9.3: Diversidade genética

Em contraste com o ecossistema e a diversidade de espécies, a diversidade genética é uma medida da variabilidade entre indivíduos dentro de uma única espécie. A diversidade genética é representada pela variedade de alelos presentes em uma população. Um gene representa a unidade física fundamental da hereditariedade, e os alelos são versões específicas desses genes. Por exemplo, existe um gene para cores de flores em ervilhas, um alelo desse gene carrega informações para flores brancas, enquanto outro alelo carrega informações para flores roxas. Os alelos são transmitidos de pais para filhos. Mutações, mudanças nas sequências de DNA que geralmente resultam de erros durante a replicação do DNA, são a fonte original de novos alelos.

Como resultado da reprodução sexual, os indivíduos podem ter diferentes combinações de alelos para cada gene. A diversidade genética fornece a matéria-prima para a adaptação evolutiva, o processo pelo qual a composição genética das populações muda ao longo do tempo de uma forma que a torna mais adequada ao meio ambiente.

A perda da diversidade genética torna a espécie menos capaz de se reproduzir com sucesso e menos adaptável a um ambiente em mudança ou a uma nova doença. Pequenas populações de espécies são especialmente suscetíveis à perda da diversidade genética. Quando uma espécie perde muitos indivíduos, ela se torna geneticamente uniforme. Algumas das causas da perda da diversidade genética incluem: endogamia entre indivíduos intimamente relacionados e deriva genética, o processo pelo qual a composição genética de uma população flutua aleatoriamente ao longo do tempo.

A baixa diversidade genética torna o demônio da Tasmânia (figura\(\PageIndex{a}\)) especialmente vulnerável à Doença Tumoral Facial do Diabo (DFTD), um câncer que o ameaça de extinção. Os cânceres contagiosos são normalmente transmitidos por vírus, que podem transmitir genes causadores de câncer; no entanto, no caso do DFTD, as próprias células cancerosas se espalham entre os indivíduos. Normalmente, o sistema imunológico pode reconhecer células cancerosas, células infectadas e células estranhas, mas as células DFTD evitam o sistema imunológico. Se os demônios da Tasmânia tivessem alta diversidade genética, é provável que alguns indivíduos tivessem alelos que os tornassem resistentes ao DFTD. Esses indivíduos sobreviveriam e se reproduziriam com mais frequência do que outros, e os alelos resistentes se tornariam mais comuns na população (a adaptação evolutiva ocorreria). Como os demônios da Tasmânia têm baixa diversidade genética, há menos oportunidades para essa adaptação evolutiva.

Figura\(\PageIndex{a}\): O demônio da Tasmânia em uma posição defensiva, no Parque de Conservação do Diabo da Tasmânia, Península da Tasmânia. Imagem de Wayne McLean (CC-BY-SA).

A diversidade genética é importante para a agricultura. Desde o início da agricultura humana, há mais de 10.000 anos, grupos humanos vêm criando e selecionando variedades de culturas. Essa diversidade de culturas correspondia à diversidade cultural de populações humanas altamente subdivididas. Por exemplo, as batatas foram domesticadas há cerca de 7.000 anos nos Andes centrais do Perú e da Bolívia. As pessoas dessa região viviam tradicionalmente em assentamentos relativamente isolados separados por montanhas. As batatas cultivadas nessa região pertencem a sete espécies e o número de variedades provavelmente está na casa dos milhares. Cada variedade foi cultivada para prosperar em determinadas elevações e condições climáticas e de solo. A diversidade é impulsionada pelas diversas demandas das dramáticas mudanças de elevação, pelo movimento limitado de pessoas e pelas demandas criadas pela rotação de culturas para diferentes variedades que se sairão bem em diferentes campos.

A batata demonstra um exemplo bem conhecido dos riscos da baixa diversidade de culturas: durante a trágica fome irlandesa da batata (1845-1852 d.C.), a única variedade de batata cultivada na Irlanda tornou-se suscetível à ferrugem da batata, acabando com a colheita (figura\(\PageIndex{b}\)). A perda da safra levou à fome, morte e emigração em massa. A resistência a doenças é um dos principais benefícios para manter a biodiversidade das culturas e a falta de diversidade nas espécies cultivadas contemporâneas acarreta riscos semelhantes. As empresas de sementes, que são a fonte da maioria das variedades de culturas nos países desenvolvidos, devem continuamente criar novas variedades para acompanhar a evolução dos organismos de pragas. Essas mesmas empresas de sementes, no entanto, participaram do declínio do número de variedades disponíveis, pois se concentram em vender menos variedades em mais áreas do mundo, substituindo as variedades locais tradicionais.

Figura\(\PageIndex{b}\): Os efeitos da ferrugem da batata, causada pelo fungo aquático Phytophthora infestans. Imagem do USDA (domínio público).

As batatas são apenas um exemplo de diversidade agrícola. Cada planta, animal e fungo cultivado por humanos foi criado a partir de espécies ancestrais selvagens originais em diversas variedades decorrentes da demanda por valor alimentar, adaptação às condições de cultivo e resistência a pragas. A capacidade de criar novas variedades de safra depende da diversidade de variedades disponíveis e da disponibilidade de formas silvestres relacionadas à planta cultivada. Essas formas selvagens costumam ser a fonte de novas variantes genéticas que podem ser criadas com variedades existentes para criar variedades com novos atributos. A perda de espécies silvestres relacionadas a uma cultura significará a perda do potencial de melhoria da safra. Manter a diversidade genética das espécies selvagens relacionadas às espécies domesticadas garante nosso suprimento contínuo de alimentos.

Desde a década de 1920, os departamentos governamentais de agricultura têm mantido bancos de sementes de variedades de culturas como forma de manter a diversidade de culturas. Esse sistema apresenta falhas porque, com o tempo, as variedades de sementes são perdidas por acidentes e não há como substituí-las. Em 2008, o Svalbard Global Seed Vault, localizado na ilha de Spitsbergen, Noruega, (figura\(\PageIndex{c}\)) começou a armazenar sementes de todo o mundo como um sistema de backup para os bancos regionais de sementes. Se um banco regional de sementes armazenar variedades em Svalbard, as perdas podem ser substituídas por Svalbard caso algo aconteça com as sementes regionais. O depósito de sementes de Svalbard fica nas profundezas da rocha da ilha ártica. As condições dentro da abóbada são mantidas em temperatura e umidade ideais para a sobrevivência das sementes, mas a localização subterrânea profunda da abóbada no Ártico significa que a falha dos sistemas da abóbada não comprometerá as condições climáticas dentro da abóbada.

Figura\(\PageIndex{c}\): O Svalbard Global Seed Vault é uma instalação de armazenamento de sementes das diversas culturas da Terra. (crédito: Mari Tefre, Svalbard Global Seed Vault)

Leitura suplementar

Dunlap, Garrett. 2018. Enfrentando os fatos: Por que um câncer facial transmissível está dizimando as populações de demônios da Tasmânia. Blog do SITN. A Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências. Universidade de Harvard.

Atribuições

Modificado por Melissa Ha a partir das seguintes fontes:

• Biológico da AP Environmental Science pela University of California College Prep, University of California (licenciado sob CC-BY). Baixe gratuitamente no CNX.
• Importância da biodiversidade a partir da biologia ambiental por Matthew R. Fisher (licenciado sob CC-BY)