Laboratório virtual de Hardy–Weinberg: seleção e deriva

Atualizado em 2026-10-06

Este laboratório virtual de Hardy–Weinberg segue a investigação de modelagem matemática do AP Biology sobre o equilíbrio de Hardy–Weinberg. No laboratório do AP, os alunos montam uma planilha que calcula as frequências alélicas geração após geração. Aqui a simulação faz as contas, e o tempo de aula vai para a pergunta que importa: o que mantém uma população em equilíbrio, e o que a tira dele? Os alunos começam com uma população em equilíbrio, calculam as frequências genotípicas, depois acrescentam seleção contra o fenótipo recessivo e reduzem a população para ver a deriva genética. Eles saem com dados de p, q e genótipos para três tipos de rodada, e uma ligação clara entre cada condição de Hardy–Weinberg e o que acontece quando ela é quebrada. Todos os números abaixo foram lidos na simulação.

Equilíbrio de Hardy–Weinberg, seleção e deriva genética

Alinhamento com o currículo

AP Biology: Unidade 7 (Natural Selection), tópicos 7.4, genética de populações, e 7.5, equilíbrio de Hardy–Weinberg (EVO-1), e a investigação de modelagem matemática do AP sobre Hardy–Weinberg.
NGSS (padrão dos EUA): HS-LS4-3, usar estatística e probabilidade para explicar por que organismos com uma característica hereditária vantajosa aumentam em proporção.
O Simulic não é afiliado ao College Board nem endossado por ele.

Antes do laboratório (5 min)

Pergunte: "Uma população de 1.000 começa com p = 0,6. Não há seleção, os cruzamentos são ao acaso e a população é grande. Quanto valerá p depois de 20 gerações?" Os alunos escolhem cerca de 0,6, 1,0, 0,5 ou 0, e dão um motivo. Num link de turma, esta é a pergunta 1; a simulação é liberada depois que eles respondem.

Método na simulação

A simulação roda 4 gerações por segundo. Pausar a interrompe, Próxima geração avança uma, Reiniciar recomeça a partir do p inicial. O botão Deriva fica azul quando a amostragem aleatória de gametas está ativada. Defina a frequência alélica inicial p nos valores iniciais abaixo da simulação, e N e s com os controles. O coeficiente de seleção s age contra aa: a aptidão deles é 1 − s.

Equilíbrio. p = 0,6, N = 1.000, s = 0, Deriva desativada. Clique em Reiniciar e deixe passar da geração 20. Registre p, q e as três frequências genotípicas.
Uma segunda população. Mude p para 0,7 e repita.
Seleção. p = 0,5, s = 1,00 (aa nunca se reproduzem), Deriva desativada. Clique em Reiniciar. Pause perto das gerações 10, 20 e 50, e registre a cada vez o número da geração e q.
Deriva genética. p = 0,5, N = 20, s = 0, Deriva ativada. Clique em Reiniciar e rode até a geração 100. Registre se um alelo se perdeu, e em que geração. Repita cinco vezes.
Controle da deriva. Repita o passo 4 com N = 1.000.

Rodada	p (inicial)	N	s	Deriva	Geração
1	0,6	1.000	0	desativada	20
2	0,7	1.000	0	desativada	20
3	0,5	1.000	1	desativada	≈ 10 / 20 / 50
4	0,5	20	0	ativada	100

Resultados esperados

Equilíbrio. Com p = 0,6, s = 0 e Deriva desativada, p fica em 0,600 em todas as gerações. A linha mostra 0,360 + 0,480 + 0,160 = 1. Com p = 0,7 ela mostra 0,490 + 0,420 + 0,090. As frequências alélicas e genotípicas não mudam.

Seleção. Com s = 1 e p = 0,5, q cai para 0,333 depois de 1 geração, 0,083 depois de 10, 0,045 depois de 20 e 0,019 depois de 50. Numa rodada de teste pausada na geração 56, q era 0,017. A queda fica mais lenta porque, quando a fica raro, quase toda cópia dele está num heterozigoto, onde a seleção não a enxerga.

Deriva. Com N = 20, a maioria das rodadas perde um alelo em até 100 gerações: em cerca de 9 rodadas de cada 10 nas nossas verificações, mas numa geração diferente a cada vez. Com N = 1.000 e Deriva ativada, p ainda oscila, em geral menos de 0,1 em 20 gerações, mas nenhum alelo se perde.

Perguntas para os alunos

Previsão: com p = 0,6, N = 1.000, sem seleção e Deriva desativada, quanto valerá p depois de 20 gerações?
Você compara uma rodada com s = 0 e uma com s = 0,5. Quais configurações precisam ser iguais?
p = 0,7, s = 0, Deriva desativada. Usando a frequência de aa, quantos dos 1.000 indivíduos são portadores heterozigotos?
p = 0,5, s = 1, Deriva desativada. Como q muda até a geração 50?
N = 20, s = 0, Deriva ativada: explique por que um alelo se perde em algumas rodadas e diga qual condição é quebrada.

Respostas para o professor:

Cerca de 0,6, sem mudança.
O p inicial, o tamanho da população N e a configuração da Deriva.
aa = 0,09, então q = 0,3, p = 0,7 e 2pq = 0,42: 420 portadores (aceito ± 5).
Cai rápido no começo, depois cada vez mais devagar, e ainda está acima de zero na geração 50.
A amostragem aleatória de gametas numa população pequena muda p ao acaso a cada geração até que um alelo se perde. A condição quebrada é a de uma população muito grande.

Erros conceituais comuns

"O alelo dominante fica mais comum com o tempo." Rodada 1: p fica em 0,6. A dominância não muda as frequências alélicas.
"A seleção elimina rápido um alelo recessivo prejudicial." Mesmo quando aa nunca se reproduzem, q ainda é 0,019 depois de 50 gerações.
"A deriva precisa de uma causa, como um desastre." Na rodada 4 nada acontece com a população além do acaso.

Extensão

Seleção branda. Repita a rodada 3 com s = 0,5: q é 0,164 depois de 10 gerações e 0,040 depois de 50, mais devagar que com s = 1.
Tamanho da população. Compare N = 10, 20 e 50 com Deriva ativada. Nas nossas verificações, um alelo se perdeu em até 100 gerações em cerca de 99 %, 89 % e 46 % das rodadas. Junte as rodadas da turma e compare.

Perguntas frequentes

Por que desativar a Deriva nas rodadas de equilíbrio?

Com a Deriva ativada, p muda um pouco a cada geração por acaso, mesmo com N = 1.000. Desativá-la dá a população ideal, infinitamente grande, que Hardy–Weinberg pressupõe, e todos os alunos veem exatamente p = 0,600.

Os alunos também podem montar a planilha?

Sim. Uma boa sequência é: rodar a simulação primeiro, depois montar uma planilha com p' = (p² + pq) ÷ (1 − s·q²) e conferi-la com o q da simulação na rodada 3.