Genética Mendeliana e Seleção Natural: um experimento didático e divertido Por: Caio Henrique

Materiais Necessários

  • Papeis E.V.A. verdes 7
  • Papeis E.V.A. brancos 4
  • Tesoura 1
  • Pinças 5
  • Óculos de proteção 5
  • Plástico-bolha 5
  • Saquinhos não transparentes 5

Fase 1 - Confecção das Mariposas e dos óculos com plástico bolha

Utilize dois E.V.A. brancos e dois verdes para confeccionar mariposas como o modelo. Basta imprimir um modelo, desenhar sobre o E.V.A.  e recortar no formato com o auxilio de uma tesoura ou estilete. 

Pegue os óculos de proteção e enrole um pouco de plástico bolha de forma que a visão de quem os usar fique embaçada e desfocada.

Fase 2 - Confecção das caixas Ambientes

Essa prática vai simular 4 cenários de papel E.V.A. distintos, sendo cada um proposto para um grupo  diferente (4 grupos na sala, portanto). O primeiro cenário irá representar um ambiente arborizado, sem poluição, de cor predominantemente escura, que terá uma cobertura de líquens verdes indicando boa qualidade do ar e será construído a partir da união de 2 E.V.As verdes; o segundo cenário representará um ambiente desmatado, cuja cor predominante será cinza, no qual líquens epífitas pouco aparecem e prédios dominam a paisagem será construído a partir da união de 2 E.V.As brancos ou cinza; o terceiro cenário irá representar uma região de mata cuja área total foi muito reduzida, portanto o papel E.V.A. usado será bem menor comparado ao do primeiro cenário.Será, portanto, construído com apenas 1 E.V.A verde; por fim, o quarto e último cenário será a ilustração de um ambiente em que o equilíbrio ecológico foi prejudicado e o número de predadores aumentou. Nesse último, mais um membro será eleito para compor a guilda de predadores, mas também será construído a partir da união de 2 E.V.As verdes.

Fase 3 - Divisão dos grupos e início da Atividade

No começo da prática, a turma de alunos será dividida em quatro grupos (um para cada ambiente previamente formado), idealmente composto por, no máximo, 6 ou 7 membros. 

Nos ambientes vive uma espécie de mariposa que possui duas pigmentações distintas e expressas por um gene que contém dois alelos, H e h. Esse gene apresenta dominância completa, onde H expressa uma cor verde nas asas do inseto e h, alelo recessivo que expressa a desmelanização e produz branco na mesma porção do corpo. Esses insetos possuem, portanto, 3 genótipos distintos, sendo HH (homozigoto dominante), Hh (heterozigoto) e hh (homozigoto recessivo), a partir dos quais 2 fenótipos são vistos: melanizado ou verde (produzido por HH e Hh) e desmelanizado ou branco (produzido por hh). As mariposas do experimento apresentarão o fenótipo das duas cores. Para auxiliar na distinção entre os genótipos de insetos melanizados, os heterozigotos receberão uma discreta marca feita com caneta esferográfica na parte não exposta do inseto, de modo que os alunos possam usar essa informação nas etapas de cruzamento posteriores.

Em cada cenário descrito, serão distribuídas peças representando as mariposas (confeccionadas no passo 1), com números iguais de insetos melanizados e desmelanizados. 10 mariposas serão verdes e 10 brancas. Das 10 verdes, 7 apresentarão o genótipo HH e 3 Hh, que poderão ser diferenciados pela marca discreta feita nos heterozigotos. 

Fase 4 - Seleção dos predadores pelo grupo

As pinças serão utilizadas para a predação das mariposas. O grupo irá eleger membro (s) para representar (em) o (s) predador (es) insetívoro (s), para o (s) qual (is) será (ão) entregue (s) o (s) kit (s) contendo os óculos com plástico bolha e a pinça coletora. Esse (s) membro (s) terá (ão) 10 segundos a cada rodada para fazer a captura de presas utilizando a pinça e os óculos. Para auxiliar na organização, o professor pode marcar os 10 segundos para todos na frente da sala, de maneira que os 4 grupos realizem a predação ao mesmo tempo. 

Cada grupo terá um predador, com exceção de um dos grupos cujo ambiente é formado por dois E.V.As verdes. Um destes grupos terá 2 predadores, exemplificando um desequilíbrio ecológico.

Grupo 1: ambiente arborizado, sem poluição, de cor predominantemente escura, que terá uma cobertura de líquens verdes indicando boa qualidade do ar. 2 E.V.As verdes unidos e 1 predador.

Grupo 2: ambiente desmatado, cuja cor predominante será cinza/branco, no qual líquens epífitas pouco aparecem e prédios dominam a paisagem. 2 E.V.As brancos e 1 predador.

Grupo 3: região de mata cuja área total foi muito reduzida. 1 E.V.A verde e 1 predador.

Grupo 4: ambiente em que o equilíbrio ecológico foi prejudicado e o número de predadores aumentou. 2 E.V.As verdes e 2 predadores.

O (s) predador (es) deverá (ão) ser informado (s) de que precisa (m) atingir o maior número possível de presas durante aquele intervalo de tempo e que não pode (m) excedê-lo para não prejudicar os resultados. Serão realizadas duas predações. Outros alunos coletarão dados e completarão tabelas a respeito da quantidade de mariposas coletadas para cada fenótipo, como na figura abaixo. Os dados deverão também ser anotados em forma de tabela no quadro pelo professor. 

Cada grupo receberá, portanto, uma caixa ambiente, pinça para predação (3 grupos receberão 1 pinça e 1 grupo receberá 2), 20 mariposas que vão compor a população inicial (10 verdes, sendo 7 HH e 3 Hh e 10 brancas hh), mariposas extras para as etapas de cruzamentos que se seguem, 1 saquinho de onde serão retirados casais de mariposas aleatórios e tabelas para completar dados e realizar atividades.

Fase 5 - Remoção das mariposas predadas e cruzamento aleatório

Após as predações, as presas capturadas são removidas do ambiente, ao passo que as sobreviventes são colocadas nos saquinhos e retiradas aleatoriamente, par a par para gerar descendentes nos moldes de um cruzamento mendeliano. O total de pares a serem retirados do saquinho é de 5 pares (10 indivíduos). Será estabelecido que o total de descendentes de cada cruzamento é de quatro indivíduos, de modo que a visualização das proporções genotípicas da herança monogênica mendeliana seja facilitada. Lembrando que a mriposa verde HH se difere da Hh por uma pequena marca feita de caneta nesta última. Isso significa que os alunos devem fazer cruzamentos mendelianos ao final de cada predação, utilizando-se de casais aleatórios formados APENAS pelas mariposas sobreviventes. Como os pais (geradores da prole) foram retirados da caixa ambiente e inseridos em saquinhos, as proles destes cruzamentos serão colocadas na caixa-ambiente sem que o predador veja suas disposições e uma nova rodada de predação é realizada, também com um limite de 10 segundos. São totalizadas duas predações e, após os resultados, os alunos irão comparar a composição das populações do começo e do fim dos testes.

Os cruzamentos serão realizados pelos alunos em tabelas como a do modelo abaixo, para facilitar a organização e visualização dos genótipos e fenótipos.

Fase 6 - Discussão da Atividade

Deve-se analisar as possíveis mudanças ocorridas nas populações. É possível que nos ambientes verdes, a quantidade de mariposas brancas sobreviventes seja muito inferior ao início, mostrando o papel da seleção natural ao longo do tempo. Além disso, pode-se discutir as pressões seletivas em cada ambiente: no ambiente reduzido, por exemplo, as mariposas ficam menos dispersa facilitando a predação; no ambiente com o dobro de predadores, há um desequilíbrio ecológico aumentando a possibilidade de uma predação maior. Pode-se ainda discutir o fato de mariposas verdes darem origem a mariposas brancas através do heterozigoto, que permite a não extinção do alelo "h". Por fim, as cores dos ambientes provavelmente influenciaram na cor da mariposa mais predada. A seguir seguem alguns exemplos de questões possíveis de se realizar.

1.Qual cor do inseto foi predominante em cada cenário ao fim das etapas de predação? Por que você acha que isso ocorreu?

2.Qual foi a pressão seletiva no seu cenário?

3.Quais mecanismos permitem o aparecimento de variações genéticas?

4.Como, em alguns cenários, uma mariposa verde pode gerar descendentes da cor branca?

5.Quais as formas pelas quais a seleção natural e a deriva gênica interferem nos alelos de uma população?

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