Genética de poblaciones - Evolución

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GENÉTICA DE POBLACIONES - EVOLUCIÓN

Una rama de la Genética, llamada Genética de las poblaciones, estudia la frecuencia, distribución y herencia de los alelos en las poblaciones.

Para comprender las fuerzas que provocan la evolución de las poblaciones, es conveniente analizar una población que se encuentra en un equilibrio hipotético, que no cambia.

En 1908, Hardy y Weinberg definieron una población en equilibrio como aquella en que la frecuencia de alelos y la distribución de los genotipos permanecen constantes a través de las generaciones. Una población permanece en equilibrio si se dan varias condiciones restrictivas:

Genética de poblaciones - Evolución
Pie de foto: Hardy (arriba) y Winberg (abajo)

- No deben ocurrir mutaciones.

- No debe haber flujo de genes entre poblaciones, es decir, no debe haber migraciones de alelos hacia la población o fuera de ella.

- La población debe ser grande, como para que la frecuencia de alelos no pueda alterarse por sucesos aislados.

- El apareamiento entre los individuos de la población debe darse al azar, es decir no debe darse el caso de que
ciertos individuos presenten una tendencia de aparearse con otros individuos específicos.

- No debe haber selección natural, es decir que todos los genotipos deben ser igualmente adaptables y no deben tener diferencias en el éxito reproductivo.

Si bien es hipotético, el equilibrio de Hardy-Weinberg es una formulación valiosa, pues permite detectar el cambio que se produce en una población, su magnitud y su dirección, así como detectar las fuerzas que lo determinan.

Los mecanismos del cambio evolutivo

Hoy se sostiene que la principal unidad de cambio evolutivo es la población y no el individuo aislado.
Las frecuencias de los genes en una población pueden cambiar si aparecen como factores:

Las mutaciones

evolucion

Provocan la alteración de la información genética y, cuando esta información se hereda y aparece en una progenie fértil, puede modificar la trayectoria evolutiva de una especie. Las mutaciones son independientes del ambiente e independientes de su potencial para causar un beneficio o un perjuicio al organismo o a su progenie. Si bien la incidencia de las mutaciones es baja, proporcionan las variaciones sobre las que actúan otras fuerzas evolutivas.

La migración o flujo de genes
Puede ocurrir como consecuencia de la salida o entrada de individuos reproductores de una población a otra. Introduce en muchas ocasiones alelos nuevos que pueden ser provechosos, o puede cambiar la frecuencia de alelos en una población.
Si los organismos migran constantemente de una población a otra, la población en su conjunto no desarrollará diferencias significativas en la frecuencia de alelos, lo que permitirá que se mantenga como una especie. Justamente, cuando quedan aisladas, sin flujo de genes, es probable que se origine una nueva especie.

Disminución del tamaño de la población
El equilibrio genético está relacionado con el tamaño de la población, la que debe ser los suficientemente grande como para que los sucesos fortuitos no afecten su composición genética. Las posibilidades de que los organismos hereden un carácter u otro están condicionados por la recombinación genética. Si esta población se reduce drásticamente y el número de individuos que pueden reproducirse es muy limitado, las frecuencias génicas se alteran y aumenta la posibilidad de que aparezcan caracteres que pueden tener efectos nocivos sobre la población. El cambio que se produce en el reservorio genético se denomina deriva genética.
Existen dos casos especiales de derivas genéticas: población con efecto cuello de botella y efecto del fundador.

Población con efecto cuello de botella
La población disminuye su tamaño drásticamente por diversas causas. Los pocos sobrevivientes pueden tener diferencias notables en la frecuencia de los alelos con respecto a la población original y también reducción en la variabilidad genética.
Un ejemplo típico de cuello de botella natural es el que sufrió el guepardo (Acinonyx jubatus) durante las glaciaciones del Pleistoceno. En épocas precedentes, los guepardos estaban mucho más diversificados y eran más abundantes, tanto que su área de distribución abarcaba toda África, gran parte de Eurasia e incluso América del Norte. De entre las distintas especies de guepardos que existieron en el Plio-Pleistoceno, la que dio lugar al guepardo actual fue Acinonyx pardinensis, un animal de gran tamaño, más robusto pero menos veloz que el actual, disperso por África, sur de Europa y Oriente Medio. Con la llegada de los hielos, gran parte del hemisferio norte se congeló o pasó a un clima frío (taiga, tundra, estepa), mientras que en las regiones tropicales, la falta de agua retenida en los glaciares polares provocó un clima más seco. Como consecuencia, la mayor parte de los guepardos se extinguieron y sólo quedaron unos pocos miles de A. pardinensis (o quizá, sólo unos cientos) en Oriente Próximo y parte de África, mucho más delgados y estilizados (para consumir menos recursos) y veloces (para cazar animales pequeños y rápidos, más abundantes en condiciones de escasez) que la forma característica de la especie original. Habían perdido rápidamente muchos caracteres hasta entonces normales, que fueron sustituidos por otros raros (delgadez, tamaño pequeño, mayor velocidad) que hasta entonces eran eliminados o simplemente pasados por alto por la selección natural, y que ahora eran precisamente los más adecuados para sobrevivir. En la actualidad, la nueva especie resultante, Acinonyx jubatus, es uno de los mamíferos con menor diversidad génica, hasta el punto de que los individuos de esta especie son fácilmente contagiables de enfermedades por otros y que apenas sufren rechazo de órganos cuando se les trasplantan. Por si fuera poco, el guepardo ha sido cazado y expulsado de diversas zonas debido al avance de la agricultura, disminuyendo aún más su población.

Efecto del fundador

darwin
Ejemplo
Una población pequeña se instala en un territorio y funda una nueva colonia. Este grupo puede tener frecuencias de alelos que sean muy diferentes al de la frecuencia de la población progenitora. Si se mantiene durante mucho tiempo el aislamiento de los fundadores, pueden originarse nuevas especies.
No se sabe con certeza en cuanto contribuye la deriva genética a la evolución, pero los biólogos piensan que, con frecuencia, produce el surgimiento de especies nuevas a partir de poblaciones pequeñas.

Dos ejemplos de efecto de fundador son:

- Los Amish (menonitas) de Lancaster (Pennsylvania).

seleccion

En esta comunidad religiosa y extremadamente conservadora de Estados Unidos, está presente con frecuencia inusitada un gen escasísimo en el resto de la población mundial, que en estado de homocigosis provoca una combinación de enanismo y polidactilia. Desde que se formó en 1770, la comunidad Amish ha presentado 61 casos con esta anomalía genética, prácticamente los mismos que el resto del mundo. De los Amish que hay en el mundo, el 13% porta o manifiesta el gen afectado como consecuencia de que entre los 12 individuos fundadores, uno de ellos era portador del mismo.

- Los Mlabri de las selvas de Tailandia son probablemente la única comunidad humana con fundador extremo que se conoce.

poblacion

Según la historia relatada por una tribu vecina (que, al contrario que ellos, es sedentaria y practica la agricultura) los Mlabri son los descendientes de un niño y una niña que fueron abandonados río abajo hace 1.000 años. En 2005 se realizaron pruebas de ADN a varios individuos de la tribu que arrojaban conclusiones concordantes con esta historia: 58 de los 300 Mlabri existentes presentaban cierta secuencia genética idéntica (algo nunca visto en otra población humana) y de acuerdo con la genética, descendían de una sola mujer inicial y menos de 4 hombres, quizás uno solo.

Apareamiento no aleatorio
El apareamiento dentro de una población casi nunca es aleatorio. En los animales tiene que ver en muchos casos con el comportamiento. Hay tres formas de apareamiento no aleatorio: reproducción tipo harén, apareamiento discriminado y la selección sexual.

Selección Natural
El concepto no se refiere a la supervivencia del más apto, sino a su posibilidad de sobrevivirse. La única manera de mantener los genes en la población es mediante la reproducción. El organismo se reproduce y “vive” a través de los genes que ha pasado a sus descendientes.
Se denomina selección natural a un gran número de mecanismos que afectan el éxito reproductor de un genotipo. La capacidad relativa que tiene un genotipo para superar la selección recibe el nombre de eficacia biológica.

Tipos de Selección Natural

Selección estabilizadora

genetica

También llamada selección negativa o selección purificadora, es un tipo de selección natural en el que la diversidad genética decae según un valor particular de carácter. Puesto de otra manera, los extremos de una característica son seleccionados en contra, por lo que los organismos con características del rango "promedio" son los que más sobreviven. Éste es probablemente el mecanismo de acción más común de la selección natural.
Un ejemplo clásico de esto es el peso prenatal humano. Los bebés de bajo peso pierden calor de manera más rápida y son más sensibles a las enfermedades por infección, mas los bebés de alto peso son más difíciles de parir por la pelvis. Así se demuestra que el peso óptimo (el que da una mayor probabilidad de supervivencia) es una medida que se encuentra en un rango medio, ni extremadamente alto, ni extremadamente bajo.
La selección estabilizadora opera la mayoría de las veces en la mayoría de las poblaciones. Este tipo de selección actúa para prevenir la divergencia de forma y función. De esta manera, la anatomía de algunos organismos, como los tiburones y helechos, ha permanecido sin cambios por millones de años.

La selección direccional

natural

También llamada selección positiva, es un tipo de selección natural que favorece un solo alelo, y por esto la frecuencia alélica de una población continuamente va en una dirección. Es opuesta a la selección balanceada, donde se favorecen varios alelos, o a la selección estabilizadora, que remueve mutaciones malignas de una población. La selección direccional es un tipo particular de mecanismo de selección natural.

La selección disruptiva

Genética de poblaciones - Evolución

Es un tipo de selección natural que simultáneamente favorece a los individuos de los dos extremos de la distribución de un carácter biológico. Cuando opera, los individuos de ambos extremos contribuyen con el carácter en el rango medio, produciendo así dos elevaciones en la distribución de un carácter particular.
La selección disruptiva tiene un significado importante en la historia del estudio evolucionario, pues fue parte de los casos de los fringílidos observados por Darwin en las islas Galápagos.
Darwin observó que estas especies de ave eran suficientemente similares como para haber descendido de una sola especie. Aún así, exhibían variaciones disruptivas en el tamaño de su pico. Esta variación estaba relacionada aparentemente con el tamaño de las semillas disponibles en las respectivas islas (picos grandes para semillas grandes, picos pequeños para semillas pequeñas). Los picos de tamaño medio tenían dificultad para manejar las semillas pequeñas y no eran suficientemente fuertes para romper semillas grandes, por lo que no eran una buena variación.
Aunque la selección disruptiva puede llevar a la especiación, esto no sucede tan rápido o tan directamente como en otros tipos de cambio evolutivo. Esto se debe principalmente a que los resultados de la selección disruptiva son menos estables que los resultados de la selección direccional (la cual sólo favorece a un extremo, y no ambos).

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5 comentarios - Genética de poblaciones - Evolución

@pan111
Excelente!!! Si te interesa seguir estos temas en la facu te recomiendo antropología, arqueología o paleontología. Gran post!!
@igna_nacho8
un master viejo.... la vdd me salvaste la vida!!!! muy bueno lo tuyo!!! estoy haciendo antropologia y esto esta de cabeza. gracias man
@exis92
jkakkja gracias me salvaste
@DIEGUM02
me salvaste gracias!