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Trees, like many other organisms, decrease their rate of metabolic activities to cope up with harsh environments. This stage of "dormancy" is marked by shedding of leaves and bud-set in deciduous trees. Recent studies have revealed the role of the circadian clock in synchronizing the timing of dormancy and physiology for conferring fitness in trees. To better understand the possible role of natural selection on circadian clock-related genes in climatic adaptation, I took a candidate gene approach, selecting circadian clock genes, some of which had been functionally validated, and others hypothesized, to identify signatures of natural selection in Populus trichocarpa and P. deltoides. Using both frequency spectrum based tests and tests of heterogeneity, I identified genetic variants deviating from selective neutrality. Results reveal that photoreceptors and dormancy regulator genes may have been the targets of natural selection. Nearly the same levels of selective constraints were found in different functional groups of genes irrespective of pleiotropy. Further, upstream regions of all genes showed high selective constraint, with some of them (FT-2, PIF-4, FRIGIDA) showing significantly higher variation than the other genes, hinting at the role of non-coding regulatory regions in local adaption. In some cases, the same genes in both species appeared as outliers, including PIF-6, FRI, FT-2, SRR1, TIC, and CO, which might reflect their common role in adaptation across species boundaries. All of these results indicate a complex nature of phenology regulation and local adaptation in Populus species with photoreceptors and dormancy regulator genes playing key roles. / Master of Science

Science teachers and researchers note that students must correctly understand the role of natural selection in evolution to make sense of biology. The level of understanding of natural selection can be assessed using the Conceptual Inventory of Natural Selection (CINS) which is a 20-item multiple-choice test that incorporates student misconceptions as distractors. In the present study, Item Response Theory (IRT) was used to analyze the occurance of misconceptions on the CINS among 1192 students in an introductory non-majors biology course. The four most difficult topics in the CINS are: (a) how change occurs in a population; (b) origin of variation; (c) heritability of variation; and (d) the origin of species. Students with an average level of understanding of natural selection favored Teleological explanations for why organisms adapt to their environment, namely that organisms change because they need or want to change. These same students favored the Lamarckian explanation for how organisms adapt, namely by passing on acquired traits to offspring. Presence of such misconceptions in students with an average understanding of natural selection highlights the need for biology teachers to make an added effort to create dissatisfaction with teleological and Lamarckian explanations in the minds of their students.

Methods to detect patterns of variation associated with ongoing positive selection often focus on identifying regions of the genome with extended haplotype homozygosity - indicative of recently shared ancestry. Whilst these have been shown to be powerful they have two major challenges. First, these methods are constructed to detect variation associated with a classical selective sweep; a single haplotype background gets swept up to a higher than expected frequency given its age. Recently studies have shown that other forms of positive selection, e.g. selection on standing variation, may be more prevalent than previous thought. Under such evolution, a mutation that is already segregating in the population becomes beneficial, possibly as a result of an environmental change. The second challenge with these methods is that they base their inference on non-parametric tests of significance which can result in uncontrolled false positive rates. We tackle these problems using two approaches. First, by exploiting a widely used model in population genomics we construct a new approach to detect regions where a subset of the chromosomes are much more related than expected genome-wide. Using this metric we show that it is sensitive to both classical selective sweeps, and to soft selective sweeps, e.g. selection on standing variation. Second, building on existing methods, we construct a Bayesian test which bi-partitions chromosomes at every position based on their allelic type and tests for association between chromosomes carrying one allele and significantly reduced time to common ancestor. Using simulated data we show that this approach results in a powerful, fast, and robust approach to detect signals of positive selection in sequence data. Moreover by comparing our model to existing techniques we show that we have similar power to detect recent classical selective sweeps, and considerably greater power to detect soft selective sweeps. We apply our method, ABACUS, to three human populations using data from the 1000 Genome Project. Using existing and novel candidates of positive selection, we show that the results between ABACUS and existing methods are comparable in regions of classical selection, and are arguably superior in regions that show evidence for recent selection on standing variation.

The extent to which natural selection shapes diversity within populations is a key question for population genetics. Thus, there is considerable interest in quantifying the strength of selection. In this thesis a full likelihood approach for inference about selection at a single site within an otherwise neutral fully-linked sequence of sites is developed. Integral to many of the ideas introduced in this thesis is the reversibility of the diffusion process, and some past approaches to this concept are reviewed. A coalescent model of evolution is used to model the ancestry of a sample of DNA sequences which have the selected site segregating. A novel method for simulating the coalescent with selection, acting at a single biallelic site, is described. Selection is incorporated through modelling the frequency of the selected and neutral allelic classes stochastically back in time. The ancestry is then simulated using a subdivided population model considering the population frequencies through time as variable population sizes. The approach is general and can be used for any selection scheme at a biallelic locus. The mutation model, for the selected and neutral sites, is the infinitely-many-sites model where there is no back or parallel mutation at sites. This allows a unique perfect phylogeny, a gene tree, to be constructed from the configuration of mutations on the sample sequences. An importance sampling algorithm is described to explore over coalescent tree space consistent with this gene tree. The method is used to assess the evidence for selection in a number of data sets. These are as follows: a partial selective sweep in the G6PD gene (Verrelli et al., 2002); a recent full sweep in the Factor IX gene (Harris and Hey, 2001); and balancing selection in the DCP1 gene (Rieder et al., 1999). Little evidence of the action of selection is found in the data set of Verrelli et al. (2002) and the data set of Rieder et al. (1999) seems inconsistent with the model of balancing selection. The patterns of diversity in the data set of Harris and Hey (2001) offer support of the hypothesis of a full sweep.

Os Xenarthra representam um clado de mamíferos eutérios. Pouco se sabe sobre a evolução morfológica craniana do grupo. Esta tese iniciou os estudos relativos a esta questão com base na genética quantitativa, na morfometria e na sistemática, e teve por objetivos específicos: 1) avaliar empiricamente se as matrizes de variância e covariância fenotípica (matriz-P) dos diversos gêneros de Xenarthra estudados podem ser utilizadas como substitutas das respectivas matrizes de variância e covariância genética aditiva (matriz-G), uma vez que não existem matrizes-G estimadas para os Xenarthra, e também se elas podem ser utilizadas em estudos macroevolutivos; 2) testar se a diversificação morfológica craniana no grupo ocorreu somente através de deriva genética; e 3) compreender como a relação entre os caracteres morfológicos (módulos) e a magnitude geral de integração podem influir na evolução morfológica craniana. Além destes objetivos focados na evolução do grupo, também foi escopo desta tese inferir o hábito alimentar de taxa fósseis do final do Pleistoceno/início do Holoceno para melhorar o conhecimento sobre a ecologia de alguns grupos fósseis. O banco de dados utilizado foi composto por medidas lineares de aproximadamente 1150 espécimes adultos, representando 12 dos 14 gêneros atuais e sete dos diversos gêneros extintos de Xenarthra. Com base nesses dados, matrizes-P de variância e covariância e de correlação foram estimadas para cada gênero. Essas matrizes foram posteriormente comparadas par a par para avaliar a semelhança na estrutura das diferentes matrizes. Também a partir dessas matrizes, foram obtidas as variâncias entre e intra populações para testar se a diversificação morfológica ocorreu de acordo com a expectativa teórica de diversificação sob a ação exclusiva de deriva genética. As mesmas matrizes-P foram comparadas a diferentes matrizes teóricas de hipóteses de modularidade craniana. As matrizes teóricas expressaram a relação entre os caracteres com base no desenvolvimento e/ou desempenho de função compartilhado pelas partes do crânio. Para cada matriz-P de correlação calculou-se a magnitude geral de integração. Além disto, a dieta dos grupos extintos foi inferida através de análises de funções discriminantes a partir da relação entre forma e função dos animais atuais. Os resultados obtidos indicam que as matrizes-P dos diversos gêneros são similares entre si, o que sugere que matrizes-P podem ser utilizadas tanto como substitutas das matrizes-G quanto no contexto macroevolutivo. Os resultados obtidos refutaram a hipótese nula da diversificação morfológica craniana ocorrendo somente por deriva genética, ao menos nos níveis mais inclusivos da filogenia dos Xenarthra. Consequentemente, a seleção natural provavelmente atuou neste processo de diversificação. Os resultados também sugeriram que o crânio desse grupo está organizado em módulos, sendo os módulos mais conspícuos os relacionados à face. Além disso, foi detectada grande variação na magnitude geral de integração entre gêneros. A variação no padrão modular, mas principalmente na magnitude geral de integração, faz com que os gêneros apresentem diferenças nas possíveis capacidades de responder de forma alinhada às pressões seletivas. Por último, as análises morfofuncionais indicaram elevada diversidade de hábitos alimentares entre os Xenarthra extintos / Xenarthra are an eutherian mammal clade and little is known about their cranial morphological evolution. This thesis has initiated studies related to this topic and, based on quantitative genetics, morphometrics and systematics, aimed to: 1) empirically assess if the phenotypic variance and covariance matrices (P-matrix) of several genera can be used as surrogates for their respective additive genetic variance and covariance matrices (G-matrix), since G-matrices for Xenarthra are not available, and also if P-matrices can be used in macroevolutionary studies; 2) test whether the skull morphological diversification within the group occurred only through genetic drift; and 3) understand how the relationship between the traits (modules) and overall magnitude of integration may influence cranial morphological evolution. Besides these objectives focused on the evolution of the group, it was also within the scope of this thesis to infer the feeding habits of late Pleistocene/early Holocene fossil taxa to better understand the ecology of some fossil groups. The database used consist of linear measurements of approximately 1150 adult specimens, representing 12 of the 14 extant genera and seven of the several extinct genera of Xenarthra. The data gathered were used to estimate variance/covariance and correlation P-matrices for every genus. These matrices were compared between pairs of genera to evaluate the matrices\' structural similarities. Based on these matrices, within and between population variances were obtained and it was tested whether morphological diversification was in accordance to the theoretical expectation of diversification under genetic drift alone. The same matrices were compared to theoretical matrices expressing modularity hypotheses. These theoretical matrices represent the relationship among traits in reference to the shared development and/or function of different skull\'s anatomical regions (modules). For every correlation P-matrix the overall magnitude of integration was calculated. Moreover, the extinct groups\' diet was inferred through discriminant function analysis relying on the relationship between form and function of extant animals. Results indicate that P-matrices from several genera were structurally similar. This suggests that P-matrices can be used as surrogates of their G-matrices and in the macroevolutionary context. Results refuted the null hypothesis of cranial morphological diversification occurring only due to genetic drift, at least in more inclusive levels of Xenarthran phylogeny. Consequently, natural selection probably acted on this diversification process. The results also suggested that the Xenarthran skull is organized in modules, and the most conspicuous modules are in the face region. A large variation in the overall magnitude of integration among genera was detected. The variation in the modular pattern, but especially in the overall magnitude of integration, allows genera to differ in their potential capacity to respond aligned with selective pressures. Finally, morphofunctional analyses indicate a high diversity of feeding habits among extinct Xenarthra

Sinais de pressão seletiva têm sido descritos em vários genes. Dentre esses, os genes do sistema imune parecem ser um importante alvo de seleção natural. Diversos estudos têm demonstrado a atuação de pressões seletivas também modulando o padrão de diversidade de regiões reguladoras. Populações Ameríndias possuem uma história evolutiva relativamente recente, com processos demográficos marcantes e novos desafios ambientais trazendo diferentes pressões seletivas. Dessa forma, elas oferecem ótimas oportunidades para estudos de seleção natural. Com o intuito de ampliar os conhecimentos sobre como a seleção natural vem atuando nas populações humanas, o presente estudo propôs uma análise populacional de três loci de função imunológica, caracterizados previamente como alvos de seleção, em populações Ameríndias: dois pertencentes ao complexo KIR (KIR2DL4 e KIR3DL1/S1) e regiões regulatórias do gene HLA-G. Evidências de ação de seleção balanceadora em populações Ameríndias foram encontradas para os genes KIR2DL4 e KIR3DL1/S1. Para KIR3DL1/S1 foram observadas evidências de seleção natural atuando em dois níveis diferentes de variação: (1) para a ausência e presença dos alótipos KIR3DL1 e KIR3DL1/S1 e (2) para a manutenção de diferentes linhagens do alótipo KIR3DL1/S1. Comparações da diversidade do gene KIR2DL4 com marcadores autossômicos mostram que os processos demográficos têm um importante papel na modulação da variabilidade genética observada nessas populações, mas não explicam todos os padrões de variação encontrados. Os resultados de análises das regiões promotora e 3\'UTR do gene HLA-G mostraram evidências de seleção balanceadora atuando na região promotora em populações Ameríndias e na região 3\'UTR em uma população européia. Além disso, análises dessas duas regiões conjuntas mostraram que essas estão altamente associadas e dois haplótipos divergentes em alta freqüência foram encontrados, os quais podem estar relacionados com diferentes atividades reguladoras. Análises dos SNPs encontrados nas regiões reguladoras do HLA-G não mostraram associação com diferenças nos níveis de expressão da molécula. Esse resultado sugere que mais do que SNPs individuais, a combinação desses SNPs em diferentes haplótipos é responsável pela variação dos níveis de expressão da molécula HLA-G. / The diversity of several genes has been explained by the action of natural selection. Among them, the immune system genes are highlighted. In addition, several studies have demonstrated the action of selective pressure modulating the diversity of regulatory regions. Amerindian populations have a relatively recent evolutionary history, with remarkable demographic processes and new environmental challenges with different selection pressures. Therefore, those populations are excellent candidates for studies of natural selection. In order to broaden the knowledge of how natural selection has been acting in human populations, this study proposed a population analysis of three loci, previously characterized as targets of selection in Amerindian populations: two from the KIR complex (KIR2DL4 and KIR3DL1/S1) and regulatory regions of HLA-G. Evidence of action of balancing selection in Amerindian populations was found for KIR2DL4 and KIR3DL1/S1 genes. For KIR3DL1/S1 gene were observed evidences of natural selection acting on two different levels of variation: (1) absence and presence of KIR3DL1 and KIR3DL1/S1 allotypes and (2) maintenance of different strains of KIR3DL1 allotype. Correlations between the diversity of KIR2DL4 and autosomal markers show that the demographic processes have an important role in modulating the genetic variation observed in these populations, but do not explain all the variation patterns found. The results of analysis of promoter regions and 3\'UTR of the HLA-G gene revealed evidence of balancing selection acting at the promoter region in Amerindian populations and at the 3\'UTR region in a European population. Furthermore, the analysis of these two regions together showed that t both are highly related and divergent haplotypes at high frequency were found, which may be related to different regulatory activities to maintain a balance of high and low expression of the gene. Analyses of SNPs found in the regulatory regions of HLA-G were not associated with differences in expression levels of the molecule. Together, these results suggest that the effetcs

Existem evidências de que o gene HLA-B, cujo produto tem como função a apresentação de peptídeos a linfócitos CD8+ e ligação a receptores KIR, esteja sob a ação da seleção natural. As populações nativas da América do Sul possuem uma grande quantidade de alelos de HLA-B exclusivos (endêmicos) em freqüências elevadas, enquanto que as populações nativas norte-americanas compartilham seus alelos com a Ásia. A hipótese elaborada para explicar a diferença de perfil alélico entre as populações norte e sul-americanas é conhecida como turnover de alelos. Segundo essa hipótese, os alelos exclusivos de ameríndios teriam aumentado de freqüência e substituído os ancestrais por apresentarem com eficiência os antígenos dos patógenos sul-americanos e/ou devido ao efeito de deriva genética, que provavelmente foi importante como conseqüência dos pequenos tamanhos efetivos populacionais. Esse processo teria ocorrido várias vezes, explicando as diferenças nos perfis alélicos entre as populações sul-americanas, cada uma das quais com um determinado conjunto de alelos endêmicos. Para verificar se as populações que possuem maiores freqüências de alelos endêmicos apresentam sinais da atuação da seleção natural, nós analisamos o polimorfismo do gene HLA-B em 474 amostras oriundas de 26 populações nativo-americanas e uma siberiana, quantificamos a freqüência de alelos endêmicos por população e região, e aplicamos os testes de neutralidade Ewens-Watterson e D de Tajima. Nós encontramos uma correlação positiva entre aumento da distância do Estreito de Bering e maior freqüência de alelos endêmicos (r2 = 0,351, p<0,01). Entretanto, essa correlação desapareceu quando excluímos as populações norte-americanas (r2 = 0,109, p>0,10), mostrando que a correlação é uma conseqüência das diferenças entre as populações localizadas na região neártica, que praticamente não possuem alelos endêmicos, e as populações neotropicais, que apresentam uma maior freqüência de alelos endêmicos. Esse resultado está de acordo com a hipótese de que há uma correlação entre o ambiente tropical e alterações do perfil alélico das populações ameríndias. O teste de D de Tajima mostrou desvios significativos de neutralidade, na direção de seleção balanceadora, ao longo de todo o continente (p<0,05), não havendo diferenças entre as populações com maiores ou menores freqüências de alelos endêmicos. Esse resultado é, provavelmente, conseqüência da captação de um sinal seletivo anterior à entrada no continente americano. Nossos resultados mostram que a composição de alelos endêmicos difere entre os grupos populações, e não entre as populações individuais. Portanto, é plausível que a seleção natural tenha promovido a substituição dos alelos asiáticos antes do estabelecimento das populações ameríndias individuais que conhecemos hoje. Essa hipótese está de acordo com a quase total ausência de populações desviando significativamente do esperado segundo o modelo neutro, quando aplicamos o teste de Ewens-Watterson, que ao contrário do D de Tajima, é menos afetado por eventos seletivos antigos. / The protein encoded by the HLA-B gene presentes antigenic peptides for immune recognition by T cells and interacts with killer cell immunoglobulin-like receptors. There is strong evidence that HLA-B is evolving under natural selection. South American Amerindians Populations have a great number of exclusive (endemic) HLA-B alleles in high frequency. These are alleles found in this geographic region, and nowhere else in the world. Differently, Native North American Populations have the same alleles as those found in Asians. The allelic turnover hypothesis was proposed to explain these findings. According to this model, the endemic South American alleles reached high frequencies and replaced the old ones under pathogen driving selection and/or strong genetic drift. It is likely that the allelic turnover occurs several times in the history of South Americans Populations, explaining the differences in endemic alleles present in each populations. It is plausible that Native Americans Populations with evidence of allelic turnover were under a strong selective pressure. To test this hypothesis we analyzed the HLA-B gene in 474 individuals from 26 Native American and one Siberian Populations. We described the endemic alleles frequencies for each population and applied the Ewens-Watterson and Tajimas D tests of neutrality. We found a positive correlation between distances from the Behring Strait and on increase in the frequency of the endemic alleles (r2 = 0.351, p<0.01). However, significance was lost when the North Americans Populations werw removed (r2 = 0.109, p>0.10), showing that the correlation was driven by differences between the Neartic Populations (low frequency of endemic alleles) and Neotropical Populations (high frequency of endemic alleles). This observation is in agreement with the hypothesis of correlation between the tropical environment and the shift in the allelic composition observed in Native Latin American Populations. Our results of Tajimas D showed deviations compatible with the action of balancing selection in populations in all the Americas. It is likely that this signal was generated before the colonization of the continent, probably with no correlation with the increase of the endemic alleles frequencies. We observed similarities in the endemic allelic composition of populations located at specific regions (eg, Amazonia or South Mexico) which is likely an effect of their common ancestry Only two populations deviated significantly from neutrality when we applied the Ewens-Watterson test (a less powerful test for ancient selective or demographic effects than Tajimas D). These results are compatible with selection favoring the endemic alleles in the past, before the establishment of the individual populations, whose demographic histories resulted in patterns of variation compatible with neutrality.

O splicing é o processo que resulta na remoção dos íntrons e união dos éxons nos genes eucarióticos. Nesse processo diversos elementos em cis e trans estão envolvidos. Além das sequências em cis canônicas (sítios de splicing, sítio de ramificação e trato de polipirimidina), os reguladores de splicing -- sequências curtas localizadas em éxons e íntrons - são considerados de grande importância, pois auxiliam na correta determinação das fronteiras éxons/introns. Através do splicing alternativo pode-se gerar grande diversidade de transcritos e atualmente sabe-se que no mínimo, 80% dos genes humanos apresentam variantes de splicing. A evolução dos Reguladores de Splicing Exônicos (ESRs) foi principalmente analisada através de abordagens filogenéticas. Embora esses estudos tenham revelado resultados consistentes (por exemplo, evidências de seleção negativa contra mudanças sinônimas que afetam ESRs) outros ainda parecem contraditórios, como a maior conservação filogenética e a maior taxa de evolução não-sinônima dos éxons alternativos em relação aos constitutivos. Nesta tese abordamos questões sobre o regime e a intensidade de seleção que atuam sobre os éxons e seus reguladores através da comparação da variação genética intra e inter-específica. Os resultados da tese demonstram que: 1. Há uma diferença na densidade e na intensidade de seleção negativa que atua sobre os ESRs de éxons constitutivos e alternativos. 2. Os inibidores de splicing tem papel principal na origem dos éxons alternativos a partir de éxons constitutivos e também nos casos de uso alternativo de sítios de splicing. 3. O nível de inclusão dos éxons está diretamente relacionado com a intensidade de seleção negativa sobre mudanças não-sinônimas / Splicing is the process by which introns are removed from a mRNA precursor and exons are ligated to form a mature mRNA. During this process several cis and trans factors are involved. Besides the canonical cis factors (e.g., splicing sites, branch point and polypyrimidine tract), Splicing Regulators - short sequences located in exons and introns - have an important role in assisting the spliceossome to correctly recognize exon/intron boundaries. Through alternative splicing, great transcript diversity is generated, and currently it is known that more than 80% of human genes present splicing variants. The evolution of Exonic Splicing Regulators (ESRs) has been mainly analyzed by interspecific comparisons. Although these studies have revealed consistent results (evidences of weak negative selection against synonymous variations that affect ESRs), other findings still appear inconsistent, for instance the reports on increased level of conservation and higher non-synonymous evolutionary rate in alternative than constitutive exons. The present thesis investigates the regime and intensity of natural selection on exons and their ESRs by comparing intra and interspecific genetic variation. We demonstrate that 1. ESRs from constitutive and alternative exons differ significantly in density and the intensity of negative selection. 2. The exonic splicing silencers have a major role in the origin of exons skipping from constitutive exons, and also on events of alternative usage of splicing sites. 3. There is a positive correlation between the exon inclusion level and the intensity of negative selection against non-synonymous variations

Os genes HLA (Antígenos leucocitários humanos) estão localizados no Complexo Principal de Histocompatibilidade humano (o MHC), e possuem os maiores níveis de variação do genoma, com milhares de alelos, altas taxas de heterozigose e diversidade nucleotídica. No presente estudo, nosso objetivo foi a identificação dos principais alvos da seleção natural nos genes HLA. Para isso, propusemos duas abordagens que resultaram na redação de dois manuscritos. Na primeira abordagem, nós testamos a hipótese de que os principais alvos da atuação da seleção natural nas moléculas HLA seriam os aminoácidos que compões os sítios que ancoram os peptídeos antigênicos (os bolsões B e F da região de ligação de peptídeos (PBR)). Para isso, utilizamos um conjunto de dados de 6.435 e 6.409 indivíduos genotipados para os genes HLA-A e -B respectivamente, gerados para o 13º Workshop Internacional de Histocompatibilidade (IHW) e pertencentes a 55 populações espalhadas por todos os continentes. Nós estimamos a diversidade nucleotídica (&PI;) das sequências que codificam para os bolsões B e F e comparamos esses dados com os obtidos de outros bolsões da PBR. Concomitantemente, utilizamos a classificação de alelos dos locos HLA-A e -B em supertipos, que são agrupamentos alélicos com similaridades nos perfis de ligação de peptídeos, devido a semelhanças em aminoácidos específicos dos bolsões B e F. Nós descrevemos os padrões observados de variação dos supertipos e desenvolvemos um teste de hipótese onde comparamos os estimadores observados de diferenciação populacional (Gst) e diversidade genética (taxa de heterozigose (He) e número de alelos (k)) com os obtidos a partir de 10.000 réplicas constituídas por agrupamentos aleatórios de alelos. O bolsão B foi a região que apresentou os maiores níveis de diversidade no gene HLA-B (p <0,00001, teste de soma de ranques de Mann-Whitney) e boa parte de sua variação está estruturada entre os supertipos desse mesmo loco. Além disso, os padrões observados de variação nos supertipos de HLA-B não foram reproduzidos pelos agrupamentos aleatórios de alelos (com 98 % das simulações apresentando valores de Gst menores do que os observados, utilizando as amostras africanas, europeias e asiáticas). Esse resultado indicou que os supertipos e consequentemente as especificidades do bolsão B estão significativamente estruturas entre as populações, um indicativo de adaptações locais aos patógenos específicos de diferentes regiões geográficas. Esses mesmos padrões não foram reproduzidos na análise do loco HLA-A, pois boa parte da variação no PBR desse gene não está localizada nos bolsões B e F. Além disso, as simulações envolvendo os supertipos de HLA-A reproduziram mais frequentemente os padrões observados de variação, indicando que os bolsões B e F não são os principais alvos da seleção nesse gene, ou que os níveis de seleção em HLA-A sejam menores dos atuantes em HLA-B. Na segunda abordagem, o nosso principal objetivo foi a identificação de genes que contribuíram para a adaptação local das populações nativas das Américas, que teria ocorrido durante o recente processo de colonização desse continente. Nós sequenciamos os exons 2 e 3 dos loci de classe I HLA-B e -C e o exon 2 do loco de classe II -DRB1 em 635, 524 e 568 indivíduos, respectivamente, pertencentes a 32 populações nativas do continente Americano. Os dados de sequência foram utilizados na estimativa das frequências alélicas, taxa de heterozigose (He), grau de compartilhamento de alelos entre populações (medido pela distância de Prevosti) e desvios de neutralidade utilizando o teste D de Tajima. Nós também comparamos os padrões de variação das taxas de heterozigose obtidas a partir dos loci HLA ao longo do continente com os obtidos a partir de um conjunto de 61 microssatélites espalhados ao longo do genoma, permitindo-nos a diferenciação dos padrões provavelmente gerados pela história demográfica ou seleção natural. O loco HLA-B apresentou o maior número de pares de populações em que não observamos compartilhamento de alelos (44 pares contra 4 e 6 para os loci HLA-C e -DRB1, respectivamente) sendo que a região leste da América do Sul (SAE) foi a que apresentou os menores níveis de compartilhamento de alelos com outras regiões das Américas (39 dos 44 pares de populações continham uma população SAE). Essa maior diferenciação do gene HLA-B nas populações SAE é uma consequência da presença de alelos exclusivos dessa região, originados por eventos de conversão genica e/ou recombinação envolvendo alelos presentes em outras regiões do continente. As populações SAE também apresentaram níveis elevados de variação para o gene HLA-B, resultado evidenciado pela falta de correlação entre a diminuição da taxa de heterozigose e o aumento da distância em relação ao Estreito de Bering (r2 = -0,1117, p > 0,05), o que contrasta com a tendência geral observada nos microssatélites e genes HLA -C e -DRB1 (r2 = -0,1957, -0,2261 e -0,2637, respectivamente (p < 0,05)). Finalizando, as populações SAE apresentaram valores de D de Tajima maiores (p <0,001, teste de soma de ranques de Mann-Whitney) e mais significativos (p < 0,0000005, aplicando um teste binomial exato) no loco HLA-B, quando comparadas às populações das outras regiões. Essas diferenças entre regiões geográficas não foram observadas nos genes HLA-C e -DRB1, corroborando a explicação seletiva para o aumento da frequência dos alelos de HLA-B originados por conversão gênica/recombinação em resposta aos novos desafios ambientais das regiões tropicais na América do Sul. As conclusões obtidas a partir de ambas as abordagens do presente trabalho apontam o gene HLA-B como o principal alvo da seleção natural, uma vez que esse loco concentra as maiores evidências de atuação de seleção natural recente quando comparado aos demais genes HLA analisados. Nós também demonstramos com as análises intragênicas que o bolsão B do PBR de HLA-B concentra por boa parte das diferenças observadas entre as populações, implicando em diferenças nos perfis de apresentação de peptídeos entre essas mesmas populações, o que pode ser interpretado como um indicativo de adaptações locais aos conjuntos de patógenos presentes em distintas regiões geográficas / The Classical HLA genes (Human Leucocyte Antigens) are located in the human Major Histocompatibility Complex (the MHC) and present the highest levels of variation on the Human genome, with thousands of alleles associated with high levels of heterozygosis and nucleotide diversity. In the present study, our goal was the identification of the main targets of natural selection on the HLA genes. We proposed two different approaches to address this issue resulting in two manuscripts. At the first approach, we performed an intragenic analysis, verifying if the amino acids at the peptide-binding region (PBR) anchor positions (the B and F pockets) exhibit higher evidences of evolution under natural selection when compared with the remaining regions of the HLA molecules. To do so, we used a dataset generated for the 13th International Histocompatibility Workshop (IHW), composed by 6,435 and 6,409 individuals genotyped for HLA-A and -B respectively, belonging to 55 populations scattered along all the continents. We measured the levels of nucleotide diversity (&pi;) of the sequences coding for the B and F pockets and compared them with the remaining PBR pockets. Concomitantly, we applied the supertype classification which consists in groups of HLA-A and -B alleles which bind overlapping sets of peptides, as a consequence of sharing specific amino acids at B and F pockets and described the patterns of supertype variation in the observed data. Next, we developed a hypothesis test in which the observed patterns of population differentiation (Gst) and variability (heterozygosity (He) and number of alleles (k)), using the supertype definition, were compared with 10,000 replicates of random assigned groups of alleles. At the HLA-B locus, the B pocket presented the highest levels of variation (p < 0.00001, Wilcoxon rank sum test) and concentrated most of the differences between supertypes. Our simulations results revealed that the reassignment of alleles into random groups could not reproduce the observed patterns of population differentiation (with 98% of the simulations presenting Gst values smaller than the observed, using the African, European and Asiatic samples), indicating that supertypes and more specifically the B pocket specificities are significantly structured among populations, which could be an indicative of adaptations to local pathogens. We did not observe the same patterns at the HLA-A locus which presented relative lower levels of variation at B and F pockets when compared with the remaining PBR regions, and simulated values of Gst and He which often reproduced the observed data. At the second approach, our main objective was the identification of genes that contributed for local adaptation on Native American Populations because of the relatively recent colonization of the new American environments. We sequenced the exons 2 and 3 of the HLA-B and -C class I loci and the exon 2 of the -DRB1 class II locus in 635, 524 and 568 individuals, respectively, belonging to 32 different Native American Populations scattered along all the Americas. We estimated the allele frequencies, expected heterozygosity (He), degree of allelic sharing between populations (measured by the Prevost\'s Distance) and departure from neutral expectation using the Ewens-Watterson (EW) and Tajima\'s D test. Concomitantly, we used a dataset of 61 microsatellites scattered along the genome as a demographic control, comparing the degree of variation of the heterozygosity along the continent. The HLA-B locus showed the highest number of pairs of populations in which we did not observe any sharing of alleles (44 pairs against 4 and 6 for HLA-C and -DRB1 loci, respectively) and the Eastern South American (SAE) region was the one presenting the smallest levels of allelic sharing with other American regions at this locus (39 out the 44 pair of populations contained a SAE population). The presence of exclusive gene conversion and/or recombination alleles accounts for the higher differentiation of SAE populations at the -B locus. The -B locus also exhibited a higher level of variation at SAE populations which was evidenced