Este trabalho busca entender a diversificação craniana dos macacos do Velho Mundo (Catarrhini) integrando duas abordagens para o estudo da evolução de caracteres complexos: a genética quantitativa e a integração morfológica. A investigação tem três objetivos principais: 1) comparar a magnitude e o padrão das relações entre os caracteres cranianos entre todos os Catarrhini; 2) testar a hipótese de que deriva genética é o único agente responsável pela diversificação craniana; 3) explorar as conseqüências evolutivas da associação entre caracteres. De posse de um banco de dados bastante representativo da diversidade dos macacos do Velho Mundo (39 medidas cranianas de cerca de 6.000 crânios de mais de 130 espécies), gerei as matrizes de correlação e de variância/covariância, que resumem as relações entre os caracteres, e comparei-as entre vários grupos. Comparei-as também a expectativas derivadas de modelos teóricos de evolução por deriva genética, além de simular a ação de seleção natural sobre essas matrizes para observar o comportamento evolutivo dos diversos padrões de associação entre caracteres. De maneira geral, o padrão das relações é o mesmo entre todos os Catarrhini, mas a magnitude com que os caracteres estão associados varia bastante. Isso tem conseqüências evolutivas importantíssimas, pois grupos com baixas magnitudes tendem a responder na mesma direção em que a seleção atua (alta flexibilidade evolutiva), enquanto que altas magnitudes estão associadas, independentemente da direção da seleção, a respostas ao longo do eixo de maior variação, que no caso dos Catarrhini corresponde à variação no tamanho (baixa flexibilidade evolutiva). A diversificação inicial do grupo parece ter sido gerada por seleção natural, mas nos níveis de gênero e espécie, deriva genética é o processo predominante; a exceção são os cercopitecíneos, onde há evidência de seleção também nesses níveis. Com base nesses resultados, proponho um modelo que associa a magnitude geral da correlação entre caracteres aos possíveis caminhos evolutivos que uma população pode seguir. Apesar de este trabalho estar empiricamente restrito aos macacos do Velho Mundo, esse modelo é válido para os mamíferos como um todo e pode ser testado em outros grupos, aumentando nossa compreensão de como a associação entre caracteres afeta a evolução dos seres vivos. / This is a study on the cranial diversification of the Catarrhini, a large group of primates that includes all Old World monkeys and apes, bringing together two approaches to investigate the evolution of complex characters: quantitative genetics and morphological integration. It has three main goals: 1) to compare magnitudes and patterns of inter-trait relationships in the skull among catarrhines; 2) to test the null hypothesis that genetic drift is the sole agent responsible for cranial diversification; 3) to explore the evolutionary consequences of inter-trait associations. With a large and representative cranial database of Old World monkeys and apes (39 measurements of around 6,000 skulls from more than 130 species), I generated and compared correlation and variance/covariance matrices, which summarize inter-trait relationships, among several Catarrhini groups. I compared some of those matrices to expectations derived from theoretical models of evolution through genetic drift, and simulated natural selection to observe the evolutionary behavior of each matrix. From a broad perspective, the patterns of relationships are the same among all catarrhines, but the magnitudes are quite variable. This has very important evolutionary consequences, because groups with low overall magnitudes tend to respond in the same direction of selection (high evolutionary flexibility), while higher magnitudes, regardless of the direction of selection, are associated to responses along the axis of highest variation, which in this case corresponds to size variation (low evolutionary flexibility). The initial diversification of catarrhines seems to have been generated by natural selection, but drift probably played a major role at the genus and species level; the exception are the cercopithecines, for which there is evidence for selection also in those levels. Based on these results, I propose a model that links the overall magnitude of inter-trait correlations to the possible evolutionary paths of a given population. This study is empirically restricted to Old World monkeys and apes, but the model has been proved valid to a broader sample of mammals and can be tested for other groups, contributing for our understanding of how complex characters evolve.

As últimas décadas têm apresentado um crescente número de contribuições para o entendimento sobre quando e onde ocorreu o surgimento do Homo sapiens. Modelos baseados nessas evidências, geralmente, sugerem que a gênese dos humanos modernos ocorreu na África, há cerca de 200.000 anos antes do presente, de onde migraram para as outras partes do mundo. Análises da diversidade genética de populações atuais corroboram esse cenário, ao sugerir que, a partir de uma origem única, a espécie foi, gradativamente, perdendo variabilidade à medida que as populações divergiram, espacial e temporalmente, umas das outras e de suas ancestrais africanas. No que se refere especificamente à morfologia craniana, diversos autores sugerem a existência deste mesmo padrão de decréscimo da variabilidade em função do distanciamento em relação a África, embora seja, também, reconhecida entre os especialistas a partição da diversidade craniana humana entre dois padrões fundamentais: um representado pela morfologia similar àquela que caracterizou os primeiros Homo sapiens, antes que o processo de raciação, no sentido de diversificação, tivesse ocorrido, representado pela denominada \"morfologia generalizada\"; e outro representado pelas demais variações morfológicas, correspondendo às populações já diversificadas fora da África, denominada \"morfologia especializada\". Nesse sentido, o entendimento dos processos evolutivos envolvidos nos eventos de diferenciação morfológica gera bastante controvérsia entre os especialistas. Embora a maioria das informações já obtidas aponte para o fato de que a morfologia craniana evoluiu, majoritariamente, por processos estocásticos, algumas evidências sugerem que, ao menos em condições ambientais extremas, algumas regiões anatômicas cranianas específicas tenham uma parcela de sua variabilidade morfológica fixada por seleção natural. Nesse contexto, o objetivo primordial desta pesquisa é caracterizar a evolução da variação craniana humana, abordada a partir de dois tópicos centrais: 1) A investigação da composição, padrão de ocorrência, distribuição e estruturação da diversidade morfológica craniana humana; e, 2) A análise do contexto evolutivo da variação observada no crânio humano, em função de suas características de integração, modularidade e estase evolutiva investigadas a partir da exploração de seus padrões de variância e covariância. Para tanto, foram utilizadas as características métricas cranianas (24 variáveis do protocolo Howells) de 9.287 indivíduos, distribuídos em 161 populações autóctones de dispersão mundial. Apenas indivíduos morfologicamente íntegros constituíram o banco de dados, eliminando qualquer efeito devido à ocorrência de \"missing values\". Informações adicionais às séries presentes no banco de dados foram utilizadas para uma melhor caracterização geográfica e cronológica dessas populações, e que possibilitou o cálculo das distâncias geográficas entre elas e a estratificação dos dados sob diferentes critérios. Bancos de dados complementares, compostos por marcadores moleculares (mtDNA e microssatélites) também foram utilizados para a análise exploratória comparativa de questões específicas. Os resultados obtidos para as análises da composição, distribuição e estruturação da diversidade craniana humana mostram que grupos populacionais particulares, normalmente associados à alguma região geográfica específica, apresentam padrões de diversificação diversos daqueles observados para todas as populações analisadas de maneira conjunta, o que sugere a ocorrência de respostas evolutivas específicas associadas às condições particulares, como seleção, por exemplo. Em relação às investigações do contexto evolutivo da variação observada, inferida pelos padrões de correlação, covariância e modularidade investigados em diferentes agrupamentos populacionais, os resultados gerados demonstraram que, de maneira geral, os padrões de variância/covariância e a magnitude dos padrões de correlação entre os caracteres apresentam-se de maneira estável, com raras exceções ao estado de estase evolutiva predominante. Em suma, os resultados obtidos através das diferentes estratégias empregadas nesta tese reforçam a ideia de que a evolução da morfologia craniana é melhor explicada por um modelo que assuma a ocorrência de diferentes ditames evolutivos, como deriva genética e seleção natural, por exemplo, que, devido ao recente processo de diversificação da espécie apresentam, de maneira generalizada, em estado de estase / The last decades have seen a growing number of contributions to the understanding of when and where was the emergence of Homo sapiens. Models based on this evidence generally suggests that the genesis of modern humans occurred in Africa some 200,000 years before present, where migrated to other parts of the world. Analysis of genetic diversity of current populations corroborate this scenario, suggesting that, from a single source, the species was gradually losing variability as the populations diverged, spatially and temporally, from each other and from their African ancestors. With regard specifically to the cranial morphology, several authors suggest the existence of this same pattern of decreasing variability as a function of distance from Africa, although it is also recognized among experts partition the human cranial diversity between two fundamental patterns: one represented by morphology similar to that characterized the first Homo sapiens before the process raciação in the sense diversifying, occurred, represented by the so-called \"general morphology\" and the other represented by other morphological variations, corresponding to the populations already been diversified Africa, called \"specialized morphology.\" In this sense, understanding the evolutionary processes involved in the events of morphological differentiation generates a lot of controversy among experts. Although most of the information already obtained point to the fact that the cranial morphology evolved mostly by stochastic processes, some evidence suggests that, at least in extreme environmental conditions, some cranial specific anatomical regions have a portion of their morphological variability determined by natural selection. In this context, the primary objective of this research is to characterize the evolution of human cranial variation, approached from two themes: 1) The investigation of the composition, pattern of occurrence, distribution and structuring of human cranial morphological diversity, and, 2) analysis of the context of evolutionary change observed in the human skull, due to its characteristics of integration, modularity and evolutionary stasis investigated from the exploitation of their patterns of variance and covariance. For this, we used the metric cranial characteristics (24 variables protocol Howells) of 9287 individuals distributed in 161 indigenous peoples worldwide dispersion. Only morphologically intact individuals constituted the database, eliminating any effect due to the occurrence of \"missing values\". Additional information on these series in the database were used to better characterize geographic and chronological these populations, and that allowed the calculation of geographical distances between them and the stratification of the data under different criteria. Databases additional compounds by molecular markers (mtDNA and microsatellites) were also used for exploratory comparative analysis of specific issues. The results for the analyzes of the composition, structure and distribution of human cranial diversity show that particular population groups, usually associated with a specific geographic region, provide diversification patterns different from those observed for all populations analyzed jointly, suggesting the occurrence of specific evolutionary responses associated with particular conditions, such as selection, for example. Regarding investigations of evolutionary context of the variation observed, inferred by patterns of correlation, covariance and modularity investigated in different population groups, the results generated showed that, in general, the patterns of variance / covariance and magnitude of correlation patterns between characters are presented in a stable manner, with rare exceptions the state of evolutionary stasis predominant. In summary, the results obtained through the different strategies employed in this thesis reinforce the idea that the evolution of cranial morphology is best explained by a model that assumes the occurrence of different evolutionary dictates, as genetic drift and natural selection, for example, that due to the recent process of diversification of species present in a generalized way, in a state of stasis

Submitted by ALEJANDRA MARIA TORO OSPINA null (alejita-t_92@hotmail.com) on 2017-03-18T16:50:07Z No. of bitstreams: 1 dissertação_Alejandra_Toro.pdf: 1073618 bytes, checksum: 4de34349c23cb909c3128081fe41cc42 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-22T12:59:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 toroospina_am_me_jabo.pdf: 1073618 bytes, checksum: 4de34349c23cb909c3128081fe41cc42 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T12:59:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 toroospina_am_me_jabo.pdf: 1073618 bytes, checksum: 4de34349c23cb909c3128081fe41cc42 (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / O objetivo deste estudo foi estimar o desequilíbrio de ligação (r2) nas distâncias de 25-50kb, 50-100kb, 100-500kb, 0,5-1Mb e o tamanho efetivo (Ne) nas gerações 0, 5, 10, 15, 20 em população da raça Gir selecionada para crescimento pós-desmama. Os animais utilizados no presente estudo foram provenientes do rebanho fechado do Instituto de Zootecnia, Sertãozinho, SP. Foram obtidos os genótipos de 155 animais com o painel BovineDL 33kb e 18 com painel HD imputado onde realizou-se controle de qualidade (CQ) para alelo de menor frequência (MAF) < 0,02 e call rate < 0,1. Depois do CQ permaneceram 27.236 SNPs e 155 animais do painel de 33 kb e 732.962 SNPs e 173 animais do painel HD Imputado. As análises de r2 foram realizadas pelo programa Plink e programa estatístico R Studio e o Ne por meio do DL. Os resultados das distâncias 25-50kb, 50-100kb, 100-500kb e 0,5-1Mb do r2 para o painel 33kb foram iguais a 0,29, 0,25, 0,16 e 0,032 respectivamente, e 0,35, 0,29, 0,18, 0,032 para o painel HD imputado demostrando que o DL permaneceu nas distâncias menores a 100kb, decaindo com o aumento das distâncias. Estes resultados foram maiores aos descritos na literatura para animais zebuínos, sugerindo como causa os segmentos longos de haplótipos que compartilham os animais aparentados. O Ne foi igual a 9, 17, 24, 30 e 30 animais nas gerações 0, 5, 10, 15, 20, observa-se que o Ne é maior na geração 20, com 30 animais, e decai drasticamente a partir da 5 geração com 17 animais, e sendo de 9 animais a última geração, um tamanho pequeno para uma população. Os valores encontrados neste estudo mostram alto DL e baixo Ne, provavelmente pelo sistema de seleção e a estrutura da população da raça Gir avaliada, que apresenta alto nível de endogamia, perda da variabilidade genética, uso intensivo de pequeno número de reprodutores, conduzindo a diminuição da deriva genética da população, ocasionando dificuldades na seleção dos animais. / The aim of this study was to estimate the linkage disequilibrium (r2) at distances of 25-50kb, 50-100kb, 100-500kb, 0,5-1Mb and the effective population size (Ne) in generations 0, 5, 10, 15, 20 in population of the selected Gir for yearling growth. The animals used in this study were from the closed herd Animal Science Institute, Sertãozinho, SP. the genotypes of 155 animals were obtained with BovineDL 33kb and 18 animals of panel HD, where quality control was held (QC) for minor allele frequency (MAF) <0.02 and call rate <0.1. After QC remained 27,236 SNPs and 155 animals to panel 33 kb, 732.962 SNPs and 173 the panel HD imputation. The r2 analyzes were performed by Plink program and R Studio statistical program and Ne through the DL. The results of r2 for distances 25-50kb, 50-100kb, 100-500kb and 0,5-1Mb were equal to 0.29, 0.25, 0.16 and 0.032, respectively, showing that the DL remained in smaller distances 100kb, decreasing with increasing distances. These results were higher than those reported in the literature for Zebu animals, suggesting a cause to long haplotype segments that share the related animals. Ne is equal to 9, 17, 24, 30 and 30 in the generations 0, 5, 10, 15, 20, it is observed that Ne is higher in generation 20 with 30 animals and decays sharply from 5 Generation 17 animals, and with 9 animals the latest generation, small size for a population. The values found in this study to DL and Ne, explain the selection system and the structure of the population of Gir evaluated, which has a high level of inbreeding, loss of genetic variability, intensive small number of players, leading to decreased drift population genetics, causing difficulties in the selection of the next generations.

Around 1000 ya, Turkic language started to be introduced to Turkey and Azerbaijan (Region of language replacement, RLR) in parallel with the migrations of Turkic speaking nomadic groups from Central Asia. The Central Asian contribution to the RLR was analyzed with four admixture methods considering different evolutionary forces. Furthermore, the association between the Central Asian contribution and the language replacement episode was estimated by comparatively analyzing the Central Asian contribution to RLR and to their non-Turkic speaking neighbors. In the present study, analyses revealed that Chikhi et al.&rsquo / s (2001) method represents the closest estimates to the true Central Asian contributions. Based on this method, it was observed that there were lower male (13%) than female (22%) contributions from Central Asia to Anatolia, with wide ranges of confidence intervals. Lower contribution, with respect to males, is to be explained by homogenization between the males of the Balkans and those of Anatolia. In Azerbaijan this contribution was 18% in females and 32% in males. Moreover, results pointed out that the Central Asian contribution in RLR can not be totally attributed to the language replacement episode because similar, or even higher, Central Asian contributions in northern and southern non-Turkic speaking neighbors were observed. The presence of a 20% or more admixture proportion in the RLR, and the presence of even higher contributions around the region, suggested that language might not be replaced inaccordance with &ldquo / elite dominance model&rdquo / .

abstract: Building mathematical models and examining the compatibility of their theoretical predictions with empirical data are important for our understanding of evolution. The rapidly increasing amounts of genomic data on polymorphisms greatly motivate evolutionary biologists to find targets of positive selection. Although intensive mathematical and statistical studies for characterizing signatures of positive selection have been conducted to identify targets of positive selection, relatively little is known about the effects of other evolutionary forces on signatures of positive selection. In this dissertation, I investigate the effects of various evolutionary factors, including purifying selection and population demography, on signatures of positive selection. Specifically, the effects on two highly used methods for detecting positive selection, one by Wright's Fst and its analogues and the other by footprints of genetic hitchhiking, are investigated. In Chapters 2 and 3, the effect of purifying selection on Fst is studied. The results show that purifying selection intensity greatly affects Fst by modulating allele frequencies across populations. The footprints of genetic hitchhiking in a geographically structured population are studied in Chapter 4. The results demonstrate that footprints of genetic hitchhiking are significantly influenced by geographic structure, which may help scientists to infer the origin and spread of the beneficial allele. In Chapter 5, the stochastic dynamics of a hitchhiking allele are studied using the diffusion process of genetic hitchhiking conditioned on the fixation of the beneficial allele. Explicit formulae for the conditioned two-locus diffusion process of genetic hitchhiking are derived and stochastic aspects of genetic hitchhiking are investigated. The results in this dissertation show that it is essential to model the interaction of neutral and selective forces for correct identification of the targets of positive selection. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Biology 2011

Orientadores: Sergio Furtado dos Reis, Jose Alexandre Felizola Diniz-Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-12T20:24:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jose_Juliana_D.pdf: 6444913 bytes, checksum: 544e7d18e4de1a8e195d188567f9b007 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A quantidade de variabilidade genética presente nas espécies pode ser influenciada por diversos fatores que atuam em diferentes níveis de organização biológica. Dentre esses fatores, os que afetam a dinâmica populacional têm sido extensivamente estudados. No entanto, a influência da história evolutiva tem sido negligenciada ao se estudar a variabilidade genética das espécies. Nós investigamos pela primeira vez a influência da história evolutiva das espécies sobre sua variabilidade genética, e como a história evolutiva compartilhada afeta as relações já estabelecidas entre a variabilidade genética e outros traços, através dos métodos filogenéticos comparativos e de métodos de análise de redes complexas. Simulações computacionais de modelos neutros de evolução indicaram influência da história evolutiva, e nos deram previsões acerca do sinal filogenético presente na variabilidade genética. Nós de fato observamos o sinal filogenético previsto nas simulações em grupos animais variados que compõe um banco de dados de 1521 espécies amostradas para a diversidade genética de aloenzimas. Detectamos também a influência da história evolutiva das espécies sobre sua variabilidade no padrão modular de redes que representam a similaridade na diversidade genética das espécies. Quando consideramos a história evolutiva na análise das relações entre a variabilidade genética e outros traços das espécies, observamos relações mais fracas do que as que foram previamente estabelecidas na literatura. / Abstract: The amount of genetic variability on species can be influenced by factors acting in different levels of biological organization, and the ones related to population dynamics have been extensively studied. However, past studies neglected the influence of evolutionary history on genetic variability. We studied for the first time the influence of evolutionary history on species genetic variability and how the influence of evolutionary history changes pre-established relationships between variability and other species traits. For our investigations we used phylogenetic comparative methods and complex network analysis. Computer simulations on neutral models of evolution showed influence of evolutionary history and also provide us expectations for a phylogenetic signal on genetic variability. We in fact observed the previously expected phylogenetic signal in a wide variety of animal groups, which compose a database of 1521 species sampled for allozymic genetic diversity. We also detected the influence of species evolutionary history on its genetic variability in the modularity patterns of networks representing genetic diversity similarities between species. When considering evolutionary history on the analysis of genetic variability relationships with other species traits, we observed weaker relationships than those previously established on literature. / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Este trabalho busca entender a diversificação craniana dos macacos do Velho Mundo (Catarrhini) integrando duas abordagens para o estudo da evolução de caracteres complexos: a genética quantitativa e a integração morfológica. A investigação tem três objetivos principais: 1) comparar a magnitude e o padrão das relações entre os caracteres cranianos entre todos os Catarrhini; 2) testar a hipótese de que deriva genética é o único agente responsável pela diversificação craniana; 3) explorar as conseqüências evolutivas da associação entre caracteres. De posse de um banco de dados bastante representativo da diversidade dos macacos do Velho Mundo (39 medidas cranianas de cerca de 6.000 crânios de mais de 130 espécies), gerei as matrizes de correlação e de variância/covariância, que resumem as relações entre os caracteres, e comparei-as entre vários grupos. Comparei-as também a expectativas derivadas de modelos teóricos de evolução por deriva genética, além de simular a ação de seleção natural sobre essas matrizes para observar o comportamento evolutivo dos diversos padrões de associação entre caracteres. De maneira geral, o padrão das relações é o mesmo entre todos os Catarrhini, mas a magnitude com que os caracteres estão associados varia bastante. Isso tem conseqüências evolutivas importantíssimas, pois grupos com baixas magnitudes tendem a responder na mesma direção em que a seleção atua (alta flexibilidade evolutiva), enquanto que altas magnitudes estão associadas, independentemente da direção da seleção, a respostas ao longo do eixo de maior variação, que no caso dos Catarrhini corresponde à variação no tamanho (baixa flexibilidade evolutiva). A diversificação inicial do grupo parece ter sido gerada por seleção natural, mas nos níveis de gênero e espécie, deriva genética é o processo predominante; a exceção são os cercopitecíneos, onde há evidência de seleção também nesses níveis. Com base nesses resultados, proponho um modelo que associa a magnitude geral da correlação entre caracteres aos possíveis caminhos evolutivos que uma população pode seguir. Apesar de este trabalho estar empiricamente restrito aos macacos do Velho Mundo, esse modelo é válido para os mamíferos como um todo e pode ser testado em outros grupos, aumentando nossa compreensão de como a associação entre caracteres afeta a evolução dos seres vivos. / This is a study on the cranial diversification of the Catarrhini, a large group of primates that includes all Old World monkeys and apes, bringing together two approaches to investigate the evolution of complex characters: quantitative genetics and morphological integration. It has three main goals: 1) to compare magnitudes and patterns of inter-trait relationships in the skull among catarrhines; 2) to test the null hypothesis that genetic drift is the sole agent responsible for cranial diversification; 3) to explore the evolutionary consequences of inter-trait associations. With a large and representative cranial database of Old World monkeys and apes (39 measurements of around 6,000 skulls from more than 130 species), I generated and compared correlation and variance/covariance matrices, which summarize inter-trait relationships, among several Catarrhini groups. I compared some of those matrices to expectations derived from theoretical models of evolution through genetic drift, and simulated natural selection to observe the evolutionary behavior of each matrix. From a broad perspective, the patterns of relationships are the same among all catarrhines, but the magnitudes are quite variable. This has very important evolutionary consequences, because groups with low overall magnitudes tend to respond in the same direction of selection (high evolutionary flexibility), while higher magnitudes, regardless of the direction of selection, are associated to responses along the axis of highest variation, which in this case corresponds to size variation (low evolutionary flexibility). The initial diversification of catarrhines seems to have been generated by natural selection, but drift probably played a major role at the genus and species level; the exception are the cercopithecines, for which there is evidence for selection also in those levels. Based on these results, I propose a model that links the overall magnitude of inter-trait correlations to the possible evolutionary paths of a given population. This study is empirically restricted to Old World monkeys and apes, but the model has been proved valid to a broader sample of mammals and can be tested for other groups, contributing for our understanding of how complex characters evolve.

Une plante peut être totalement protégée d'un agent pathogène grâce à un gène majeur de résistance, mais ce dernier peut être rapidement contourné suite à l'apparition et à la propagation de variants pathogènes adaptés. Cette thèse s'intéresse aux mécanismes évolutifs permettant le ralentissement de ce contournement chez les virus de plantes en agissant sur deux forces évolutives majeures, la dérive génétique et la sélection, depuis le niveau de l'hôte jusqu'à celui de la parcelle. D'abord, un modèle épidémiologique stochastique de type SI au niveau d'une parcelle agricole a montré que la dérive génétique pouvait être particulièrement bénéfique au rendement agricole lorsque l'adaptation du virus au gène majeur induit un coût de fitness intermédiaire dans les plantes sensibles. Ensuite, la conception et la validation d'un modèle basé sur des équations déterministes de Lotka-Volterra et des processus stochastiques Dirichlet-multinomiaux a permis de distinguer les effets de la dérive génétique et ceux de la sélection sur des données temporelles de compétition intra-plante entre variants viraux, et de mettre en évidence le contrôle génétique de ces effets par les plantes. Enfin, une analyse de la corrélation entre ces estimations des intensités de dérive génétique et de sélection et une estimation expérimentale de la durabilité d'un gène majeur a montré qu'une forte dérive génétique lors des stades précoces de l'infection augmentait la durabilité du gène majeur. Ces résultats ouvrent des perspectives pour une gestion plus durable de la résistance des plantes, par la sélection de variétés de plantes induisant une forte dérive génétique sur les populations d'agents pathogènes / Plants can be fully protected from their pathogens when they carry major resistance genes, but the efficiency of these genes is limited by the emergence and spread of adapted, resistance-breaking pathogen variants. This thesis studies how evolutionary forces imposed by the plants on pathogen populations may increase the durability of major resistance genes. Using plant viruses as a biological model, this thesis investigates the effect of genetic drift and selection, from the within-host to the host population level. Firstly, a stochastic epidemiological SI model at the field level showed that genetic drift could be particularly beneficial for crop yield when the fitness cost associated with virus adaptation to resistance was intermediate in susceptible plants. Then, the design and validation of a mechanistic-statistical model based on deterministic Lotka-Volterra equations and stochastic Dirichlet-multinomial processes allowed to disentangle the effects of genetic drift from those of selection on temporal data of within-host competition between virus variants. The intensities of genetic drift and selection acting on virus populations were shown to be controlled genetically by the hosts. Finally, a correlation analysis between these estimations of genetic drift and selection intensities and an experimental estimation of the durability of a major resistance gene showed that strong genetic drift during the early stages of plant infection led to an increase in resistance durability. These results open new perspectives for more durable management of plant resistance, by breeding plant varieties inducing strong genetic drift on pathogen populations

As últimas décadas têm apresentado um crescente número de contribuições para o entendimento sobre quando e onde ocorreu o surgimento do Homo sapiens. Modelos baseados nessas evidências, geralmente, sugerem que a gênese dos humanos modernos ocorreu na África, há cerca de 200.000 anos antes do presente, de onde migraram para as outras partes do mundo. Análises da diversidade genética de populações atuais corroboram esse cenário, ao sugerir que, a partir de uma origem única, a espécie foi, gradativamente, perdendo variabilidade à medida que as populações divergiram, espacial e temporalmente, umas das outras e de suas ancestrais africanas. No que se refere especificamente à morfologia craniana, diversos autores sugerem a existência deste mesmo padrão de decréscimo da variabilidade em função do distanciamento em relação a África, embora seja, também, reconhecida entre os especialistas a partição da diversidade craniana humana entre dois padrões fundamentais: um representado pela morfologia similar àquela que caracterizou os primeiros Homo sapiens, antes que o processo de raciação, no sentido de diversificação, tivesse ocorrido, representado pela denominada \"morfologia generalizada\"; e outro representado pelas demais variações morfológicas, correspondendo às populações já diversificadas fora da África, denominada \"morfologia especializada\". Nesse sentido, o entendimento dos processos evolutivos envolvidos nos eventos de diferenciação morfológica gera bastante controvérsia entre os especialistas. Embora a maioria das informações já obtidas aponte para o fato de que a morfologia craniana evoluiu, majoritariamente, por processos estocásticos, algumas evidências sugerem que, ao menos em condições ambientais extremas, algumas regiões anatômicas cranianas específicas tenham uma parcela de sua variabilidade morfológica fixada por seleção natural. Nesse contexto, o objetivo primordial desta pesquisa é caracterizar a evolução da variação craniana humana, abordada a partir de dois tópicos centrais: 1) A investigação da composição, padrão de ocorrência, distribuição e estruturação da diversidade morfológica craniana humana; e, 2) A análise do contexto evolutivo da variação observada no crânio humano, em função de suas características de integração, modularidade e estase evolutiva investigadas a partir da exploração de seus padrões de variância e covariância. Para tanto, foram utilizadas as características métricas cranianas (24 variáveis do protocolo Howells) de 9.287 indivíduos, distribuídos em 161 populações autóctones de dispersão mundial. Apenas indivíduos morfologicamente íntegros constituíram o banco de dados, eliminando qualquer efeito devido à ocorrência de \"missing values\". Informações adicionais às séries presentes no banco de dados foram utilizadas para uma melhor caracterização geográfica e cronológica dessas populações, e que possibilitou o cálculo das distâncias geográficas entre elas e a estratificação dos dados sob diferentes critérios. Bancos de dados complementares, compostos por marcadores moleculares (mtDNA e microssatélites) também foram utilizados para a análise exploratória comparativa de questões específicas. Os resultados obtidos para as análises da composição, distribuição e estruturação da diversidade craniana humana mostram que grupos populacionais particulares, normalmente associados à alguma região geográfica específica, apresentam padrões de diversificação diversos daqueles observados para todas as populações analisadas de maneira conjunta, o que sugere a ocorrência de respostas evolutivas específicas associadas às condições particulares, como seleção, por exemplo. Em relação às investigações do contexto evolutivo da variação observada, inferida pelos padrões de correlação, covariância e modularidade investigados em diferentes agrupamentos populacionais, os resultados gerados demonstraram que, de maneira geral, os padrões de variância/covariância e a magnitude dos padrões de correlação entre os caracteres apresentam-se de maneira estável, com raras exceções ao estado de estase evolutiva predominante. Em suma, os resultados obtidos através das diferentes estratégias empregadas nesta tese reforçam a ideia de que a evolução da morfologia craniana é melhor explicada por um modelo que assuma a ocorrência de diferentes ditames evolutivos, como deriva genética e seleção natural, por exemplo, que, devido ao recente processo de diversificação da espécie apresentam, de maneira generalizada, em estado de estase / The last decades have seen a growing number of contributions to the understanding of when and where was the emergence of Homo sapiens. Models based on this evidence generally suggests that the genesis of modern humans occurred in Africa some 200,000 years before present, where migrated to other parts of the world. Analysis of genetic diversity of current populations corroborate this scenario, suggesting that, from a single source, the species was gradually losing variability as the populations diverged, spatially and temporally, from each other and from their African ancestors. With regard specifically to the cranial morphology, several authors suggest the existence of this same pattern of decreasing variability as a function of distance from Africa, although it is also recognized among experts partition the human cranial diversity between two fundamental patterns: one represented by morphology similar to that characterized the first Homo sapiens before the process raciação in the sense diversifying, occurred, represented by the so-called \"general morphology\" and the other represented by other morphological variations, corresponding to the populations already been diversified Africa, called \"specialized morphology.\" In this sense, understanding the evolutionary processes involved in the events of morphological differentiation generates a lot of controversy among experts. Although most of the information already obtained point to the fact that the cranial morphology evolved mostly by stochastic processes, some evidence suggests that, at least in extreme environmental conditions, some cranial specific anatomical regions have a portion of their morphological variability determined by natural selection. In this context, the primary objective of this research is to characterize the evolution of human cranial variation, approached from two themes: 1) The investigation of the composition, pattern of occurrence, distribution and structuring of human cranial morphological diversity, and, 2) analysis of the context of evolutionary change observed in the human skull, due to its characteristics of integration, modularity and evolutionary stasis investigated from the exploitation of their patterns of variance and covariance. For this, we used the metric cranial characteristics (24 variables protocol Howells) of 9287 individuals distributed in 161 indigenous peoples worldwide dispersion. Only morphologically intact individuals constituted the database, eliminating any effect due to the occurrence of \"missing values\". Additional information on these series in the database were used to better characterize geographic and chronological these populations, and that allowed the calculation of geographical distances between them and the stratification of the data under different criteria. Databases additional compounds by molecular markers (mtDNA and microsatellites) were also used for exploratory comparative analysis of specific issues. The results for the analyzes of the composition, structure and distribution of human cranial diversity show that particular population groups, usually associated with a specific geographic region, provide diversification patterns different from those observed for all populations analyzed jointly, suggesting the occurrence of specific evolutionary responses associated with particular conditions, such as selection, for example. Regarding investigations of evolutionary context of the variation observed, inferred by patterns of correlation, covariance and modularity investigated in different population groups, the results generated showed that, in general, the patterns of variance / covariance and magnitude of correlation patterns between characters are presented in a stable manner, with rare exceptions the state of evolutionary stasis predominant. In summary, the results obtained through the different strategies employed in this thesis reinforce the idea that the evolution of cranial morphology is best explained by a model that assumes the occurrence of different evolutionary dictates, as genetic drift and natural selection, for example, that due to the recent process of diversification of species present in a generalized way, in a state of stasis

For neutral genes, uniparental inheritance is expected to reduce effective population size relative to biparentally inherited genes. In finite populations, the ensuing genetic drift can cause stronger spatial and temporal differentiation. An intrapopulation polymorphism in chloroplast DNA was used to examine relative spatial and temporal population structure of chloroplast and allozyme markers in the annual plant Phacelia dubia. There was significant differentiation among populations at chloroplast markers but not for allozyme loci. A fine-scale analysis showed significant structure among sites within populations for chloroplast markers and local heterozygote deficiencies at allozyme loci. These spatial analyses suggest that gene flow via pollen exceeds that via seed. Temporal variation in chloroplast markers, assessed over a 10-year period, was evident in two of four populations, and allozyme loci were characterized by temporal variation in rare-allele frequencies. Population structure appeared to be related to the intensity and type of human disturbance influencing each population. Habitat destruction promoted isolation and enhanced differentiation, whereas mowing increased seed dispersal and reduced differentiation for chloroplast markers. At this time, genetic drift appears to be the primary force shaping chloroplast gene frequencies.