A geografia da recente ancestralidade genética por toda a Europa

A geografia da recente ancestralidade genética por toda a Europa

segunda-feira, maio 27, 2013

The Geography of Recent Genetic Ancestry across Europe

Peter Ralph, Graham Coop

Abstract

The recent genealogical history of human populations is a complex mosaic formed by individual migration, large-scale population movements, and other demographic events. Population genomics datasets can provide a window into this recent history, as rare traces of recent shared genetic ancestry are detectable due to long segments of shared genomic material. We make use of genomic data for 2,257 Europeans (in the Population Reference Sample [POPRES] dataset) to conduct one of the first surveys of recent genealogical ancestry over the past 3,000 years at a continental scale. We detected 1.9 million shared long genomic segments, and used the lengths of these to infer the distribution of shared ancestors across time and geography. We find that a pair of modern Europeans living in neighboring populations share around 2–12 genetic common ancestors from the last 1,500 years, and upwards of 100 genetic ancestors from the previous 1,000 years. These numbers drop off exponentially with geographic distance, but since these genetic ancestors are a tiny fraction of common genealogical ancestors, individuals from opposite ends of Europe are still expected to share millions of common genealogical ancestors over the last 1,000 years. There is also substantial regional variation in the number of shared genetic ancestors. For example, there are especially high numbers of common ancestors shared between many eastern populations that date roughly to the migration period (which includes the Slavic and Hunnic expansions into that region). Some of the lowest levels of common ancestry are seen in the Italian and Iberian peninsulas, which may indicate different effects of historical population expansions in these areas and/or more stably structured populations. Population genomic datasets have considerable power to uncover recent demographic history, and will allow a much fuller picture of the close genealogical kinship of individuals across the world.

Author Summary

Few of us know our family histories more than a few generations back. It is therefore easy to overlook the fact that we are all distant cousins, related to one another via a vast network of relationships. Here we use genome-wide data from European individuals to investigate these relationships over the past 3,000 years, by looking for long stretches of genome that are shared between pairs of individuals through their inheritance from common genetic ancestors. We quantify this ubiquitous recent common ancestry, showing for instance that even pairs of individuals from opposite ends of Europe share hundreds of genetic common ancestors over this time period. Despite this degree of commonality, there are also striking regional differences. Southeastern Europeans, for example, share large numbers of common ancestors that date roughly to the era of the Slavic and Hunnic expansions around 1,500 years ago, while most common ancestors that Italians share with other populations lived longer than 2,500 years ago. The study of long stretches of shared genetic material promises to uncover rich information about many aspects of recent population history.

Citation: Ralph P, Coop G (2013) The Geography of Recent Genetic Ancestry across Europe. PLoS Biol 11(5): e1001555. doi:10.1371/journal.pbio.1001555

Academic Editor: Chris Tyler-Smith, The Wellcome Trust Sanger Institute, United Kingdom

Received: July 16, 2012; Accepted: March 27, 2013; Published: May 7, 2013

Copyright: © 2013 Ralph, Coop. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

Funding: GC: Sloan Foundation Fellowship, www.sloan.org. PR: Ruth L. Kirschstein Fellowship, NIH #F32GM096686, grants.nih.gov. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.

Competing interests: The authors have declared that no competing interests exist.

Abbreviations: IBD, identity by descent; SNP, single nucleotide polymorphism; ya, years ago

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Review     Gene regulation by the act of long non-coding RNA transcription Kornienko AE, Guenzl PM, Barlow DP, Pauler FM BMC Biology 2013, 11:59 (30 May 2013) [Abstract] [Full text] [PDF]

Research article     Demecology in the Cambrian -- synchronized molting in arthropods from the Burgess Shale Haug JT, Caron J, Haug C BMC Biology 2013, 11:64 (30 May 2013) [Abstract] [Provisional PDF]

A evolução primeva da fotossíntese

A evolução primeva da fotossíntese

Early Evolution of Photosynthesis1

Robert E. Blankenship*

+ Author Affiliations

Departments of Biology and Chemistry, Washington University, St. Louis, Missouri 63130

*E-mail blankenship@wustl.edu.

doi: http:/​/​dx.​doi.​org/​10.​1104/​pp.​110.​161687

Plant Physiology October 2010 vol. 154 no. 2 434-438

Source/Fonte

Photosynthesis is the only significant solar energy storage process on Earth and is the source of all of our food and most of our energy resources. An understanding of the origin and evolution of photosynthesis is therefore of substantial interest, as it may help to explain inefficiencies in the process and point the way to attempts to improve various aspects for agricultural and energy applications.

A wealth of evidence indicates that photosynthesis is an ancient process that originated not long after the origin of life and has evolved via a complex path to produce the distribution of types of photosynthetic organisms and metabolisms that are found today (Blankenship, 2002; Björn and Govindjee, 2009). Figure 1 shows an evolutionary tree of life based on small-subunit rRNA analysis. Of the three domains of life, Bacteria, Archaea, and Eukarya, chlorophyll-based photosynthesis has only been found in the bacterial and eukaryotic domains. The ability to do photosynthesis is widely distributed throughout the bacterial domain in six different phyla, with no apparent pattern of evolution. Photosynthetic phyla include the cyanobacteria, proteobacteria (purple bacteria), green sulfur bacteria (GSB), firmicutes (heliobacteria), filamentous anoxygenic phototrophs (FAPs, also often called the green nonsulfur bacteria), and acidobacteria (Raymond, 2008). In some cases (cyanobacteria and GSB), essentially all members of the phylum are phototrop2hic, while in the others, in particular the proteobacteria, the vast majority of species are not phototrophic.

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Biodiversidade marinha

Publicado em 17/05/2013

Museu Oceanográfico Univali passa a abrigar a segunda maior coleção de peixes cartilaginosos do mundo.

Pesquisadores da Univali mostram algumas espécies do acervo do Museu Oceanográfico. (foto: Divulgação/ Univali) 

 

O Museu Oceanográfico da Universidade do Vale do Itajaí (Univali), localizado em Balneário Piçarras, no litoral norte de Santa Catarina, passou a abrigar a segunda maior coleção de tubarões, raias e quimeras do mundo. A instituição chegou à vice-liderança no ranking depois de receber cinco mil peças de peixes cartilaginosos do Núcleo de Pesquisa e Estudo em Chondrichthyes (Nupec), que já abrigava a antiga coleção do Instituto de Pesca de São Paulo (Ipesca) e recentemente fechou sua sede.
Com a integração dos acervos, o museu tem agora 12 mil exemplares, entre espécies raras que ocorrem na costa brasileira e animais de outras regiões do globo. A coleção supera em quantidade amostras seculares de cidades como Londres, Paris e Nova Iorque e só fica atrás do Museu Nacional dos Estados Unidos, com sede em Washington.
Segundo o geógrafo da Univali Jules Soto, curador geral do museu, um dos maiores destaques do novo acervo é o tubarão mangona-negra (Odontaspis noronhai). “Dessa espécie, que é raríssima, apenas três exemplares estão expostos em museus do mundo todo”, diz Soto. “Agora um deles está no nosso museu”, orgulha-se o geógrafo.

Exemplar de mangona-negra (‘Odontaspis noronhai’), espécie rara de tubarão, pertencente à Univali. O animal foi capturado no início da década de 1980 na costa sul do Brasil. (foto: Jules Soto)

Com barbatanas pretas – em alguns casos a nadadeira dorsal tem a ponta branca – e o focinho pontudo, o mangona-negra ocorre em diferentes regiões do oceano Atlântico e pode ser encontrado no sul do Brasil. O macho chega a medir até 3,6 m, e a fêmea, 3,3 m.

Exposição e pesquisa

As peças de maior notoriedade serão agregadas a outras já em exposição no museu. Antes da montagem dos módulos, os exemplares vão passar por processos de revisão, higienização e acomodação.
Todo o material será disposto de uma forma que leve o espectador a passar por todo o museu. “Assim, ele não perde nenhuma atração”, comenta o curador. A previsão é de que o trabalho de organização do acervo esteja concluído em julho próximo.

Parte do acervo do Museu Oceanográfico Univali, que passa por processo de organização. (foto: Divulgação/ Univali)

O principal objetivo da nova coleção, de acordo com Soto, é dar ao pesquisador condições de realizar estudos em áreas como anatomia, sistemática e biogeografia. A análise das peças pela comunidade científica deverá, segundo ele, ampliar o conhecimento sobre tubarões e raias encontrados no Brasil. “Essa coleção é o maior testemunho da biodiversidade brasileira nesse grupo zoológico”, avalia.

“Essa coleção é o maior testemunho da biodiversidade brasileira nesse grupo zoológico”

Além da ampla coleção de peixes cartilaginosos, o Museu Oceanográfico Univali abriga também 89 mil peças de conchas, 708 lotes de mamíferos marinhos (baleias, golfinhos, focas, lobos e leões-marinhos) e 644 lotes de tartarugas-marinhas.

Marina Sequinel
Ciência Hoje On-line/ PR

O maravilhoso fenômeno da vida

Qual a origem de todos os seres vivos? Em sua coluna de março, Adilson de Oliveira fala sobre os processos físicos e químicos envolvidos no surgimento, manutenção e perpetuação da vida. 

 

Por: Adilson de Oliveira

Publicado em 15/03/2013 | Atualizado em 18/03/2013

O surgimento dos seres vivos é um fenômeno singular que resultou de inúmeras experiências feitas pela própria natureza ao longo de bilhões de anos. (foto: Sxc.hu) 

 

Um dos fenômenos mais maravilhosos que existem é a vida. Qualquer um já se emocionou ao ver o nascimento de uma criança ou de um animal. Nascem pequenos e frágeis, totalmente dependentes, mas depois crescem e se tornam aptos a se reproduzir e dar continuidade à espécie.
Mas como surgiu a vida em nosso planeta? Como essa vida poderá ser preservada, se ao longo do tempo observamos o desaparecimento de inúmeras espécies? Essas são questões extremamente complexas e que não têm respostas definitivas. Também não tenho a pretensão de apresentar qualquer resposta, mas podemos refletir um pouco sobre como a matéria conseguiu se organizar e como a natureza pôde produzir seres tão complexos como nós, que são capazes de pensar sobre isso.
Sabemos que somos feitos de átomos e estes têm uma estrutura nuclear composta por prótons (partículas com carga elétrica positiva) e nêutrons (sem carga elétrica). Ao redor do núcleo estão os elétrons (com carga elétrica negativa), que permitem que os átomos se combinem formando moléculas. Essas combinações geram estruturas que podem ser simples, com apenas dois átomos, como o gás hidrogênio (H₂), ou complexas, com vários átomos, como a molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico), responsável pelo código genético.
Os átomos são forjados no interior das estrelas, por meio do processo de fusão nuclear de átomos de hidrogênio e hélio que elas têm em seu interior. Quando as estrelas atingem determinados estados de evolução, esses átomos são arremessados para o espaço para formar novas estrelas e, em alguns casos, planetas ao seu redor. Em condições muito particulares, esse processo permite o surgimento da vida, como aconteceu na Terra.

Os átomos são formados no interior das estrelas e arremessados no espaço em certos momentos da evolução estelar para formar novas estrelas, planetas e, em condições muito particulares, a vida. (foto: Wikimedia Commons/ Friendlystar – CC BY 3.0)

Por meio da combinação de átomos, desenvolvemos materiais que não existem na natureza e construimos equipamentos extermamente complexos. Mas nenhum deles, até hoje, conseguiu alcançar o grau de sofisticação das formas de vida que conhecemos.
A quantidade de informações existentes no código genético das espécies mais primitivas é muito superior à de qualquer dispositivo que possamos imaginar. Os diversos equipamentos desenvolvidos são fruto da inteligência humana. Os seres vivos, segundo as evidências científicas que temos, são resultado de inúmeras experiências feitas pela própria natureza ao longo de bilhões de anos.

Energia vital

Para que se consiga organizar algo, necessita-se de energia. Não se produz um equipamento ou estrutura mais complexa sem gasto energético. Em nosso cotidiano, percebemos facilmente que colocar ordem nas coisas é mais trabalhoso do que bagunçá-las.

Um organismo permanece vivo no seu estado altamente organizado ao importar energia de alta qualidade de fora de si mesmo

 

Para que uma estrutura se organize, não basta qualquer tipo de energia. É necessário que ela tenha certa qualidade ou capacidade para realizar um trabalho útil. Quando ocorre um processo químico ou físico, parte dessa qualidade ou capacidade de realizar trabalho sempre é perdida. Por isso, quanto maior for a complexidade do processo, mais energia ele demanda e mais qualidade ela deve ter. Em toda transformação de energia há um preço a pagar. Invariavelmente parte da energia é transformada em energia com baixa qualidade, como o calor, por exemplo.
Os seres vivos são sistemas termodinâmicos abertos, ou seja, recebem energia do meio externo. Um organismo permanece vivo no seu estado altamente organizado ao importar energia de alta qualidade de fora de si mesmo.

As plantas conseguem se desenvolver a partir da energia captada da luz solar e usada no processo de fotossíntese, que transforma gás carbônico em carboidratos (e utiliza outros elementos também). Um dos subprodutos desse processo é o oxigênio. Os animais, por sua vez, usam as plantas e outros animais como fonte de energia, que é extraída das ligações químicas desses seres durante o processo de digestão. Logo, percebemos que a principal fonte de energia em nosso planeta é o Sol.

As plantas se desenvolvem a partir da energia captada da luz solar e servem como fonte energética para os animais que as consomem. (foto: Sxc.hu)

Quando privamos um organismo das suas fontes de energia, ele morre e toda a sua estrutura se degrada rapidamente. Isso acontece porque na natureza há uma tendência de todos os sistemas, com o passar do tempo, se desorganizarem.
A ordem e a desordem estão associadas a uma característica fundamental da natureza chamada entropia. A entropia está relacionada à quantidade de informação necessária para caracterizar um sistema. Quanto maior a entropia, mais informações são necessárias para descrevermos o sistema (veja a coluna 'O caos e a ordem').
A manutenção da vida é um embate constante contra a entropia. Desde a concepção, o nosso organismo se desenvolve e fica mais complexo. Partimos de uma única célula e chegamos à fase adulta com trilhões delas, especializadas para determinadas funções. Para alcançar esse estágio, temos que consumir muita energia, pois, quanto mais desordem há no processo, mais informação necessitamos para organizá-lo.
Por exemplo, quando temos um baralho organizado na sequência das cartas e naipes, sabemos que a carta 4 de paus está depois da 3 de paus e antes da 5 de paus. Se as cartas estiverem embaralhadas, pode ser necessário verificar todas as cartas para encontrar a 4 de paus, ou seja, será preciso saber a ordem de muitas cartas antes de encontrar a desejada.

Organização genética

Para que a vida surja, é preciso certo grau de ordem. Não basta simplesmente misturarmos os elementos básicos (proteínas, aminoácidos etc.) e esperarmos que apareça uma forma de vida. São necessárias informações para que cada parte se ordene de maneira adequada. Quem cumpre essa tarefa é a molécula de DNA, que garante também a continuação da vida, ao fazer com que cada nova geração receba as informações do código genético de seus antecessores.

Para que a vida surja, é preciso certo grau de ordem. Não basta simplesmente misturarmos os elementos básicos

 

Os DNAs de todas as formas de vida do nosso planeta são formados a partir das mesmas bases nucleicas, embora com graus de sofisticação diferentes. Essa é uma das evidências importantes da evolução. Todos os seres vivos, de alguma maneira, são aparentados, pois compartilham a mesma química fundamental.

A estrutura do DNA começou a ser compreendida em 1953, quando o biólogo britânico Francis Crik (1916-2004) e o biólogo norte-americano James Watson (1928-) mostraram que a molécula de DNA tem a forma de uma dupla hélice, como se fosse uma escada retorcida, em que os ‘corrimãos’ são formados por fosfato e açúcar e os degraus por uma sequência de pares de bases nitrogenadas: a adenina (A), a citosina (C), a timina (T) ou a guanina (G). Além disso, eles descobriram que a adenina só pode se ligar à timina e que a citosina só pode se ligar à guanina.
Essa estrutura peculiar permite que a molécula de DNA quebre a ligação entre as bases, se desenrole e faça cópias de si mesma. Como as ligações entre as bases são únicas, novas bases se ligam a cada uma das hélices, permitindo que a molécula de DNA se duplique. Dessa forma, a vida consegue se perpetuar.
Embora seja possível encontrar em nuvens estelares os elementos e alguns tijolos fundamentais da vida, como o carbono, o nitrogênio, o oxigênio e cadeias de aminoácidos, a organização desses elementos que culminou com o surgimento dos seres vivos é, até onde sabemos, um evento isolado. A vida é algo singular e, até o momento, sabemos que ela ocorreu apenas em um único lugar do universo: o nosso planeta. Para ter a completa compreensão desse incrível fenômeno, ainda será preciso superar muitos desafios. Esse é o mistério da vida!

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos

Este texto foi atualizado para incluir a seguinte alteração:
O DNA é formado a partir de bases nucleicas, e não proteicas, como foi dito anteriormente. Além disso, diferentemente do que foi apresentado, a adenina só pode se ligar à timina e a citosina só se liga à guanina. (18/03/2013)

Livro

Evolution, 3ª Edição

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Mark Ridley, "Evolution, 3rd Edition"
English | 2003 | 792 pages

Text tells the story of evolution, from the history of the study to the most recent developments in evolutionary theory. For undergraduate students. Previous edition: c1996. Softcover. DLC: Evolution (Biology).

Review
This is one of the best and certainly the most complete and up–to–date evolutionary textbooks in the market. This book has undergone extensive and welcome upgrading in the successive editions, since I have seen the earlier editions. Though it is comprehensive, it is easily followable by the students. The author is well known in the field and that is a big plus point.

The pedagogical aids are very good, with chapter opening outlines, summaries and questions, etc. The colour plates are very good, and the associated website is also quite useful. Hence, we are taking this valuable book as additional required reading.–V. Lakshminarayanan

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Livro: Neandertals and Modern Humans in Western Asia

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Takeru Akazawa, Kenichi Aoki, Ofer Bar-Yosef, "Neandertals and Modern Humans in Western Asia"
Edição de 1998 |  539 páginas

In this fascinating volume, the Middle Paleolithic archaeology of the Middle East is brought to the current debate on the origins of modern humans. These collected papers gather the most up-to-date archaeological discoveries of Western Asia - a region that is often overshadowed by African or European findings - but the only region in the world where both Neandertal and early modern human fossils have been found.

The collection includes reports on such well known cave sites as Kebara, Hayonim, and Qafzeh, among others. The information and interpretations available here are a must for any serious researcher or student of anthropology or human evolution.

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