiente pentru a sparge ambele tipuri de semin țe și din aceast ă cauz ă au un
fitness relativ redus. Selec ția disruptiv ă pare a avea o mare importan ță în primele
stadii ale specia ției.
– Selec ția stabilizatoare favorizeaz ă variantele intermediare și ac ționeaz ă
împotriva extremelor, reducând varia ția genetic ă. În cazul speciei umane, copiii se
nasc cu o greutate medie de 3-4 kg. La cei n ăscu ți cu o greutate mai mic ă sau
mai mare fa ță de medie mortalitate este mai ridicat ă ( Figura 5.6 ).

Figura 5.6 Tipuri de selec ție în func ție de efectele ei. Sunt reprezentate trei direc ții de
evolu ție a unei popula ții ipotetice de șoareci, cu varia ții ereditare ale culorii bl ănii.

Dup ă rela ția dintre alele , care poate fi codominan ță , recesivitate total ă,
dominan ță total ă, supradominan ță sau subdominan ță se întâlnesc, de asemenea,
mai multe tipuri de selec ție, și anume:
– selec ție împotriva recesivilor,
– selec ție împotriva dominan ților,
– selec ție împotriva heterozigo ților și
– selec ție care favorizeaz ă heterozigo ții.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
76 Ultimele dou ă categorii induc o stare de echilibru caracterizat ă prin frecven țe alelice
constante, în timp ce primele dou ă elimin ă alela d ăun ătoare.
Indiferent de tipul ei, selec ția favorizeaz ă anumite caractere ereditare prin succesul
reproductiv diferen țiat.

5.4.3 Selec ția complet ă
Selec ția complet ă este o form ă extrem ă de selec ție, care poate ac ționa împotriva
homozigo ților recesivi sau împotriva alelelor dominante.

1. Selec ția complet ă împotriva homozigo ților recesivi este un model util pentru
numeroase maladii metabolice recesive la om, dar și pentru selec ția artificial ă, atunci
când se dore ște eliminarea genotipurilor recesive. În acest tip de selec ție fitnessul
homoziogo ților recesivi este 0, a șa încât sunt elimina ți total din prima genera ție
deoarece sunt fie letali, fie infertili.
În Figura 5.7 este prezentat modelul de baz ă al selec ției complete în cazul a trei
genotipuri AA, Aa și aa, cu fitnessurile relative 1, 1 și respectiv 0, model care
porne ște de la urm ătoarele prezum ții:
– homozigo ții recesivi s-au format normal la nivel de zigo ți, dar nu se reproduc,
– genotipurile supravie țuitoare se împerecheaz ă întâmpl ător, iar zigo ții forma ți în
genera ția 2 se conformeaz ă legii Hardy-Weinberg.

AA Aa aa
Frecven ța genotipic ă 2
0p 002qp 0
Fitnessul relativ (w) 1 1 0
Frecven ța
genotipurilor la adul ți 2
0p
002qp 0

Gene-
ra ția 0 Total adul ți
002
02qp p+
Frecven ța alelei A
q qp pqp pp+=
++=11
2002
0002
0
1
Gene-
ra ția 1
Frecven ța alelei a
00
002
000
11 2 qq
qp pqpq+=
+=
Figura 5.7 Modelul selec ției complete împotriva heterozigo ților

Asa cum reiese din Figura 5.7 frecven ța alelei recesive la zigo ți în genera ția 1, q 1,
este egal ă cu probabilitatea ca un descendent s ă primeasc ă o copie a alelei a de la
un p ărinte dominant:

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
77 ( )00
0 0 0 002
000
11 2 2 qq
q pppq
qp pqpq+=+=
+=
Deoarece heterozigo ții nu pot fi deosebi ți fenotipic de homozigo ții dominan ți,
împerecherile au loc întâmpl ător între adul ții supravie țuitori. Din aceast ă cauz ă,
frecven ța zigo ților aa în genera ția 1 va fi p ătratul frecven ței alelei a:
2
00 2
11



+=qqq
Modelul de calcul r ămâne acela și și pentru genera țiile urm ătoare, astfel c ă, dup ă t
genera ții, q t devine:

00
1tq qqt+=
Conform modelului prezentat, de și homozigo ții recesivi sunt elimina ți total în prima
genera ție, alelele recesive r ămân, îns ă, în popula ție la purt ătorii heterozigo ți.
Consecin ța unei genera ții de selec ție complet ă este reducerea frecven ței alelei
recesive. De și homozigo ții recesivi nu se reproduc în niciuna dintre genera țiile
urm ătoare, declinul frecven ței alelei recesive este gradat.
Rezolvând pentru t ecua ția de mai sus:
( )
0 00 1 1
q q qqq qt
t tt− =−=
Se observ ă c ă, num ărul de genera ții necesare pentru reducerea frecven ței alelice
este invers propor țional cu valoarea acesteia; cu cât frecven ța alelic ă este mai mic ă,
cu atât sunt necesare mai multe genera ții. De exemplu, timpul necesar pentru
reducerea frecven ței alelice de la 0,1 la 0,05 este:
10 1 , 01
05 , 01= − =t genera ții,
în timp ce timpul necesar pentru reducerea frecven ței alelice de la 0,01 la 0,005 este:
100 01 , 01
005 , 01= − =t genera ții
Reducerea frecven ței alelei recesive este înso țit ă de o descre ștere corespunz ătoare
a eficien ței selec ției împotriva ei, adic ă frecven ța alelic ă este direct propor țional ă cu
intensitatea selec ției.
Sc ăderea randamentului selec ției naturale împotriva alelelor cu frecven ță redus ă este
foarte important ă pentru amelioratori, întrucât limiteaz ă eficien ța oric ărui program de
îmbun ătățire a soiurilor de plante cu importan ță economic ă, precum și a raselor de
animale. Acela și lucru este valabil și pentru programele ce urm ăresc eliminarea

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
78 maladiilor recesive umane. Este evident ă, astfel, inutilitatea oric ăror încerc ări de
sterilizare sau avorturi terapeutice pentru indiviz ii purt ători de alele recesive implicate
în maladii genetice grave. De altfel, aceste maladi i sunt, de obicei, atât de rare încât
și selec ția complet ă are efect sc ăzut.
În concluzie, pentru eliminarea caracterelor recesi ve din popula țiile naturale
este necesar ă o perioad ă foarte lung ă de timp, de și homozigo ții recesivi nu se
reproduc.

Exemplu 5.2
Maladia Tay-Sachs este o boal ă recesiv ă letal ă în care, indivizii afecta ți sunt
incapabili s ă produc ă o enzim ă, hexoaminidaza A. Absen ța acestei enzime duce la
acumularea unor lipide în neuroni, ceea ce determin ă deteriorarea sistemului nervos
central. Alela responsabil ă pentru aceast ă maladie este mai comun ă în anumite
popula ții evreie ști, unde atinge frecven ța de 1/80. Ignorând factorii care pot
determina cre șterea inciden ței acestei maladii, câte genera ții sunt necesare pentru
ca selec ția împotriva homozigo ților recesivi s ă reduc ă la 1/800 frecven ța alelei Tay-
Sachs în aceste popula ții?
Rezolvare:
Este necesar s ă calcul ăm valoarea t (timpul de genera ție) pentru a modifica q 0=1/80
la q t=1/800. Întrucât este vorba despre selec ție complet ă împotriva caracterului
recesiv putem calcula astfel valoarea t:
720 80 800 80 /11
800 /11= − = − =t genera ții

2. Selec ția complet ă împotriva alelelor dominante este mai eficient ă, deoarece, în
aceast ă situa ție atât homozigo ții dominan ți, cât și heteroziogo ții nu supravie țuiesc
sau sunt sterili. Astfel, pentru eliminarea alelei dominante letale este necesar ă o
singur ă genera ție, întrucât singurii capabili s ă se reproduc ă sunt homozigo ții recesivi
(Figura 5.8 ).
AA Aa aa
Frecven ța genotipic ă p2 2pq q2
Fitnessul relativ (w) 0 0 1
Frecven ța genotipurilor la
adul ți 0 0 q2
Fig. 5.8 Modelul selec ției complete împotriva dominan ților

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
79 În concluzie, pentru eliminarea alelelor recesive s unt necesare mai multe genera ții, în
timp ce pentru alele dominante este suficient ă o singur ă genera ție.

5.4.4 Selec ția par țial ă
Procesele selective în natur ă sunt mai pu țin severe, comparativ cu selec ția complet ă.
Intensitatea selec ției depinde foarte mult de fitnessul genotipurilor, care, în general,
difer ă destul de pu țin de la un genotip la altul. Rezultatul ac țiunii selec ției par țiale
const ă în modificarea frecven ței alelice de la o genera ția la alta, care poate fi
exprimat ă fie ca ppp −=∆ ' sau ca qqq −=∆ ', unde p,p’,q,q’sunt frecven țele a două
alele în genera ții succesive. Deoarece 1''=+=+ qpqp , q p ∆−=∆ , pentru un locus cu
dou ă alele, modific ările frecven țelor celor dou ă alele difer ă prin direc ție, adic ă, în timp
ce valoarea uneia scade, valoarea celeilalte cre ște.
Rela țiile de baz ă ce ilustreaz ă modificarea frecven țelor alelice, precum și distribu ția
valorilor fitnessului se reg ăsesc în Figura 5.9 , care reprezint ă modelul general al
selec ției.

Genotipuri AA Aa aa Total
Frecven ța genotipic ă
înainte de selec ție 2p pq 2 2q 1
Fitnessul relativ (w)
AA w Aa w aa w
Contributia relativ ă a
genotipului la
genera ția urm ătoare
(w mediu ) AA wp2 Aa pqw 2 aa wq2 w

Gene-
ra ția 0
Contributia
propor țional ă a
genotipului la
genera ția urm ătoare wwpAA 2
wpqw Aa 2
wwqaa 2
1
Frecven ța alelei A
wpqw wppAa AA +=2
1 Gene-
ra ția 1
Frecven ța alelei a
wpqw wqqAa aa +=2
1
Figura 5.9 Modelul general al selec ției

Selec ția par țial ă este mai eficient ă la valori intermediare ale frecven ței alelice și este
invers propor țional ă cu fitnessul mediu ()w. Acesta reprezint ă suma produ șilor
frecven țelor genotipice multiplicat ă cu valoarea fitnessului corespunz ător pentru
fiecare genotip. Cu cât fitnessul mediu este mai re dus, cu atât selec ția se manifest ă
cu intensitate mai mare, iar varia țiile în ceea ce prive ște frecven ța alelic ă de la o
genera ție la alta sunt mai ridicate. În plus, modificarea frecven ței alelice este direct

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
80 propor țional ă cu diferen țele dintre fitnessurile diferitelor genotipurilor î n care apare
alela; diferen ța dintre fitnessuri determin ă direc ția modific ării selective.
Selec ția par țial ă poate ac ționa împotriva recesivilor, a dominan ților, a heterozigo ților,
sau poate favoriza heterozigo ții.

În cazul selec ției împotriva recesivilor, dintre cele trei genotipuri doar homozigo ții
recesivi sunt în dezavantaj selectiv, a șa încât, valorile corespunz ătoare ale fitnessului
sunt repartizate astfel:

Genotip AA Aa aa
Fitness relativ 1 1 1 – s

(Reamintim c ă s este coeficientul de selec ție și m ăsoar ă intensitatea cu care
ac ționeaz ă selec ția natural ă).
În cazul acesta fitnessul mediu este:
sq sq q pqw wp s q pqw wp wAa AA Aa AA 2 2 2 2 2 21 2 )1 ( 2 −= − + + =− + + =
Ca rezultat al selec ției par țiale împotriva recesivilor se modific ă frecven ța alelic ă, iar
aceast ă modificare depinde direct de frecven ța genotipurilor homozigote recesive.
Dac ă valoarea frecven ței alelei recesive (q) este redus ă, frecven ța homozigo ților
recesivi (q 2) este și mai redus ă, iar selec ția împotriva recesivilor este foarte
ineficient ă. Acest tip de selec ție se caracterizeaz ă printr-o rat ă ini țial ă a selec ției
ridicat ă și o rat ă foarte lent ă pe m ăsur ă ce frecven ța alelei recesive scade.
Ineficien ța selec ției împotriva alelelor recesive are consecin țe practice. În trecut se
considera c ă tratamentele medicale pentru salvarea vie ții pacien ților cu maladii
recesive rare deteriorau genofondul speciei umane d atorit ă reproducerii persoanelor
cu alele d ăun ătoare. Acest lucru este eronat din cel pu țin dou ă motive:
– în cazul alelelor rare propor ția homozigo ților este foarte mic ă, genotipurile
homozigote contribuind aproape neglijabil la modifi carea frecven ței alelice.
– în general, oamenii cu maladii genetice severe se reproduc oricum foarte rar și
chiar și atunci nu modific ă frecven ța alelic ă.
Este evident c ă, cel mai mare rezervor de alele recesive d ăun ătoare este reprezentat
de heterozigo ții purt ători, care, în majoritatea cazurilor, sunt normali fenotipic.

Selec ția par țial ă împotriva dominan ților ac ționeaz ă asupra genotipurilor purt ătoare
ale alelei în cauz ă (homozigote și heterozigote). În aceast ă situa ție, valorile
fitnessului sunt:

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
81 Genotip AA Aa aa
Fitness relativ 1 – s 1 – s 1
Fitnesul mediu este:
() () ( )2 2 21 1 1 2 1 q s qs pq s p w − −= +− +− =
Când alela dominant ă are frecven ță apropiat ă de 1, ( )21p− tinde c ătre 0 doar pu țini
indivizi vor avea genotip favorizant (q2 este mic). Selec ția împotriva alelei dominante
este, în acest caz, ineficient ă. Dac ă p are valoare mic ă, genotipurile homozigote
recesive se apropie de 1, iar frecven ța alelei dominante descre ște rapid.
Selec ția împotriva dominan ților se desf ăș oar ă ini țial cu intensitate redus ă, procesul
devenind mai accelerat pe m ăsur ă ce frecven ța alelei dominante descre ște, iar
frecven ța homozigo ților recesivi cre ște. Se observ ă c ă procesul se desf ăș oar ă invers
fa ță de selec ția împotriva recesivilor.

5.4.5 Dovezi în sprijinul teoriei selec ției naturale
În decursul timpului s-au f ăcut numeroase încerc ări de a aduce dovezi experimentale
sau observa ții directe, care s ă sus țin ă teoria general ă a selec ției
De și s-au realizat numeroase experimente de laborator, rezultatele acestora s-au
corelat foarte bine doar cu predic țiile teoretice f ăcute în cazul selec ției complete.
Pentru selec ția par țial ă, predic țiile sunt mai pu țin precise, ceea ce dovede ște c ă, în
popula țiile naturale selec ția este un proces mult mai complex decât au estimat teoriile
clasice.
De exemplu, s-au efectuat experimente pe o popula ție de Drosophila melanogaster,
heterozigot ă pentru o alel ă autozomal ă letal ă, datorat ă unei muta ții privind culoarea
ochilor. Rezultatele au ar ătat c ă rata reducerii frecven ței alelei letale este mai ridicat ă
decât era de a șteptat. Singura explica ție posibil ă în aceast ă situa ție este
reprezentat ă de o sc ădere concomitent ă a fitnessului heterozigo ților.
În afar ă de experimentele de laborator, în unele situa ții a fost posibil ă observarea
direct ă a modului în care ac ționeaz ă selec ția natural ă. Astfel, s-au ob ținut numeroase
rezultate prin urm ărirea ac țiunii selec ției care favorizeaz ă cre șterea rezisten ței la
antibiotice a bacteriilor, sau cre șterea rezisten ței insectelor la anumite insecticide.
Cel mai spectaculos exemplu este oferit de molia me steac ănului ( Biston betularia ),
studiat ă în Anglia, în zonele urbane în care industrializar ea a cunoscut, într-o
perioad ă scurt ă de timp, o dezvoltare puternic ă. În prima parte a secolului XIX molia
mesteac ănului era deschis ă la culoare, armonizându-se foarte bine cu lichenii de pe
scoar ța copacilor. În 1848 a fost prelevat ă prima form ă închis ă la culoare (melanic ă)

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
82 și se presupune c ă frecven ța acesteia era, în acea perioad ă, aproximativ 1%. În jurul
anului 1900 frecven ța formei melanice ajunsese deja la 95%. Întrucât ac e ști fluturi au
o singur ă genera ție pe an, este probabil c ă modificarea drastic ă a frecven țelor celor
dou ă forme (deschis ă la culoare și melanic ă) a avut loc în aproximativ 50 de
genera ții.
Cel care a adus dovezi experimentale în sprijinul t eoriei privind melanismul industrial
este H.B.D.Kettlewell. Spre exemplu, a efectuat eli ber ări/recaptur ări de forme
deschise la culoare și forme melanice de B. betularia atât în zone industrializate, cât
și în zone neindustrializate. S-a pus în eviden ță faptul c ă, formele melanice au un
evident avantaj selectiv în zonele poluate. Numeroa se fotografii au ar ătat c ă formele
melanice sunt ferite de pr ădătorismul p ăsărilor, întrucât culoarea închis ă le asigur ă
protec ție, f ăcându-le s ă se confunde cu scoar ța copacilor.
Mai târziu, s-a decoperit c ă diferen țele de culoare sunt date de o singur ă pereche de
alele: una dominant ă pentru culoarea închis ă și una recesiv ă pentru culoarea
deschis ă. În acest caz, dominan ța este r ăspunz ătoare pentru cre șterea rapid ă a
frecven ței genotipurilor melanice ca rezultat al selec ției. În popula țiile de B. betularia
ac ționeaz ă, a șadar, selec ția împotriva recesivilor.

Exemplu 5.3
Să presupunem c ă melanismul moliei mesteac ănului este determinat de o alel ă
dominant ă, iar forma deschis ă la culoare reprezint ă 49% dintr-o popula ție adult ă cu
împerechere întâmpl ătoare și are doar jum ătatea din poten țialul reproductiv al formei
melanice.
a) Calcula ți finessul mediu al popula ției de Biston betularia.
b) Determina ți frecven ța ambelor forme (melanic ă și deschis ă la culoare) în
genera ția urm ătoare.
Rezolvare : a) Deoarece frecven ța formei recesive este 49 , 02=q , iar frecven țele
alelelor recesive și dominante sunt 7 , 0 49 , 0= =q și 3 , 0=p . Deoarece forma
recesiv ă are doar jum ătate din poten țialul reproductiv al formei melanice, valorile
fitnessului relativ sunt: 1= =Aa AA w w și 5 , 0=aa w . În aceast ă situa ție finessul mediu
devine:
()()()()()()()() 755 . 0 7 , 05 , 0 7 , 03 , 021 3 , 012 2= + + =w
b) Frecven ța alelei recesive în genera ția urm ătoare este:

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
83 ()()()()()6 , 0755 , 07 , 03 , 01 49 , 05 , 0'2
=+=+=
wpq w qwqAa AA
Astfel, frecven ța formei deschise la culoare în genera ția urm ătoare este 36 , 0 '2=q , iar
frecven ța formei melanice este 64 , 0 36 , 0 1 = − . Se observ ă c ă frecven ța formei
deschise la culoare a sc ăzut de la 0,49 la 0,36 într-o singur ă genera ție.

Exerci țiu individual 5.1
Să presupunem c ă poluarea are efect invers și forma deschis ă la culoare a moliei
mesteac ănului are un avantaj selectiv. Dac ă aceast ă form ă reprezint ă 49% dintr-o
popula ție adult ă cu împerechere întâmpl ătoare și are de dou ă ori poten țialul
reproductiv al formei melanice: a) calcula ți fitnessul mediu al popula ției de molii și b)
determina ți frecven ța ambelor forme (melanic ă și deschis ă la culoare) în genera ția
urm ătoare.

5.4.6 Echilibrul muta ție-selec ție
Selec ția natural ă induce pe de o parte modific ări orientate ale frecven ței alelice,
modific ări asociate cu evolu ția și, pe de alt ă parte, singur ă sau în combina ție cu alte
for țe evolutive poate crea condi țiile unui echilibru stabil.
În mediul natural, genotipurile cele mai frecvente sunt cel mai bine adaptate la
condi țiile existente, iar majoritatea modific ărilor selective sunt direc ționate spre
eliminarea genotipurilor inferioare din punct de ve dere al fitnessului. Aceste
genotipuri apar, totu și, frecvent prin muta ție și recombinare genetic ă.
Deci, pe de o parte, selec ția determin ă crearea și p ăstrarea st ării de echilibru, iar, pe
de alt ă parte, înl ătur ă muta țiile d ăun ătoare, care apar în mod spontan.
Astfel, selec ția natural ă și muta țiile ac ționeaz ă ca dou ă procese opuse :
• muta țiile scad fitnessul prin introducerea continu ă a alelelor d ăun ătoare în
genofond, iar
• selec ția se opune sc ăderii fitnessului popula ției prin eliminarea genotipurilor
defavorizante.
Efectele opuse ale muta ției și selec ției pot determina o stare de echilibru, în care
num ărul alelelor d ăun ătoare ap ărute prin muta ție în fiecare genera ție egaleaz ă
num ărul alelelor pierdute prin selec ție.
Să lu ăm de exemplu, echilibrul muta ție-selec ție în cazul selec ției împotriva recesivilor
care este exprimat de rela ția:

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
84 2q qv p = −µ
Dac ă q are valoare foarte mic ă, atunci 0≅qv , iar rela ția de mai sus devine:
()
sqsq qsq q
2221
== −= −
µµ µµ

În aceast ă situa ție (q tinde c ătre 0), num ărul alelelor introduse prin selec ție este
propor țional cu sq2, iar num ărul noilor alele introduse prin muta ție este propor țional
cu µ. În condi ții de echilibru sqµ=ˆ . Dac ă 1=s, deci este un caracter recesiv letal,
rela ția devine µ=qˆ . Spre exemplu 610 −=µ și 001 , 0=q , aproximativ 1000 1 game ți
poart ă alela mutant ă. Majoritatea acestor alele mutante se g ăsesc în combina ții
heterozigote și nu sunt direct expuse efectelor selec ției naturale.
Totu și, dac ă rata muta ției nu se modific ă, sc ăderea intensit ății selec ției naturale
împotriva caracterelor recesive determin ă stabilirea unui nou echilibru, în care
frecven ța genotipurilor defavorizate cre ște. De exemplu, în popula țiile umane,
tratamentul pentru fenilcetonurie face ca indivizii afecta ți s ă se poat ă reproduce. Ca
urmare, în genofondul genera țiilor urm ătoare se adaug ă noi alele mutante recesive.
Dac ă selec ția nu ac ționeaz ă, frecven ța alelic ă poate atinge un nou echilibru
determinat de sensul opus al muta țiilor reversibile. Când se stabile ște un anumit
echilibru, raportul dintre alelele mutante și s ălbatice va egala raportul dintre ratele
mutațiilor înainte și înapoi v pq / ˆ/ˆ µ= .

Exemplu 5.4
Așa cum s-a aratat și în exemplul 5.1, frecven ța alelei Tay-Sachs la anumite popula ții
de evrei este 1/80. Dac ă gena mutant ă este men ținut ă în popula ție prin echilibrul
dintre muta ție și selec ție complet ă împotriva caracterului recesiv, care este rata
muta ției de la alela dominant ă normal ă la alela recesiv ă Tay-Sachs?
Rezolvare : Deoarece este vorba despre selec ție complet ă împotriva recesivilor, 1=s,
iar rata muta ției ()µ de la alela dominant ă la alela recesiv ă este egal ă cu 2q. Astfel,
pentru maladia Tay-Sachs:
42
10 16400 1
80 1−×= =

=µ per genera ție. Deoarece aceast ă rat ă este neobi șnuit de
mare, geneticienii au propus și alte mecanisme alternative, care s ă explice inciden ța

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
85 mare a alelei recesive în popula țiile evreie ști, cum ar fi, de exemplu, avantajul
heterozigo ților.

5.4.7 Selec ția care favorizeaz ă heterozigo ții
Un tip aparte de selec ție este selec ția care favorizeaz ă heterozigo ții . Acest tip de
selec ție are un rol important în men ținerea variabilit ății genetice în popula țiile
naturale. Exist ă, astfel, situa ții în care fitnessul heterozigo ților este superior celui
apar ținând ambelor categorii de homozigo ți ( superioritatea heterozigo ților ).

Genotip AA Aa aa
Fitness relativ 1 – s 1 1 – s

Fitnessul mediu devine:
( ) ( )2 2 2 21 1 2 1 qs ps qs pq ps wa A a A − −= −+ + −=
În aceast ă situa ție de echilibru nici o alel ă nu poate fi eliminat ă prin selec ție,
deoarece, în fiecare genera ție, heterozigo ții produc mai mul ți descenden ți decât
homozigo ții. Astfel, pentru un locus autozomal cu dou ă alele A și a, propor ția alelelor
A eliminate prin selec ție este A A ps psp =/2, iar propor ția alelelor a eliminate este
a a qs qsq =/2, ceea ce în condi ția unui echilibru duce la rela ția:
a A s q s p ˆ ˆ= .
Cu alte cuvinte, propor ția alelelor A eliminate este echilibrat ă de propor ția alelelor a
eliminate din popula ție. În cazul supradominan ței, frecven ța alelelor tinde
întotdeauna spre realizarea unui echilibru, dar rat a depinde de valoarea coeficien ților
de selec ție care ac ționeaz ă asupra celor dou ă alele. Echilibrul poate fi atins mai
repede când exist ă și o selec ție puternic ă împotriva homozigo ților. Superioritatea
heterozigo ților este un mecanism important întrucât p ăstreaz ă pe timp îndelungat în
popula ție dou ă sau mai multe alele cu frecven țe relativ ridicate. Aceast ă situa ție se
nume ște polimorfism echilibrat ; genotipuri cu valori diferite ale fitnessului pot
coexista timp nedefinit în popula ție.
Exemplul binecunoscut de polimorfism echilibrat est e cel constatat în cazul privind
inciden ța anemiei falciforme și a rezisten ței la malarie în anumite zone din Africa și
Asia de Sud. Homozigo ții pentru o gen ă Hb s au hematii în form ă de secer ă și sufer ă
de anemie falciform ă care provoac ă distrugeri masive ale hematiilor. Durata de via ță
a acestor indivizi este scurt ă. Heterozigo ții purt ători ai alelei Hb s au un num ăr mai
redus de hematii anormale și nu sufer ă de anemie falciform ă. În anumite zone ale

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
86 globului, unde malaria este foarte larg r ăspândit ă, homozigo ții pentru alela Hb A
normal ă au, surprinz ător, capacitatea de supravie țuire mai sc ăzut ă decât
heterozigo ții. Este evident c ă, în aceste zone, heterozigo ții au un avantaj selectiv fa ță
de genotipurile homozigote. Polimorfismul în ceea c e prive ște forma hematiilor este
corelat cu o rezisten ță diferen țiat ă la malarie. Acest avantaj al heterozigo ților nu se
manifest ă, îns ă, și în zonele unde nu exist ă malarie.
Dovezi privind corela ția între forma hematiilor și rezisten ța diferen țiat ă la malarie sunt
aduse de suprapunerea geografic ă între inciden ța malariei și frecven ța ridicat ă a
hematiilor anormale. De asemenea, înregistr ările din spitale au ar ătat o cre ștere a
mortalit ății provocate de malarie în cazul homozigo ților, comparativ cu heterozigo ții.
În plus, în zonele f ără malarie, sau cu num ăr redus de cazuri, heterozigo ții nu
prezint ă un avantaj selectiv, selec ția ac ționând exclusiv împotriva hematiilor
anormale. De exemplu, la afro-americani, frecven ța Hb s a sc ăzut foarte mult datorit ă
presiunii selective.

5.4.8 Selec ția dependent ă de frecven ță
Polimorfismul echilibrat rezult ă și din alte tipuri de selec ție, a șa cum este selec ția
dependent ă de frecven ță . Acest tip de selec ție apare atunci când valorile fitnessului
sunt invers propor ționale cu frecven țele genotipice. Ca urmare, genotipurile sunt
favorizate cînd sunt rare ( avantajul minorit ății ) și sunt dezavantajate când sunt
comune. În final se atinge starea de polimorfism ec hilibrat, genotipurile afectate
rămânând în popula ție cu o valoare echilibrat ă a frecven țelor. Aceast ă stare de
echilibru în condi țiile p ăstr ării polimorfismului se întâlne ște în cazul împerecherii
asortative negative, a competi ției pentru resurse esen țiale, precum și a
pr ădătorismului selectiv.
Împerecherea asortativ ă negativ ă (împerecherea dintre indivizi mai pu țin similari
fenotipic decât este a șteptat) este asociat ă cu selec ția și este, adeseori, înso țit ă de
modificarea frecven ței alelice. În general, sunt promovate doar împerec herile între
genotipurile heterozigote și cele homozigote recesive. A șa se întâmpl ă în cazul
speciilor de Primula, unde, prin împerecherea preferen țial ă a plantelor cu flori cu stil
lung și stamine scurte (tipul pin) cu plantele cu flori c u stil scurt și stamine lungi (tipul
thrum) se perpetueaz ă dimorfismul floral și se men ține polimorfismul echilibrat.
În cazul competi ției pentru resursele esen țiale (hran ă și spa țiu vital), dac ă resursele
sunt prezente în cantit ăți limitate, fitnessul genotipurilor direct implicat e în competi ție
este influen țat nefavorabil. Dac ă genotipurile se deosebesc suficient în ceea ce

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
87 prive ște necesit ățile sau preferin țele, atunci competi ția este mai puternic ă printre
indivizii cu acela și genotip, comparativ cu indivizii cu genotipuri di ferite. În final,
fitnessul fiec ărui genotip va descre ște deoarece indivizii devin mai abunden ți, iar
efectele competi ției mai severe.
Alt mecanism implicat în selec ția dependent ă de frecven ță este pr ădătorismul
selectiv . Fenotipurile cele mai abundente în popula ția prad ă sunt preferen țial atacate
de pr ădători. Acest tip de selec ție ac ționeaz ă în principal în popula țiile care
reprezint ă surs ă major ă de hran ă pentru vertebratele pr ădătoare. Acestea înva ță s ă
atace prada cu fenotipul cel mai des întâlnit, deoa rece pierd foarte pu țin timp pentru
căutarea și urm ărirea pr ăzii. Ca urmare, formele mai pu țin abundente se reproduc și
își sporesc num ărul pân ă când ating un nivel suficient de ridicat astfel în cât s ă fie
preferate de pr ădător. În concluzie, fiecare tip de prad ă va fi avantajat cînd este pu țin
numeros și dezavantajat cînd este foarte comun.

5.5 Ac țiunea comun ă a for țelor evolutive

Migra ția, muta ția și selec ția natur ă sunt procese sistematice, care ac ționând singure
sau în combina ție produc un anumit echilibru în frecven ța alelic ă a popula țiilor
naturale.
Driftul genetic este un proces dispersiv, care ac ționeaz ă prin fluctua ții întâmpl ătoare,
îndep ărtând frecven țele alelice de la starea de echilibru c ătre valorile 0 sau 1.
Cele dou ă tipuri de procese au, astfel, tendin țe opuse. Starea de echilibru se poate
atinge atunci când dispersia frecven țelor alelice datorat ă driftului genetic este
contrabalansat ă de for țele sistematice. Rolul pe care îl au toate aceste p rocese în
inducerea st ării de echilibru depinde de o serie de factori ca: efectivul popula ției apte
de reproducere, m ărimea ratei migra ției, intensitatea selec ției, rata muta ției.
– În popula țiile mari domin ă for țele sistematice ; toate popula țiile locale
componente tind s ă aib ă frecven țele genotipice la valori de echilibru. Evolu ția
popula țiilor mari depinde de rarele apari ții ale muta țiilor benefice și de modificarea
condi țiilor de mediu .
– Popula țiile cu num ăr redus de indivizi sunt puternic influen țate de driftul
genetic . Majoritatea popula țiilor de acest tip vor fixa și vor pierde alele, ceea ce
va duce la cre șterea homozigo ției. În acest fel varia ția genetic ă este ca și
inexistent ă, iar popula ția este incapabil ă s ă r ăspund ă la orice modificare a
presiunii selective. Rezultatul final este extinc ția popula ției respective.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
88 – Când m ărimea popula ției este intermediar ă, în men ținerea echilibrului sunt
importante ambele categorii de procese . În aceste popula ții frecven țele alelice
tind s ă varieze. Apare, astfel, o divergen ță genetic ă, f ără a se elimina, îns ă,
popula ții locale. Varia ția genetic ă existent ă la nivelul acestor popula ții locale este
necesar ă pentru formarea combina țiilor genetice cu cea mai mare valoare
adaptativ ă.

EXERCI ȚII ȘI PROBLEME

8. Alela R din sistemul Rh se g ăse ște cu urm ătoarele frecven țe: 0,62 la vest
europeni, o,45 la est europeni și 0,03 la mongoli. Care este rata migra ției spre
popula ția european ă (care este propor ția alelelor care au p ătruns în Europa)?

9. Frecven ța alelei N într-o popula ție nativ ă este 0,25; 0,3 în popula ția conglomerat ă
și 0,4 în popula ția de imigran ți. Câte procente din alela N în popula ția
conglomerat ă sunt derivate din popula ția migratoare?

10. Frecven ța alelei t este 0,25 la popula ția migratoare și 0,45 în popula ția
conglomerat ă. Dac ă rata migra ției a fost 0,1 calcula ți frecven ța alelei t în popula ția
originar ă.

11. Într-o popula ție cu împerechere întâmpl ătoare și aflat ă sub influen ța muta ției
avem un locus autozomal cu 2 alele A și a.
a) Dac ă rata muta ție lui A la a este 6×10 -5 și rata muta ției reverse la A este
7×10 -7, care este frecven țala echilibru a alelei a?
b) Dac ă q=0,9 în genera ția n, care va fi valoarea lui q o genera ție mai
târziu?

12. Avem o popula ție în care p=0,9 și q=0,1. Dac ă rata muta ției înainte este 5×10 -5,
iar rata muta ției reverse este 2×10 -5, calcula ți frecven ța la echilibru a alelei a.

13. Dac ă rata muta ției înainte este de 5 ori mai mare ca rata muta ției reverse, care
este frecven ța alelei a la echilibru?

14. O gen ă cu dou ă alele segreg ă într-o popula ție. Fitnessul homozigo ților este 90%
din cel al heterozigo ților și al homozigo ților dominan ți. Care este valoarea
coeficientului de selec ție împotriva alelei recesive?

15. O alel ă recesiv ă (q=0,5) a fost ini țial neutr ă, dar prin modificarea brusc ă a
mediului homozigo ții recesivi au devenit letali. Care este valoarea l ui q ’ dup ă o
genera ție de selec ție? Care este frecven ța a șteptat ă pentru alela recesiv ă dup ă
dou ă genera ții?

16. Deoarece indivizii cu fibroz ă chistic ă mor înainte de reproducere, coeficientul de
selec ție împotriva lor este 1. Presupunem c ă heterozigo ții purtători ai alelei
recesive sunt asem ănători cu homozigo ții dominan ți, iar frecven ța alelei mutante
este 0,02.
a) Prezice ți inciden ța fibrozei cistice dup ă o genera ție de selec ție.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
89 b) Explica ți de ce inciden ța bolii se modific ă chiar când s=1.

17. Ar ăta ți c ă în cazul selec ției complete împotriva recesivilor homozigo ți fitnessul
mediu devine p(1+q).
18. Alelele A 1, A 2, A 3 afecteaz ă colora ția la fluturi, influen țând vizibilitatea și riscul
pr ădătorismului. Observa ții asupra pr ădătorismului indic ă c ă probabilitatea
supravie țuirii diferitelor genotipuri este:
A 1A1=0,45 A 2A3=0,65
A 1A2=0,65 A 3A3=0,75
A 2A2=0,65 A 1A3=0,60
Presupunând c ă aceast ă capacitate de a sc ăpa de pr ădătorism este datorat ă
diferen țelor în ceea ce prive ște fitnessul, care este fitnessul relativ pentru ce le 6
genotipuri?

19. Ketlewell a studiat molia mesteacanului și a f ăcut experimente de
eliberare/recapturare a indivizilor marcati. A ob ținut urm ătoarele rezultate:
Eliberate Recapturate
Forme melanice 154 82
Forme deschise la culoare 73 16
Folosi ți datele pentru a calcula finessul relativ.

20. Un anumit tip de piticism la câini este cauzat de o alela recesiva. Rata muta ției de
la tipul normal la cel mutant este 5×10 -5, iar fitnessul piticilor este 0,2 comparativ cu
indivizii normali. Calcula ți frecven ța la echilibru a alelei mutante.

21. Intr-o populatie de Drosophila melanogaster s-au determinat fitnessurile pentru 3
variante electroforetice ale malat dehidrogenazei. Aceste valori sunt: w FF =0,85,
wFS =1, w SS =0,6. Care este frecventa la echilibru a alelei S.

22. Ichtioza congenital ă este o maladie recesiv ă letal ă la om, caracterizat ă prin
numeroase leziuni cutanate. Aceast ă anormalitate apare cu o rat ă a muta ției de
aproximativ 10 -5 game ți/genera ție. Care este frecven ța heterozigo ților purt ători?

23. Alela Hb S responsabil ă pentru anemia falciforma se men ține în numeroase
popula ții umane datorit ă avantajului heterozigo ților. Totu și homozigo ții sunt letali.
Astfel, dac ă malaria este eradicat ă ne a șteptam ca Hb S să dispar ă din popula țiile
umane. Dac ă alela normal ă Hb A sufer ă muta ții la Hb S cu o rat ă de 10 -8/genera ție,
ce frecven ță va avea Hb S in condi țiile lipsei malariei?

24. Într-o popula ție mare cu împerechere întâmpl ătoare 0,84 dintre indivizi au
fenotipul alelei dominante A și 0,16 fenotipul alelei recesive a.
a) Care este frecven ța alelei dominante?
b) Dac ă homozigo ții recesivi sunt cu 5% mai pu țin adapta ți decât celelalte
genotipuri, care va fi frecven ța alelei A în genera ția urm ătoare?

25. Deficien ța de factor IX este o boal ă de coagulare care afecteaz ă 1/190 evrei
Ashkenazi din Israel. Afecteaz ă de asemenea 1/1.000.000 japonezi, coreeni,
chinezi, germani etc.
a) Care este frecven ța alelei mutante în popula ția Ashkenazi?
b) Care este frecven ța tipului s ălbatic in aceast ă popula ție?
c) Calcula ți propor ția purt ătorilor în popula ția evreiasc ă.

AC ȚIUNEA FOR ȚELOR EVOLUTIVE
90 d) De ce este atât de ridicat ă inciden ța bolii în aceast ă popula ție din
Israel?

26. Într-o popula ție de 177 afroamericani, 4 dintre ei s-au dovedit a avea o alel ă
mutant ă a genei transtireninei. Care este frecven ța purt ătorilor heterozigo ți?

27. O popula ție de 100 de Drosophila melanogaster a fost testat ă electroforetic
pentru alcool dehidrogenaza. S-au ob ținut urm ătoarele rezultate: SS-66, SF-20 si
FF-14 indivizi.
a) Calculati frecven țele alelice și genotipice.
b) Este popula ția descris ă în echilibru Hardy-Weinberg?

28. Ce frecven ță alelic ă va genera de 2 ori mai mul ți homozigo ți recesivi decât
heterozigo ți?

29. O popula ție uman ă are 500 de indivizi MM, 300 MN si 700 NN.
a) Calcula ți frecven ța alelic ă.
b) Presupunând c ă împerecherea este întâmpl ătoare, care va fi numarul
de indivizi cu fenotipuri MM, MN si NN în genera ția urm ătoare?

30. Dovedi ți c ă nu este suficient ă o genera ție de împerechere întâmpl ătoare pentru a
stabili echilibrul Hardy-Weinberg pentru un locus a utozomal cu 2 alele la o specie
cu reproducere sexuat ă în care frecven ța celor 2 alele difer ă la cele 2 sexe.

31. Gasi ți exprimarea matematic ă pentru echilibrul muta țional când nu exista muta ție
revers ă.

32. Avem un locus autozomal cu alelele A si a. A sufer ă muta ție la a cu rata µ si nu
exist ă muta ție revers ă. Totu și asupra homozigo ților aa ac ționeaz ă selec ția cu o
valoare a fitnessul 1-s. G ăsi ți formula pentru condi ția de echilibru. Daca µ=5×10 -5
și s=0,15, care sunt frecven țele la echilibru?

33. Dac ă un locus are alelele A 1 si A 2 care este frecven ța la echilibru a A 1 daca ambii
homozigo ți sunt letali?

34. Frecven ța alelelor A si a sunt 0,6 si 0,4 la o popula ție de plante. Dupa numeroase
genera ții de împerechere intâmpl ătoare, popula ția trece la un ciclu de
autopolenizare. Care este frecven ța a șteptat ă a heterozigo ților la descenden ții
plantelor care s-au autopolenizat?

35. O popula ție este alc ătuit ă dintr-un num ăr egal de genotipuri AA, Aa si aa.
Descenden ții acestor genotipuri sunt în num ăr de 996, 996 si 224. Care este
fitnessul relativ al celor 3 genotipuri?

36. În anumite regiuni din Africa frecven ța alelei Hb S este 0,2. Dac ă aceast ă frecven ță
este rezultatul unui echilibru dinamic datorat supe riorit ății heterozigo ților, iar
homozigo ții Hb SHb S sunt letali, care este intensitatea selec ției împotriva
homozigo ților Hb AHb A?

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
91

6. NO ȚIUNI DE EVOLU ȚIONISM MOLECULAR

Începând cu anul 1960, dezvoltarea unor noi tehnici a facut posibil ă compararea
secven ței de aminoacizi de la proteine omoloage prelevate de la specii diferite. Mai
târziu, la începutul anilor ‘80 s-au putut compara secven țe omoloage de ADN de la
specii diferite. În paralel, tehnicile electroforet ice, PCR, secven țierea rapid ă etc. au
permis studiul varia ției genetice la indivizi apar ținând aceleia și specii. Aceste metode
moderne au identificat la nivel molecular prezen ța unei mari varia ții genetice.
Genetica molecular ă a popula țiilor caut ă s ă determine contribu ția for țelor evolutive în
apari ția varia țiilor la nivel molecular, s ă în țeleag ă modelele de varia ție molecular ă.
Scopul final al acestui domeniu al geneticii este e xplicarea mecanismelor profunde
ale procesului evolutiv, care în esen ță reprezint ă modificarea constitu ției genetice a
popula țiilor naturale sub ac țiunea for țelor evolutive (deterministice sau stochastice).
Metodologia folosit ă în Genetica molecular ă a popula țiilor implic ă numeroase tehnici
moleculare, prezentate în Cap. 1, statistic ă și modelare matematic ă.
De cele mai multe ori, interpretarea rezultatelor o b ținute prin diferite metode
dep ăș ește nivelul speciei, datele fiind utilizate în egal ă m ăsur ă pentru polimorfismele
intraspecifice și interspecifice.
Se pune ades întrebarea: cum se explic ă nivelul extrem de ridicat al varia ției
genetice? Pentru a r ăspunde la aceast ă întrebare s-au emis numeroase teorii, dou ă
dintre ele fiind mai importante.
O prim ă teorie ( teoria selec ționist ă) sus ține c ă varia ția genetic ă este men ținut ă în
popula țiile naturale prin selec ție echilibrat ă, care favorizeaz ă alele diferite, în
combina ții diferite, în locuri și momente diferite. A doua teorie consider ă c ă varia ția
genetic ă este rezultatul muta țiilor întâmpl ătoare, care nu au efect asupra
organismului, deci sunt neutre. Teoria neutralist ă afirm ă c ă majoritatea varia ției
genetice nu este expus ă selec ției naturale și este men ținut ă în popula țiile naturale
prin interac țiunea dintre muta ții și driftul genetic întâmpl ător.
În realitate, se pare c ă o parte a varia ției genetice este aparent neutr ă si se men ține
datorit ă fix ării întâmpl ătoare a muta țiilor neutre, iar o alt ă parte este rezultatul
selec ției naturale echilibrate. Din aceast ă cauz ă, pentru explicare procesului evolutiv
în ansamblu (a micro și macroevolu ției) trebuie s ă stabilim efectele și importan ța

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
92 muta țiilor, driftului genetic, fluxului de gene și selec ției naturale în fiecare situa ție în
parte.

6.1 Selec ționism versus neutralism

6.1.1 Teoria selec ției naturale
Teoria evolu ționist ă, enun țat ă pentru prima dat ă de Darwin ( Figura 6.1 ) a convins
ușor majoritatea biologilor cu privire la faptul c ă speciile sunt rezultatul unui proces
evolutiv; ele provin dintr-un ancestor comun prin m odific ări succesive. Nu acela și
lucru s-a întâmplat cu teoria conform c ăreia selec ția natural ă este un mecanism al
evolu ției. Principalul obstacol l-a reprezentat lipsa cun o știn țelor de genetic ă care s ă
explice varia țiile mo ștenite (necesare pentru ca selec ția natural ă s ă apar ă și s ă
ac ționeze în popula ție) și modul în care acestea sunt transmise descenden ților.
Selec ția natural ă se baza pe ceva ce nu putea fi demonstrat. Cu alte cuvinte, Darwin
a observat aspectele legate de ereditate, dar nu le -a putut explica.

Figura 6.1 Charles Darwin (1809-1882)

De și Gregor Mendel și Charles Darwin au fost contemporani, descoperiril e lui Mendel
au r ămas practic necunoscute în acele vremuri și nimeni nu a realizat c ă el a elucidat
principiile eredit ății, care puteau s ă dea credibilitate teoriei selec ției naturale.
Atunci când, la începutul secolului XX, a fost rede scoperit articolul lui Mendel, mul ți
geneticieni credeau c ă legile eredit ății nu se potriveau deloc cu teoria lui Darwin. Ca
material brut pentru selec ția natural ă Darwin a folosit caractere care variaz ă continuu
în popula ție, precum lungimea femurului mamiferelor sau vitez a cu care un animal se
îndep ărteaz ă de pr ădător. Ast ăzi se cunoa ște c ă asemenea caractere cantitative
sunt înfluen țate de mai multe gene situate în loci diferi ți (sunt caractere poligenice).

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
93 Spre deosebire de Darwin, Mendel și al ți geneticieni din acea vreme s-au ocupat de
caractere discrete (de exemplu: maz ăre cu boabe netede sau zbârcite, flori albe sau
ro șii etc.). Astfel, nu exista o baz ă genetic ă pentru varia țiile subtile dintre organisme,
care erau esen țiale pentru teoria selec ției naturale.
La începutul secolului XX, geneticienii și-au canalizat aten ția pe muta ții, ca o
alternativ ă la teoria lui Darwin. Una dintre teoriile larg acc eptate considera c ă evolu ția
a avut loc în salturi rapide ca rezultat al modific ărilor radicale ale fenotipului cauzate
de muta ții.
Aceast ă idee contrasta puternic cu viziunea lui Darwin car e privea evolu ția ca un
proces gradat, datorat selec ției exercitate de mediu asupra varia țiilor cantitative
(continue) din popula țiile naturale.
Un moment crucial pentru teoria evolu ției l-a reprezentat apari ția Geneticii
popula țiilor, care a pus în eviden ță rolul variabilit ății genetice în popula țiile naturale
și a recunoscut importan ța caracterelor cantitative. S-a demonstrat c ă și aceste
caractere poligenice se transmit descenden ților dup ă acela și model ca și caracterele
discrete.
În prima jum ătate a secolului XX, prin încorporarea Geneticii po pula țiilor în studiul
evolu ției a luat na ștere teoria sintetic ă a evolu ției , cunoscut ă și sub numele de
neo-darwinism. Aceasta recuno ștea importan ța muta țiilor și a variabilit ății genetice
din popula țiile naturale. Selec ția natural ă a putut fi în țeleas ă ca un proces care
altereaz ă frecven ța genelor în popula țiile naturale, generând evolu ția acestora.
Neodarwinismul este o teorie sintetic ă deoarece integreaz ă idei din numeroase alte
domenii. Printre cei mai importan ți cercet ători care au contribuit la apari ția acestei
teorii sunt: statisticianul R.A. Fisher (1890-1962) , care a demonstrat matematic legile
prin care sunt mo ștenite caracterele ereditare, biologul J.B.S. Halda ne (1892-1964),
care a studiat regulile selec ției naturale, geneticienii Theodosius Dobzhanski (1 900-
1975) și Sewall Wright (1889-1988), paleontologul G.G. Sim pson (1902-1984),
biogeograful Ernst Mayr (1904-) și botanistul G.L. Stebbins (1906-2000).
Conform acestei teorii selec ția natural ă are rol central în formarea constitu ției
genetice a popula țiilor. Treptat, neodarwinismul a devenit dogm ă în evolu ționism, iar
selec ția natural ă singura for ță capabil ă s ă genereze evolu ția. Muta țiile și driftul
genetic erau privite ca for țe evolutive cu rol minor.
Neodarwinismul consider ă c ă substitu ția (înlocuirea) genelor este o consecin ță a
selec ției pentru muta țiile avantajoase, fiind rezultatul unui proces adap tativ. Noile
alele se transmit genera ției urm ătoare numai dac ă îmbun ătățesc fitnessul.

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
94 Polimorfismul genetic este men ținut în popula ție prin selec ție echilibrat ă, dar numai
dac ă coexisten ța a dou ă sau mai multe alele este avantajoas ă. Marea majoritate a
polimorfismelor sunt stabile, acelea și alele men ținându-se la frecven țe constante, pe
perioade lungi de timp.
Ca urmare, cele dou ă procese (substitu țiile și polimorfismul) sunt privite ca dou ă
procese separate, conduse de for țe evolutive diferite (muta ții și selec ție natural ă) .

6.1.2 Teoria neutralist ă
La sfâr șitul anilor ’60, are loc o adev ărat ă “revolu ție” în genetica popula țional ă. Apare
posibilitatea utiliz ării tehnicilor moleculare, care permit m ăsurarea varia ției genetice
prin intermediul cuantific ării diferen țelor în ceea ce prive ște succesiunea de
aminoacizi în proteine și succesiunea nucleotidelor în catena de ADN. Tehni cile
moleculare au marele avantaj c ă nu țin cont de fenotip și nici de tipul de gene.
Pe baza informa ției ob ținute din studiile moleculare, în anul 1968, Motoo Kimura
(Figura 6.2 ) a enun țat teoria neutralist ă. Aceast ă teorie consider ă c ă la nivel
molecular majoritatea modific ărilor evolutive și majoritatea variabilit ății intraspecifice
se datoreaz ă comportamentului întâmpl ător al alelelor neutre sau aproape neutre din
punct de vedere selectiv.

Figura 6.2 Motoo Kimura (1924-1994)
Neutralitatea nu este privit ă ca egalitate strict ă pentru toate alelele în ceea ce
prive ște fitnessul, dar ceea ce se întâmpl ă în timp cu alelele se datoreaz ă în principal
driftului genetic. Selec ția natural ă operează, dar cu intensitate prea sc ăzut ă pentru a
contracara efectele întâmpl ării.
Conform teoriei neutraliste, frecven ța alelic ă este determinat ă de reguli stochastice,
astfel c ă, în timp ce unele alele se fixeaz ă în popula ție (frecven ța alelic ă este egal ă
cu 1), alte alele se pierd (frecven ța lor devine 0). Modific ările la nivel molecular sunt
rezultatul inputului muta țional și a unui proces continuu de extinc ție și de fixare de

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
95 alele. Substitu ția genelor și polimorfismul genetic sunt dou ă fa țete ale aceluia și
proces. Înlocuirea genelor este gradat ă, are loc într-o perioad ă lung ă de timp, când
frecven ța alelelor mutante fluctueaz ă continuu.
Chiar și în formele cele mai stricte, teoria neutralist ă nu exclude adaptarea. În 1983,
Kimura ar ăta c ă o popula ție care nu se afl ă sub ac țiunea selec ției naturale poate
acumula numeroase alele neutre. Dac ă din întâmplare apar anumite circumstan țe
ecologice, unele dintre muta țiile neutre devin deletorii. Ele vor fi eliminate s ub
ac țiunea selec ției purificatoare. Popula ția devine mai bine adaptat ă, cu alte cuvinte,
cel pu țin teoretic evolu ția adaptativ ă poate avea loc f ără selec ție pozitiv ă.

Între adep ții teoriei sintetice a evolu ției și sus țin ătorii neutralismului exist ă numeroase
dispute cu privire la valoarea fitnessului muta țiilor neutre. Ambele teorii sus țin faptul
că, majoritatea muta țiilor sunt d ăun ătoare (deletorii) și de aceea sunt rapid
îndep ărtate și nu contribuie la substitu ții și la polimorfismul genetic. Diferen țele apar
în ceea ce prive ște muta țiile nondeletorii. În timp ce neutrali știi consider ă c ă
majoritatea muta țiilor nondeletorii sunt neutre selectiv, neodarwini știi consider ă c ă
doar pu ține muta ții sunt neutre.
Disputele cu privire la teoria neutralist ă au avut impact asupra în țelegerii evolu ției la
nivel molecular. În prezent s-a recunoscut efectul driftului genetic asupra modific ărilor
moleculare și s-au corelat rezultatele biologiei moleculare cu genetica popula țiilor
prin introducerea conceptului potrivit c ăruia, substitu țiile moleculare și polimorfismele
genetice sunt dou ă aspecte ale evolu ției moleculare.

6.2 Micro și macroevolu ție

Evolu ția poate fi în țeleas ă în mai multe moduri:
– este modificarea compozi ției genetice a unei popula ții de la o genera ție la
alta ;
– reprezint ă modificarea gradat ă a organismelor în decursul timpului, apari ția de
specii și linii evolutive pornind de la forme ancestrale, p recum și generarea de
diversitate.
Prima defini ție subliniaz ă modific ările genetice, iar termenul utilizat frecvent este de
microevolu ție. Cu alte cuvinte, evolu ția are loc la cea mai mic ă scal ă atunci când
frecven țele alelelor dintr-o popula ție se modific ă într-o succesiune de genera ții.
Microevolu ția reprezint ă de fapt modificarea genofondului unei popula ții.

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
96 Cea de a doua defini ție se refer ă la apari ția de noi forme de via ță , care pot fi grupate
la un loc cu alte forme de via ță ap ărute într-o ierarhie taxonomic ă. În mod obi șnuit
este denumit ă macroevolu ție și prive ște schimb ările evolutive peste nivelul speciei.
O explica ție complet ă a evolu ției necesit ă corelarea celor dou ă no țiuni: micro și
macroevolu ție. Numai a șa putem în țelege cum modific ările mici, gradate pot duce la
apari ția de noi specii și putem identifica momentul în care o popula ție a devenit o
specie nou ă.

6.3 Specia ția

Procesul evolutiv care determin ă diferen țierea popula țiilor și diversificarea specific ă
se nume ște specia ție . Fiecare specie este format ă din popula ții, astfel c ă majoritatea
speciilor sunt politipice. Se întâlnesc, îns ă și specii monotipice, alc ătuite dintr-o
singur ă popula ție natural ă.
Conform celei mai cunoscute și mai larg acceptate defini ții, specia reprezint ă o
popula ție sau un grup de popula ții a c ăror indivizi au poten țial de împerechere,
dar care sunt izola ți reproductiv de alte asemenea grupuri.
Cel mai important aspect pe care defini ția îl subliniaz ă și care ne ajut ă s ă în țelegem
modul în care iau na ștere speciile îl reprezint ă izolarea reproductiv ă.

6.3.1 Mecanisme de izolare reproductiv ă
Izolarea reproductiv ă se refer ă la existen ța barierelor biologice, care împiedic ă
membrii a dou ă specii s ă produc ă descenden ți viabili și fertili.
O singur ă barier ă poate s ă nu blocheze complet toate schimburile genetice înt re
specii, de aceea de obicei ac ționeaz ă o combina ție de câ țiva factori care izoleaz ă
complet genofondul speciei.
Mecanismele de izolare reproductiv ă se pot clasifica, în func ție de momentul în care
ac ționeaz ă raportat la momentul fecund ării în: mecanisme prezigotice și
mecanisme postzigotice.

Mecanismele prezigotice împiedic ă fecundarea ovulului și formarea zigotului. Din
categoria acestor mecanisme fac parte:
1) Izolarea habitatelor. În acest caz speciile ocup ă habitate diferite. De exemplu,
dou ă specii de șerpi din genul Thamnophis se g ăsesc în aceea și zon ă geografic ă,
dar unul tr ăie ște mai ales în ap ă, iar cel ălalt este terestru. Acela și lucru se întâmpl ă și
în cazul leilor și tigrilor; în timp ce leii tr ăiesc în habitate cu ierburi, tigrii populeaz ă

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
97 pădurile. Ca urmare, cele dou ă specii nu produc hibrizi în natur ă, pentru c ă nu se
întâlnesc. (Cu toate acestea, uneori, în gr ădinile zoologice, se împerecheaz ă.)
2) Izolare temporal ă. Speciile se împerecheaz ă în momente diferite ale zilei, în
sezoane diferite, sau în ani diferi ți. Astfel, dou ă specii de sconc și din America de
Nord ( Spilogale putorius și Spilogale gracilis ), de și se suprapun ca habitat se
reproduc la momente diferite: prima specie iarna tâ rziu, iar a doua vara târziu. La fel
se întâmpl ă și în cazul a cinci specii de Rana , care se deosebesc unele de altele prin
momentul împerecherii.
3) Izolare comportamental ă. Ritualurile de împerechere care atrag partenerii și alte
tipuri de comportamente reprezint ă bariere eficiente, chiar și pentru specii înrudite.
4) Izolare mecanic ă. Anumite diferen țe morfologice pot împiedica împerecherea, a șa
cum se întâmpl ă chiar la unele specii înrudite de plante. De exemp lu, dou ă specii de
Mimulus difer ă în ceea ce prive ște culoarea și forma inflorescen ței și din aceast ă
cauz ă atrag polenizatori diferi ți. Ca urmare nu poate avea loc polenizarea
încruci șat ă.
Izolarea gametic ă. Mai multe mecanisme pot face ca spermatozoizii une i specii s ă nu
poat ă fertiliza ovulul altei specii. Uneori, spermatozoi zii nu pot supravie țui în tractusul
genital al femelelor altei specii, sau anumite meca nisme biochimice împiedic ă
fecundarea propriu-zis ă. A șa se întâmpl ă în cazul aricilor de mare, care î și elibereaz ă
game ții în mediul înconjur ător. Cu toate acestea, game ții altor specii strâns înrudite
(aricii de mare ro șii sau purpurii) sunt incapabili s ă fuzioneze cu ace știa.

Mecanismele postzigotice previn dezvoltarea zigotului hibrid într-un adult viabil și
fertil. Și în acest caz se întâlnesc mai multe tipuri de bar iere:
Hibrizi neviabili . Dezvoltarea zigotului are loc anormal și ca atare hibridul este
avortat. De exemplu, unele specii de salamandre din genul Ensantina , care tr ăiesc în
acela și habitat, ocazional hibrideaz ă, dar majoritatea hibrizilor mor repede, înainte de
a-și termina dezvoltarea.
Hibrizi sterili. Chiar dac ă hibrizii sunt s ănăto și și viguro și ei pot fi sterili (de exemplu
catârul). Dac ă cromozomii celor dou ă specii parentale difer ă ca num ăr sau structur ă,
meioza se desf ăș oar ă anormal și nu se produc game ți normali. Deoarece hibridul
infertil nu poate produce descenden ți când se împerecheaz ă cu oricare dintre
speciile parentale, între specii nu exist ă un flux de gene.
Hibrizii sunt s ănăto și și fertili , dar descenden ții lor din genera ția urm ătoare sunt mai
pu țin viguro și sau infertili. Spre exemplu, unele soiuri de orez au acumulat

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
98 numeroase alele recesive în cursul divergen ței lor din str ămo șul comun. Hibrizii
dintre aceste soiuri, de și sunt viguro și și fertili, în genera ția ulterioar ă poart ă multe
alele recesive și din aceast ă cauz ă plantele sunt mici și sterile. De și aceste soiuri de
orez nu pot fi considerate specii distincte, separa rea lor a început deja prin apari ția
mecanismelor postzigotice
Trebuie subliniat c ă mecanismele postzigotice sunt primele care apar în timpul izol ării
reproductive, de și sunt costisitoare pentru popula ție. De aceea, în timp ele sunt
înlocuite cu mecanisme prezigotice.
Situa ția în care alelele unei specii pot trece, totu și, în genofondul altei specii înrudite
se nume ște introgresiune , iar hibrizii rezulta ți sunt fertili și se pot împerechea cu
oricare dintre speciile parentale.

6.3.2 Anagenez ă și cladogenez ă
În natur ă se întâlnesc dou ă tipuri majore de specia ție: anageneza și cladogeneza
sau specia ția propriu-zis ă.
Anageneza (cunoscut ă și sub denumirea de evolu ție filetic ă) reprezint ă acumularea
de modific ări, care duc la transformarea gradat ă a unei specii într-o nou ă specie cu
caracteristici diferite ( Figura 6.3 ).
În evolu ția filetic ă exist ă o acumulare gradat ă a întregii constitu ții genetice a unei
specii, modificare datorat ă for țelor evolutive. Ca urmare a anagenezei, num ărul de
specii nu se modific ă.

Figura 6.3 Cele dou ă modele ale modific ărilor evolutive. a) Anageneza este acumularea de
varia ții transmisibile, care altereaz ă caracteristicile unei specii. b) Cladogeneza este modelul
în care o specie nou ă apare dintr-o specie parental ă, cu care continu ă s ă existe.

Cladogeneza (în greac ă: klados=ramur ă) (denumit ă și geneza de ramuri) reprezint ă
desp ărțirea genofondului unei specii în dou ă genofonduri separate, fiecare dintre

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
99 acestea dând na ștere la una sau mai multe specii noi. Cladogeneza e ste mai
important ă decât anageneza în istoria vie ții, nu numai pentru c ă pare a fi un model
de specia ție mai des întâlnit, ci și pentru c ă este singurul model care poate genera
diversitatea biologic ă prin apari ția de noi specii.

6.3.3 Mecanismele specia ției
Specia ția are loc prin mai multe mecanisme, care pot fi gr upate în dou ă mari
categorii: 1) apari ția de bariere de izolare reproductiv ă și 2) rearanjamente
cromozomale.

1) Specia ția prin apari ția de bariere de izolare reproductiv ă. În aceast ă situa ție,
fluxul de gene între popula ții este întrerupt sau substan țial redus, iar popula țiile
evolueaz ă divergent (diferen țiere genetic ă), pân ă când achizi ționeaz ă unul sau mai
multe mecanisme de izolare reproductiv ă.
Modul în care decurge specia ția în condi țiile apari ției barierelor reproductive depinde
de caracteristicile genetice ale popula ției, dar și de o serie de evenimente
întâmpl ătoare. Exist ă trei mecanisme uzuale ale specia ției: specia ția allopatric ă și
specia ția simpatric ă.
Specia ția allopatric ă (în greac ă allos =alt) este tipul de specia ție în care mecanismele
de izolare reproductiv ă apar în timpul separ ării fizice, prin intermediu unor bariere
fizice ca: râuri, de șerturi, mun ți etc., sau în situa ția în care unii indivizi dintr-o
popula ție sunt transporta ți în noi loca ții, unde colonizeaz ă noi teritorii ( efectul
fondatorului ). În aceste situa ții pot apare noi specii deoarece genofondul izolat
acumuleaz ă prin microevolu ție numeroase diferen țe fa ță de popula ția parental ă
(Figura 6.4 ). Separarea fizic ă este mai degrab ă accidental ă decât datorat ă selec ției
naturale.
Atunci când între popula țiile izolate pot avea loc din nou împerecheri, iar
mecanismele de izolare reproductiv ă sunt incomplete, apar hibrizi . În aceste condi ții
putem întâlni dou ă situa ții distincte:
a) Dac ă hibrizii sunt normali și complet viabili, și se pot împerechea cu indivizii
speciei parentale înseamn ă c ă nu a avut loc specia ția.
b) Dac ă hibrizii se afl ă într-un anumit dezavantaj (de exemplu produc pu țini
descenden ți) selec ția natural ă va favoriza mecanisme mai puternice de izolare
reproductiv ă. Zonele în care popula țiile izolate anterior vin în contact și produc
hibrizi se numesc zone hibride .

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
100
Fig. 6.4 Dou ă tipuri importante de specia ție: allopatric ă și simpatric ă

În concluzie, în cazul specia ției allopatrice, noile specii apar atunci când unel e
popula ții sunt izolate geografic de speciile parentale. De oarece popula țiile izolate
evolueaz ă prin selec ție natural ă, drift genetic, etc., pot apare bariere reproducti ve ca
rezultat al modific ărilor genetice. Barierele reproductive previn împer echerea cu
popula ția parental ă, chiar dac ă popula țiile ajung în contact.
Specia ția simpatric ă reprezint ă apari ția unei noi specii în arealul speciei parentale
(Figura 6.4 ). În acest caz nu exist ă izolare reproductiv ă. Acest tip de specia ție se
observ ă mai ales în condi țiile în care un polimorfism apare într-o popula ție, înainte ca
aceasta s ă se orienteze spre noi ni șe ecologice.
Specia ția simpatric ă este des întâlnit ă la parazi ți și insecte fitofage. Un nou
polimorfism într-o popula ție de parazi ți le va permite adaptarea la o nou ă gazd ă și, ca
urmare, exist ă posibilitatea evolu ției într-o nou ă specie. Dac ă parazitul se hr ăne ște și
se reproduce pe sau în noua gazd ă, apare o barier ă în fluxul de gene. Astfel,
specia ția simpatric ă are loc mai degrab ă în mijlocul unei specii, decît la extremit ățile
arealului.
Așadar, specia ția simpatric ă, spre deosebire de cea allopatric ă, necesit ă apari ția unei
bariere reproductive care separ ă o anumit ă popula ție de popula ția parental ă. De cele
mai multe ori, ea se produce atunci când o parte a popula ției se orienteaz ă spre un
habitat, sau spre anumite resurse de hran ă neutilizate de restul popula ției.

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
101 2) Specia ția prin mecanisme cromozomale. Formarea mecanismelor complexe de
izolare reproductiv ă ca rezultat al diferen țierii genetice dureaz ă foarte mult. Specia ția
produs ă pe aceast ă cale este lent ă și gradat ă. Spre deosebire de acest tip de
specia ție, cea produs ă prin rearanjamente cromozomale se desf ăș oar ă în perioade
scurte de timp. Unii cercet ători consider ă acest tip de specia ție ca apar ținând
specia ției simpatrice.
Rearanjamentele cromozomale care pot genera apari ția de noi specii sunt poliploidia
și transloca țiile.
Poliploidia poate induce apari ția de noi specii în una sau câteva genera ții. Este
caracteristic ă în principal plantelor și are la origine erori în timpul diviziunii celular e,
care genereaz ă extra seturi de cromozomi.
Atunci când o specie î și dubleaz ă num ărul de cromozomi se formeaz ă tetraploizi , iar
procesul se nume ște autopoliploidizare. Dac ă tetraploizii se împerecheaz ă cu
organismele diploide originare apar triploizi care sunt sterili, deoarece prin meioz ă se
produc cromozomi nepereche. Cu toate acestea, tetra ploizii pot produce descenden ți
tetraploizi fertili prin autopolenizare sau prin îm perechere cu al ți tetraploizi. Astfel,
într-o singur ă genera ție, autopoliploidia poate determina izolarea reprod uctiv ă, f ără
separare geografic ă.
O form ă mult mai comun ă de poliploidie are loc când dou ă specii diferite se
împerecheaz ă și produc hibrizi. Hibrizii interspecifici sunt ades ea sterili, deoarece
setul de cromozomi al unei specii nu poate forma pe reche în timpul meiozei cu setul
de cromozomi al celeilalte specii. Totu și, de și infertil, hibridul se poate propaga
asexuat (a șa cum multe plante o fac). În genera țiile urm ătoare, numeroase
mecanisme pot transforma hibridul steril într-un or ganism poliploid fertil, cunoscut
sub denumirea de allopoliploid . Allopoliploizii sunt fertili atunci când se
împerecheaz ă între ei, dar nu se pot împerechea cu speciile par entale. Din aceast ă
cauz ă, reprezint ă o nou ă specie biologic ă. Aproximativ 25-50% dintre speciile de
plantele cu importan ță economic ă sunt rezultatul allopoliploidiiz ărilor.
Grâul ( Triticum aestivum ), spre exemplu, este un allohexaploid, genomul ace stuia
fiind format din șase seturi de cromozomi, câte dou ă de la fiecare din cele trei specii
diferite din care provine. Prima poliploidizare a a vut loc probabil acum aproximativ
8.000 de ani și a implicat primele culturi de gâu și o specie s ălbatic ă. În prezent,
geneticienii creaz ă în laborator noi poliploizi folosind substan țe mutagene pentru a
modifica mitoza și meioza. Astfel, se produc specii care au calit ăți deosebite, a șa

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
102 cum se întâmpl ă în cazul hibridului ob ținut din împerecherea între grâul înalt
productiv și secara mai viguroas ă și mai rezistent ă la îmboln ăviri.
Oricum, acest mod de specia ție accelerat ă este denumit ă specia ție instantanee și
este rezultatul muta țiilor cromozomale care duc la apari ția mecanismelor de izolare
reproductiv ă și permit formarea rapid ă de noi specii.

6.3.4 Gradualismul filetic și echilibrul întrerupt
Rezultatul cladogenezei îl reprezint ă divergen ța unei specii în dou ă sau mai multe
specii noi. Ini țial, specia ția a fost privit ă ca un proces gradat ( gradualism filetic )
(Figura 6.5 ). Darwin a fost primul care a postulat c ă evolu ția este gradat ă, porne ște
de la un ancestor comun și este rezultatul adapt ării la mediu. Chiar el a recunoscut,
îns ă c ă exist ă perioade în care nu apar modific ări importante.
În prezent, cercet ătorii consider ă c ă este posibil ca evolu ția s ă se desf ăș oare și dup ă
un alt scenariu. Studiul fosilelor a ar ătat c ă exist ă numeroase situa ții în care noi
specii apar deodat ă în straturile geologice, persit ă nemodificate o perioad ă, dup ă
care aparent dispar. S.J.Gould, un paleontolog amer ican, a enun țat modelul
echilibrului întrerupt (punctuated equilibrium) ( Figura 6.5 ).

Figura 6.5 Modelul gradualismului filetic (stânga) și a echilibrului întrerupt (dreapta). În cazul
gradualismului filetic speciile descendente dintr-u n ancestor comun diverg gradat în ceea ce
prive ște morfologia lor, pe m ăsur ă ce acumuleaz ă noi adapt ări. Dup ă modelul echilibrului
întrerupt, o nou ă specie se modific ă puternic la momentul desprinderii de specia parent al ă,
dup ă care modific ările sunt mult mai lente pe durata existen ței ei.

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
103 Conform acestui model, specia ția și modific ările morfologice care o înso țesc au loc
rapid ( perioade de tranzi ție ) și sunt urmate de perioade lungi când au loc modific ări
minore ( perioade de staz ă). În perioadele de staz ă toate speciile continu ă s ă se
adapteze, dar adesea în maniere care nu pot fi dete ctate prin studiul fosilelor (de
exemplu, mici modific ări biochimice). Din lipsa dovezilor, paleontologii î și bazeaz ă
ipoteza pe aspecte morfologice. Chiar și după lungi perioade de aparent echilibru,
modific ările comportamentale, de anatomie intern ă și fiziologice pot r ămâne
neidentificate.
În practic ă cele dou ă modele sunt greu de deosebit din mai multe motive:
• ambele modele pornesc de la o specie ancestral ă,
• indiferent de model, num ărul de specii actuale la care se ajunge este acela și,
• specia ția allopatric ă și simpatric ă ac ționeaz ă atât în gradualismul filetic, cât și
în echilibrul întrerupt,
• diferen țele majore între cele dou ă modele se refer ă la rata modific ărilor, care
este aproape imposibil de stabilit.

6.4 Evolu ție molecular ă

6.4.1 Substitu ții nucleotidice
Procesul de baz ă în evolu ția secven țelor ADN îl reprezint ă substituirea unei
nucleotide cu alta. Analiza acestor substitu ții folose ște pentru estimarea ratei
evolu ției și pentru reconstruc ția istoriei organismelor.
Modificarea temporal ă a nucleotidelor reprezint ă dinamica nucleotidelor, iar studiul
ei se realizeaz ă cu ajutorul unor modele matematice.
Cel mai simplu model (Jukes și Cantor) presupune c ă substitu țiile au loc cu o
probabilitate egal ă între cele patru tipuri de nucleotide, fiecare nuc leotid ă putând fi
înlocuit ă cu alta cu aceea și probabilitate. Modelul Kimura consider ă c ă cele mai
frecvente sunt acele substitu ții care înlocuiesc o baza azotat ă cu alta de acela și tip
(de exemplu, o purin ă este înlocuit ă tot cu o purin ă). Aceste substitu ții se numesc
tranzi ții . Spre deosebire de acestea, transversiile , adic ă înlocuirea unei purine cu o
pirimidin ă și invers, sunt mai rare.
Dou ă secven țe nucleotidice care diverg dintr-o secven ță ADN comun ă se deosebesc,
de obicei, unele de altele printr-un num ăr de substitu ții. Dac ă timpul scurs de la
desprinderea din secven ța ancestral ă este scurt, atunci num ărul de substitu ții
acumulate în fiecare dintre secven țe este redus. Dac ă, dimpotriv ă, a trecut mult timp
de la momentul divergen ței, este foarte posibil ca, chiar și în cazul unui num ăr redus

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
104 de diferen țe observabile între secven țe, în anumite situsuri s ă fi avut loc substitu ții
multiple.
De exemplu, dac ă analizăm dou ă secven țe de lungime N și care se deosebesc unele
de alte în n situsuri, raportul dintre num ărul de substitu ții și lungimea secven ței
reprezint ă gradul de divergent ă (p) sau distan ța Hamming :
Nnp=
Pe baza distan ței Hamming se poate calcula num ărul estimat de substitu ții
nucleotidice (k), care este posibil s ă se fi produs de la momentul divergen ței :
( )p k − −= 1ln
Pentru estimarea num ărului de substitu ții, secven țele codificatoare și cele
necodificatoare trebuie analizate diferit, deoarece , în mod normal, evolueaz ă cu rate
diferite.
De și num ărul de substitu ții nucleotidice este o valoare important ă, cea mai
important ă m ărime ce caracterizeaz ă evolu ția molecular ă este rata substitu țiilor
nucleotidice .
Rata substitu țiilor nucleotidice (r) se exprim ă ca :
Tkr2= , unde k este num ărul de substitu ții, iar T este timpul scurs de la
momentul divergen ței.
În analiza ratelor substitu țiilor nucleotidice trebuie f ăcut ă distinc ția între modific ările
care afecteaz ă structura proteinelor ( substitu ții nonsinonime ) și cele care nu au
efect asupra proteinelor ( substitu ții sinonime ).
Ratele substitu țiilor nonsinonime variaz ă mult între gene și se reflect ă în ratele
evolu ției proteinelor. Unele proteine, cum sunt histonele , actina, proteinele
ribozomale sunt foarte bine conservate, în timp ce alte proteine (de exemplu
apolipoproteinele, imunoglobulinele) evolueaz ă cu rate foarte rapide. Varia ții mari în
ceea ce prive ște ratele substitu țiilor sunt observate și în cazul regiunilor
necodificatoare, cele mai afectate fiind pseudogene le, adic ă secven țe ADN similare
genelor func ționale, dar care, datorit ă unor modific ări în succesiunea de nucleotide
au devenit nefunc ționale.
Ratele substitu țiilor sunt influen țate de gradul de intoleran ță a unui situs fa ță de
muta ții, de selec ția pozitiv ă, care men ține în popula ții muta țiile avantajoase și de rata
muta țiilor.

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
105 Substitu țiile nucleotidice, care se repercuteaz ă la nivelul succesiunii de aminoacizi
din proteine, joac ă un rol deosebit în evolu ție, iar cuantificarea ratelor cu care au loc
aceste modific ări folose ște pentru datarea unor evenimente importante din is toria
vie ții pe p ământ.

6.4.2 Ceasuri moleculare
Studiul hemoglobinei și a citocromului c de la diferite specii au ar ătat c ă ratele de
înlocuire ale aminoacizilor sunt asem ănătoare la diferite linii evolutive de mamifere.
S-a tras astfel concluzia c ă, pentru oricare dintre proteine, rata evolu ției moleculare
este aproximativ constant ă în timp la toate liniile evolutive (lineage), deci c ă exist ă un
«ceas molecular».
Dac ă proteinele evolueaz ă cu rate constante, atunci aceste date pot fi folos ite pentru
determinarea momentului divergen ței acelor specii pentru care nu exist ă date
paleontologice și pentru reconstruc ția rela țiilor filogenetice dintre organisme.
În 1983 Kimura a considerat c ă, pentru fiecare protein ă rata evolu ției moleculare,
exprimat ă ca substitu ție de aminoacizi/an/situs, este aproximativ constan t ă pentru
diferite lineage atât timp cât func ția și structura ter țiar ă r ămân nealterate.
Atunci când, într-o anumit ă linie evolutiv ă, o gen ă î și pierde func ția sau
achizi ționeaz ă un nou rol biologic, ea nu mai evolueaz ă cu aceea și rat ă ca genele
omoloage de la alte organisme care și-au p ăstrat func ția ini țial ă.
Totu și, înc ă de la început, chiar cei care au propus ipoteza ce asurilor moleculare au
ar ătat c ă exist ă și cazuri excep ționale. De exemplu, o anumit ă protein ă poate evolua
cu o rat ă molecular ă diferit ă la o singur ă linie evolutiv ă din mai multe linii evolutive la
care se întâlne ște proteine respectiv ă. A șa se întâmpl ă cu insulina, care la linia
evolutiv ă care duce spre porcu șorul de Guinea are o rat ă evolutiv ă mult mai rapid ă.
Ipoteza ceasurilor moleculare a dat na ștere la numeroase controverse în rândul
speciali știlor. Evolu ționi știi clasici consider ă c ă o rat ă evolutiv ă constant ă nu se
potrive ște cu timpul evolutiv la nivel morfologic și fiziologic. Cele mai vehemente
discu ții s-au iscat în momentul în care, conform acestei ipoteze s-a ajuns la concluzia
că momentul divergen ței între om și maimul țele africane se plaseaz ă acum
aproximativ 5 milioane de ani. Paleontologii sus țin c ă divergen ța s-a produs acum 15
milioane de ani.
Dar și evolu ționi știi moleculari contest ă teoria ceasurilor moleculare, în primul rând
pentru c ă ei sus țin c ă ratele evolutive se accelereaz ă dup ă duplicarea genelor.
Astfel, dup ă duplicarea genei care a dat na ștere lan țurilor α și β ale hemoglobinei,

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
106 ratele înlocuirilor de aminoacizi sunt foarte ridic ate. De asemenea, ei consider ă c ă
evolu ția proteinelor se desf ăș oar ă mai rapid în timpul specia ției, comparativ cu
perioadele în care aceasta nu are loc (perioadele d e staz ă).
De și exist ă atâtea controverse cu privire la existen ța unei rate constante a evolu ției,
aceasta este înc ă larg utilizat ă pentru estimarea timpului de evolu ție și pentru
construc ția arborilor filogenetici.

6.4.2.1 Ratele evolutive la diferite lineage
În stabilirea ratelor evolutive la diferite lineage se utilizeaz ă, în prezent, atât
secven țele de amino-acizi din proteine, cât și secven țele ADN, de multe ori
rezultatele fiind analizate comparativ. Astfel, dat ele imunologice și cele privind
proteinele arat ă c ă ratele evolutive încetinesc la hominide, dup ă separarea de
maimu țele ancestrale. Acela și rezultat s-a ob ținut și din analize efectuate direct la
nivel de ADN, precum și din hibridiz ările ADN-ADN. Ratele substitu țiilor în zonele
necodificatoare, care reflect ă, a șa cum se știe, rata muta țiilor, sunt mai mari la
maimu țele africane decât la om.
Studiile asupra ADN la mamifere au ar ătat c ă rozătoarele au o rat ă evolutiv ă mult
mai ridicat ă decât la primate. Se constat ă, îns ă c ă, la mamifere exist ă varia ții în ceea
ce prive ște ratele substitu țiilor printre speciile aceluia și ordin. Faptul c ă, nu exist ă o
rat ă evolutiv ă constant ă printre mamifere, conduce la ideea c ă nu exist ă un ceas
molecular universal, aplicabil pentru toate organis mele. De exemplu, la D.
melanogaster rata evolutiv ă, chiar pentru cele mai bine conservate gene din ge nom,
este de 5-10 ori mai rapid ă.
Totu și, nu se poate sus ține c ă nu exist ă deloc ceasuri moleculare ; exist ă numeroase
ceasuri locale specifice unor grupuri de specii strâns înrudite. A șa numitele ceasuri
moleculare pot fi folosite pentru a estima divergen ța speciilor cu condi ția s ă se fac ă
anumite corec ții.

6.4.2.2 Cauzele varia ției ratelor evolutive
Asupra factorilor care determin ă varia țiile ratelor evolutive în diferite lineage s-au
emis numeroase ipoteze. Se pare c ă exist ă dou ă categorii de factori : factori
dependen ți de replicare și factori independen ți de replicare. Din prima categorie fac
parte timpul de genera ție și eficien ța proceselor reparatorii ale ADN, iar din a doua
categorie se poate exemplifica prin rata metabolism ului bazal.

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
107 Timpul de genera ție. Ratele de substitu ție sunt mai mari la maimu țe decât la om,
mai mari la roz ătoare decât la primate, ceea ce este invers propor țional cu timpul de
genera ție. La roz ătoare, spre exemplu, timpul mult mai scurt de gener a ție, face ca
num ărul de replic ări per an s ă fie mult mai mare ca la om.
La mamifere, în genomul nuclear, rata substitu țiilor confirm ă ipoteza rolului timpului
de genera ție. Genomul mitocondrial contravine acestei ipoteze ; genele mitocondriale
la specii cu timp de genera ție mai lung (elefan ți, om) evolueaz ă mai rapid decât
omoloagele lor de la roz ătoare.
Eficien ța sistemelor de reparare a ADN. Unele date sugereaz ă c ă roz ătoarele
dispun de sisteme de reparare a ADN mai pu țin eficiente. De exemplu, îndep ărtarea
hipoxantinei, rezultat ă din dezaminarea adeninei, se datoreaz ă enzimei 3 metil ADN
glucozilaza, care este mai eficient ă la om decât la roz ătoare. Prezen ța hipoxantinei
este o cauz ă important ă a muta țiilor tranzi ționale.
Ratele metabolismului bazal. Sinteza, repararea, degradarea ADN sunt mai intense
la organismele care au o rat ă metabolic ă ridicată.
În concluzie, to ți ace ști factori influen țeaz ă în m ăsur ă mai mare sau mai mic ă ratele
substitu țiilor nucleotidice, deci viteza cu care se desf ăș oar ă, la nivel molecular
procesele evolutive.

6.4.3 Ratele substitu țiilor nucleotidice în ADN organitelor
Majoritatea eucariotelor au cel pu țin un genom extranuclear, care se replic ă
independent de cel nuclear, este mai mic și mai u șor de investigat. Majoritatea
organitelor se mo ștenesc uniparental, mitocondriile animalelor pe lin ie matern ă, iar
cloroplastele și mitocondriile plantelor în general pe linie mater n ă, de și exist ă și
excep ții. Cloroplastele coniferelor se mo ștenesc pe linie patern ă, la fel ca
mitocondriile de la Chlamidomonas sp. .

Genomul mitocondrial de la animale.
ADNmt este reprezentat de o molecul ă circular ă de ADN dublucatenar, ce con ține
aproximativ 15-17000 pb, ceea ce înseamn ă 1/10000 din cel mai mic genom
eucariot. Genomul mitocondrial con ține secven țe unice nerepetate: 13 gene care
codific ă proteine, 22 de gene pentru ARNt, o regiune ce con troleaz ă replicarea și
ini țierea transcrierii și, de asemenea, câ țiva spaceri intergenici. Trebuie subliniat c ă
genele mitocondriale nu au introni.

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
108 Ratele substitu țiilor sinonime în ADN mitocondrial la mamifere sunt de zece ori mai
ridicate ca în nucleu. În ceea ce prive ște substitu țiile nonsinonime, ratele variaz ă mai
mult, dar întotdeauna sunt mai ridicate decât cele din nucleu. Nivelul înalt al ratelor
substitu țiilor în mitocondrii se datoreaz ă mai multor cauze : a) fidelitatea sc ăzut ă a
replic ării ADNmt, b) mecanisme ineficiente de reparare a A DN, c) concentra ție mare
de agen ți mutageni (ex. radicali superoxid) rezulta ți din procesele metabolice
mitocondriale.

Genoame extranucleare la plante.
Deoarece plantele au evoluat divergent de acum apro ximativ 1 miliard de ani,
patternul evolu ției moleculare este diferit de cel de la animale. A stfel, mitocondriile
con țin ADN circular sau liniar, cu m ărime cuprins ă între 26.000 și 2.500.000 pb, de și,
în esen ță , este reprezentat de acela și set de gene ca la animale. Principala
caracteristic ă a genomului mitocondrial la plante o reprezint ă marea variabilitate,
datorat ă numeroaselor rearanjamente, duplica ții, dele ții. Oricum, ratele substitu țiilor
nucleotidice la nivelul ADNmt sunt mai sc ăzute decît cele din genomul nuclear al
mamiferele, dar sunt asem ănătoare cu cele din genomul nuclear al plantelor.
În ceea ce prive ște ADN cloroplastelor, acesta variaz ă mult în ceea ce prive ște
mărimea, num ărul de gene, dar și în privin ța pseudogenelor și a intronilor. De și, pân ă
în prezent nu au fost analizate foarte multe secven țe, s-a constatat c ă ratele
substitu țiilor sunt mai reduse decât cele observate în genoa mele plantelor.

6.5 Elemente de filogenie molecular ă

Filogenia reprezint ă istoria unei specii sau a unui grup de specii. Pen tru
reconstruc ția rela țiilor filogenetice de mare importan ță este sistematica . Sistematica
analizeaz ă asem ănările morfologice și biochimice dintre organisme, ca baz ă pentru
deducerea rela țiilor evolutive. Recent, sistematica tradi țional ă a fost dezvoltat ă prin
utilizarea tehnicilor moleculare. A ap ărut sistematica molecular ă, care utilizeaz ă
pentru stabilirea asem ănărilor dintre organisme compararea moleculelor de AD N,
ARN și a altor molecule. În acest mod se pot deduce rela țiile evolutive dintre anumite
gene și chiar dintre genoame în totalitatea lor, stabilin du-se cât de înrudite sunt unele
organisme cu altele.
Așa a luat na ștere filogenia molecular ă, care are ca principale obiective :
– reconstruc ția leg ăturilor genealogice corecte între diferitele entit ăți biologice,
– estimarea timpului de divergen ță dintre organisme,

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
109 – datarea secven țelor de evenimente de-a lungul liniilor filogenetic e.
Primele studii de filogenie molecular ă au fost realizate prin studii imunochimice,
pornind de la faptul c ă reac țiile serologice sunt mai puternice între organismel e
înrudite. Aceste studii au fost efectuate înainte d e redescoperirea legilor lui Mendel.
Cercet ările au progresat, în special, dup ă dezvoltarea metodologiei de secven țiere a
proteinelor, urmat ă de electroforeza proteinelor, a ADN, hibridiz ările ADN-ADN etc. În
acest mod s-au stabilit rela țiile filogenetice dintre popula ții sau specii strâns înrudite,
dar au fost datate și unele evenimente ca : apari ția mitocondriilor și cloroplastelor sau
divergen ța filumurilor și regnurilor. Pentru viitor se urm ăre ște rezolvarea rela țiilor
evolutive dintre procariote și eucariotele unicelulare.
Informa țiile de la nivel molecular au permis construirea un ui arbore universal al
vie ții, care pe m ăsur ă ce se acumuleaz ă mai multe date va continua s ă fie modificat.
Unele rezultate au fost de-a dreptul surprinz ătoare. Sistematica molecular ă a ar ătat,
spre exemplu, c ă este o rela ție de rudenie mai strâns ă între om și fungi, decât între
fiecare dintre aceste organisme și plante. ( Figura 6.6 ).

Figura 6.6 Un arbore al vie ții mai pu țin obi șnuit. Sistematica molecular ă a ar ătat c ă, în ciuda
aparen țelor, animalele (inclusiv omul) sunt mai înrudite c u ciupercile, decât sunt acestea cu
plantele.

6.5.1 Avantajele utiliz ării datelor moleculare în studiile filogenetice
Datele moleculare au devenit un instrument indispen sbil în reconstruc ția rela țiilor
filogenetice deoarece prezint ă, în compara ție cu caracterele morfologice, o serie de
avantaje. Astfel:
– secven țele ADN sunt entit ăți strict transmisibile, în timp ce caracterele
morfologice sunt influen țate de mediu,

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
110 – caracterele moleculare sunt precise (de exemplu, al trelea aminoacid în
preproinsulin ă la iepure este serina, iar la hamster este leucina ). Descrierile
morfologice, îns ă, sunt mai ambigue, folosindu-se, adeseori, termeni ca
sub țire, redus, par țial închis etc.
– caracterele moleculare evolueaz ă mai regulat (vezi rata substitu țiilor
nucleotidice), permi țând stabilirea unor rela ții mai clare între organisme,
– datele moleculare sunt mai potrivite pentru abord ări cantitative și, pe aceast ă
baz ă, s-au dezvolat numeroase modele matematice. Studii le morfologice se
bazeaz ă mai mult pe aspecte calitative.
– estimarea omologiei între secven țele ADN este mai simpl ă, decât stabilirea
omologiei caracterelor morfologice,
– unele date moleculare pot fi folosite pentru stab ilirea rela țiilor evolutive între
organisme îndep ărtate filogenetic, a șa cum este arborele filogenetic dintre
fungi, plante și animale din Figura 6.6 . Pu ține date morfologice pot fi folosite
în acest scop.
– datele moleculare sunt mai abundente comparativ c u cele morfologice, ceea
ce este mai avantajos, în special pentru speciile c u num ăr limitat de caractere
morfologice, cum sunt bacteriile, algele, protozoar ele

6.5.2 Arbori filogenetici
Arborii filogenetici reprezint ă ilustrarea grafic ă a rela țiilor filogenetice dintre
organisme. Ei sunt forma ți din noduri , conectate prin bra țe, care desemneaz ă
rela țiile dintre unit ățile taxonomice. Modelul de ramificare determin ă topologia unui
arbore filogenetic.
Nodurile sunt unit ăți taxonomice; dac ă nodurile sunt externe , reprezint ă unit ăți
taxonomice existente, actuale, în timp ce nodurile interne sunt unit ăți taxonomice
ancestrale, deduse. În general, nodurile interne su nt bifurcate, fiecare nod fiind
incident cu trei bra țe: unul ancestral și dou ă derivate ( Figura 6.7 ).

Figura 6.7 Alc ătuirea unui arbore filogenetic

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
111 Bra țele unesc nodurile adiacente, iar lungimea lor este , în general, o m ăsur ă a
distan ței evolutive dintre un nod intern și un nod extern, sau dintre dou ă noduri
interne.
Exist ă mai multe criterii de clasificarea a arborilor fil ogenetici. Astfel, dup ă prezen ța
sau absen ța în arbore a celui mai recent ancestor comun pentr u toate unit ățile
taxonomice studiate, avem arbori cu r ădăcin ă, de la care porne ște spre to ți ceilal ți
taxoni o cale unic ă și arbori fără r ădăcin ă, în care este reprezentat doar gradul de
înrudire dintre unit ățile taxonomice, nu și calea evolutiv ă. Trebuie subliniat c ă, arborii
filogenetici baza ți pe date moleculare sunt, în general, f ără r ădăcin ă.
Dup ă lungimea bra țelor, se întâlnesc arbori data ți, ale c ăror bra țe au lungimea
propor țional ă cu num ărul modific ărilor evolutive care au avut loc de la momentul
divergen ței și arbori nedata ți, cu bra țe de lungimi egale. Arborii nedata ți permit doar
pozi ționarea taxonilor existen ți și a nodurilor interne (a taxonilor disp ăru ți, dedu și)
(Figura 6.8 ).

Figura 6.8 Tipuri de arbori filogenetici

Arborii filogenetici mai sunt împ ărțiți în arborii speciilor și arborii genelor . Arborii
speciilor reprezint ă rela țiile filogenetice dintre specii, familii, popula ții sau alte grupe
taxonomice. Într-un asemenea arbore bifurca ția reprezint ă timpul de specia ție,
momentul în care dou ă specii au devenit distincte și izolate reproductiv una de
cealalt ă.
Arborii genelor reflect ă rela țiile filogenetice dintre secven țele ADN, inclusiv c ăile
urmate de gene de la p ărin ți la descenden ți. Genele pot avea c ăi diferite de
transmitere, care sunt, în general, limitate de bar ierele reproductive; fluxul de gene
are loc doar în interiorul speciilor. Din aceast ă cauz ă, o specie este un m ănunchi de

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
112 conexiuni genetice în care, numeroase linii p ărin ți-descenden ți formeaz ă conexiuni
ce țin to ți indivizii la un loc.
Arborii speciilor difer ă de cei ai genelor din cel pu țin trei motive:
1) Divergen ța a dou ă gene de la dou ă specii diferite poate avea loc înainte de
divergen ța speciilor, ceea ce poate conduce la o supraestima re a lungimii
bra țelor. Totu și, acest lucru nu este foarte important în studiul evolu ției pe
termen lung, în care, de obicei, se ignor ă polimorfismele genetice.
2) Modelul de ramificare (topologia) unui arbore ge nic poate s ă difere de
topologia arborelui speciilor datorit ă polimorfismului speciilor ancestrale.
Pentru a evita acest lucru trebuie analizate mai mu lte gene nelinkate,
deoarece o cantitate mai mare de date evit ă erorile datorate substitu țiilor
nucleotidice întâmpl ătoare.
3) Duplicarea genelor și familiile de multigene complic ă și mai mult situa ția,
întrucât este dificil de evaluat omologia. Dac ă duplicarea a avut loc înainte de
specia ție, genele de la specii diferite sunt mai înrudite decât genele aceleia și
specii. În cazul hemoglobinei de la vertebrate, lan țurile α și β au momentul de
divergen ță foarte îndep ărtat, plasat acum aproximativ 450-500 milioane de
ani. Ca urmare, genele pentru α globin ă la mamifere sunt mai asem ănătoare
unele cu altele, decât cu gena β globinei de la aceea și specie.

6.5.3 Arborele filogenetic universal
Studiile filogenetice folosesc ca date de baz ă pentru reconstituirea rela țiilor
filogenetice fosilele, precum și omologiile morfologice și moleculare.
În general, organismele asem ănătoare morfologic sau cu secven țe ADN similare sunt
mai înrudite unele cu altele. Totu și, uneori divergen ța morfologic ă între specii înrudite
poate fi mare, în ciuda divergen ței genetice reduse (sau invers). De exemplu, multe
specii de plante lemnoase din Hawai sunt foarte dif erite fenotipic, de și din punct de
vedere genetic sunt asem ănătoare. Explica ția ar consta din faptul c ă, în cazul acestui
grup care a început s ă evolueze divergent acum 5 milioane de ani, diversi tatea
morfologic ă este controlat ă de un num ăr relativ restrâns de gene.
Arborii filogenetici reprezint ă grafic modul în care organismele au evoluat și cum sunt
acestea înrudite unele cu altele; sunt reprezentare a diagramatic ă a unei ipoteze
emise pe baza datelor disponibile (studiul fosilelo r, omologii și analogii morfologice și
moleculare). Dup ă ce în sistematic ă au început s ă fie utilizate pentru compararea

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
113 speciilor metodele moleculare, numeroase ipoteze fi logenetice mai vechi au fost
eliminate.
În anii ’60, cercet ătorii au constatat universalitatea codului genetic, deducând astfel,
că toate organismele vii au un ancestor comun. Ast ăzi, cercet ările sunt îndreptate
spre asamblarea tuturor organismelor într-un arbore universal al vie ții.
Mult timp, înc ă de pe vremea lui Linnaeus, p ărintele sistematicii și taxonomiei, s-a
considerat c ă exist ă numai dou ă regnuri. Chiar și dup ă descoperirea diversit ății lumii
microorganismelor acest sistem a persistat. Bacteri ile erau considerate plante, la fel
și fungii, iar protozoarele erau incluse în regnul a nimalelor.
Schemele taxonomice cu mai mult de dou ă regnuri nu au fost acceptate pân ă în anul
1969, când Robert Whittaker a adus argumente solide pentru împ ărțirea lumii vii în 5
regnuri: Monera, Protista, Fungi, Plantae și Animalia ( Figura 6.9 ).

Figura 6.9 Cele 5 regnuri ale lumii vii. Acest sistem de clas ificare împarte lumea vie în 5
regnuri, unul procariot (Monera, bacteriile) și 4 eucariote (Protista, Fungi, Plantae și
Animalia) (dup ă Campbell, 1993).

Acest sistem recunoa ște existen ța a dou ă tipuri fundamentale de celule: procariote și
eucariote, și plaseaz ă procariotele într-un regn separat: Monera. Eucario tele
multicelulare (Plantae, Fungi și Animalia) sunt împ ărțite în trei regnuri pe criteriul
nutri ției. Plantele sunt autotrofe, în timp ce fungi și animalele sunt heterotrofe. Regnul
Protista include organisme care nu repect ă nici defini ția dat ă plantelor, nici cea dat ă

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
114 animalelor sau fungilor. Ele sunt eucariote în majo ritate unicelulare, dar exist ă și
protiste multicelulare.
Acest sistem de clasificare a rezistat în biologie mai mult de 20 de ani. În ultimile
decenii, îns ă, datele moleculare, bazate pe analiza genelor care codific ă pentru ARN-
ul ribozomal (ARNr) au fost utilizate pentru recons truc ția arborelui universal al vie ții.
Rezultatele acestor analize au ar ătat urm ătoarele:
Arborele vie ții este format din trei mari domenii: Bacteria, Archaea și Eukaria
(Figura 6.10). Domeniul Bacteria este alc ătuit din majoritatea organismelor
cunoscute sub denumirea de procariote, inclusiv din bacterii strâns înrudite cu
cloroplastele și mitocondriile. De altfel, o teorie larg acceptat ă se refer ă la originea
endosimbiotic ă a cloroplastelor și mitocondriilor din celula eucariot ă. Al doilea
domeniu, Archaea, este format din organisme procari ote care populeaz ă medii foarte
diferite. Unele Archaea pot utiliza hidrogenul ca surs ă de energie, altele metanul, la
fel ca în condi țiile atmosferei primitive. Al treilea domeniu, Euka ria, include
numeroase organisme, unicelulare precum și eucariotele pluricelulare din regnurile
Plantae, Fungi și Animalia.

Figura 6.10 Arbore filogenetic universal construit prin analiz e comparative de secven țe ARNr
16S (dup ă Woese, 2000)

Istoria timpurie a acestor trei domenii nu este cun oscut ă. Compararea genoamelor a
ar ătat c ă, cel pu țin la începutul vie ții pe P ământ, existau numeroase schimburi de
gene între organisme apar ținând unor domenii diferite, prin intermediul transferului
orizontal de gene . Astfel, prin intermediul elementelor transpozabil e, sau prin
fuzionarea unor organisme diferite, genele au fost transferate de la un genom la altul.
Primele eucariote ar fi putut apare prin fuziunea u nei bacterii ancestrale cu o archaea
ancestrală. Deoarece arborele filogenetic se bazeaz ă pe presupunerea c ă genele se
transmit vertical de la o genera ție la alta, o asemenea presupunere conform c ăreia
au avut loc transferuri orizontale de gene pare nep otrivit ă. Ca urmare, numeroase

EVOLU ȚIONISM MOLECULAR
115 aspecte legate de arborele vie ții sunt continuu revizuite, de și divizarea acestuia în
cele trei domenii pare înc ă corect ă.
Reamintim c ă arborii filogenetici sunt în esen ță ipoteze care se potrivesc cu datele pe
care le avem în prezent la dispozi ție pentru a reconstitui evolu ția biologic ă, pentru a
trasa principalele repere care au dus la actuala di versitate a vie ții pe P ământ.

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
116
7. NO ȚIUNI DE GENETIC Ă CANTITATIV Ă

În capitolele anterioare am discutat despre caracte re fenotipice datorate genotipurilor
alternative ale unei singure gene. Aceste caractere , numite caractere discrete , se
transmit ereditar în asemenea manier ă încât exist ă o coresponden ță relativ simpl ă
între genotip și fenotip. Totu și, numeroase caractere, inclusiv unele de importan ță
economic ă (produc ția de cereale, de lapte, de carne etc.) prezint ă varia ție continu ă.
Ele difer ă în popula ție, mai ales prin cantitate, decât prin tipul lor și, de aceea, se
numesc caractere cantitative. O asemenea varia ție a caracterelor este, de obicei,
controlat ă de mai mul ți loci (respectiv mai multe gene).
Genetica cantitativ ă studiaz ă varia ția continu ă a caracterelor controlate progresiv
de mai mul ți loci și de factorii de mediu. Din aceast ă cauz ă, aceste caractere se
numesc poligenice, și, în acela și timp, multifactoriale .
În cazul acestor caractere un singur genotip poate avea, datorit ă influen ței mediului,
numeroase fenotipuri posibile. În acela și timp, un singur fenotip poate fi datorat mai
multor genotipuri.
Analiza genetic ă a unor asemenea caractere complexe necesit ă concepte și metode
speciale de investigare, deoarece:
– sunt influen țate de dou ă sau mai multe gene, r ăspândite în tot genomul (gene
de pe cromozomi diferi ți pot contribui la manifestarea aceluia și caracter),
fiecare ad ăugând o anumit ă cantitate la fenotip;
– mediul ambiant creaz ă condi ții favorabile sau nefavorabile pentru exprimarea
caracterului. De exemplu, nutri ția are efecte asupra ratei de cre ștere la
animale, iar fertilizatorii, ploaia, densitatea pla ntelor influen țeaz ă produc ția
vegetal ă.
Pentru unele caractere cantitative diferen țele între fenotipuri se datoreaz ă în primul
rând diferen țelor genotipice, iar mediul este pu țin important, sau chiar neglijabil.
Pentru altele, îns ă, prevalen ți sunt factorii de mediu, cei genetici având o infl uen ță
mai mic ă. Majoritatea caracterelor cantitative se situeaz ă între aceste dou ă extreme,
astfel c ă, trebuie luate în considerare simultan ambele cate gorii de factori.
Datorit ă complexit ății lor, se pune ades întrebarea dac ă aceste caractere pot fi
analizate în popula țiile naturale. Exist ă posibilitatea ca, varia ția genetic ă s ă fie
eliminat ă prin studiul liniilor pure, care sunt homozigote p entru majoritatea genelor
sau prin analiza genera ției F1, rezultat ă din împerecherea liniilor pure și care se

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
117 caracterizeaz ă printr-o mare uniformitate a heterozigo ților pentru toate genele pentru
care p ărin ții au fost homozigo ți. Varia ția factorilor de mediu este, îns ă, imposibil de
eliminat. La plante, spre exemplu, chiar la plante învecinate, apar mici varia ții în
calitatea solului, sau în ceea ce prive ște expunerea la lumin ă. La Drosophila
melanogaster , în condi țiile unei puternice consangviniz ări, pot apare mici diferen țe
fenotipice (de exemplu, m ărimea corpului) datorit ă unor u șoare varia ții ale mediului,
chiar pentru organisme din acela și borcan de cultur ă. În concluzie, caracterele care
sunt sensibile la varia ții mici ale mediului nu vor fi niciodat ă uniforme, nici m ăcar în
liniile pure.
Numeroase caractere importante pentru om sunt carac tere cantitative. De exemplu,
produc ția agricol ă (m ărimea recoltei la grâu, la soia, struguri etc./unit atea de
suprafa ță ), produc ția zootehnic ă (calitatea c ărnii, produc ția de lapte/vac ă, num ărul de
ou ă/g ăin ă, cantitatea de lân ă/oaie etc.), unele caractere umane (rata de cre ștere la
copii, greutatea adul ților, presiunea sanguin ă, lungimea vie ții etc.) sunt caractere
cantitative. Inclusiv fitnessul, implicat în proces ele evolutive este un caracter
cantitativ important.
Majoritatea caracterelor cantitative nu pot fi stud iate prin intermediul pedigree-ului
pentru c ă:
– efectele segreg ării alelelor apar ținând unei gene pot fi mascate de efectele altor
gene;
– mediul genereaz ă fenotipuri diferite pentru acela și genotip.
Deci, caracterele cantitative nu se potrivesc model ului simplu de dominan ță –
recesivitate și sex-linkage. Totu și, efectele genetice asupra caracterelor cantitativ e
pot fi evaluate prin compararea fenotipurilor rudel or, care au în comun un num ăr mai
mare de gene.

7.1 Istoricul cercet ărilor de genetic ă cantitativ ă

La începutul secolului XX s-a constatat c ă anumite caractere nu urmeaz ă ereditatea
mendelian ă. Ulterior, unele experimente au demonstrat c ă modelul eredit ății pentru
caracterele cantitative poate fi explicat prin ered itatea mendelian ă pentru mai mul ți
loci. Cu alte cuvinte, aceste caractere sunt contro late de mai mul ți loci, fiecare locus
urmând legile mendeliene.
Johannsen (1903) a studiat greutatea boabelor în li nii consangvine sau aproape
consangvine de maz ăre. Fiecare individ dintr-o linie era homozigot pen tru acelea și
alele, dar diferitele linii erau homozigote pentru alele diferite. În experimentele sale,

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
118 Johannsen a comparat greutatea boabelor la descende n ți cu greutatea boabelor
părin ților și a observat c ă:
– varia ția fenotipic ă dintre liniile consangvine se mo ștene ște,
– varia ția fenotipic ă în interiorul unei linii nu se mo ștene ște.
Astfel, liniile care produceau boabe mai grele prod uc descenden ți asem ănători și, ca
urmare, diferen țele dintre linii se datoreaz ă diferen țelor genetice. În aceea și linie nu
exist ă o corela ție între greutatea semin țelor p ărin ților și descenden ți. Varia ția din
cadrul fiec ărei linii nu este ereditar ă ci, se datoreaz ă factorilor de mediu. Prin urmare,
acest experiment a ar ătat c ă greutatea semin țelor la maz ăre este afectat ă atât de
factori genetici, cât și de mediu, dar nu a precizat câte gene afecteaz ă acest
caracter. Ceea ce a fost evident a fost faptul c ă sunt implicate mai multe gene, nu
una singur ă.
Într-un experiment efectuat în 1909, Nilsson a demo nstrat c ă o distribu ție aproape
continuu ă a fenotipului poate fi produs ă de câteva gene care ac ționeaz ă simultan. El
a studiat culoarea boabelor la grâu, culoare care v ariaz ă de la ro șu închis la alb.
Experimentul a constat în împerecherea între linii consangvine ce produceau boabe
ro șii cu linii pentru boabe albe. Din examinarea culor ii boabelor în F1 și F2 a rezultat
că:
– în F1 toate boabele erau de un ro șu intermediar
– în F2 a rezultat un domeniu de fenotipuri care va riau de la ro șu la alb. În
această genera ție unele linii segreg ă în raport de 3:1 (ro șu:alb), altele în raport
15:1 sau 63:1 (ro șu de orice tip:alb).
Ca urmare a experimentului, Nilsson a stabilit urm ătoarele:
– culoarea ro șie este controlat ă de 3 gene (A, B, C) independente și fiecare
gen ă are o alel ă care produce culoarea (A1, B1, C1) și o alel ă care nu
produce pigment (A2, B2, C2).
– cele trei gene ac ționeaz ă aditiv și independent.
În experimentul lui Nilsson intensitatea culorii es te controlat ă de num ărul de alele A1,
B1 și C1 primit de la p ărin ți; cu cît num ărul locilor implica ți este mai mare, cu atât
distribu ția fenotipurilor în F2 începe s ă semene cu o distribu ție normal ă. Chiar și
pentru un num ăr moderat de loci, distribu ția fenotipurilor aproximeaz ă distribu ția
normal ă. De fapt, numeroase caractere cantitative au o dis tribu ție normal ă ( Figura
7.1 ).
În ceea ce prive ște influen ța mediului, exist ă, de asemenea, o distribu ție continuu ă a
fenotipurilor, întrucât nu exist ă o singur ă asociere între genotip și fenotip.

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
119

Figura 7.1 Distribu ția normal ă standard

În cazul exemplului privind culoarea boabelor la gr âu, nu exist ă o alel ă dominant ă; în
toate situa țiile, culoarea la heterozigo ți este intermediar ă, având jum ătate din
culoarea homozigo ților. De asemenea, nu exist ă o interac țiune între gene, de și acest
lucru trebuie luat în seam ă în cazul altor caractere.
Este evident c ă un anumit fenotip pentru un caracter cantitativ se datoreaz ă factorilor
genetici și de mediu. Acest tip de ereditate întâlnit în cazu l culorii boabelor de grâu
este poligenic ă, fiind determinat ă de mai multe gene. Fiecare gen ă exercită un mic
efect aditiv, adic ă efectul genelor este cumulativ și nici o gen ă nu este dominant ă sau
recesiv ă.
În realitate, caractere precum inteligen ța sau în ălțimea sunt influen țate atât de mediu,
cât și de mai multe sau mai pu ține gene care nu sunt aditive în ceea ce prive ște
exercitarea efectului. Acest fapt se coreleaz ă cu o tendin ță observat ă la descenden ți,
tendin ță denumit ă „ regresia fa ță de medie ”. De exemplu, p ărin ți foarte inteligen ți pot
avea copii cu inteligen ță u șor mai sc ăzut ă comparativ cu media parental ă. Exist ă și
situa ția invers ă: p ărin ți pu țin inteligen ți pot avea copii cu inteligen ță sub media
popula ției, dar u șor mai ridicat ă decât media p ărin ților. Explica ția const ă în faptul c ă,
unele dintre genele implicate exercit ă un efect mai mare în manifestarea unui
caracter cantitativ comparativ cu celelalte gene.

7.2 Caractere continue, meristice și prag

Unii geneticieni împart caracterele cantitative în trei categorii: 1) caractere continue,
2) caractere meristice și 3) caractere prag.

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
120 1) Caracterele continue variaz ă de la o extrem ă fenotipic ă la alta, f ără limite clare
de la o varia ție la alta. În aceast ă categorie intr ă caractere precum în ălțimea,
greutatea, culoarea pielii etc.
Ca urmare, majoritatea caracterelor continue nu se încadreaz ă în categorii fenotipice
distincte; exist ă un gradient continuu de la un fenotip la altul, de la un minim la un
maxim, f ără clase fenotipice clare. De exemplu, greutatea poat e s ă se g ăseasc ă în
orice punct pe o scal ă a m ăsur ătorilor, fiind posibil un num ăr practic nelimitat de
fenotipuri.
2) Caracterele meristice sunt acele caractere în care fenotipul se determin ă prin
num ărare. Exemple de asemenea caractere sunt: num ărul de creste epidermale care
formeaz ă amprentele, num ărul de ou ă/g ăin ă, num ărul de peri/abdomenul
musculi țelor, etc.
3) Caractere prag. Sunt acele caractere care au 2 sau pu ține clase de m ărime, dar
și în aceast ă situa ție ereditatea este determinat ă de efectele genelor multiple și de
factorii de mediu. În categoria caracterelor prag i ntr ă partenogeneza (dezvoltarea
ou ălelor nefertilizate) la curcan, sarcinile gemelare la vaci, dar și numeroase boli
ereditare umane (schizofrenia, diabetul, autismul e tc.).
Pentru aceste caractere fiecare organism are o predispozi ție neobservabil ă pentru
exprimarea lor fenotipic ă. A șa este, spre exemplu, predispozi ția pentru sarcini
gemelare. Dac ă predispozi ția este suficient de ridicat ă (deasupra unui prag )
caracterul se manifest ă. În cazul maladiilor ereditare, exist ă persoane afectate și
persoane neafectate ( Figura 7.2 ).

Figura 7.2 Diagram ă care ilustreaz ă distribu ția caracterelor prag în popula ție

Caracterele prag pot fi interpretate drept caracter e continue pentru c ă fiecare individ
are un risc sau o predispozi ție de manifestare a caracterului. Peste un prag
caracterul se exprim ă, sub un prag este o stare de normalitate. De și nu poate fi

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
121 observat ă, predispozi ția poate fi dedus ă din inciden ța caracterului printre indivizii din
popula ție și printre rude.

7.3 Distribu ția caracterelor cantitative

Descrierea popula țiilor în termenii propor ției indivizilor care au fiecare genotip posibil
reprezint ă distribu ția caracterelor cantitative .
Pentru caracterele discrete distribu ția caracterelor este simpl ă deoarece num ărul
claselor fenotipice este mic. Spre exemplu distribu ția descenden ței la maz ăre este ¾
boabe verzi și ¼ boabe galbene. În cazul sistemului sanguin ABO, distribu ția
grupelor de sânge la greci este 42% grupa O, 5% gru pa AB, 39% grupa A și 14%
grupa B.
În cazul caracterelor continuue, datorit ă num ărului mare de fenotipuri posibile, este
imposibil să le exprim ăm procentual sau ca propor ții. Adeseori este convenabil s ă
reducem num ărul de fenotipuri prin gruparea lor pe clase sau in tervale de m ărime.
Distribu ția caracterelor continue are dou ă caracteristici importante: media și
varian ța. Aceste valori au o mare importan ță în statistica matematic ă.
Media reprezint ă centrul distribu ției și se estimeaz ă pe baza analizei unui e șantion
reprezentativ din popula ție. Media ()x poate fi calculat ă pe baza rela ției:
Nxfxii∑= ,
unde ifreprezint ă num ărul de indivizi dintr-un interval de m ărime, ix este valoarea
medie a fenotipului unui interval de m ărime, iar Neste num ărul de indivizi din
eșantion.
Varian ța este m ăsura dep ărt ării de medie și se estimeaz ă în termenii diferen ței
pătrate a fiec ărei valori observate fa ță de medie. Varian ța ()2σ se calculeaz ă
conform rela ției:
( )
12 2
−−=∑
Nxxfiiσ ,
unde ( )xxi− reprezint ă diferen ța fa ță de medie.
O alt ă m ăsur ă utilizat ă în descrierea distribu ției caracterelor cantitative este devia ția
standard ()σ, care este strâns corelat ă cu varian ța deoarece reprezint ă:
2σ σ=

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
122 Devia ția standard este foarte util ă deoarece se exprim ă în acelea și unit ăți de m ăsur ă
ca și media.
Deoarece varian ța descrie m ăsura în care fenotipurile sunt distribuite în jurul valorii
medii, cu cât valoarea ei este mai mic ă cu atât distribu ția fenotipurilor este mai
grupat ă în jurul mediei.
Datele privind distribu ția caracterelor cantitative sunt, de cele mai multe ori, conforme
cu distribu ția normal ă. În cazul acestui tip de distribu ție 68% din popula ție are
fenotipul situat în intervalul σµ±, 95% din popula ție între σ µ2± și 99,7% din
popula ție între σ µ3±. Prin urmare, distribu ția normal ă reprezint ă regula pentru
situa țiile în care fenotipul este determinat de efectul c umulativ a numero și factori
independen ți ( Figura 7.3 ).

Figura 7.3 Distribu ția caracterelor cantitative

7.4 Modelul predispozi ție-prag pentru maladii ereditare complexe

De și în dezvoltarea cuno știn țelor privind caracterele cantitative ini țial au fost abordate
acele caractere care prezentau varia ție fenotipic ă continu ă, în timp s-a extins teoria
poligenelor la maladii multifactoriale complexe. Ac este maladii prezint ă o inciden ță
familial ă ridicat ă, care nu corespunde teoriilor mendeliene ale eredi t ății. Maladiile
complexe includ:
– numeroase malforma ții congenitale precum buza de iepure, dizlocarea co ngenital ă
de șold, boli congenitale ale inimii, defecte ale m ăduvei spin ării, stenoza piloric ă;
– numeroase maladii ale copil ăriei și maturit ății ca astm, autism, diabet, glaucom,
hipertensiune, schizofrenie, depresie maniacal ă, artrit ă reumatoid ă etc.
Aceste maladii prezint ă o tendin ță de apari ție în anumite familii, de și inciden ța la
rudele apropiate este de doar 2-4%, comparativ cu v alorile mai mari observate dac ă
aceste maladii sunt cauzate de muta ții ale unor gene.

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
123 În determinarea acestor boli intervin, a șa cum era de a șteptat, ambele categorii de
factori: genetici și de mediu. Acest lucru nu înseamn ă c ă se cunosc mecanismele
genetice care declan șeaz ă maladiile.
Pân ă de curând se considera c ă factorii de mediu interac ționeaz ă cu numeroase
gene și, din aceast ă interac țiune lua na ștere o susceptibilitate distribuit ă normal.
Conform acestei teorii indivizii sunt afecta ți dac ă sunt situa ți la cap ătul „nefavorabil”
al curbei distribu ției. În prezent, conceptul distribu ției normale, generat de poligene,
fiecare ac ționând într-o manier ă aditiv ă este plauzibil pentru anumite caractere
fiziologice (de exemplu greutate, presiune sanguin ă etc,). Pentru st ări de boal ă
(diabet insulino-dependent) cercet ări recente au ar ătat c ă nu exist ă o contribu ție
genetic ă simpl ă, ci implic ă numero și loci, dintre care unii au un rol mai important
decât al ții.
Conform modelului predispozi ție-prag, to ți factorii (gene și mediu) care influen țeaz ă
dezvoltarea maladiilor ereditare complexe pot fi co nsidera ți o singur ă entitate,
denumit ă predispozi ție . Predispozi ția tuturor indivizilor dintr-o popula ție formeaz ă o
variabil ă continu ă, care are o distribu ție normal ă atât în popula ția general ă, cât și la
rudele indivizilor afecta ți. Totu și, curbele pentru predispozi ție în cazul rudelor vor fi
deplasate la dreapta. M ăsura în care este deplasat ă curba este direct corelat ă cu
gradul de rudenie ( Figura 7.4 ).

Figura 7.4 Distribu ția maladiilor complexe în popula ția general ă și în familiile cu indivizi
afecta ți

În cazul fenotipurilor discontinue (indivizi afecta ți și neafecta ți) exist ă un prag peste
care se exprim ă fenotipul anormal. Trebuie subliniat c ă predispozi ția include to ți
factorii care contribuie la apari ția st ării de boal ă și nu se poate m ăsura. Îns ă,

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
124 predispozi ția medie a unui grup poate fi determinat ă din inciden ța maladiei în acel
grup, folosind valorile statistice ale distribu ției normale (media și varian ța).
Modelul predispozi ție-prag este mai mult decât o ipotez ă, el furnizeaz ă o explica ție
simpl ă pentru riscul familial observat pentru anumite mal adii. Acest model de
transmitere a maladiilor ereditare complexe are o s erie de consecin țe:
– inciden ța bolii este mai mare printre rudelele pacien ților cel mai sever afecta ți,
care sunt cei mai devia ți de la medie. În cazul buzei de iepure și a despic ăturii
palatine, inciden ța bolii este de 6% printre rudele celor care manife st ă ambele
malformații și doar 2% printre rudele celor care au doar buz ă de iepure.
– Riscul este mai mare la rudele apropiate și descre ște rapid la rudele mai
îndep ărtate. De exemplu, spina bifida are risc de 4% prin tre rudele de gradul I,
1% printre cele de gradul II și 0,5% printre cele de gradul III.
– Dac ă mai mult de o rud ă este afectat ă, riscul este crescut pentru celelalte
rude. În cazul în care doi fra ți au spina bifida, riscul pentru urm ătorii fra ți este
de 10%.
– Dac ă maladia este mai frecvent ă la un anumit sex, rudele pacientului de sex
mai pu țin afectat vor avea un risc mai mare. În cazul sten ozei pilorice raportul
este de 5 b ărba ți afecta ți la o femeie afectat ă. Ca urmare, riscul ca
descenden ții unui b ărbat afectat s ă sufere de stenoz ă piloric ă este de 5,5%
pentru fii și 2,4% pentru fiice. Dac ă este vorba despre descenden ții unei femei
cu stenoz ă piloric ă, riscul este de 19,4% pentru fii și 7,3% pentru fiice.
Explica ția const ă în faptul c ă, pentru ca o femeie s ă fie afectat ă ea trebuie s ă
fie plasat ă la extremitatea curbei predispozi ției și, astfel, rudele apropiate vor
avea o predispozi ție mai mare pentru maladia respectiv ă. Deoarece b ărba ții
sunt mai sensibili, riscul ca descenden ții b ărba ți s ă fac ă boala este mult mai
mare.
– Riscul recuren ței pentru rudele de gradul I (fra ți și fii) aproximeaz ă r ădăcina
pătrat ă a inciden ței în popula ția general ă. Dac ă inciden ța unei maladii în
popula ția general ă este 1/1000, atunci pentru fra ți și descenden ți este
32 1
1000 1= , ceea ce reprezint ă aproximativ 3%.

7.5 Cauzele varia ției caracterelor cantitative

În studiul caracterelor cantitative este foarte imp ortant s ă se evalueze importan ța
genotipului, dar și a mediului.

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
125 În unele experimente este posibil s ă separ ăm efectele genotipului și ale mediului
asupra mediei. De exemplu, un ameliorator poate stu dia produc ția unor linii
consangvine din medii care difer ă în ceea ce prive ște densitatea plantelor. El poate
compara produc ția aceluia și genotip în condi ții diferite de mediu și, ca urmare se pot
identifica factorii de mediu în func ție de efectul lor asupra produc ției vegetale. De
asemenea, se pot compara produc țiile diferitelor genotipuri cultivate în acelea și
condi ții de mediu. Astfel, se pot clasifica genotipurile în func ție de influen ța lor asupra
produc ției.
În genetica uman ă, îns ă, nu sunt posibile asemenea analize. Spre exemplu, în ceea
ce prive ște în ălțimea unui individ, mediul poate fi considerat favor abil sau nefavorabil
doar în compara ție cu:
– în ălțimea medie a unei popula ții identic ă genetic, dar provenind dintr-un mediu
diferit. De altfel, o asemenea popula ție de referin ță nu exist ă.
– înălțimea medie a unei popula ții diferit ă genetic, dar din mediu identic. Nici în
aceast ă situa ție nu exist ă o popula ție de referin ță .
Cu alte cuvinte, pentru popula țiile umane ( și nu numai) nu se poate face distinc ție
între efectele genotipului și mediului asupra mediei. Totu și, este posibil s ă compar ăm
fenotipurile indivizilor din aceea și popula ție (aten ție: nu mediile a dou ă sau mai multe
popula ții).
În orice distribu ție a fenotipurilor exist ă patru surse de varia ție: varian ța genotipic ă,
varian ța mediului, varian ța datorat ă interac țiunii genotip-mediu, varian ța datorat ă
asocierii genotip-mediu.

7.5.1 Varian ța genotipic ă
Varia ția fenotipic ă cauzat ă de diferen țele în ceea ce prive ște genotipul se nume ște
varian ță genotipic ă.
Pentru exprimarea caracterelor cantitative exist ă alele favorabile și alele f ără efect
pentru exprimarea caracterului. De exemplu, dac ă avem un caracter determinat de 3
gene cu câte dou ă alele fiecare, exist ă 6 fenotipuri posibile. Cea mai puternic ă
exprimare a caracterului se realizeaz ă atunci când toate alelele apar țin celor care se
exprim ă fenotipic. Totu și, chiar și în absen ța varia ției mediului, distribu ția fenotipurilor
nu furnizeaz ă informa ții despre num ărul de gene care influen țeaz ă caracterul și nici
despre rela țiile dintre alele.
Este important s ă se cunoasc ă num ărul de gene care influen țeaz ă un caracter
cantitativ în special atunci când dorim s ă îmbun ătățim prin selec ție artificial ă un

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
126 asemenea caracter. Toate metodele de estimare a num ărului de gene se bazeaz ă pe
compararea distribu ției fenotipurilor în F1 și F2 rezultate din împerecherea între linii
par țial sau complet pure.

7.5.2 Varian ța mediului
Acest tip de varian ță se datoreaz ă diferen țelor în ceea ce prive ște factorii de mediu.
Reprezentarea grafic ă a distribu ției fenotipice a unui caracter cantitativ nu face
distinc ția între factori, cu atât mai mult cu cât varian ța genotipic ă și a mediului pot fi
rareori separate pentru c ă, de cele mai multe ori, ac ționeaz ă împreun ă.
În general, propor ția varia ției caracterelor poligenice care poate fi atribuit ă factorilor
de mediu s-a considerat a fi relativ sc ăzut ă. În prezent, se cunoa ște c ă acest lucru nu
este valabil pentru orice caracter cantitativ sau m aladie ereditar ă complex ă. Spre
exemplu, comportamentul antisocial este în mare par te determinat de factori familiali.
Acela și lucru se poate spune și despre obezitate, maladie în care sunt implicate
evident obiceiuri alimentare nes ănătoase ale unor familii care, în plus, posed ă și o
predispozi ție genetic ă pentru aceast ă boal ă.
Una dintre cele mai importante rela ții din genetica cantitativ ă este:
2 2 2
m g t σ σ σ + = ,
unde 2
tσ este varian ța total ă, 2
gσ varian ța genotipic ă, iar 2
mσ varian ța mediului.
Conform acestei ecua ții, când factorii genetici și de mediu contribuie independent la
realizarea fenotipurilor, varian ța total ă este egal ă cu suma dintre varian ța genotipic ă
și varian ța mediului.

7.5.3 Interac țiunea și asocierea dintre genotip și mediu
De și rela ția de mai sus reprezint ă, în unele cazuri, o bun ă aproximare, ea nu este
corect ă în totalitate decât în situa ția în care genotipul și mediul ac ționeaz ă în
totalitate independent în ceea ce prive ște efectele asupra fenotipului. Atunci când
exist ă o interac țiune între genotip și mediu sau o rela ție de asociere între ace ști doi
factori este evident c ă nu se poate vorbi despre o independen ță în influen țarea
distribu ției fenotipice.
În cel mai simplu caz, fiecare mediu adaug ă sau scade aceea și cantitate din fenotip,
indiferent de genotip. În situa ția în care exist ă o interac țiune genotip-mediu ,
efectele mediului difer ă în func ție de genotip. Aceast ă interac țiune poate modifica

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
127 clasificarea genotipurilor, deoarece, genotipurile superioare într-un mediu pot deveni
inferioare în alte condi ții de mediu.
De exemplu, dou ă soiuri de hibrizi de porumb, rezulta ți în urma împerecherii unor linii
consangvine diferite, pot avea o medie asem ănătoare în ceea ce prive ște produc ția
pentru toate condi țiile de mediu. Totu și, unul dintre soiuri este avantajat în medii
stressante (soluri mai pu țin fertile, secetoase), iar altul este foarte bun î n medii înalt
calitative (soluri fertile, umiditate ridicat ă).
Pentru unele organisme, cum sunt plantele, se pot f ace, a șadar, experimente pentru
a determina contribu ția interac țiunii genotip-mediu la num ărul total de varia ții
fenotipice.
La alte organisme (de exemplu, la om) efectele nu p ot fi evaluate, de și este evident
că atât la plante, cât și la animale, aceast ă interac țiune exist ă. Datorit ă ei, nici o
varietate de plante nu se va dezvolta foarte bine î n orice tip de mediu, cultivatorii
trebuind s ă foloseasc ă variet ăți speciale, care s ă se potriveasc ă solului pe care
cresc.
Când diferen țele genotipice nu sunt distribuite la întâmplare în toate mediile posibile,
exist ă o asociere între genotip și mediu . O asociere voit ă între ace ști factori o
reprezint ă hr ănirea suplimentar ă a animalelor care dau, spre exemplu, o produc ție
ridicat ă de lapte. În aceast ă situa ție, vitele cu genotipuri superioare în ceea ce
prive ște produc ția de lapte beneficiaz ă în plus și de condi ții superioare de mediu.
Deoarece rela țiile dintre factorii genetici și de mediu sunt foarte complexe, modelarea
lor matematic ă este dificil ă și, de aceea, se apeleaz ă de cele mai multe ori la
simplificarea rela țiilor existente.

7.5.4 Analiza caracterelor cantitative
Pentru separarea efectelor genotipului . și mediului asupra varian ței fenotipice,
utilizând rela ția cea mai important ă din genetica cantitativ ă:2 2 2
m g t σ σ σ + = , sunt
necesare dou ă tipuri de date:
– varian ța fenotipic ă a popula țiilor uniforma genetic, care furnizeaz ă o estimare
a varian ței mediului, deoarece 02=gσ . Popula țiile uniforme genetic sunt
genera ția F1 rezultat ă în urma împerecherii dintre dou ă soiuri înalt homozigote
(exemplu: linii pure).

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
128 – varian ța fenotipic ă a popula țiilor heterogene genetic, care furnizeaz ă o
estimare a varian ței totale. Popula țiile heterogene genetic sunt F2 ale
împerecherii dintre linii pure.
Dac ă condi țiile de mediu sunt identice pentru ambele popula ții și nu exist ă o
interac țiune între genotip și mediu, atunci estim ările se pot folosi pentru deducerea
varian ței genetice.
Să lu ăm ca exemplu varia ția m ărimii ochiului la un pe ște bentonic din specia
Astyanax sp. . Pentru acest experiment, to ți indivizii au fost crescu ți în acelea și
condi ții și s-au realizat împerecheri între dou ă linii înalt homozigote. Ulterior au fost
analizate genera țiile F1 și F2 și s-a stabilit c ă:
– în F1, în care to ți indivizii sunt omogeni genetic, 057 , 02=mσ
– în F2, 563 , 02 2 2= + =m g t σ σ σ
Din aceste date se poate calcula varian ța genetic ă:
506 , 02 2 2= − =m t g σ σ σ
În acest exemplu se observ ă c ă, varian ța genetic ă este mult mai mare decât varian ța
mediului, îns ă acest lucru nu este general valabil.
Din datele asupra varian ței genotipice se pot ob ține informa ții cu privire la num ărul de
gene implicat în exprimarea unui caracter cantitati v, precum și cu privire la
heritabilitate, despre care vom discuta într-un sub capitol separat.
Atunci când un caracter cantitativ este influen țat de un num ăr redus de gene se
poate folosi varian ța genetic ă pentru a estima acest num ăr.
Pentru acest lucru trebuie cunoscut ă media fenotipului la p ărin ți, precum și varian ța
genotipic ă. Astfel, num ărul de gene se determin ă din rela ția:
22
8gDnσ= ,
unde n este num ărul de gene care contribuie la manifestarea caracte rului, iar D este
diferen ța dintre mediile p ărin ților.
Pentru exemplul cu pe știi din specia Astyanax media fenotipic ă a p ărin ților este 7,05
și, respectiv 2,1, ceea ce înseamn ă c ă 95 , 4=D . Înlocuind în rela ția anterioar ă
constat ăm c ă . 6=n Acest num ăr este num ărul minim de gene care poate fi calculat
din aceste date.
De fapt, rela ția matematic ă prin care se poate calcula num ărul de gene ce afecteaz ă
un caracter cantitativ se bazeaz ă pe o serie de presupuneri care nu sunt neap ărat
valabile, și anume:

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
129 – toate genera țiile sunt crescute în acelea și condi ții de mediu,
– alelele fiec ărei gene sunt aditive,
– genele contribuie egal la caracterul respectiv,
– genele nu sunt linkate,
– părin ții sunt homozigo ți pentru alelele alternative ale fiec ărei gene.
Dac ă unele dintre aceste condi ții nu sunt îndeplinite, atunci num ărul de gene calculat
este mai mic ca num ărul real de gene care afecteaz ă caracterul. Valoarea calculat ă,
reprezint ă, de fapt, num ărul minim de gene, deoarece majoritatea devia țiilor de la
presupunerile ini țiale conduc la o valoare mai mic ă a varian ței genetice în F2.
Determinarea num ărului de gene este important ă pentru selec ția artificial ă. Astfel,
caracterele determinate de un num ăr mic de gene au un poten țial redus de
modificare, deoarece, cele mai bune genotipuri din popula ție difer ă foarte pu țin fa ță
de medie. Pentru caracterele determinate de un num ăr mare de gene, împerecherile
selective pot crea popula ții îmbun ătățite, în care valarea fiec ărui individ dep ăș eșete
cu mult valoarea celui mai bun individ care a exist at în popula ția ini țial ă. Acest lucru
pare paradoxal, pentru c ă într-o popula ție suficient de mare fiecare genotip posibil
exist ă cu o frecven ță mai mic ă. Îns ă, popula țiile reale supuse împerecherilor selective
constau în mod obi șnuit din câteva sute de indivizi și, de aceea, multe dintre
genotipurile posibile teoretic nu se formeaz ă niciodat ă. Sub ac țiunea selec ției,
frecven ța alelic ă se modific ă, unele genotipuri devin comune și permit, în genera ția
urm ătoare selectarea organismelor superioare.

7.6 Heritabilitatea

Conceptul de heritabilitate a derivat de la cei car e se ocupau de ameliorarea soiurilor
de plante. Aceast ă no țiune este legat ă de m ăsura în care o anumit ă caracteristic ă a
unui individ este rezultatul a ceea a mo ștenit, a mediului sau a unei combina ții dintre
cele dou ă. Cu alte cuvinte, heritabilitatea este raportul statistic care estime az ă
pentru un anumit caracter cantitativ propor ția diferen țelor caracterului
observate în popula ția general ă și care poate fi atribuit ă influen țelor genetice .
În func ție de cum este influen țat ă varia ția caracterelor în popula ție exist ă dou ă tipuri
de heritabilitate: heritabilitate în sens restrâns și heritabilitate în sens larg .
Heritabilitatea în sens restrâns reprezint ă propor ția varian ței care se datoreaz ă
factorilor genetici transmisibili, respectiv efectu lui aditiv al genelor, independent de
interac țiunea dintre alele, dintre loci și cu mediul. Acest tip de heritabilitate este mai
util pentru speciali știi în ameliorare.

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
130 Heritabilitatea în sens larg este varian ța datorat ă diferen țelor genetice, indiferent de
originea lor, aditiv ă sau interactiv ă.
Heritabilitatea ( 2H) se determin ă din raportul dintre varian ța genotipic ă și varian ța
total ă conform rela ției:
22
2
tgHσσ= .
În exemplul cu Astyanax 9 , 0563 , 0506 , 02= =H , ceea ce înseamn ă c ă 90% din varia ția în
privin ța diametrului ochilor se datoreaz ă diferen țelor dintre genotipuri, nu c ă 90% din
diametrul ochilor este explicat de gene.
Deoarece heritabilitatea este o propor ție a varian ței totale, estimarea ei variaz ă în
func ție de factorii genetici și de mediu. Dac ă o popula ție este format ă din indivizi
identici genetici, heritabilitatea în sens restrâns este 0.
Între heritabilitate și determinarea genetic ă exist ă deosebiri, deoarece modificarea
mediului poate avea consecin țe dramatice asupra fenotipului. De exemplu, pentru
în ălțimea la om heritabilitatea este de 90%, dar media î n ălțimii la popula ții vestice a
crescut între 1920 și 1970 cu 1cm/deceniu, de și genele din popula ție nu s-au
modificat substan țial. În popula țiile mari cu împerechere întâmpl ătoare, în mod
normal, orice modificare a genelor dureaz ă secole.

Tabel 7.1 Valori ale heritabilit ății în sens restrâns ale unor caractere și maladii umane
Caracterul sau maladia Heritabilitatea (%)
În ălțime
Greutate
Longevitate
Abilitate verbal ă
Abilitatea numeric ă
Memorie
Schizofrenie
Astm
Buz ă de iepure
Stenoz ă piloric ă
Hipertensiune
Dizlocare congenital ă de șold 90
63
29
63
76
47
85
80
76
75
62
60

Estimarea heritabilit ății d ă informa ții cu privire la importan ța relativ ă a factorilor
genetici; cu cât heritabilitatea este mai mare, cu atât factorii genetici sunt mai
importan ți. Heritabilitatea poate fi dedus ă:

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
131 – din gradul de asem ănare dintre rude, exprimat drept coeficient de corela ție ,
folosind caracteristicile distribu ției normale;
– folosind datele concordan ței la gemenii monozigo ți și dizigo ți. Concordan ța
reprezint ă propor ția gemenilor monozigo ți care au acela și caracter cantitativ,
când unul dintre membrii perechii are caracterul re spectiv.
În Tabelul 7.1 sunt prezentate câteva valori ale heritabilit ății pentru unele caractere
poligenice umane, precum și pentru unele maladii ereditare complexe.

7.7 Selec ția artificial ă

Selec ția arificial ă este practicat ă de amelioratori, care selecteaz ă un grup de indivizi
dintr-o popula ție, indivizi care vor deveni p ărin ți pentru genera ția urm ătoare. Selecția
artificial ă poate fi folosit ă atât în popula ții cu reproducere asexuat ă, cât și în popula ții
cu reproducere sexuat ă.
În popula țiile cu reproducere asexuat ă selec ția artificial ă const ă în alegerea celui
mai bun organism sau a celei mai bune subpopula ții dintr-o serie de popula ții
naturale care se reproduc prin strâns ă consangvinizare (de exemplu prin
autopolenizare). În asemenea popula ții heritabilitatea în sens larg permite evaluarea
vitezei cu care se îmbun ătățește popula ția. Prin clonare se perpetueaz ă genotipurile
superioare f ără a distruge prin segregare mendelian ă combina ția favorabil ă de gene.
În popula țiile cu reproducere sexuat ă, heritabilitatea în sens larg nu este relevant ă
pentru predic ția progresului rezultat prin selec ție artificial ă. Genotipurile superioare
sunt distruse în procesul reproducerii sexuate prin segregare și recombinare
genetic ă. De exemplu, ca rezultat al împerecherii unor indi vizi cu genotip superior și
care este heterozigot pentru doi loci AaBb, ¼ dintr e descenden ți vor avea acela și
genotip favorabil ca p ărin ții, iar restul sunt inferiori genetic. Fiecare gene ra ție de
selec ție artificial ă va determina o reducere a acestei superiorit ăți.
Totu și, heritabilitatea în sens restrâns poate fi folosi t ă pentru realizarea de predic ții
asupra rezultatelor selec ției artificiale în popula ții cu reproducere sexuat ă.
Pentru a în țelege aceste aspecte vom discuta efectele selec ției artificiale aplicat ă la
specia Nicotiana longiflora, la care plantele se selecteaz ă în func ție de lungimea
corolei. Indivizii folosi ți pentru încruci șare sunt ale și în func ție de un anumit nivel al
fenotipului numit punct de trunchiere. În cazul N. longiflora se folosesc indivizi cu
corola mai lung ă de 77mm (aceasta e valoarea punctului de trunchier e).
Pentru calcule se folosesc trei medii:

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
132 – M=media fenotipic ă a întregii popula ții din genera ția parental ă (indivizi
selecta ți + indivizi neselecta ți). La N. longiflora M=70mm.
– M*=media fenotipic ă a indivizilor selecta ți ca p ărin ți (M *=81mm)
– M’=media fenotipic ă a descenden ților indivizilor selecta ți (M’=77mm).
Între cele trei medii exist ă urm ătoarea rela ție matematic ă:
( ) 64 , 070 81 70 77
*'* '2 2 2=−−=⇒−−=⇒ − + = hM MMMh M Mh M M
Reamintim c ă heritabilitatea în sens retrâns ( 2h în ecua ția de mai sus) include doar
efectele aditive ale genelor; cu alte cuvinte m ăsoar ă cât de similari sunt descenden ții
cu p ărin ții. În general, heritabilitatea în sens larg are va loare mai mare decât cea în
sens restrâns. Dac ă cele dou ă heritabilit ăți sunt egale, alele care afecteaz ă
caracterul nu prezint ă relație de dominan ță .
Cunoa șterea valorii heritabilit ății în sens restrâns, a mediei popula ției parentale și a
mediei indivizilor selecta ți permite calcularea mediei descenden ților indivizilor
selecta ți dup ă una sau mai multe genera ții de selec ție artificial ă.

7.7.1 Selec ția artificial ă pe termen lung
Atât selec ția natural ă, cât și selec ția artificial ă sporesc frecven țele alelelor care
îmbun ătățesc caracterul selectat.
Selec ția artificial ă este mai eficient ă în modificarea frecven ței alelelor din domeniul
0,2-0,8, mai pu țin eficient ă când sunt în afara acestui domeniu și foarte pu țin
eficient ă pentru alelele rare recesive.
Pentru caracterele cantitative, inclusiv pentru fit ness, selec ția ac ționeaz ă asupra
tuturor genelor care influen țeaz ă caracterul. Coeficientul de selec ție care afecteaz ă
fiecare alel ă este determinat de m ărimea efectului alelelor, de frecven ța alelelor, de
num ărul total de gene care determin ă caracterul, de propor ția din popula ție selectat ă
pentru împerechere și de heritabilitate. Dac ă frecvența alelei este 1 sau 0,
heritabilitatea este 0.
Heritabilitatea pentru un caracter descre ște pe parcursul a mai multe genera ții de
selec ție artificial ă, ca rezultat al apropierii frecven țelor alelice de valoarea 1. De
exemplu, zece genera ții de selec ție artificial ă asupra porcilor din rasa Duroc a
determinat descre șterea heritabilit ății de la 73% la 30% datorit ă modific ării
frecven țelor alelice.
Este evident c ă îmbun ătățirea popula țiilor prin intermediul selec ției artificiale nu poate
continua la nesfâr șit; popula ția r ăspunde la selec ție doar pân ă când media

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
133 caracterului respectiv difer ă de media popula ției ini țiale cu dou ă devia ții standard.
Astfel, popula ția atinge o limit ă a selec ției peste care genera țiile succesive nu vor mai
manifesta nici o îmbun ătățire.
Cre șterea caracteristicilor favorabile ale popula ției sunt stopate dac ă:
– alelele se fixeaz ă sau se pierd din popula ție
– selec ția natural ă contrabalanseaz ă efectele selec ției artificiale. Numeroase
gene r ăspund la selec ția artificial ă datorit ă efectului favorabil asupra unui
anumit caracter, dar au efect indirect asupra fitne ssului. De exemplu, selec ția
artificial ă pentru cre șterea m ărimii ou ălelor sau a taliei la majoritatea
animalelor induce o sc ădere a fertilit ății.
Când un caracter (exemplu: m ărimea taliei) modific ă în cursul selec ției artificiale un
caracter diferit (fertilitatea în cazul acesta), ca racterul neselectat are un răspuns
corelat la selec ție.
Răspunsul corelat al fitnessului este foarte obi șnuit în cazul selec ției pe termen lung
și fiecare îmbun ătățire a unui caracter selectat este par țial mascat ă de descre șterea
fitnessului datorit ă acestui r ăspuns.

7.7.2 Depresia consangviniz ării și heterozisul
Consangvinizarea poate avea efect d ăun ător asupra caracterelor de importan ță
economic ă, acest declin al performan țelor fiind cunoscut ca depresia
consangviniz ării . Cauza prinicpal ă a depresiei consangviniz ării o reprezint ă
homozigotarea alelelor recesive d ăun ătoare. Majoritatea raselor, variet ăților, soiurilor
înalt consangvine sufer ă de numeroase defecte genetice, de obicei mai multe decât
erau de a șteptat.
Totu și, în general când dou ă soiuri diferite, înalt consangvine se împerecheaz ă
indivizii din F1 vor avea tr ăsături îmbun ătățite. Acest lucru se datoreaz ă masc ării
alelei recesive d ăun ătoare moștenit ă de la un p ărinte de c ătre alela normal ă
dominant ă de la cel ălalt p ărinte. Cu alte cuvinte, F1 este superioar ă liniilor parentale.
Fenomenul este cunoscut ca heterozis sau valoarea hibrizilor .
Prin heterozis se ob țin, spre exemplu, plante hibride identice genetic și cu
caracteristici mai favorabile decât ale plantelor a ncestrale din care provin p ărin ții
consangvini. Dintre caracteristicile plantelor hibr ide pot fi men ționate: cre șterea mai
rapid ă, m ărimea mai mare, produc ția mai mare, varian ța genotipic ă egal ă cu zero.
Cultivatorii prefer ă plantele hibride datorit ă uniformit ății lor (în ălțime uniform ă, timp de

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
134 coacere identic etc.), ceea ce favorizeaz ă recoltarea mecanizat ă. Din aceast ă cauz ă
s-a dezvoltat o adev ărat ă industrie de producere a semin țelor hibride.

7.8 Metode de studiu utilizate în genetica cantitat iv ă

Analiza caracterelor cantitative se bazeaz ă pe mai multe tipuri de studii: studii
familiale, studiul gemenilor monozigo ți și dizigo ți și studiul adop țiilor. Aceste tipuri de
studii nu se exclud reciproc și se folosesc combinat.

a) Studiile familiale
Acest tip de abordare examineaz ă la nivelul familiilor posibilitatea manifest ării cu
frecven ță crescut ă a caracterelor multifactoriale sau a maladiilor er editare complexe
la rudele celor care posed ă caracterul și boala, comparativ cu rudele celor care nu au
acel caracter.
Dac ă inciden ța este mai mare la rudele indivizilor afecta ți se consider ă c ă acel
caracter este familial. Similaritatea rudelor biolo gice este estimat ă prin intermediul
coeficientului de corela ție . Dac ă acesta are valoarea 0 nu exist ă nici o similaritate
între rude. Valoarea maxim ă a acestui coeficient este 1, ceea ce corespunde un ei
similitudini perfecte.
O corela ție pozitiv ă arat ă c ă acel caracter este familial, dar asta nu înseamn ă c ă este
neap ărat genetic. Cu alte cuvinte, studiile familiale nu furnizeaz ă dovezi clare cu
privire la contribu ția genetic ă în apari ția unei maladii sau a unui caracter poligenic.

b) Studiul gemenilor
Gemenii pot proveni din acela și ovul fecundat (monozigo ți) și în aceast ă situa ție, din
punct de vedere genetic sunt identici. Gemenii dizi go ți sunt asem ănători altor fra ți,
având aproximativ 50% dintre gene în comun. Existen ța unei similarit ăți mai mari
între monozigo ți comparativ cu dizigo ții indic ă influen ța factorilor genetici.
Studiul gemenilor permite determinarea propor ției din varia ția fenotipic ă care se
datoreaz ă factorilor genetici și a propor ției datorate factorilor de mediu. De și foarte
utile, studiile asupra gemenilor se bazeaz ă pe ni ște prezum ții care nu sunt în
totalitate corecte, deoarece:
– se consider ă c ă sunt supu și unor factori de mediu foarte asem ănători
– se ignor ă rolul mediului prenatal
– rezultatele ob ținute nu pot fi u șor extrapolate la fra ții obi șnui ți

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
135 – de și se consider ă c ă monozigo ții au acela și genom, ei nu sunt cu adev ărat
identici. La modul general, dezvoltarea intra și extrauterin ă este un proces
complex și nu se cunosc toate mecanismele biologice care det ermin ă
diferen țele dintre ei.
Spre exemplu, num ărul de creste epidermale este un alt caracter deter minat genetic,
dar care r ăspunde și la influen ța factorilor de mediu. În perioada cuprins ă între a
șasea și a treisprezecea s ăpt ămân ă de via ță intrauterin ă modelul crestelor, cu alte
cuvinte, amprentele digitale, se modific ă, ca urmare a atingerii de sacul amniotic. În
acest mod se explic ă de ce amprentele gemenilor identici (monozigo ți) sunt diferite,
de și ace știa au exact acelea și gene.

c) Studiul adop țiilor
Acest tip de studiu implic ă studierea rudelor biologice ale indivizilor care a u fost
adopta ți. Dac ă se dovede ște c ă în cazul unui caracter indivizii înrudi ți genetic sunt
mai asem ănători decât rudele adoptive este evident c ă predomin ă factorii genetici. În
situa ția invers ă, când exist ă o asem ănare mai mare cu familia adoptiv ă, prevalen ți
sunt factorii de mediu.
Studiul adop țiilor este util pentru examinarea importan ței factorilor genetici și de
mediu și pentru stabilirea interac țiunii dintre gene. Ele dovedesc c ă genele și mediul
pot avea o influen ță interactiv ă, efectele mediului nefavorabil fiind mult mai evid ente
atunci când exist ă și o susceptibilitate genetic ă.
Totu și, aceast ă abordare prezint ă și dezavantaje, deoarece copii adopta ți nu sunt
plasa ți întâmpl ător în famiile adoptive, iar adop ția în sine este un eveniment rar și
neobi șnuit.

7.9 Identificarea genelor implicate în determinarea caracterelor cantitative și în
apari ția maladiilor multifactoriale

Identificarea genelor implicate în exprimarea carac terelor cantitative este dificil ă, de și
în decursul timpului, s-au întreprins numeroase cer cet ări, care în cele mai multe
cazuri nu au putut fi reproduse.
Pentru a putea stabili care gene determin ă un caracter multifactorial trebuie
examina ți un num ăr mare de indivizi, trebuie folosite metode statist ice foarte
riguroase pentru eliminarea rezultatelor fals pozit ive și nu în ultimul rând trebuie
reduse pe cât posibil sursele de eroare. Pentru ide ntificarea poligenelor se utilizeaz ă

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
136 mai multe tipuri de abord ări: studiul genelor candidat, analize de linkage și studii de
asociere.

a) Studiul genelor candidat
Cel mai simplu mod de a explica cum se realizeaz ă studiul genelor candidat o
reprezint ă maladiile multifactoriale.
Uneori, natura unei maladii sugereaz ă posibilitatea examin ării unor anumite gene
candidat , chiar înainte de a realiza o analiz ă a întregului genom. Spre exemplu,
pentru diabetul de tip 1, care este o maladie autoi mun ă care determin ă distrugerea
celulelor β pancreatice poate exista o corela ție cu imunitatea celular ă sau cu secre ția
de insulin ă. Cu alte cuvinte, între genele candidat pot fi inc luse gene ale complexului
de histocompatibilitate (genele HLA) de pe cromozom ul 6, precum și gene de pe
cromozomul 11, care codific ă sinteza insulinei. Aceste gene candidat au fost st udiate
ulterior prin metoda asocierii și s-a dovedit c ă anumite alele se asociaz ă cu risc
crescut de apari ție a bolii.
Alteori, îns ă, studiile de cartare identific ă regiuni din genom în care exist ă o alel ă
susceptibil ă, iar examinarea ulterioar ă a regiunii stabile ște o posibil ă gen ă candidat.

b) Analiza de linkage
Aceste analize sunt foarte utile pentru caracterele monogenice, urm ărindu-se
transmiterea înl ănțuit ă a unui marker genetic cu alela care determin ă caracterul.
Dintre markerii genetici, cei mai des utiliza ți sunt STRP-urile ( Single Tandem Repeat
Polymorphism), deoarece sunt r ăspândi ți în întreg genomul.
În cazul caracterelor cantitative metoda implic ă monitorizarea markerilor genetici
împreun ă cu caracterul pe parcursul a câteva genera ții succesive, iar ulterior analiza
statistic ă a markerilor genetici care sunt cei mai buni în pr edic ția acestor caractere.
Analizele de linkage sunt foarte dificile pentru ca racterele și bolile multifactoriale
pentru c ă:
– este improbabil ca alelele dintr-un anumit locus s ă aib ă o contribu ție major ă,
astfel c ă, matematic este dificil s ă se dezvolte o strategie pentru detectarea
linkage-ului poligenelor aditive,
– majoritatea maladiilor poligenice au o vârst ă variabil ă de debut, ceea ce face
să nu se cunoasc ă statusul genetic al indivizilor neafecta ți din familie,

GENETIC Ă CANTITATIV Ă
137 – maladiile multifactoriale sunt heterogene etiolog ic, cu mecanisme genetice și
de mediu care genereaz ă anumite subtipuri ale bolilor, care nu pot fi dist inse
ușor la nivel fenotipic.
Totu și aceste studii de linkage sunt utile dac ă pentru identificarea alelelor sau
regiunilor din cromozom implicate se folosesc rezul tatele furnizate de studiul
gemenilor. Ulterior identific ării regiunilor cromozomiale se face o cartare fin ă, folosind
ca metod ă analiza dezechilibrelor de linkage. Genele candida t dintr-o anumit ă
regiune sunt secven țiate pentru a descoperi variantele care pot fi asoc iate cu
caracterul sau maladia.

c) Studiile de asociere
Studiile de asociere sunt folosite în special în ca zul maladiilor ereditare complexe și
se realizeaz ă prin compararea inciden ței unei variante fenotipice la pacien ți,
comparativ cu inciden ța aceleia și variante într-un grup de control (sau lot martor) . Din
aceast ă cauz ă studiile asociere sunt denumite și studii caz-control.
Dac ă inciden ța în cele dou ă grupuri difer ă semnificativ, rezultatele reprezint ă dovezi
pentru asocieri pozitive sau negative.
În studiile de asociere important ă este interpretarea rezultatelor. Astfel, asocierea
trebuie s ă fie plauzibil ă din punct de vedere biologic, iar ambele loturi tr ebuie s ă se
potriveasc ă în ceea ce prive ște multe caracteristici ce nu țin neap ărat de structura
genetic ă.
Identificarea unui locus care pare s ă fie corelat cu susceptibilitatea la o anumit ă
maladie multifactorial ă nu înseamn ă c ă a fost identificat ă gena.

Descoperirea locilor implica ți în manifestarea caracterelor cantitative este înc ă un
deziderat nerezolvat de geneticieni. Nu se poate ne ga, îns ă, c ă în ultimii ani s-au
făcut progrese, în special datorit ă secven țierii genomului uman și identific ării unui
num ăr mare de markeri genetici care pot fi utiliza ți în studiile de linkage.

BIBLIOGRAFIE
138

BIBLIOGRAFIE SELECTIV Ă

• Bond W.J., 1994 – Keystone species. In: Biodiversity and ecosistem functions,
Springer Verlag, Berlin, p. 237-253.
• Botnariuc N., 1979 – Biologie general ă, Ed. did. și ped., Bucure ști, 425p.
• Botnariuc N., 1992 – Evolu ționismul în impas? , Ed. Acad. Române, Bucure ști,
286p.
• Botnariuc N., 2003 – Evolu ția sistemelor biologice supraindividuale ., Ed.
Acad., Bucure ști.
• Botnariuc N., V ădineanu A., 1982 – Ecologie , Ed.did. și ped., Bucure ști, 438p.
• Bougneres P., 2002 – Genetics of obesity and type 2 diabetes. Diabetes, vol.
51, suppl. 3, p. 295-303.
• Brack A. (Ed.), 1999 – The molecular origins of life: Assembling pieces of the
puzzle. Cambridge Univ. Press, Cambridge.
• Brandon R.N., 1995 – Concepts and methods in evolutionary biology.
Cambridge Univ. Press, Cambridge.
• Bush G.L., 1994 – Sympatric speciation in animals . TREE, 9, p. 285-288.
• Campbell A.M., Heyer L.J., 2002 – Discovering genomics, proteomics and
bioinformatics, Benjamin Cummings, USA, 352 p.
• Campbell N.A, Reece J.B., 2005 – Biology, 7-th Ed., Benjamin/Cummings
Publishing Company, USA.
• Campbell N.A., 1993 – Biology , 3-rd Rd., Benjamin/Cummings Publishing
Company, USA.
• Cavalli-Sforza L., 1997 – Genes, peoples and languages. Proc. Natl. Acad. Sci
USA, 94, p. 7719-7724.
• Ciolpan O., 2005 – Monitoringul integrat al sistemelor ecologice , Ed. Ars
Docendi, Bucure ști, 294p.
• Cog ălniceanu D., 1999 – Managementul capitalului natural , Ed. Ars Docendi,
Bucure ști, 222p.
• Constanza R., 1997 – The value of the world’s services and natural capit al .
Nature 387, p. 253-260.
• DeLong D.C., 1996 – Defining biodiversity . Wildlife Society Bulletin, 24, p. 738-
749.
• Ehrlich P.R., Daily G.C., 1993 – Population extinction and saving biodiversity.
Ambio, 22, p. 64-68.
• Elseth G.D., Baumgardner K.D., 1995 – Principles of modern genetics . West
Publishing Company. St.Paul. 587-674 p.
• Gavril ă L., Ardelean A., D ăbal ă I., Soran V., 1994 – Evolu ționism , Ed. Mirton,
Timi șoara, 212p.
• Gesteland R.T., Cech T., Atkins J., 1999 – The RNA world . Cold Spring
Harbour Lab. Press.
• Gillespie J.H., 1998, Population genetics. A concise guide. John Hopkins
University Press, UK, 174 p.
• Halliburton R., 2004 – Introduction to population genetics. Pearson Ed. Inc,
USA, 650 p.
• Hartl D.L., Clark A.G., 1997 – Principles of population edition. 3rd Ed.
Sunderland, MA: Sinauer Associates.

BIBLIOGRAFIE
139 • Hartl D.L., Freifelder D., Snyder L.A., 1988 – Basic genetics , Jones and
Bartlett Publisher, USA, 505 p.
• Hartl L.D. 1989– A primer of population genetics , Sinauer Associates, USA.
• Hawley R.S., Mori C.A, 1999 – The human genome. A user guide .,
Harcourt/Academic Press, USA, 415 p.
• Hirschhorn J.N, 2005 – genetic approaches to studying common diseases and
complex traits . Ped. Research, 57/5, p. 4-77.
• Hoelzel A.R., 1998 – Molecular genetic analysis og populations. A practi cal
approach. 2nd Ed., Oxford University Press, 445 p.
• Hugues J.B., Daily G.C., Ehrlich P.R., 1997 – Population diversity: its extent
and extinction. Science, 278, p. 689-691.
• Kimura M., 1983 – The neutral theory of molecular e volution. Cambridge Univ.
Press, Cambridge.
• Levinson D.F., 2003 – Molecular genetics of schizofrenia: a review of rec ent
literature . Curr. Opin. Psychiatry, 16, p. 157-170.
• Lewin B., 1997 – Genes, Oxford University Press, USA, 1260 p.
• Lewis R., 1999 – Human genetics. Concepts and applicatins. 3rd Ed.,
McGraw-Hill, 420 p.
• Lode T., 1998 – Cours de genetique des population . Ellipses/Ed. Marketing,
Paris, 126 p.
• Lowe A., Harris S., Ashton P. 2004– Ecological genetics , design, analysis and
application , Blackwell Publishing Company, United Kingdom.
• Luft F.C, 2004 – genetics of essential hypertension. Journal of Am. Heart Ass.,
43, p. 1155-159.
• Magurran A.E, May R. (Ed.), 1999 – Evolution of biological diversity. ,
Oxford/New York: Oxford Univ. Press.
• Margulis L., Fester R. (Ed.), 1998 – Five kingdoms . 3-rd Ed., New Zork, W.H.
Freeman.
• Mayr E., 2004 – De la bacterii la om. Evolu ția lumii. , Ed. Humanitas, Bucure ști,
374p.
• Meffe G.K., Caroll R., 1994 – Principles of bioconservation. Sinauer
Associates Inc., Sunderland.
• Odum E.P., 1993 – Ecology of our endangered life-suport systems. Sinauer
Associates Inc., Sunderland.
• Popa R., 2004 – Between necesity and probability: Searching for the definition
and origin of life. , Speinger-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, 252p.
• Shaffer M.L., 1981 – Minimum population size for conservation. BioScience,
31, 131-134.
• Singh R.S., Krimbas C.B., 2000 – Evolutionary genetics: From Molecules to
morphology. Cambridge Univ. Press, Cambridge.
• Starr C., Taggart R., 1992 – Diversity of life. Pacific Grove, California, Brooks
Cole.
• Stoica I., Vassu-Dimov T., S ăsărman E., 2002 –Biologia și taxonomia
molecular ă a microorganismelor. Colec ția de culturi microbiene., Ed. Arvin
Press, 180p.
• Sudbery P., 2002 – Human molecular genetics. 2nd Ed., Pearson Ed. Limited.,
UK, 364 p.
• Tamarin R.H., 1999 – Principles of genetics . The McGraw-Hill Comp., 684 p.
• Vassu T., Stoica I., Csutak O., Mu șat F., 2001 – Genetica microorganismelor
și inginerie genetic ă microbian ă. Note de curs și tehnici de laborator . Ed.
Petrion., Bucure ști, 256 p.

BIBLIOGRAFIE
140 • Vădineanu A., 1998 – Dezvoltarea durabil ă. Teorie și practic ă. Ed. Univ.
Bucure ști, 247 p.
• Weissman S.M., 1995 – Genetic basesfor common diseases. PNAS, 92, p.
8543-8544.
• Silva E.P., Russo C.A., 2000 – Techniques and statistical data analysis in
molecular population genetics . Hydrobiologia, 420, p. 119-135.
• Levin B. R., Bergstrom C.T, 2000 – Bacteria are different: observations,
interpretations, speculations, and opinions about t he machanisms of
adaptative evolution in prokariotes. PNAS, 97/13, p. 6981-6985.
• Cohan M.F., 2002 – What are bacterial species. Ann. Rev. Microbiol, 56, p.
457-487.