herdabilidade na era genômica

8/18/2019 Herdabilidade Na Era Genômica

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Herdabilidade na era genômica - conceitos e equívocos

Abstract | A hereditariedade permite uma comparação da importânciarelativa de genes eambiente para a variação de características dentro e entre populações. Oconceito deherdabilidade e sua defnição como um parâmetro de população estimável,adimensional oiintrodu!ido por "e#all $right e %onald &isher 'uase um s(culo atrás. apesardedesentendimentos contínuos e controv(rsias sobre sua utili!ação eaplicação, hereditariedade permanece chave para a resposta ) seleção nabiologia evolutiva e agricultura, e para a predição de risco de doença namedicina. %elat*rios recentes de hereditariedade substancial para ae+pressão do gene e novos m(todos de estimação usando o marcadordados destacam a importância da hereditariedade na era genmica.

A 'uestão central na biologia ( se observaram variação de umacaracterística em particular ( devido a 'uestões ambientaisatores ou atores biol*gicos - por ve!es e+pressoscomo o debate nature!a-criação. erdabilidade ( um conceito'ue resume como hereditárias um en*tipo de interesse(, em particular, com reer/ncia ) semelhançade flhos e pais. erdabilidade ( tanto uma palavra'ue ( utili!ado no discurso comum e um termo t(cnicoem gen(tica, causando uma conusão. 0m comumlinguagem-lo livremente signifca 1a 'ualidade de ser hereditárias 2,mas como um termo t(cnico na gen(tica ( uma população

parâmetro com defnições específcas 3ver cai+a 45. 6issoavaliação abordar as m7ltiplas defnições t(cnicasde herdabilidade, discutir e'uívocos comumente reali!ada38ai+a 95 e mostrar as aplicações m7ltiplas de herdabilidadena biologia evolutiva, medicina e agricultura.:m breve hist*rico sobre a origem do termoherdabilidade ( apresentado no ;uadro


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erdabilidade ( ormalmente defnida como a ra!ão de variâncias,especifcamente como a proporção da variância total numa populaçãopara uma medição particular, eita em um determinadotempo ou a idade, 'ue ( atribuível ) variação no aditivovalores gen(ticos gen(ticos ou totais - denominado o estreito-senseherdabilidade 3ou apenas hereditariedade, h95 0o sentido amploherdabilidade 395, %espectivamente 3;uadro 45. medecom um 7nico n7mero da racção da variação entreindivíduos de uma população 'ue ( devido a seus gen*tipos.>or'ue os indivíduos transmitir apenas uma c*pia de cadagene para os seus descendentes, a maioria dos parentes compartilhar 7nicosingleou não c*pias 'ue são id/nticos por descend/ncia 3?@5 3oa maioria das e+ceções importantes são g/meos id/nticos e cheiairmãos 3"?@"55, e dominância e outros não-aditivo

eeitos gen(ticos 'ue são baseados na partilha de duas c*pias a!ernão contribuem para a sua semelhança enotípica. esteB por isso 'ue a resposta de seleção e correlação da maioriaparentes depender de 9 e não 9, 0 por h9, ( aparâmetro habitual.>or'ue hereditariedade ( uma ra!ão de variâncias, tanto onumerador eo denominador preciso um e+ame minucioso. odenominador cont(m a variação total observada,geralmente e+cluindo variação 'ue ( devido ao conhecido f+oatores e co-variáveis tais como se+o, idade e coorte. onumerador da h9 cont(m variação 'ue ( devido ao aditivo

valores gen(ticos na população. 0stes valores, chamados 1valores deprodução1 na literatura, "ão defnidas como a somados eeitos m(dios dos genes dos pais 'ue dão origem ao valor m(dio de genotípica sua progenitura. reproduçãovalores pode ser medida, mesmo 'uando as m(dias de eeitosgenes individuais não podem. >or e+emplo, o valor de reproduçãopara a produção de leite de um reprodutor leiteiro pode ser estimada comgrande precisão, mesmo 'ue a produção de leite ( uma /meatraço, por'ue ele pode ter muitos milhares de limitada se+oordenha flhas por meio de inseminação artifcial. sua criação

valor ( duas ve!es o desvio a partir da populaçãom(dia da produção de leite m(dia de sua descend/ncia.:ma conse'u/ncia da defnição de herdabilidade ('ue depende da população, pois tanto ovariação de aditivo e actores gen(ticos não-aditivos,e a variância ambiental, são populaçãoespecífco. variância gen(tica depende da segregação nasuma população dos alelos 'ue inCuenciam o traço, ore'D/ncias al(licas, os tamanhos do eeito das variantes eo modo de acções de genes. Eodas estas variáveis podem ser dierentespopulações de diâmetro. a mesma orma, a variância ambientalpode variar entre populações. >ortanto, a hereditariedade

em uma população não, em teoria, prever a herdabilidadeda mesma característica em outra população. 6*s di!emos


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10m teoria1 por'ue, na prática, herdabilidade de semelhantecaracterísticas são muitas ve!es muito semelhantes em outras populaçõesda mesma esp(cie, ou mesmo entre esp(cies. >or e+emplo,herdabilidade são mais elevados para as características morom(tricas do'uepara características de aptidãoF os primeiros são muitas ve!es superior emmaisambientes avoráveis 3&?G. 45. erdabilidade tamb(m podedierir entre os se+os, e hereditariedade do mesmo traçopodem dierir cedo e no fnal da vida. >or e+emplo, as herdabilidadesde peso ao desmame e peso mercado da carnegado são de apro+imadamente H,< e H,I, respectivamenteI.

JJJJJ@o+ 4 | erdabilidade e o particionamento da variância totalparâmetros populacionais

en*tipos observados 3>5 de um traço de interesse pode ser dividida, deacordo com amodelos nature!a-criação plausíveis biologicamente, em um modeloestatístico 'ue representa ocontribuição do gen*tipo não observado 3G5 e os atores ambientais nãoobservadas 305K&en*tipo 3>5 L gen*tipo 3G5 M Ambiente 305 345A variação dos en*tipos observáveis 3N>95 >ode ser e+presso como uma soma devariações subacentes não observadas 3NG9 andN0

95KN>9 NG9 N09 L M 395A hereditariedade ( defnida como uma ra!ão de variâncias, e+pressando aproporção dovariação enotípica 'ue pode ser atribuído a variância dos valoresgenotípicosKerdabilidade 3sentido amplo5 L 9

L N>9NG9A variação gen(tica pode ser particionado em a variância da gen(ticaaditivaeeitos 3valores de produçãoF NA95, de dominância 3interações entre alelos ao mesmol*cus5 eeitos gen(ticos 3N95, e de epistática 3interacções entre alelos dierentesloci5 eeitos gen(ticos 3N?9

5KN?


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9 L M 9 M NA N9 NG9e herdabilidade 3sentido restrito ou estrito5 L h9 L N>9NA90m geral, N09 pode ser dividido em 'ual'uer n7mero de identifcação, mas aleat*rio,contribuindo actores 'ue podem ser específcos para o en*tipo. 0+emplosincluem ovariância ambiental 'ue ( comum a grupos específcos, por e+emplo, irmãose ninhadas 3N8095, e da variância não-gen(tica 'ue ( comum para medidas repetidasde indivíduos 3N>0

95.6*s defnimos o restante da variância ambiental, 'ue não pode ser atribuídaa outros atores, como a variância residual ambiental, 'ue inclui indivíduovariância do erro estocástico e erros de medição 3N%095KN0 M L M 9 N809 N>09 N%096o particionamento mais simples, há atores específcos 'ue contribuempara N09

são identifcadose N%09 L N09. Ambos os desvios gen(ticos e ambientais podem ser divididos ainda maispara uma característica, como peso ao nascimento dos flhos para incluirgen(tica e ambientaleeitos maternos 'ue são atribuíveis ao motherPQ.O particionamento da variação enotípica 3e'uação 95 assume a aus/ncia degen*tipo por ambiente de covariância 3NG, 05. 0+emplos 'ue condu!em auma positiva

covariância são os pais com um 'uociente de alta intelig/ncia 3;?5proporcionando uma ?;stimulatingambiente para seus flhos, e gado de leite 'ue está sendo alimentado deacordo com>rodução. :m outro termo 'ue ( ignorada nas e'uações 4 e 9 ( a interacçãoentre o gen*tipo e o ambiente 3G J 05, 'uando o eeito do gen*tipo dependesobre o meio ambiente. O e+emplo mais estudada, mas ainda controverso,de G J 0 emos seres humanos ( a interação entre eventos estressantes da vida 3oambiente5 eapolimorfsmo do gene do transportador de serotonina 3gen*tipo5 e seuseeitos sobre a depressão maior 3o en*tipo5 PR. "e G J 0 e+iste, > L G M 0 M

S J 0, portanto, umparticionamento mais completa da variação enotípica (K


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N> L M M 9 M 9 NG J 0 9 NG9 N09 NG, 0Ambos covariation G e 0 e G J interação 0 são muitas ve!es ignorados,geralmente por'ue elesnão pode ser estimado. "e 'ual'uer um está presente, ignorando o primeirovai inlacionar as estimativas de NG9e ignorando o 7ltimo irá inlar estimativas de N09 3%e.


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estimado a partir de um modelo misto linear. 0m particular, o2=odelo animal 1tornou-se o modelo de escolha emgen(tica animal, Gen(tica evolutiva P e, em algunsaplicações em humanos geneticsV. O modelo animaloi originalmente derivada de gen(tica animal aplicações R e um eeitogen(tico aditivo aleat*rio 3reproduçãovalue9,olari!ação pode ocorrer, por e+emplo, atrav(sacasalamento e selecção. A variação de amostragemda estimativa de hereditariedade ( inversamente proporcionala relação de indivíduos 'uadrado, o n7mero de

amílias e, em menor medida, o n7mero de indivíduosnum amilY<. >ortanto, centenas de observaçõessão necessários para obter um erro padrão inerior a H,4, emilhares são necessários para atingir a estimativas muito precisas.0stimabilitY reere-se ao n7mero de parâmetros 'uepode ser estimada a partir de dados e depende da e+tensãopara 'ue o e+perimento para estimar hereditariedade permiteparticionamento da variância total observada em putativaontes causais. >or ve!es, um n7mero dessas ontessão inevitavelmente conundidos no desenho e+perimental,

de modo 'ue a sua contribuição para a variação global não podeser separados. >or e+emplo, as estimativas de dominânciavariância e variância ambiental comum sãoconundidos 'uando particionamento da variância ( reali!adausando observações sobre irmãos completos. 6o clássicoproeto duplo de pares de g/meos =U e U, há apenastr/s estatísticas essenciais 'ue podem ser estimados a partir de seuen*tipos, a saber, a semelhança =U 3por e+emplo,covariância ou de correlação5, a semelhança e a Uvariação enotípica total na amostra. >ortanto,apenas tr/s componentes de variância pode ser estimado,embora causal muito mais gen(tica e não gen(tica

componentes de variância pode ser postulada para inCuenciar=U e U resemblance9,


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vi(s grave na estimativa de herdabilidade. >or e+emplo,se a semelhança entre pais e flhos ( em parte devidopara eeitos ambientais comuns, em seguida, uma estimativade herdabilidade 'ue se baseia na sua semelhança vaiser desviada para cima. 0mbora as correlações de distanteparentes t/m menos probabilidade de ser inCuenciada por não-gen(ticaatores, seu relacionamento ( tão pe'uena 'ue a hereditariedadeestimativas 'ue são baseadas em parentes distantes t/m um elevadoerro de amostragem.O denominador da herdabilidade ( o enotípica total devariância, 'ue ( estimada como a variância da característicaap*s correcção para eeitos f+os conhecidos, tais como se+o, idade oucoorte. "e identifcadores para esses atores são desconhecidos, emseguida,estimativas de variância enotípica será maior 3eoestimativa da herdabilidade menos5. >or e+emplo, em seres humanos, sea dierença m(dia de altura de 4Q cm entre machos

e as /meas oi ignorada, a estimativa de herdabilidade seriaser redu!ida para H,R comparado com H,V 'uando esta dierença( tomado em consideração. 8aso a variação enotípica total deser austado para eeitos f+os conhecidos ao estimara racção da variância 'ue ( devido a actores gen(ticosZ >lantare criadores de animais diria 'ue sim, por'ue obt/ma melhor previsão de desempenho uturo, trabalhandocom a 'uantidade de variação 'ue não ( contabili!adapor eeitos conhecidos. a mesma orma, os geneticistas humanos diriasim, por'ue a hereditariedade ( usado para entender a gen(ticacomponente de risco para a doença, independentemente da conhecidaatores de risco ambiental. geneticistas evolutivos pode

di!er não, por'ue a mat(ria-prima da seleção natural (da variação total entre os indivíduos. >revisão daresposta ) seleção natural depende de selecçãoocorre dentro ou entre os atores 'ue causam a variação.>or e+emplo, se as Cutuações de ano para ano no climater um grande eeito sobre a viabilidade m(dia de uma planta anualmas a seleção natural opera dentro de anos, então o melhorpredição de resposta seria baseada em uma herdabilidade'ue ( estimada por auste para a variação entre-ano.

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@o+ 9 | 0'uívocos sobre herdabilidadeA hereditariedade ( a proporção de um en*tipo 'ue ( passado para apr*+ima geração0ste ( um e'uívoco comumente reali!adaF en*tipos não são repassadosmas os genes são. A defnição de narro#-sensoherdabilidade 38A?[A 45 cont(m a variação de eeitos gen(ticos aditivos 3A5.=etade desses eeitos são transmitidos de cada-mãe, mas a metade real ( 7nica para cada prole.Alta herdabilidade implica determinação gen(tica:ma elevada hereditariedade signifca 'ue a maior parte da variação 'ue (observada na população actual ( causada pela variação no

gen*tipos. ?sso signifca 'ue, na população corrente, o en*tipo de umindivíduo ( um bom indicador do gen*tipo.


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6o entanto, isso não signifca 'ue o en*tipo ( determinado uma ve! ogen*tipo sabemos, por'ue o ambiente podealterar ou podem ser manipuladas para alterar o en*tipo. >or e+emplo, obem documentado aumento temporal na altura em muitospopulações humanas PP,PV não está em desacordo com herdabilidaderelatados de cerca de H,V, mas ( susceptível de reCectir as mudanças noambiente resultantes da melhoria da nutrição e cuidados m(dicos.eterminação gen(tica ( por ve!es implícita 'uandoa!er previsões sobre o en*tipo da prole dados os en*tipos dos pais paracaracterísticas com uma alta herdabilidade.O 'ue isto ignora ( a segregação de genes dentro das amíliasK em umapopulação não inato, metade da gen(tica aditivavariância ( entre as amílias e metade ( no seio das amílias. ?sto implica'ue para uma característica, como a altura adulta em humanospopulações, com uma hereditariedade de H,V e um desvio padrão de cercade P cm na população, a normadesvio da altura em flhos adultos em torno do valor m(dio dos pais ( de Q,I

cm 3L \ ]P9 34 - ^ J H.V5_5, 'ue não (muito menor do 'ue o desvio padrão em toda a população. >or isso, os paisaltos t/m sobre as crianças de altura m(dia, mascom uma considerável variação em torno da m(dia parental.@ai+a herdabilidade não implica a variância gen(tica aditiva:ma bai+a hereditariedade signifca 'ue de toda a variação observada, umape'uena proporção ( provocada pela variação na gen*tipos. ele a!não signifca 'ue a variância gen(tica aditiva ( pe'uena. 0ssa dierença (importante por'ue a resposta ao natural ou artifcialselecção depende da 'uantidade de variação gen(tica na população. =uitosen*tipos relacionados com a capacidade em recursos naturaispopulações t/m uma grande 'uantidade de aditivo de variação gen(tica em

relação ao meanPW-V4. n7mero de ovos em galinhas de criaçãorespondeu dramaticamente a selectionV9 artifcial. 0stas observações sãosurpreendentes por'ue a teoria prev/ 'uevariação aditivo para a aptidão deve ser pe'ueno por causa da seleçãonatural. 0stas observações levaram a propor ouleo coeiciente gen(tica aditiva de variação 38`A L NA m(dia5 para medir2evolvabilitY2PW. 0le mostrou 'ue, de naturaispopulações, traços relacionados com ftness tendem a ter um valor maior de8`A de características morol*gicas. 6o entanto, oresposta ) seleção direcional natural ou artifcial no en*tipo ( proporcional) hNA, por isso tanto a hereditariedade

e variância gen(tica são importantes. Al(m disso, um coefciente devariação 38`5 s* pode ser usado para comparar se o traçossignifca tem um signifcado biol*gico intrínseco. =uitos traços empopulações humanas t/m uma escala artifcial 3por e+emplo,'uociente de intelig/ncia 3;?55, pelo 'ue o seu 8` não ( inormativo.erdabilidade ( inormada sobre a nature!a das dierenças entre os grupos0ste e'uívoco vem em duas ormas, e em ambos os casos altura e ;? empopulações humanas são bons e+emplos. oprimeiro e'uívoco ( 'ue, 'uando a hereditariedade ( alta, grupos 'uedierem muito na m(dia da característica em 'uestão devea!/-lo por causa de dierenças gen(ticas. O segundo e'uívoco ( 'ue aobservação de uma mudança na m(dia de uma


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caráter ao longo do tempo 3'uando podemos descontar mudanças nasre'u/ncias de genes5 para uma característica de alta herdabilidade ( umparado+o. >ara?;, um grande aumento na m(dia tem sido observada em váriaspopulações, e este en*meno ( chamado de &lYnneeito, ap*s a sua discovererV


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JJJecha

Herdabilidade e medidas repetidasmedidas repetidas de um indivíduo pode ser levado paraalguns traços 'uer temporalmente, por e+emplo, o peso corporal emdierentes idades, ou espacialmente, por e+emplo, o n7mero de cerdasno lado es'uerdo e direito da rosophila melanogaster.A variação resultante pode ser submetida a partição entre edentro dos indivíduos. "e ( assumido 'ue estes repetidomedidas são e+pressões do mesmo gen*tipo, então ovariação dentro dos indivíduos ( causada pela mediçãoerros e outros actores ambientais aleat*rios. a correlação( então chamado de repetibilidade, e ( uma gáspeacom destino ao herdabilidade no sentido amplo <. herdabilidade podeser inerior a repetibilidade por'ue a correlação de

medidas repetidas de um indivíduo pode ser ambientaisbem como de origem gen(tica. "e o en*tipo de uma característica( estimada a partir da m(dia de várias observações n*sprecisa ter cuidado defnindo hereditariedade, por'ue herdabilidadedepende do n7mero de registos oram utili!ados, e não (a mesma 'ue a hereditariedade de uma observação individual.A hereditariedade da m(dia pode ser muito maior se oherdabilidade de uma 7nica observação e a repetibilidadesão pe'uenos, por e+emplo, 'uando a hereditariedade de uma 7nicaobservação ( H,4H e a correlação de repetidasmedidas não tem nenhum componente ambiental, a herdabilidadeda m(dia de 4H observações ( de apro+imadamente

H,Qor e+emplo, a herdabilidade do tamanho do corpo


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3Ou estatura5 ( geralmente elevada atrav(s de uma ampla gama deesp(cies3&ig. 45, o 'ue signifca 'ue os processos de desenvolvimentoparecem ser robusto )s agressões ambientais.6a medicina e humanos gen(tica, estimativas de herdabilidadepodem ser comparados entre doenças para avaliar ainCu/ncia relativa de atores gen(ticos e ambientais.>or'ue a doença ( normalmente medido em um tudo-ou-nadaescala, subsídio tem 'ue ser eita para a incid/ncia dedoença ao a!er comparações. herdabilidade paratais características categ*ricas pode ser defnida na observadoescala descontínua ou em um contínuo unobservedscale4R 2responsabilidade2. A escala contínua ( mais geralpor'ue ( independente da incid/ncia de cada categoria3`er cai+a Q5. >or e+emplo, considere a psi'uiátricadesordens es'ui!orenia e depressão maior, 'uedierem consideravelmente nos riscos relativos ao primeiro grau

parentes de indivíduos aetadosK W para schi!ophrenia4Pmas apenas < por grande depressão4V. 6o entanto, a menorincid/ncia de es'ui!orenia de 4 comparado com o 4Por outro lado, hereditabilidades 'ue são estimadosna scale4W responsabilidade subacente são bastante dierentes naH,V4 e H,ara predição de risco 'ue (com base na hist*ria da amília ou gen*tipos medidos, 'ue ( ahereditariedade na escala H-4 risco observado, no entanto, 'ue( a maioria important9H.

0m programas de seleção artifcial, a hereditariedade temum papel crucial, pois determina a precisão com'ue o valor gen(tica pode ser prevista a partir enotípicainormações e, portanto, determina o proetode criação es'uemas. A correlação entre oen*tipo observado e valor gen(tico não observado (h, a rai! 'uadrada da heritabilitY<. >ortanto, para umacaracterística com uma elevada hereditariedade, o en*tipo de um indivíduo( altamente inormativo para o seu valor reprodução. assimpara características 'ue são áceis de medir e t/m uma alta herdabilidade

3>or e+emplo, características de crescimento ou de peso 3&ig. 455 umaácil e efca! sistema de reprodução ( escolher o melhorindivíduos para reprodução com base em seus en*tipos.>ara traços com uma herdabilidade bai+a 3por e+emplo,tamanho da ninhada5 inormações de muitos parentes ( necessário paraprever valores de produção com precisão, mas a precisão deprevisão de valores de produção continua a ser uma unção daherdabilidade. Assim, a herdabilidade ( central na previsãoa resposta ) selecção.

Grfco pagina!

erdabilidade ( um parâmetro importante 'ue determinapoder estatístico em estudos gene de mapeamento 'ue


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usar inormações de pedigree. :m grande herdabilidade implicauma orte correlação entre o en*tipo e gen*tipo,de modo 'ue os loci com um eeito sobre o traço pode ser mais acilmentedetectou. 6o entanto, a hereditariedade por si s* não orneceinormações sobre a ar'uitectura da gen(ticatraços, por e+emplo, 'uantos loci contribuir para a gen(ticavariação 38ai+a 95. 0m princípio, um traço com uma herdabilidade bai+apode ter um 7nico locus 'ue provoca variação eum traço com uma alta herdabilidade pode ter centenas decontribuindo loci.

erdabilidade e gen(tica evolutiva0m e+perimentos de seleção e vegetal e animalprogramas, o en*tipo 'ue está sob seleção (conhecida e h9

( sufciente para prever a resposta aseleção usando a e'uação do criador. "e a seleção está emm7ltiplos caracteres, simultaneamente, a previsão da respostaa seleção ( possível utili!ar uma versão multivariada dea e'uação 'ue e+plica a conhecida ou estimávelcorrelações gen(ticas entre as características, as características enotípicascorrelações entre as características e o peso relativoligada a cada um dos caracteres num ?nde+< selecção. 6o entanto, empopulações naturais, a seleção atua atrav(s de dierençasem 2aptidão relativa, 'ue ( diícil, se não impossívelmedir no campo. "e pud(ssemos medir relativa

aptidão então a e'uação do criador para a aptidão seria%& L h9&"&, 8om o subscrito & representando relativaginástica. 6o entanto, o dierencial de seleção ponderado paraaptidão relativa 3"&5 B igual ) variação enotípicade ftness


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no população<. 6o entanto, seria erradoaplicar a e'uação de criador para esta aparente selecçãodierential99,9or e+emplo,tamanho chire em cervo ( enotipicamente correlacionadoscom aptidão reprodutiva masculina 3machos com maiorchires t/m mais descend/ncia5 e ( hereditária, mas nenhumaresposta ao longo do tempo ( observed9Q. A e+plicação provável( 'ue não há nenhuma correlação entre gen(ticatamanho chire e ftness, para 'ue o enotípica observada correlação eseleção dierencial aparente sãoindu!ida pelo meio ambiente, por e+emplo, nutricionalstatus9Q. >rever a resposta ) seleção multivariada

em populações naturais ( uma área activa de investigaçãocom novos desenvolvimentos metodol*gicos 9R mas poderiaser impedido pela alta de dados 'ue ( necessária paraestimar com precisão as correlações gen(ticas e seleçãogradientes 9P. 8onclui-se 'ue, a fm de prever oresposta ) seleção natural, o conhecimento de herdabilidade( necessário, mas geralmente não ( sufciente.

JJJabre

@o+ I | A hereditariedade de controv(rsia ?;0m nenhum lugar o debate sobre a nature!a e criação sido tão controverso

como na


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estudo da capacidade mental em humansQ,WH,W4. 8ontrov(rsias sobre oconceito e uso de'uociente de intelig/ncia 3;?5, uma medida enotípica de desempenhorelativo em ums(rie de testes de capacidade mental são m7ltiplas. 0les incluemK a suadefnição 3 1intelig/ncia( o 'ue os testes de intelig/ncia measure2WH5F abuso hist*rica documentadarelativa aeugeniaF iner/ncia sobre a causa das dierenças observadas entre osgrupos (tnicos3`er cai+a 95F iner/ncia estatística incorrecta de studiesWH observacionalF eimplicações contestadas de dierenças de ;? entre indivíduos e grupossociais eme interventionsW9,W< econ*mica. 6*s não vamos discutir os usos e abusosde medidasda capacidade cognitiva, mas vamos salientar 'ue e+iste evid/ncia empíricaabundante

'ue mostra 'ue o ;? ( um bom preditor de resultados na vida, incluindoeducaçãoreali!ação, renda e healthWI. 8ontrov(rsia sobre o ;? ( em grande parte porcausa dasocial, e não científco, ra!ões. A'ui, vamos nos concentrar em um ponto decontrov(rsia sobre ?;Ksua hereditariedade.

E#ins t/m sido utili!ados na maioria dos estudos para estimar ahereditariedade de ;?.0sses estudos incluem g/meos 'ue oram separados no nascimento3estudos de adoção5,mono!ig*ticos 3=U5 e di!ig*ticos 3U5 'ue oram criados untos, e uma

combinação destes proetos com irmãos adicionais. Eamb(m tem havidonumerosos estudos envolvendo outra relativesWI. Os resultados empíricossão clarasK =Ug/meos são substancialmente mais semelhantes no ;? de g/meos U, seeles são levantadas

untos ou separados. As estimativas indicadas de herdabilidade para ;? deestudos com g/meos sãonotavelmente consistente na gama de H,Q-H,V, em vários grupos etários. arelataramestimativa de herdabilidade para os ovens 3pr(-escolar5 crianças ( lo#erWQe as estimativas de

herdabilidade na velhice são apro+imadamente H,R-H,V 3re. WR5.:ma crítica recorrente de estimativas de herdabilidade para ?; ( 'ue ele (muito alto. :m grandeherdabilidade de ;? pode ser controversa por causa das implicaçõespercebidas 'ue umda pessoa ou grupo 1intelig/ncia1 não pode ser alterado por meio deestrat(gias de intervenção 3isto (uma percepção incorreta, ver cai+a 95. 6o entanto, ( válido 'uestionar ae+atidão de todos esses estudos com g/meos e amiliares. A 'uestão ( umdos estatísticainer/ncia. A semelhança relatada entre parentes de ;?, medido, pore+emplo, por coefcientes de correlação, ( ine'uívoca. >or e+emplo, atrav(s

de muitos


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estudos, a m(dia correlação =U e U oi de H,VR e H,RH, respectivamente,com base emIRP9 =U e U QQIR duplo pairsWI. >ara estimar um narro#-sentido ou nosentido amploherdabilidade destas correlações 3ou directamente a partir dos dadosbrutos5, os pressupostos t/ma ser eita sobre os modelos de causas gen(ticas e não-gen(ticas desemelhança de amília.Algumas dessas suposições podem ser testadas empiricamente, outros nãopodem. >or e+emplo,não ( provável 'ue haa uma correlação entre genes e ambientes de ;? demodo 'ueestimativas de herdabilidade pode ser overestimatedQ,WH. Outro e+emplo ('ue, se e+istesão ortes eeitos materna 3por e+emplo, no 7tero5 no ;? de g(meos, e estessãomaior para g/meos =U do 'ue para os g/meos U ou irmãos, então a

estimativa de herdabilidadeiria ser inclinado para cima, por'ue se assume 3na prática comum5 'ue osemelhança devido a atores ambientais comuns são e'ualWP. 0m umameta-análisede uma s(rie de estudos com g/meos a modelagem de eeitos maternosimplicou uma estreita-senseherdabilidade de apenas H,< e uma estimativa de herdabilidade no sentidoamplo de H,Q 3%e. WV5.0mbora muito menor do 'ue H,V, estas estimativas são ainda moderada agrande 'uandocomparação com as medidas de comportamento e outros en*tipos emesp(cies pecuárias

e as populações naturais. >ortanto, podemos concluir a partir da ri'ue!a daempíricadados actualmente disponíveis, 'ue a semelhança entre parentes ( grandeeconsistente com a hip*tese de 'ue uma grande proporção da variação no ;?entreindivíduos dentro de uma população está associada a atores gen(ticosaditivos.

JJJecha

Herdabilidade n"o # necessariamente constanteerdabilidade pode mudar. >or e+emplo, as estimativas deherdabilidade para produção de leite de primeira lactação em bovinosleiteiros'uase duplicou de 9Q no 4WPHs9V a IH emtimes9W recente. A partir da defnição específca populacionalde herdabilidade 3;uadro 45, ( ácil ver como a hereditariedadepode mudar ao longo do tempoK a variação nos valores gen(ticos podealterações, variações devido a actores ambientaispode mudar ou a correlação entre genes e ambientespode mudar. variância gen(tica pode mudar"e as re'D/ncias al(licas alterar 3por e+emplo, devido a

selecção ou consanguinidade5, se novas variantes entrar napopulação 3por e+emplo, a migração ou mutação5


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ou se as variantes e+istentes apenas contribuir para a gen(ticavariância se'u/ncia de uma alteração de undo gen(ticoou no ambiente. A mesma característica medida ao longo detempo de vida de um indivíduo pode ter dierentes e gen(ticaeeitos ambientais inCuenciando-o, de modo a 'ue as variâncias-se uma unção da idade. >or e+emplo, a variânciaem peso no nascimento ( inCuenciado por uterino maternoambiente, a variação no peso ao desmame dependena produção de leite materno, mas variância de madurapeso adulto ( improvável de ser inCuenciado por maternaatores, os 'uais se t/m tanto uma gen(tica ecomponente ambiental.erdabilidades pode ser manipulada alterando ovariância contribuído pelo ambiente. ?sto pode sertão simples como mudar o m(todo de medição, parae+emplo a substituição de uma medida de auto-relato de altura,um One49 clínica. 0m condições ambientais desavoráveis,

dierentes hip*teses propuseram uma redução, umaaumentar ou alterações imprevisíveis na variance


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E$eito da seleç"o e endogamia sobre herdabilidade

teoria gen(tica 'uantitativa prev/ 'ue a seleção e ou consanguinidade vai alterar a variância gen(tica aditiva e,0m conse'u/ncia, tamb(m irá alterar a hereditariedade. com truncamentoselecção utili!ado em animais e melhoramento de plantas ou comseleção estabili!adora em populações naturais, a variância dos pais 3avariação entre-amília em suaprole5 ( redu!ido abai+o do 'ue a geração parentalcomo um todo. O nível desta redução dependea intensidade de selecção e de hereditariedade. ebai+o demodelo infnitesimal de um grande n7mero de loci 'ue estãocada um eeito pe'ueno, contribuindo para a variância gen(tica,mudanças nas re'u/ncias de alelos em cada locus são infnitamentevariância pe'uena, mas gen(tica ( redu!ida. estemudar na variância gen(tica resultante da seleção,

o 'ue ( devido ao dese'uilíbrio gametic, oi e+plicadopor @ulmer


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e perto endogamia pode resultar em perda total da gen(ticavariância, como pode ser visto em linhas puras. 0stas previsões deteoria gen(tica 'uantitativa oram testados no modeloesp(cies e, geralmente, t/m sido acolhido, embora comvariação considerável entre as linhas de replicação, porcaracterísticas morol*gicas em miceara as características de aptidão, em 'ue a variância não aditivo (importante variação gen(tica, tem sido demonstrado 'ue o aumentocomo resultado de inbreedingI4. Ee*rico para mudanças em aditivavariação gen(tica como um resultado de selecção eendogamia oi proposedI9-II mas ( diícilverifcar empiricamente, mesmo em esp(cies em 'ue o acasalamentoproetos podem ser planeados em uma tentativa de separarestimativas dos componentes de maior ordem não-aditivo-variância.Al(m disso, a variação ambiental tem sidoobservada a aumentar como resultado da selection


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>or'ue a maioria dos caracteres 'uantitativos seguem uma distribuiçãonormal em orma de sino, (ra!oável supor 'ue tudo-ou-nada traços pode ser representado por umsubacentetraço responsabilidade normalmente distribuída, a 'ual, como para outrascaracterísticas, ( a soma decomponents4R,4W gen(ticos e ambientais normalmente distribuídoindependente. estepressuposto implica 'ue a responsabilidade para a doença ( multiatorial e'ue as contribuiçõesde indivíduo actores de risco gen(ticos ou ambientais são pe'uenos. "e apontuação naescala passivo e+ceder um limiar, então o indivíduo tem um valor de 4enotípica,caso contrário ( H, com a proporção da distribuição normal 'ue e+cede olimiar sendo igual ) incid/ncia traço. A relação entre hO9 eo

herdabilidade no sentido restrito na escala de responsabilidade contínuasubacente 3h95 (KhO9 L h9 !9 ] 34-5_onde U ( a altura da curva normal padrão no limiar 'ue truncaa proporção 3%e. WW5. A hereditariedade na escala observada ( sempremenor do 'ue'ue na escala de responsabilidade, pois a inormação ( perdida peloagrupamento em dois

categorias, e o valor má+imo para hO9 ( de H,RI 'uando L H,Q e 9 L 4. >aracaracterísticas categ*ricas com mais do 'ue duas classes, hereditariedadepode ser estimada pelaassumindo 'ue as categorias se relacionam com vários limites atrav(s deuma subacentescale9,< responsabilidade. 0stimativa da herdabilidade da suscetibilidade adoenças em humanospopulações muitas ve!es ( baseado no modelo de responsabilidade limiar.

JJJechaHerdabilidade na era genômica

A era da gen*mica trou+e novas erramentas e recursospara estudar a relação entre o en*tipo e gen*tipo.Os polimorfsmos são abundantes no genoma depopulações não consanguíneas e matri! de alta densidade efcienteA tecnologia oi desenvolvida para medir milharesa centenas de milhares de "6>s em seres humanos, modeloorganismos e pecuária. a mesma orma, as matri!es tenham sidodesenvolvido para medir os níveis de m%6A em muitos

genes simultaneamente, e novas plataormas de alta densidadeoram desenvolvidos para medir a metilação do gene


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intensidades e reali!ar estudos de prote*mica em grande escala.0stes desenvolvimentos oerecer novos caminhos de investigação paraherdabilidade em populações unpedigreed epara estimar herdabilidade para características de importância m(dicaem populações humanas.erdabilidade com pedigrees desconhecidos. Os marcadores gen(ticospode audar a estimar a herdabilidade de novas maneiras. ;uandoen*tipos são coletados em uma amostra de indivíduos cuasparentesco ( parcial ou totalmente desconhecidos, marcadores gen(ticospode ser usada para inerir parentesco entre pares de indivíduos,por'ue os indivíduos relacionados tendem a compartilhar maisalelos de marcadores do 'ue indivíduos não aparentados. o ineridoparentesco pode então ser correlacionada com enotípicasimilaridade, e parâmetros gen(ticos 'uantitativos, incluindohereditariedade, pode ser estimatedIW-Q9. 0ste m(todo tem sidoaplicados em estudos evolutivos para estimar herdabilidade paratraços 'uantitativos 'uando en*tipos e amostras de 6A

estão disponíveis, mas a inormação não ( pedigree, por e+emploem fshQor e+emplo,para os pares de irmãos completos em um 7nico locus, 9Q de todo o sibpares não compartilham alelos ?@ 3eles são 1alheios1 em 'uel*cus5, 9Q de participação de dois alelos ?@ 3são 2clones2 no'ue o locus5 e os restantes QH de participação de um alelo [email protected] de recombinação durante a ormação de gâmetasredu!ir a variação na proporção de um cromossoma3Ou genoma5 'ue ( compartilhado ?@ entre parentes,

criando segmentos mais segregantesK 'uanto maior or an7mero de unidades de segregantes, 'uanto menor a variação


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na proporção de segmentos partilhada. A medição dem7ltiplos marcadores gen(ticos em parentes permite estimarde a proporção total do genoma 'ue ( compartilhado,utili!ando-m7ltiplos marcador ?@ estimativa proceduresQP.A 'uantidade de variação em torno da e+pectativa (modesto, mas mensurável. >or e+emplo, para os pares sibproporção m(dia compartilhada ( de QH, com um desvio padrãode cerca de I QV-RH. >or metade "?@" a m(dia edesvio-padrão são de 9Q e osthuma etal.4HH, usandoum estudo com g/meos, inormou herdabilidades de H,V9 e H,VP para GreY-e-branco-mat(riade volume, respectivamente, o 'ue implica 'ue a maior parte da variação

entre-pessoa ( devidodierenças gen(ticas.


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O encurtamento do comprimento dos tel*meros de cromossomas, a 'ual (observada comoindivíduos de idade, tem sido implicado no envelhecimento celular edisease4H4,4H9. Eelomerecomprimento pode ser medido a partir de amostras de sangue usandoen!imas de restrição, por'ueeles consistem num motivo de repetição de nucle*tidos. 0m humanos, aherdabilidade idade corrigida ema gama de H,I a H,V oram relatados de t#in e studies4H


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aetam a e+pressão do gene depende de herdabilidade. A combinaçãoda gen(tica e e+pressão de genes, chamados gen(ticaGen*mica RR, oi utili!ado com /+ito para mapear genese as vias ao causal polimorfsmos em um n7mero deesp(cies, incluindo levedura, ratos, milho, ratos, 0ucalYptusglobulus e Arabidopsis thaliana RP,RV. 0vid/ncia está surgindo'ue a variação gen(tica de características comple+as ( causado pelamutações 'ue alteram a 'uantidade de e+pressão do gene. oisestudos recentes 'ue utili!aram estudo de associação genmica amplaem seres humanos em diseaseRW 8rohn e asthmaPH relatado'ue o "6> associado ) doença mais signifcativa oi tamb(massociado com os níveis de e+pressão de genes a um gene pr*+imo.6a cai+a R damos outros e+emplos da hereditariedade denovos en*tipos.

>or 'ue herdabilidade tão grandeZObservações sobre os valores de herdabilidade para as 'uais

não temos respostas ade'uadas no presente e essa necessidademais pes'uisas incluemK por 'ue tanto da gen(ticavariância ( aditivo, por nature!a, e 'ue determina a'uantidades relativas de variações gen(ticas e ambientaisde modo 'ue herdabilidade t/m um valor particularZ empiricamente,observa-se 'uantidades substanciais de variação gen(tica aditiva,medida 'uer como a proporção da variação total3erdabilidade, apro+imadamente H,V para a altura em seres humanosF&?G. 45 ou como uma proporção da m(dia 3evolvabilidadeF ver8A?[A 95. 6o entanto, a teoria prev/ 'ue gen(tica aditivavariância devem ser esgotados por causa da seleção natural,e biologia nos di! 'ue os genes trabalham nas vias interativas,

o 'ue implica variância interacção não-aditivo.&eli!mente, a e+ist/ncia de variância gen(tica aditivanão ( incompatível com ortes interacções com o genelevel9,


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8onclusões e mais investigaçãoerdabilidade (, e continuará a ser, um importanteparâmetro em gen(tica. 0le permite uma comparação da relativaimportância dos atores gen(ticos e não-gen(ticos em todoesp(cies, traços e ambientes identifcados, e ( uma chaveparâmetro para prever a resposta a artifcial eseleção natural. 6o entanto, como com todos os outros parâmetros,ela ( limitada. >or e+emplo, por'ue a hereditariedade ( um ráciode variâncias não conte-nos sobre a magnitude docada componenteF reere-se a uma população particular eambiente e não as suas dierenças. Al(m disso,por'ue ( uma medida composta, não nos di! nadasobre as ações e interações de genes individuais.entro das limitações desta revisão curta tentámosreunir estudos a partir de uma ampla variedade de situações,tocando em muitas áreas ativas de pes'uisa em termos 'uantitativos,populacionais e evolutivos gen(tica, incluindo a manutenção

de variação gen(tica em populações naturais, omagnitude do aditivo e não aditivo variação,a nature!a ea 'uantidade de variância mutacional, eocontrole gen(tico da variação enotípica.As estimativas de herdabilidade t/m produ!ido novos dados científcosperguntas 'ue os investigadores t/m apenas começou a abordar.>or e+emplo, por'ue ( 'ue a hereditariedade de, por e+emplo, o corpotamanho de modo semelhante em speciesP9Z >or 'ue a herdabilidadenão muda muito ap*s longos períodos de seleção artifcial3>or e+emplo, em poultrY4H,PI e cornIP5, 'uando e+istenteteoria implica 'ue deveriaZ 0stes são undamentais'uestões sobre a nature!a e escala de variação mutacional

ea interação entre genes e ambiente,em particular, a 'uestão de saber se e como ambientalvariação pode ter controle gen(tico. B umpensamento preocupante 'ue, ap*s 'uase um s(culo de pes'uisaem gen(tica 'ue tem usado o conceito de 'ue a hereditariedadeAinda não compreender por 'ue ra!ão herdabilidade, tantosentido amplo e sentido restrito, t/m os valores 'ue eles&a!. &eli!mente, o ritmo incrível de gene-en*tipodescobertas em muitas esp(cies permitirá 'ue novos insights paraestas 'uestões no uturo pr*+imo.

herdabilidade na era genômica

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