y

UNIVERSIDAD COMPLUTENSEDE MADRID

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

Q9536 570*

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE

DISTRIBUCION DE EFECTOSDE MUTACIONES

ESPONTÁNEASSOBRECOMPONENTESDE EFICACIA

BIOLÓGICA EN DROSOPH¡LAMELZ4NOGI4STER

MEMORIA

QUE PARA OPTARAL GRADO DE DOCTOREN CIENCIAS BIOLÓGICAS

PRESENTA

JESÚSFERNÁNDEZ MARTÍN

V0B0

El director El doctorando

CARLOS LÓPEZ-FANJIJLDE JESÚSFERNÁNDEZMARTÍN

ARGÚELLES

MADRID 1995

A mi familia,

en el amplio sentidode la palabra

AGRADECIMIENTOS

- Al Dr. CarlosLópez-Fanjulde Argaelles,directorde estatesis,porhaberlahechoposible

y pordepositarsu confianzaen mi.

- A la Dra, Araceli Gallego Cobos, por su inmensapaciencia con mis “capciosas”

preguntassobreestadísticae informática.

- A los doctoresMiguel Angel Toro Ibáñez,Aurora García-DoradoGarcíay Armando

CaballeroRúaporlos conocimientosque,conmuchoesffierzo,consiguieronmeteren mx

cabezay porsuscomentariose ideassobreestatesis,

- A todosmis compañerosde laboratorioempezandoporNieves(queme enseñóel manejo

de las moscas),siguiendopor los queya se fUerony terminandopor los que aún siguen

“a/pie dei tubo” sin cuyo apoyohubierasido dificil en ocasionesseguiradelante.

- A mi familia poraguantarmis ausenciasen fechasseñaladaspor cuipade las moscas,mis

mosqueos”cuandoalgo no salíabien y por respaldarmeen todas las decisionesque

tuvequetomar.

~~1~

ÍNDICE

-INTRODUCCIÓN 1

VARIANZA DE MUTACION ,,.,.,..,. 1

COVARIANZA DE MUTACIÓN 3

DISTRIBUCIÓN DE EFECTOS 4

MUTACIONES INDIVIDUALES 5

OBJETIVOS . . 5

- MATERIAL Y MÉTODOS 7

MATERIAL BIOLOGICO 7

Organismoexperimentaly condicionesde cultivo 7

Poblaciónbase 8

Caracteresevaluados 9

METODOSESTADÍSTICOS 10

Estimaciónde varianzasy covarianzas lO

Estimaciónde efectosy accióngénicade las mutaciones 14

-RESULTADOS 17

DISTRIBUCIÓN DELA MEDIA DE LAS LINEAS 17

VARIANZAS Y COVARIANZAS DE MUTACION 23

ANÁLISIS DE LINEAS EXTREMAS 33

- DISCUSIÓN 39

HEREDABILIDADES DE MUTACIÓN .......... 39

CORRELACIONESDE MUTACION 42

45MEDIOS EXTREMOS

ÍNDICE II

ANALISIiS DE LÍNEAS EXTREMAS 47

- RESUMEN .... 55

- BIBLIOGRAFíA .... . 57

FIGURAS

1.- Distribucionesde lasdesviacionesde las mediasde las lineasparafecundidad .. 18

2.- Distribucionesde las desviacionesde las mediasde las lineas para viabilidad

huevo-pupa 19

3< Distribucionesde las desviacionesde las mediasde las líneasparaviabilidad

pupa-adulto 20

TABLAS

1.- Númerode lineas,generacionesy hembrasevaluadasen cadaambiente 10

2.- Lineasextremasevaluadas 15

3.- Parámetrosde las distribucionesde mediasparafecundidad 21

4.- Parámetrosde las distribucionesde mediasparaviabilidad huevo-pupa 21

5.- Parámetrosde lasdistribucionesde mediasparaviabilidad pupa-adulto 22

6.- Componentesde varianzade la fecundidad 23

7,- Componentesdevarianzade la viabilidad huevo-pupa. 24

8.- Componentesde varianzade la viabilidad pupa-adulto 24

9< Componentesde covarianzaentrefecundidady viabilidadhuevo-pupa 25

lo,. Componentesdecovarianzaentrefecundidady viabilidad pupa-adulto 25

II.- Componentesde covarianzaentreviabilidad huevo-pupay viabilidad pupa-

adulto 26

INI )ICI £ ¡III

12< Estimasde los parámetrosmutacionalesde la fecundidad 27

13< Estimasde los parámetrosmutacionalesde la viabilidad huevo-pupa .. 28

14< Estimasde los parámetrosmutacionalesde la viabilidad pupa-adulto .. 28

15.- Estimas de las covarianzasy correlacionesde mutaciónentre fecundidady

viabilidad huevo-pupa 30

16< Estimasde las co’varianzasy correlacionesde mutaciónentre fecundidady

viabilidad pupa-adulto 30

17< Estimasde las covarianzasy correlacionesde mutaciónentreviabilidad huevo-

pupay viabilidad pupa-adulto 31

18< Correlacionesentreambientesparafecundidad 32

19.-Correlacionesentreambientesparaviabilidad huevo-pupa 32

20.-Correlacionesentreambientesparaviabilidad pupa-adulto 33

21.-Efectosen homocigosisy heterocigosisde lineasextremassobrefecundidad .. 34

22< Efectosen homocigosisy heterocigosisde líneasextremassobreviabilidad

huevo-pupa 35

23< Efectos en homocigosisy heterocigosisde lineas extremassobreviabilidad

pupa-adulto 36

24< Estimasde la heredabilidadde mutaciónde caracteresmorfológicos 40

25< Efectocombinadode dosmutacionesen unamismalínea 54

-T

INTRODUCCIÓN

La importanciade la mutaciónen el mantenimientode la variabilidad genéticaen

poblacionesnaturalessobrelas que actúala selecciónnaturalha sido objeto de atención

crecienteen las dos últimas décadasdesdeel punto de vista teórico (revisionesen Bulmer

1989, Barton 1990, Hill 1990)y, sólo recientemente,desdeel experimental (Lynch 1988,

Mackay 1990).

En poblacionesde censofinito la magnitudde la varianzaen el equilibrio mutación-

selección-derivadependeen gran medidade la distribución conjunta de los efectosde las

mutacionessobreel carácterestudiadoy la eficaciabiológica (Keightley y Hill 1990). La

formade estadistribucióndependeasu vezde lacorrelaciónde los valoresabsolutosde los

efectos sobre caráctery eficacia y de las varianzas de las distribucionesmarginales,

linealmenterelacionadascon lasvarianzas(Vffi ) y covarianzas(cov~,)de mutación.

VARIANZA DE MUTACIÓN

Cuando los efectos génicos son aditivos la varianza de mutación expresala

aportaciónde nuevavarianzagenéticapor generacióndebida a mutación(Lynch 1988).

Este parámetrodependedel númerode loci en los que puedenaparecermutacionescon

efecto sobre el carácter (n), la tasa de mutación por locus (?~, que se supone lo

suficientementepequeñaparaque no segreguena la vez másde dos alelos por locus)y la

mediade los cuadradosde los efectosgénicosde las mutacionessobreel carácter[E(a2)],

segúnla expresión(Hill 1990)

IN1R()])IJCCiON 2

V =n~~~E(a2)

Normalmentepara favorecer la comparaciónentre estimas que correspondena

diferentescaractereso especiesseexpresala varianzade mutaciónen forma adimensional

como heredabilidad de mutación (h1Q) dividiéndola por la varianza ambiental. La

información experimentalque se posee es muy escasay prácticamentese restringea

Drosophila melanogaster y dentro de estaespeciea caracteresmorfológicos. Paraéstos

últimos las estimasoscilanalrededorde i0~3 (Mackay y col 1 992b, Santiagoy col 1992,

Lópezy López-Fanjul1993, Mackayy col. 1994). La información sobreheredabilidadesde

mutaciónde caracteresligados a eficaciabiológicaes incluso más escasa.En Drosophila

melanogasterse han propuestovalores entorno a i0~ para viabilidad huevo-adulto al

reanalizardatosde Mukai y col, y Onnishi (Lynch 1988>.RecientementeHouley col (1994)

han comunicadoestimasde la heredabilidadde mutaciónde caracteresligados a eficacia

biológica en el rango (0,8 - 3,7) x ío’~. Houle y col. (1992) obtuvieron estimasde la

varianzade mutaciónde la propiaeficaciaentrei o” y 1 o-~ (en tantoporuno).

Otra forma de tipificar la varianza de mutación consiste en expresarlacomo

coeficientede variaciónmutacionalLCV(Vm)] (Houle 1992).Las estimasde esteparámetro

en la literaturaparacaracteresmorfológicosen Drosophiiamelanogaster,en porcentajes,

semuevenen el rango 0,1 - 0,7 (Santiagoy col. 1992, Lópezy López-Fanjul1993). Para

caracteresligadosa eficacia los valoresoscilanentre 1,32 y 4,45 (calculadosa partir de los

datosde Houle y col. 1994).

— ——......——...T.,—...—————..—,——.. ——

INFItOIMJCCIÓN 3

Hay que tener en cuentaque todos los valoresexpuestossuponeninfraestimasdel

valor real ya que sebasanen el modelo infinitesimal y no tienenen cuentala pérdidade

mutacionescon efecto deletéreocomo describenKeightley y col. (1993). Dicha pérdida

serámayor en los caracteresrelacionadoscon la eficaciaque en los morfológicos.Por otra

partela magnituddel sesgotambiéncambiarásegúnel métodoexperimentalseguido.Así un

menor censo efectivo hará que la importancia de la deriva sea mayor y la fijación de

mutacionesdeletéreasmás probable(Keightley y col. 1993). La pérdida de mutantes

deletéreossepuedeminimizar acumulandolas mutacionesfrentea un cromosomacon una

inversión con lo que quedanprotegidasde la acciónde la selecciónnatural; en estoscasos

habráqueintroducir factoresde correcciónya que no setiene en cuentatodoel genomio

sino sólo un cromosoma.Tambiénhay queteneren cuentael tipo de mutacionesque se

acumulanporquealgunostipos de mutacionesinducidas,como puedenser las producidas

por elementosP, suelen presentarun efecto medio superior al de las mutaciones

espontáneas(Mackay1992a).

COVARLXNZA DE MUTACIÓN

La pleyotropíaes interesantea la hora de determinarel sino de las mutacionesen

una población ya que si existepleyotropíaantagónicaentredos componentesde eficacia

puede que se mantengan mutaciones con efectos deletéreos sobre uno de ellos

compensándosecon su efectopositivo sobreel otro (Lande 1980, Rose 1982>. De forma

análogaa lo visto en el apartadoanteriorparala varianza,la covarianzagenéticadebidaa

nuevamutaciónse mide atravésde la covarianzade mutacióncalculadasegúnla expresión

(Hill 1990)

“1

INTR()DI.JCCION 4

A (ab)coy ~n—E2

donde E(ab) es la media de los productosde los efectosde una mutación sobredos

caracteresdeterminados.La forma habitual en la literatura de expresarla covarianzade

mutaciónescomo correlaciónde mutación(pa). ParacaracteresmorfológicosSantiagoy

col. (1992)encuentran correlacionespositivas o no significativas (0,35 - 0,88). En estecaso

hay queteneren cuentaquelos caracteresmedidosestántodos relacionadoscon el tamaño

corporal. Sin embargo las correlacionesde los caracteresmorfológicoscon la eficacia

biológicaparecensernegativas(-0,39 , -0,37) y mutacionesde efecto grandesobreestos

caracteresson deletéreaso incluso letales(Mackay y col. 1992a, Santiagoy col. 1992,

Lópezy López-Fanjul 1993). Paracaracteresligados a eficacialos valorespropuestosson

muy disparesen signo y magnitudoscilandoentre-0,92 y 0,82 (Mukai y Yamazaki 1971,

Simmonsy col. 1980, Honle y col, 1994).

Al igual que ocurre con las estimas de heredabilidadesde mutación los valores

calculadospara la correlación de mutación estarán infraestimadospor la pérdida de

mutacionesincondicionalmentedeletéreas.Porotrapartela acumulaciónde mutacionesque

muestrenpleyotropíaantagónicatenderáa hacernegativoel valor dela correlación.

DISTRIBUCIÓN DE EFECTOS

Los experimentos realizados sugieren que la distribución de efectos de las

mutacionesesleptocúrticay asimétrica(de signo variablepara caracteresmorfológicosy

negativaparaviabilidad y eficaciabiológica),con unacorrelaciónintermediaentreel valor

absolutodel efecto del mutanteparacaracteresmorfológicosy eficaciabiológica (Mackay

INl’RO[)tJCCIÓN 5

1985,Mackay y col 1 992a,Santiagoy col 1992,Houle y col 1992, Lópezy López-Fanjul

1993, Mackay y col. 1994). Keightley (1994) estimé parámetrosde las distribucionesde

efectosde mutacionesque afectana viabilidad huevo-adultoaplicandométodosde máxima

verosimilitud a los datos de Mukai y col. (1972) y Ohnishi (1974). Sugiere que dicha

distribucióndebesermuy leptocúrticay que, aunqueproponelímites inferioresmoderados

para este parámetro,el mejor ajustese consiguecon valoresde curtosis que tienden a

infinito.

MUTACiONES INDIVIDUALES

Caballero y Keightley (1994) recopilan la información que sobre mutaciones

individualeshay en la literatura(Simmonsy Crow 1977, Mackay y col. 1 992a, Santiagoy

col. 1992, Lópezy López-Fanjul1993). La conclusiónque alcanzanesque las mutaciones

con efecto grande (mayor de 0,6 desviacionesfenotípicas), tanto espontáneascomo

producidaspor la inducciónde insercionesde elementosP, tiendena serrecesivas,mientras

queaquéllascon efectomediano(entre0,3 y 0,6 desviaciones)presentantodotipo de ación

génicaaunquela aditiva es la más frecuente.Debe recordarseque los datosconsiderados

correspondena mutacionescon efecto sobrecaracteresmorfológicosy viabilidad huevo-

adultoen I)rosophila melanogaster.

OBJETIVOS

Nuestro propósitoeraobtener informaciónsobre los parámetrosmutacionalesde

trescaracteresligadosa eficaciabiológica en Drosophiiamelanoga’derqueno habíansido

estudiadoshasta ahora (fecundidad, viabijidad huevo-pupay viabilidad pupa-adulto).

Trabajamoscon un conjunto de lineas consanguíneasderivadasde la misma población

— —-7-,..—--...——. -

IN1It()iMJCCK)N 6

homocigotaparatodos los cromosomasy mantenidasdurantemásde 100 generacionesde

tal maneraquelas diferenciasestablesentrelineaspodemosatribuirlas a mutacionesque se

hanfijado en cadaunadeellas.

Los datos obtenidospuedentratarsede dos maneras.Por una parte se pueden

analizarconjuntamentepara calcularestimasde varianzasde mutación(o covarianzassi

consideramosparejas de caracteresa la vez). Por otra parte se pueden estudiar

individualmente, línea a línea, con objeto de estimar el efecto y la acción génica de las

mutacionesfijadasen cadaunade ellascon respectoa los caracteresde interés.

Podría pensarseque el efecto negativo de las mutacionesdeletéreassobre los

componentesde eficaciabiológicasehacemayora medidaquesedeterioramásel ambiente

en el quedichoscaracteresse expresan.Si estofUera asíencontraríamosmayoresvarianzas

de mutaciónasociadasa mediosde calidad decreciente.Estaposibilidaddebecontrastarse

frente a la hipótesisnula, estoes, el efecto de las mutacionessobrelos componentesde

eficaciaesindependientedel medio.

Para verificar estashipótesisse estimaronvarianzasy covarianzasde mutaciónde

los tres caracteresque abarcael estudioexpresadosen el medio estándarde cultivo y en

otrostres restrictivos,caracterizadosporel aumentode la temperatura,de la concentración

de sal o de la dilución del medio pararebajarel contenidoalimenticio.

7

MATERIAL Y MÉTODOS

MATERIAL BIOLÓGICO

Or2anismo experimental y condiciones de cultivo

El experimentose llevó a caboutilizando la especieDrosophila melanogaster.Las

condicionesestándarde cultivo incluíantemperaturay humedadcontroladas(250C±1 0C y

40% + 0 1%, respectivamente)e iluminación constante.De estemodo el ciclo biológico

(huevo-larva-pupa-adulto)se completabaen aproximadamente10 días.La manipulaciónse

realizó en el laboratorioatemperaturaambienteusandoCO2comoanestésico.

El medio estándarde cultivo sepreparabapor cocción conteniendo,por litro de

agua,100 g de levadurade pan, 100g de azúcar,12 g de agar-agar,2,5 g de sal y 5 cm3 de

ácido propiónico (que actúacomo fungicida). Cuandola papilla se iba a utilizar para el

conteodehuevosse le añadían,despuésde la cocción, 24 gotas de colorantealimenticio

McCormickazul y otrastantasde rojo por litro parafavorecerel contraste.

También se obtuvieron observacionesen otras tres condiciones de cultivo que

diferían de la estándarúnicamenteen una de las modificaciones siguientes: 1) una

temperaturamáselevada(280C ±1 0C), 2) una mayor concentraciónde sal en el medio (20

g por litro de agua),3) un menoraportealimenticio (40 g de azúcar, 12 g de levaduray 8 g

de agar-agarpor litro de agua).En cualquierade estoscasoslos individuos examinados

nacierony sedesarrollaronen las condicionesde interés.

Los individuos semanteníanen tubos de vidrio (o 20 mm y lOO mm de altura)

MAtERIAl, Y MFIOIX)S 8

cuandosetratabade unasola parejareproductorao en botellasdebocaancha (o 35 mm)

de medio litro de capacidaden el casode variasparejas.En amboscasosse disponíaen el

fondounacapade medio de cultivo de unos20 mm de espesor.

Población base

Se usó la cepaisogénicaparatodos los cromosomasobtenidapor Caballeroy col.

(1991). A. partir de ella se iniciaron 200 lineasconsanguíneas(Santiagoy col. 1992). La

mitad (líneas B 1 a B 100) se ha mantenidodesdeentoncescon un sólo apareamiento

hermanox hermanapor líneay generación.La otra mitad (líneasCl a Cl 00) semantuvo

¡nicialmente por apareamientode dos parejas de dobles primos hermanos en cada

generacióny, a partir de la 47, por apareamientohermanox hermanade modo idéntico al

seguidoen las lineasB.

De cadauna de las líneassemanteníanademás,en cadageneración,dos tubos de

repuestoparaserusadosen casode que la parejatitular no tuvieradescendencia.

La población basese mantuvo paralelamentecomo línea control en ocho botellas

con un esquemacircular de apareamientoque asegurabaun censosuficientementegrande

(aproximadamente800 padrespotencialesporgeneración).Sin embargoparasu evaluación

setomaronindividuos que habíannacidoen tubos de una sola parejade padresformadaal

azar; de estamanerase aseguróque el desarrollode aquélloshabíatenido lugar en las

mismascondicionesde densidadde cultivo quelos individuosde las lineas,

La poblaciónisogénicallevabala mutaciónrecesivaparacolor de ojos “sepia” (se)

MATERiAl. Y MÉTODOS 9

en el cromosomaIII, comoindicadorde unaposiblecontaminacióncon moscasexógenas.

Caracteresevaluados

Se considerarontres componentesde eficacia biológica: fecundidad (número de

huevospuestospor unahembraduranteel séptimo díade vida adulta), viabilidad huevo-

pupa(porcentajede pupasobtenidasa partirde la puestaanterior)y viabilidad pupa-adulto

(porcentajedeadultosemergidosdeltotal depupasanterior).

La evaluaciónde los tres caracteresse realizó de la siguiente manera. Hembras

vírgenesde cuatro díasseapareabanindividualmentey al azarcon machosvirgenesde las

mismasedady línea. Dosdíasdespuéssetransferíacadaparejaa uno de los 24 alvéolos(0

16 mm) de unaplacade cultivo celularde materia!plástico,conteniendocadauno deellos

una capa de medio de cultivo coloreado. Se permitía la puesta durante 24 horas

transcurridaslas cualesse eliminaban los reproductorespara realizar el conteo de los

huevos.A continuación,con ayudade una espátula,sepasabael contenidode cadaceldilla

a un tubo de vidrio con el medio de cultivo frescopertinente.El númerodepupasy adultos

se contabaa los nueve y docedías respectivamente.Por datosanterioressesabeque, en

estaslineas y bajo las condicionesestándarde cultivo, el porcentajede moscasemergidas

despuésdel decimosegundodía era despreciable(menordel 1%). En algunade las otras

condicionesde cultivo consideradasla velocidadde desarrollodisminuyó,de maneraqueel

conteode pupasy adultosserealizó algunosdíasdespuésde lo habitual(hastalos catorcey

dieciochodías,respectivamente,en el casodebajoaportealimenticio).

MATERIAL Y MÉTODOS lO

MÉTODOSESTADÍSTICOS

Estimación dc varianzas y covarianzasde mutación

Se evaluaron simultáneamentelos tres caracteresen cada una de dos o tres

generacionesconsecutivas.El númerode generacionesen quesellevarona cabolos análisis

(J), el de lineas estudiadasen cadageneración(1) y el de hembrasevaluadaspor línea y

generación(K) aparecen,paracadaunade las condicionesde cultivo, en la Tabla 1.

TABLA 1

Númerodelíneas(1), generaciones(J) y hembrasevaluadaspor líneay

generación(K) encadauna de lascondicionesde cultivo consideradas

Condicionesde cultivo 1 J K

Estándar 176 3(104-106) 4

Alta temperatura 154 2(145- 146) 5

Alta concentraciónsalina 130 3(153- 155) 5

Bajo contenido alimenticio 113 2(160- 161) 5

La reducciónen el númerode líneasevaluadasen los diferentesambientesse debióa

variascausas,Porunaparte,a medidaque pasabanlas generaciones,eranmenoslas lineas

supervivientes(aproximadamentesepierdeunalíneacadatresgeneraciones).Porotraparte

hubo lineas que, a pesarde estardisponibles,no tite posiblemanteneren las condiciones

concretas(hasta16 lineasen el casodel medio diluido) o los datosobtenidosfueron muy

pocosy no seincluyeronparano desequilibrardemasiadoel modelo (hasta28 en el mismo

casode antes).

MA 1 ItRIAI Y MEiO1)OS II

Paracadacaráctery tipo de cultivo los datosseanalizaronsegúntécnicasestándar

de Análisisde Varianza.El modelo que seajustófije el siguiente:

Y¡jk =1~ ~g¡ +(Ig)¡¡ +Cijk

dondet esel efectode la línea i-ésima(i = 1, 1), g1 el efectode la generaciónj-ésima(j 1,

J), (lg)~j el efecto de la interacciónentrelos efectosde la línea i-ésima y la generaciónj-

ésimay e~Jk el error correspondienteal individuo k-ésimode la líneai-ésimaen la generación

j-ésima (k 1, K). Los efectos de línea y generaciónen este análisis factorial se

consideraronaleatorios.Tambiénse realizaronlos Análisis de Covarianzacorrespondientes

atodaslas parejasposiblesde caracteres.

Estos análisis permitían descomponerla varianza(covarianza)total en varianza

(covarianza)entrelíneas(y1,, coy1.), entregeneraciones(V<~, coy0), de la interacción(VLXC,,

covL~0) y dentrode lineasy generaciones(Vw, covw).

Partiendode una poblacióncompletamentehomocigotay suponiendoque todaslas

mutacionesson neutrasy aditivas, la varianzade mutación (Vm) puedeobtenersede la

fórmula

V1=2V E 2N (1 e~I]

(Lynch y Hill, 1986),dondet esel númerode generacionestranscurridohastala evaluación

—. ... — ..——. .——..,.—..1..—...—.—.,—.,.—

MAlERIAL. Y METOIX)S 12

y N el censoefectivode la línea. Seutilizó el mismovalor del censoefectivo paralas lineas

B y C ya que éstasúltimas se mantuvieronpor apareamientoentre hermanosduranteal

menos57 generacionesantesde comenzarel experimento(N = 2,5; Falconer1990). Para

tenerunamedidaadimensionalsesueleutilizar la heredabilidadde mutación(hm2), estoes,

Vm expresadacomo fracciónde la varianzaambientalestimadaporVw

h2 Vmm vw

De la misma manerase puedenobtenerlas covarianzasde mutación(covm) a partir

de la fórmulaanterior, sustituyendoV1. y Vm por coy1, y covm respectivamente(Hill 1990).

Así se calcularoncorrelacionesde mutación(Pm) entrecaracteres(1 y 2) como

Orn — covmVmx Vm2

Los errorestípicos aproximadossecalcularona partir de las técnicasde Análisis de

Varianza.Del propio análisistenemosque

MCL-MCLGVL~

V~ =MCW

dondeMCL, MCLG y MCW son las mediasde cuadradosentrelíneas,de la interaccióny

dentrode líneas.Tomandovarianzas

r.

MAIIRIAI Y MFTOI)OS 13

V(¾)=V(MCL) +V(MCLG

)

(JK)2

V(V~) =V(MCW)

En un modeloequilibradoy suponiendonormalidad

V(MCL) 2<MCL9

1+1

2(MCLG)2V(MCLG) =_________

2(MCW 9V(MCW) = [í.~I< —1)+21

Segúnla fórmulaaproximadade la varianzade un cociente

vIZ$ ~txQv(vL)±vÉv(vW)

Podemosasicalcularla varianzade la heredabilidadde mutacióncomo

v(h9=k2v [‘Ñ] 1

—2N [i e~1siendo k 1

Un procedimientosimilar se usó paracalcularlos errorestipicos de las covarianzas,

Los intervalos de confianzapara las estimasde las correlacionesse calcularonsegún el

MALERIAL Y METODOS 14

método de Fisher (Snedecory Cochran 1967). Todos los cálculos se realizaroncon los

datossin transformary usandoun error de tipo 1 de a 0,05.

En ocasionestambién se expresala varianzade mutación como coeficiente de

variaciónmutacional[CV(Vm)](Houle 1992),estoes

CV(Vm» Vm CV(VJX 2(1—1)

siendo1 el númerode líneasutilizado en el análisis.

Los datoscorrespondientesa hembrasque no pusieronhuevosse descartaron(y se

sustituyeronpornuevasobservacionescuandolas hubo)ya queno esposiblediscernirsi los

cerosseproducenpornula fecundidado porotrosmotivos.

Estimacióndeefectosy accióngénicade las mutaciones

Las líneas que mostraron medias extremas para cada carácteren condiciones

estándarfUeron objeto de un análisismásdetallado.Un total de 14 líneas(de dos a cuatro

lineasde cadacola de las distribucionesde las mediasde las lineasparalos trescaracteres)

frieron estudiadasentrelas generacione109 y 116. Las lineasescogidasparacadacaráctery

sentidose especificanen la Tabla2.

Aunque la elección se basó en un númeromuy pequeñode datos (12 por línea)

obtenidos en generacionesdiferentes, cl procedimiento se reveló como eficaz para

MAI}LRIAJ.. Y MEIOIX)S 15

determinarlas líneascon mayorefectosobrecadacarácter,ya quesólo en el casode la línea

CYO para fecundidad el efecto detectadocon posterioridad fue de sentido opuestoal

obtenidoen la primeraevaluación.

TABLA 2

Líneas en las queseestimaronlos efectosde las mutacionesen

homocigosisy heterocigosispara los caracteresseñalados

Fecundidad

B78

B86

CIO

C59

C70

Viabilidad huevo-pupa

CíO

C50

C52

B32

B33

B52

Viabilid4p5~pa-adulto

B32

C60

B42

B78

C74

El análisis se desarrollabade la siguientemanera.Se realizabancrucesrecíprocos

entrecada una de las líneas(P1) y la linea control (P0). A la siguiente generaciónse

evaluabansimultáneamentelos tres caracteresen las F1 recíprocas(50 individuos por cada

cruce reciproco) y en las lineas parentalescorrespondientes(100 individuos de la línea y

lOO del control).

Efecto

Positivo

Negativo

MATERIAL Y METODOS 16

La fecundidad se considerócomo una propiedadde la madre. Sin embargose

supusoque las viabilidadespodríanestarinfluidas tanto por el genotipode la madrecomo

porel de los hijos; por ello la fecundidadde los heterocigotossemidió como el númerode

huevospuestosporhembrasF1, mientrasquelas viabilidadescorrespondientesse refierena

la proporcióndepupaso adultosquesedesarrollanapartir de huevoso pupasF1.

Si consideramosque,en unalínea,todaslas mutacionesque afectanun determinado

carácterestánfijadasy que, por el contrario, no estánpresentesen el control, podemos

calcular los efectosen homocigosis(Li) y en heterocigosis(d) promediadossobre el

conjuntode todaslas mutacionespertinentesacumuladasen cadalinea como

p p ]ET.2Q11)+E.T.2Q50

)

2 E.T.(a)= 2

EJ.2 «j+E.T.2 ~

)

Se comprobóla significación(P < 0,05) de las estimasde a y d de forma separada

paracadacaráctersegúnelmétododecomparaciónsecuencialdeBonferroni(Rice 1989).

17

RESULTADOS

Todos los individuos evaluadosfrieron de fenotipo“sepia”, asegurandoasí que no se

habíaproducidocontaminaciónporpartede fuentesexternasen líneaalguna.Esto no anulala

posibilidad de que pudierahabersedadocontaminaciónentrelíneas. Sin embargoeí hechode

que las distintas líneascon mediasextremaspara caracteresmorfológicos(Santiagoy col.

1992; Lópezy López-Fanjul1993) o componentesde eficacia(estetrabajo)secomponende

maneradiferentecon respectoa sus efectossobrelos distintos atributos considerados,hace

pensarquetampocoestetipo de contaminacióntuvo lugar.

DISTRIBUCIÓN DE LA MEDIA DE LAS LÍNEAS

La distribuciónde las desviacionesde las mediasde las líneas,con respectoa la media

general en cadageneración,promediadassobre las dos o tres generacionesconsideradas,

aparecenen las Figuras 1 - 3 paracadacaráctery medio de cultivo. La media, varianzay

coeficientesdeasimetríay curtosisde cadadistribución semuestranen las Tablas3 - 5. La

población control sólo se evaluó en el medio estándarpero estosdatos no se obtuvieron

contemporáneamentea los de las líneasy, portanto, no son comparablescon ellosdadoque el

efectode generaciónresultóserimportante(Tablas6 - 8).

En el medio estándartodaslas distribucionesfrieron significativamenteasimétricas,en

sentido positivo para fecundidady negativo para las dos viabilidades. Esta observación

concuerdacon los resultadosde un análisis posteriorbasadoen un númerograndede datos

correspondientesa las lineasextremas,en los cualesseobservaque los efectossignificativos

en homocigosis para las viabilidades fueron siempre negativos,mientras que resultaron

- - -. ~~~~~7~~—-—.—

RES[JLI’ADOS 18

Frecuencia (%)

25

20

15

‘o

5

011 .9 .7 ~5 3 -1 1 3 5 7 9 II 13 15 17 19

Alta temperatura

...ii.iIiL

Frecuencia (%)

IIiuLIiui-.

25

20 —

.55

10

Alt. concentración jna~ 13 15

h.

25

20

15

lo

5

u0 ¡ ¡

II 0 7 5 .3

1 1II . usrl’ ¡ .

1 5 3 5 7 9 II II 15 12 lO

Bajo contenido alimenticio

FIGURA 1.- Distribución de las desviaciones de las medias de las líneas respecto a la

media general promediadas en las generaciones correspondientes

para fecundidad.

Frecuencia (%~

25

20

.55

lo

o-Ii ~ .7 .5 .3 .4 1 3 5 2 0 II ‘3 lO 17 lO

Estándar

Frecuencia (%>

RI{SIJI1ADOS 19

Frecuencia (%) Frecuencia 4%)

ulullilu mu ¡O •~;ii¡ii¡¡q¡¡ii,ii,i¡

-84 -58 52 -40 -40 34 -28 22 It 40

Estándar

iii Ii..lo

5—

-4 2 8 44 20 26 32

Frecuencia 4%)

I.IIIIII II¡ ¡¡1 liii ¡II..,0- - ¶¶T¶~ —a — •— —a———41.5511

.04SO.52.46-444.342622-i6.tO 4 2 04420 2632

Alta temperatura

Frecuencia 4%)

plilil liiilo

II¡ ¡ 5

I.11o

64 -58 -52 40 -40 -34 28 -22 .50 lO .4 2 0 .54 20 26 32

Alta concentración salina

mil’ 1-64 -56 52 -46 40 -34 -28 22 -‘6 .10 -4 2 0 14 20 20 32

Balo contenido aI¡mentcio

FIGURA2.- Distribuciónde las desviaciones de las medias de las líneas respecto a la

medíageneralpromediadasen las generaciones correspondientes

para viabilidad huevo-pupa (%).

lo

.55

lo.

5.

RESUIFADOS 20

rrecuencia ($6) Frecuencia (3G>

20 --

~1~~~~~~~

5.

4-4 -38 -32 -26 -20 -14 -8 2 4 10 lO 22 28

Estándar

Frecuencia ($6)

— — umulil ¡ ‘u’.44 35 -32 -20 -20 -14 -0 2 4 ‘0 16 22 28

Alta concentración salina

lo-.

6— ¡ II.—-44 -36 32 26 -20 -14 6 2 4 lO 6 22 28

Alta temperatura

Frecuencia ($6)

20

15

lo -

5-

-44 36 <02 ~ 3~ -‘4 0 -2 4 00 ‘6 22 28

Baje contenido alimenticio

FIGURA 3.— Distribución de las desviaciones de las medias de las líneas respecto a la

media general promediadasen las generaciones correspondientes

para viabilidad pupa-adulto (%).

20

‘5

10

20

‘5

lo

5 --

-—-—y-———-—

RESULTADOS 21

ser predominantementepositivosparafecundidad(Tablas21 - 23). El coeficientede curtosis

lite significativamentemayor que ceroparafecundidady viabilidad huevo-pupay no alcanzó

significaciónparaviabilidad pupa-adulto.

TABLA 3

Media (Y), varianza (y), coeficientes de asimetría (gv) y curtosis (g~)

de la distribución de Las medias de las lineas para fecundidad.

Condiciones Y y

Estándar 17,01 ±0,22* 13,70 1,09* 3,02*

Alta temperatura 20,271 0,47k 34,14 0,29 0,26

Alta concentraciónsalina 7,08+ 0,20* 4,97 0,88* 3,21*

Bajo contenido alimenticio 5,51 + 0,19* 4,28 1,21* 2,79*

pp <0,05

TABLA 4

Media (1), varianza (y), coeficientesde asimetría (gi) y curtosis (g9

de la distribución de las medíasde las líneas para viabilidad huevo-pupa(%).

Condiciones V gz

Estándar 73,83±Q74* 155,92 ~l,58* 4,83*

Alta temperatura 45,15+ 1,34* 277,15 -0,07 ~0,72*

Alta concentraciónsalina 57,65±1,13* 166,97 -0,07 -0,52

Bajo contenido alimenticio 47,96±1,29* 189,56 0,20 -0,12

~ ~i <0,05

RESUIFADOS 22

TABLA 5

Media (Y), varianza (y), coeficientesde asimetría (g~) y curtosis (g~)

de la distribución de las mediasde las líneaspara viabilidad pupa-adulto (%).

Condiciones 1 Y

Estándar 76,27±0,46* 62,35 ~0,39* -0,07

Alta temperatura 79,25±0,84* 107,37 ~O,88* 1,01*

Alta concentraciónsalina 81,89+ 0,81* 85,65 ~1,07* 2,22*

Bajo contenido alimenticio 72,85 + 1,58* 281,28 ~0,45* -0,23

~ ~><0,05

La fecundidadmedia aumentó (alrededor de un 20%) al hacerlo la temperatura

mientrasque disminuyó drásticamente(entre un 60 y un 70%) en los otros dos medios

considerados.En lo querespectaa la temperaturanuestrosdatoscoincidencon los de David y

Clavel (1969) que muestranel efecto de la misma sobre la fecundidad en Drosopinla

melanogaster,con un máximoen los 280 C y un fuerte descensopara temperaturas superiores

(revisiónen Ashburnery Thompson1978). La viabilidad huevo-pupadescendióacusadamente

en los tres mediosextremos(en un 20 - 40%). Sin embargola viabilidad pupa-adultosólo

sufrió ligeras variacionesrespectoal valor en medio estándar(en torno al 5%). Estos

resultadosponende manifiestoque el efectodepresivode cadauno de los mediosextremoses

diferentesegúnel carácterconsiderado.

Por otra parteseobservóuna correlaciónpositiva entrela varianzay la media enel

caso de la fecundidad,sin que se manifiesteclaramenteun comportamientoparalelo en los

componentesde viabilidad.

,,—----

RESUITAI)OS 23

El signo de las asimetríasno semodificó con el cambio de medio, circunstanciaque se

mantieneparatodos los caracterescon la excepciónde la viabilidad huevo-pupaen el medio

con baje contenido alimenticio (no significativamentediferente de cero). La curtosis

experimentóvariacionesmoderadasen magnitudy signo en los diferentesmedios,mostrando

valoresreducidosqueoscilanentre4,83 y -0,72.

VARIANZAS Y COVARIANZAS DEMUTACIÓN

Los componentesde varianzaque seobtuvieronde los análisispertinentesse muestran

en las Tablas 6 - 8, para cada uno de los medios considerados.También se dan los

componentesde covarianzaqueseobtuvieronen los análisisparatodaslas posiblesparejasde

caracteres(Tablas9 - 11)

TABLA 6

Componentes de varianzati de la fecundidad

Condiciones V1, y0 VLG

Estándar 7,86* 5,62* 543* 48,37

Alta temperatura 2 1,08* 354g* 10,41* 78,46

Alta concentración salina 2,74* 437* 1,79* 21,74

Bajo aporte alimenticio 1,47* 8,96* 3,27* 10,05

V~, V<~, Vu~ y Vw son, respectivamente,varianza entre lineas, entre generaciones, de la interacción

línea x generación y dentro de línea y generación. Los grados de libertad respectivos en las distintas

condiciones son: (175, 153, 129, 112), (2, 1,2, 1), (350,153,258, 112) y (1584, 1232, 1408, 778).

*= 0,05

——1 —.

RESULTADOS 24

TABLA 7

Componentes de varianza’ de la viabilidad huevo-pupa

Condiciones VL VG VLG

Estándar 88,63* -1,05 15,22 746,55

Alta temperatura 138,58* 23,99* 117,21* 799,61

Alta concentración salina 46,98* 21,43* 138,92* 969,35

Bajo aporte alimenticio 5 1,58* 155,28* 30,71 1062,63

a y1., V«, ~LC Y Vw son, respectivamente,varianza entre líneas,entre generaciones,de la interacción

línea x generacióny dentro de línea y generación. Los grados de libertad respectivos en las distintas

condicionesson: (175, 153, 129, 112), (2, 1, 2, 1), (350, 153, 258, 112) y (1584, 1232, 1408, 778).

*

p < 0,05

TABLA 8

Componentes de varianzat de la viabilidad pupa-adulto

Condiciones VL V0 VLG

Estándar 33,00* 27,21* 22,87* 226,62

Alta temperatura 44,22* 0,78 45,27* 320,05

Alta concentraciónsalina -8,30 6,31* 9549* 506,87

Bajo aporte alimenticio 153,07* 67,15* 18,55 609,40

V1~, V4, VLG y Vw son, respectivamente,varianza entre lineas, entre generaciones,de la interacción

línea x generacióny dentro de línea y generación. Los grados de libertad respectivosen las distintas

condicionesson: (175,153, 129, 112),(2, 1,2, 1),(350, 153, 258, 1l2)y(l416,944, 1122, 515).

* 1’ <0,05

~~1

REStJLTADOS 25

TABLA 9

Componentes de covarianza’ entre fecundidad y viabilidad huevo-pupa

Condiciones covL COVG COVLG covw

Estándar 6,48* 0,69* -4,91 47,73

Alta temperatura 8,55* 30,20* 453* 71,62

Alta concentración salina 3,37* 0,19 7,42* 23,17

Bajo aporte alimenticio 1,08* 3 7,66* 0,69 11,78

COVL, coy0, covLc y covw son, respectivamente, covarianza entre líneas, entre generaciones,de lainteracción línea x generacióny dentro de línea y generación. Los grados de libertad respectivosen las

distintas condicionesson: (175, 153,129,112>,(2, 1,2,1),(350, 153, 258, 112) y (1584,1232,1408,778).

* p <0,05

TABLA 10

aComponentes de covarnanza entre fecundidad y viabilidad pupa-adulto

Condiciones cov1~ covG covUG covw

Estándar ~l,77* -1l,08~ ~0,82* -10,56

Alta temperatura 0,60 7,79* 9,52* -10,98

Alta concentraciónsalina 0,39* 5,64* ~0,89* -3,89

Bajo aporte alimenticio ~l6,98* ~25,37* 0,75 ~2l,13

ja coy,,, coy0, coy80 y covw son, respectivamente,covarianza entre líneas, entre generaciones, de la

interacción línea x generacióny dentro de línea y generación.Los grados de libertad respectivosen las

distintas condiciones son: (175, 153,129,112), (2,1,2,1), (350, 153, 258,112) y (1416, 944,1122,515).

* <0,05

— .,-—-,v,.-.~--.

RESuLTADOS 26

TABLA 11

Componentes de covarianzati entre viabilidad huevo-pupa y viabilidad pupa-adulto

Condiciones coy1, coy0 coY1,0 covw

Estándar 1,67* 1,83* 3,66 -14,40

Alta temperatura 2,46 4,54* 29,88* -5,30

Alta concentraciónsalina ~4,32* .3,69* ~14,27* 21,00

Bajo aporte alimenticio ~12,35* ~96,75* 23,27* -10,43

c coy1,, cove,, covLt; y COVw son, respectivamente,covarianzaentre líneas,entregeneraciones,de la

interacción línea x generacióny dentro de línea y generación.Los grados de libertad respectivosen las

distintas condicionesson: (175,153, 129, 112), (2,1,2, 1), (350,153,258,112) y (1416,944,1122,515).* <0,05

Todos los componentesde varianzaentrelíneasresultaronsignificativos, a excepción

del correspondientea la viabilidad pupa-adultoen alta concentraciónsalina en que unamedia

de cuadradosde la interacciónmuy alta dio lugar a una estimadevarianzanegativa.Esto nos

confirma queexistendiferenciasentrelas líneasdebidoa la fijación de distintasmutacionesen

algunasde ellas. La varianzaentregeneracionesfUe generalmentesignificativa poniendode

manifiestoun efecto,avecesimportante,de las circunstanciasambientalesespecíficasde cada

generaciónen la expresióndelos caracteres,

El componenteentre lineas en los análisis de covarianzasfue significativo, en medio

estándar,paralas tres parejasde caracteresposibles.La significaciónsemantuvoen los otros

medioscon la excepciónde la alta temperatura,en que las covarianzasentrefecundidady los

doscomponentesde la viabilidad no resultaronsersignificativamentedistintosde cero.

RESIJI>TADOS 27

En los mediosextremoslos componentesde la interacciónlíneax generación(varianzas

y covarianzas)fueron casi siempresignificativos,situaciónque no semodificó al repetir los

análisisconlos datosde viabilidad transformadosporel arcoseno.

A partir de las varianzasentre lineas se calcularon las estimas de las varianzasde

mutacióny sus errorestípicos queaparecenen las Tablas12 - 14 junto a las correspondientes

heredabilidadesde mutacióny coeficientesde variaciónmutacional.

TABLA 12

Estimasde las varianzas (Vm), heredabilidades(h2~) y coeficientesdevariación

mutacionalesICV(Vm)] de la fecundidad (+ error típico).

Condiciones Vm x103 h2~1 xlO

4 CV(Vm) (%)

Estándar 39,68 + 773* 8,20 + 1,62* 1,17+ 0,06*

Alta temperatura 75,30 + 14,92* 9,60 + 1,94* 1,35 + 0,08*

Alta concentración salina 9,26 + 2,16* 4,26 + 1,01* 1,36 + 0,08*

Bajo contenido alimenticio 4,75 + 2,18 4,72 + 2,18* 1,25 + 0,08*

Estimasde la varianza ambiental (Vw): esUndar (48,37),alta temperatura (78,46)alta concentración

salina (21,74) y bajo contenido alimenticio (10,05).*

I~ <0,05.

RESIJI;lADOS 28

TABLA 13

Estimasde las varianzas (Vm), heredabilidades(h2~) y coeficientesde variación

mutacionalesICV(V,iI de la viabilidad huevo-pupaQE error típico).

Condiciones V,~ xiO3 h2m x104 CV(VW) (%)

Estándar 447,63+ 88,02* 6,00 + 1,20* 0,91 + 0,05*

Alta temperatura 449,94 + 126,52* 6,19+ 1,60* 1,56 + 0,09*

Alta concentración salina 158,71 ±76,95* 1,64± 0,80* 0,69±0,04*

Bajo contenido alimenticio 166,40+ 99,29* 1,57 + 0,94* 0,85 + 0,06*

“Estimas dc la varianza ambiental (Vw): estándar (746,55), alta temperatura (799,61)alta concentración

salina (969,35)y bajocontenido alimenticio (1062,63).

* <0,05.

TABLA 14

Estimas de las varianzas (V11), heredabilidades (hk,) y coeficientes de variación

¡nutacionales ICV(Vm)] de la viabilidad pupa-adulto (+ error típico).

Condiciones ¾,,x103 h2m xlO4 CV(Vn,) (%)

Estándar 166,66+34,72* 7,35 + 1,56’~’ 0,54+0,03*

Alta temperatura 157,96±50,25* 4,94 + 1,59”’ 0,50±0,03*

Alta concentración salina <0 <0 <0

Bajo contenido alimenticio 493,76+ 118,51* 8,10+ 2,01* 0,96±0,06*

Estimas de la varianza ambiental Ww): estándar (226,62),alta temperatura (320,05)alta concentración

salina (506,87)y bajocontenido alimenticio (609,40).

* p <04)5.

RI%SUl.;UADos 29

El valor de lavarianzade mutaciónde los trescaracteresconsideradosno semodificó,

en general,al realizarel experimentoen una temperaturasuperior,mientrasque se redujo

considerablementepara todos los caracteresen los restantesmedios. La única excepción la

constituye la estima de varianza de mutación de la viabilidad huevo-pupa en medio con bajo

contenidoalimenticio.

Al tipificar las varianzas de mutación observamos que las correspondientes

heredabilidadesde mutaciónpresentanun comportamientosimilar al referido anteriormente,

aunquemásatenuado.Lasestimas(paratodoslos caracteresy medios)oscilanentre4,3 x

y 9,6 x io~ (exceptoparaviabilidad huevo-pupaen alta concentraciónsalinay bajo contenido

alimenticio en quees 1,6 x io~ en amboscasos).

La homogeneidades aun mayor si expresamoslas varianzas de mutación como

coeficientesde variación mutacional,oscilandotodas las estimasentre0,5 y 1,6, de manera

que el efecto del cambio de medio prácticamentedesaparece.Esto es claro en el caso de

fecundidady solo encontramosdiscrepanciasparaviabilidad huevo-pupaen alta temperaturay

para viabilidad pupa-adultoen medio diluido (debido a una varianzade mutación mucho

mayor)-

También se calcularon las covarianzasy correlacionesde mutación para todas las

parejasde caracteresposibles que, junto a sus errores típicos o intervalos de confianza,

aparecenen las Tablas15 - 17.

RESIJLrADOS 30

TABLA 15

Estimasde las covarianzas(coy»,) y correlaciones(Pm) de mutación entre

fecundidad y viabilidad huevo-pupa QE error típico o intervalo de confianza).

Condiciones cov.,,xlO<0 Pm

Estándar 32,74 ±4,85* 0,25 (0,10 , 0,38)*

Alta temperatura 30,91 + 9,33* 0,16(0,00,0,31)*

Alta concentraciónsalina 11,39+ 3,40* 0,30 (0,13 , 045)*

Bajo contenido alimenticio 3,48±J,39* 0,12 (-0,06,0,30)

Estimas de la varianza ambiental para cada carácter (Vw): estándar(39,68x io~ y 447,63x 10~), alta

temperatura (7540 x i0~~ y 449,94 i 10<0> alta concentraciónsalina (9,26 x ío~ y 158,71 x 10<0) y bajocontenido alimenticio (4,75 x IO~ y 166,40x 10<0).

*

p < 0,05.

TABLA 16

Estimas de las covarianzas(covm) y correlaciones(p»,) de mutación entre

fecundidad y viabilidad pupa-adulto (+ error típico o intervalo de confianza).

Condiciones cov,.x103 Pm

Estándar -8,93 + 1,69* -0,11 (-0,25 , 0,04)

Alta temperatura 2,13 +2,15 0,02 (-0,14,0,18)

Alta concentraciónsalina 1,32 + 0,21*

Bajo contenido alimenticio ~54,76±9,00* -1,13

Estimas de la varianza ambiental para cada carácter (Vw): estándar (39,68x 10~’ y 166,66x 10<0), alta

temperatura (75,3<) x 10<0 y 157,96x 10<0) alta concentración salina (9,26 ~ 10<0 y no calculada) y bajo

contenidoalimenticio (4,75 x 10<0 y 439,76x 10<0).

* ~;<0,05.

RISstJUrADos 31

TABLA 17

Estimasde las covarianzas(cov~)y correlaciones(Pm) de mutación entre viabilidad

huevo-pupay viabilidad pupa-adulto (+ error típico o intervalo de confianza).

Condiciones covmxlO<0 Pm

Estándar 8,46+1,23* 0,03 (-0,12,0,18)

Alta temperatura 8,77 + 8,99 0,03 (-0,13 , 0,19)

Alta concentraciónsalina ~l4,60±3,l9*

Bajo contenido alimenticio -39,85+ 444* -0,14(-0,32,0,05)

Estimasde la varianza ambiental para cada carácter (Vw>: estándar (447,63x 10<0 y 166,66x 10~), alta

temperatura (449,94x y 157,96x ¡(>3) alta concentración salina (158,71x jo<0 y no calculada) y bajo

contenido alimenticio (166,40 ti 10<0 y 439,76 ti 10~~).

*

p < 0,05.

Las correlacionesde mutación entre fecundidad y viabilidad huevo-pupafueron

positivasen todoslos mediososcilandolas estimasentre0,16 y 0,30. El restode correlaciones

fUe de menormagnitud(entre0,03 y -0,14)excluyendoel elevadovalor de lacorrelaciónentre

fecundidady viabilidad pupa-adultoen mediodiluido,

Se repitieronparael medioestándartodoslos análisiseliminando los datosde las líneas

en las que sehabíadetectadoefectosignificativo paracadacarácter.Los resultadosno difieren

sensiblementede los obtenidoscon todo el conjunto(datosno mostrados).

RESULTADOS 32

Se calcularon las correlacionesde mutación para todas las posibles parejas de

condicionesde cultivo en los tres caracteresqueabarcael estudio.Los resultadosaparecenen

las Tablas18 - 20.

TABLA 18

Correlaciones de mutación entre los diferentes ambientes

consideradospara fecundidad

AT ACS BCA

E 0,2415* ~0,5981* 0,2359*

AT -0,0649 0,4097*

ACS -0,1645

* II < 0,05

E = Medio estándar

ACS = Alta concentraciónsalina

AT = Alta temperatura

BCA = Rajo contenido alimenticio

TABLA 19

Correlacionesde mutación entre los diferentesambientes

consideradospara viabilidad huevo-pupa

AT ACS BCAE -0,0995 0,1587 0,1469

AT 0,4020* 0,2326*

ACS 0,8334*

* p <0,05

E = Medio estándar

ACS = Alta concentración salina

-.-..-—..-—.-.- —...——..,.——I.--,.

AT = Alta temperaturaBCA = Bajo contenido alimenticio

RJLSIILIAIX)S 33

TABLA 20

Correlacionesde mutación entre los diferentes ambientes

consideradospara viabilidad pupa-adulto

AT ACS BCAE 0,1867* 0,4451*

AT -0,1083

ACS

* pcO,05

E = Medio estándar AT = Alta temperatura

ACS = Alta concentraciónsalina BCA = Bajo contenido alimenticio

En general las correlacionesresultanser positivasy de valor pequeño(=0,4) o no

significativamentediferentesde cero.Esto nos indica queel efectode las mutacionessobreun

mismo carácterevaluadoen distintos ambienteses considerablementediferente. Hay dos

excepcionesen que se obtienen valores altos (estándar- alta concentraciónde sal para

fecundidady alta concentraciónde sal - dilución) siendoel primeronegativo.

ANÁLISIS DE LAS LINEAS EXTREMAS

En las Tablas21 - 23 seencuentran,paracadacarácter,la mediade los individuos de la

línea (P,), del control (P0) y de las correspondientesF1 reciprocas. Con ellas se calcularon

estimasdel efecto en homocigosis(2a) y en heterocigosis(cl) que semuestran en las mismas

tablas en unidades de desviacionestípicas ambientales.

RE

SU

LTAD

OS

34

**

en*

y>rl

——

——

.‘

o6

06

**

**

*en

so—

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l—

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Los valoresde a significativos fUeron mayoritariamentepositivos parafecundidady

siemprenegativosparaambasviabilidades.Esto concuerdacon el signo de la asimetríade las

correspondientesdistribucionesde medias(Tablas3 - 5).

Para el cálculo de d se utilizó el valor promediode las dos F1 recíprocascuandoéstas

no diferían significativamenteentre si. Esto fue lo habitual en lineas con un valor de a

significativo parafecundidado viabilidad pupa-adultoy paratodoslos caracterescuandoa no

fue significativo. Peroenalgunoscasos,especialmenteparaviabilidad huevo-pupa,las medias

de las F, reciprocasdiferian siendocadaunade ellas similar a la de la líneade la que procedía

el machoparental.En estascondicionesd no secalculó porque su valor dependíadel tipo de

información utilizada (una de las F1 recíprocaso la mediade ambas).No se observóen las

líneas estudiadasdesviacióndel cociente sexual 1:1 que pudiera indicar la presenciade

mutacionesligadasal cromosomaY (Toro y Sánchez,sin publicar).

Los efectosen heterocigosisparalas dosviabilidadesnuncafueronsignificativos,pero

hay que tener en cuenta que los correspondientesa líneas con efecto en homocigosis

significativo para viabilidad huevo-pupa no pudieron ser calculados por lo expuesto

anteriormente.Por otro ladolos efectosen heterocigosisparafecundidadfuerongeneralmente

significativos incluso cuandoel valor de a no lo era. En la mitad de los casosla media del

heterocigotoestabaIbera del rango que delimitan las de la línea y el control. No se

encontraronindicios de dominanciadireccionalparacarácteralguno.

Se detectóun efectoen homocigosissignificativo paraun sólo carácteren seis de las

líneasy paradoscaracteresen otrasseis,normalmentefecundidady viabilidad pupa-adulto.En

experimentosanteriores se habían caracterizadolas líneas B52, B78, CíO y C59 como

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portadorasde mutacionesqueafectana caracteresmorfológicos(Santiagoy col. 1992; López

y López-Fanjul1993). Así la líneaC59 llevaunamutacióndeletéreade un efectomuy grande

sobree] númerode quetasabdominales(Sc) y quetasesternopleurales(1,4c); también tiene

efectos menoressobre longitud y anchurade ala (O,3G). El resto de las lineas portan

mutacionescon efectospequeños(0,2 - 0,4n)sobreel númerode quetasabdominales(B52 y

Cl 0) o sobreel dequetasesternopleuralesy la longitud de ala(B78).

39

DISCUSIÓN

REREDABILIDADES DE MUTACIÓN

La varianzade mutaciónes función de la tasade mutación,el númerode loci que

influyen en el carácter,la varianzade los efectosde mutaciónsobreel caráctery la eficacia

biológica y el grado de dominanciade las mutaciones.Su cálculo se llevó a caboparael

casode un modeloinfinitesimal con muchosgenesneutrosy de efectoaditivo aunque,en la

práctica,ningunade estassuposicionessecumple.

La probabilidad de fijación de mutaciones neutras en lineas endógamases

independientede la magnitudde su efectoy de su tipo de acción génica. En el caso de

mutacionesno neutrasla importanciade la selección ftente a la derivasereducesegúnlo

hace el censo efectivo de la población. Aunque éste es mínimo en nuestro caso, la

probabilidad de fijación de mutacionesdeletéreasse verá reducida y las letales serán

eliminadas.Keightley y col. (1993) estudiaronlas implicacionesen la estimade lavarianza

de mutaciónque conlíevael incumplimiento del modelo infinitesimal neutro. A partir de

datos de mutacionesinducidas por elementos P que afectan al número de quetasen

Drosophila (Mackay y col, 1992a)llegaron a la conclusión de que las heredabilidadesde

mutación basadasen el modelo infinitesimal estabaninfraestimadasen un factor que

oscilabaalrededorde tres, aunqueel sesgodependedel diseñoexperimental(siendoel de

subdivisiónen lineascon apareamientoentrehermanosel menossesgado)y, sobretodo,de

la existenciade mutacionesdeletéreasque tenganefectosobreel carácter.Así las estimas

para componentesde eficacia biológica estaránmás sesgadasque las correspondientesa

caracteresperiféricos.

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DISCUSIÓN 40

Con el mismo conjunto de líneasutilizado en este experimentose han realizado

estudiosde acumulaciónde mutacionesque afectan a diversoscaracteresmorfológicos

evaluadosen medio estándar(númerode quetasabdominalesy esternopleurales,longitud y

anchuradel ala; Santiago y col. 1992; López y López-Fanjul 1993). Las estimas de

heredabilidadde mutacióny coeficientede variaciónmutacionalque seobtuvieronen cada

casoaparecenenla Tabla24.

TABLA 24

Heredabilidadesde mutación(hQ)y coeficientesdevariación

mutacional ICV(Vm)] de caracteresmorfológico?

Carácter hQ ~1O-~

Número de quetasabdominales’ 0,8 - 12,3

Número de quetasesternopleuralesb 0,7 - 3,3

Longitud de alaC 2,6 - 2,7

Anchura de alije 1,3 - 1,5

Todoslos valores sonsignificativamente diferentesde cero(p < (1,05).b Estimas revisadas de Upezy Lópcz-Fanjul (1993).

Santiagoy col. (1992).

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Aun excluyendo una estima anormalmente alta para el número de quetas

abdominales(12,3 x 1 o~> las heredabilidadesde mutación de caracteresmorfológicos

oscilanen un rango (0,7 - 3,3) x uf’ superioral de los componentesde eficaciaobtenidas

en estetrabajo tambiénen medio estándar[(0,6 - 0,8)x 1W].

.....—---1-.--------

DISCUSIÓN 41

De lo expuestoal principio de la discusiónsedesprendeque la mayor magnitud de

las heredabilidadesde mutación de caracteresmorfológicos (Tabla 24) debe ser sólo

aparentey que las verdaderasheredabilidadesde mutaciónde caracteresligadosa eficacia

deben ser iguales o mayoresque las de caracteressemineutros.El hecho de que los

coeficientesde variaciónmutacionalpara caracteresmorfológicosseanmenoresdebeser

consecuenciadel materialexperimentalutilizado. La consanguinidadqueseha forzadoen el

mismo producedepresiónconsanguíneasiendo mayor la reducción de la media en los

componentesde eficacia que mostrarán coeficientes de variación. Sin embargo la

consanguinidadprovocamayor mido de desarrolloen los caracteresligados a eficacia

biológicacon lo quela varianzaambientalde los mismosserámayory, por tanto,menores

susheredabilidadesde mutación.

Mukai y colaboradoresy Ohnishi (referenciasen Lynch 1988y Houle y col. 1992)

estudiaronla acumulaciónde mutacionesque afectabanla viabilidad huevo-adultoen

cromosomasII de Drosophda melanogasterprotegidos de la acción selectiva natural

medianteuna inversiónen el cromosomahomólogo. Susestimasde varianzade mutación,

referidasa la totalidad del genomio, se encuentranen el rango 0,5 - 1 (en porcentaje)y,

aunquelos errorestípicosno pudieroncalcularse,sonsuperioresa las que se obtuvieronen

esteexperimentoen cualquiermedio (0,17 - 0,45 paraviabilidad huevo-pupay 0,16 - 0,50

paraviabilidad pupa-adulto).Estasdiferenciasno sonextrañasya queen el primer casolas

mutacionesse acumulabanprácticamenteen ausenciade selecciónnatural (sólo se eliminan

las mutaciones letales dominantes)mientras que en nuestro caso la selección natural

eliminará muchas más mutaciones.También se puede suponer que el número de loci

implicados en la determinación de la viabilidad huevo-adulto será mayor que el

DISCUSIÓN 42

correspondientea cualquierade las viabilidadesparcialesy, por tanto, mayor seráa su vez

el númerode lugaresen los que las mutacionespuedenocurrir. Con todo las estimasde

heredabilidaddemutaciónqueLynchcalañaconlos datosde Mukai y Ohnishioscilanen el

rango(1 - 6) x í05, unoo dosórdenesdemagnitudpordebajode las nuestras.Es evidente,

por tanto, que la varianzaambientalde los experimentosanterioresdebeser muy grande

(alrededorde 10 veceslavarianzaambientalquenosotrosencontramos).

Houle y col. (1994) realizaronun experimentosimilar a los de Mukai y col. y

Ohnishi, permitiendola acumulaciónde mutacionesen cromosomasJi de Drosophda

mekmnogastery midiendo posteriormentesu efecto sobrediversoscomponentesde eficacia

biológica (fecundidadtempranay tardía, longevidaden machosy hembras,eficaciaen el

apareamientotempranay tardía y producciónde pupas). A partir de las varianzasentre

líneasestimaronlas varianzasde mutaciónque en el caso de fecundidadtemprana,único

caráctercoincidente,fue 1,2, superiora la que nosotrosobservamos(0,4). La diferencia

podriadebersea las mismascausasqueinvocamosal referimosa los datosde Mukai y col,

esto es, mutacionescon efectos deletéreosgrandesque contribuirán a las estimas de

varianzade mutaciónen el experimentodeHouley col. perono en el nuestro.Tambiénfue

superior la estima de heredabilidadde mutación(1,8 x io3 frente a 0,8 x íO~) lo cual

implica que la varianzaambientalen el experimentode Houle y col eraaproximadamente

tresvecesmayorqueen el presentetrabajo.

CORRELACIONES DE MUTACIÓN

Las estimas de la covarianzade mutación obtemdasen expenmentoscomo el

nuestrodebenestar tambiénsesgadaspor el efecto de la selecciónsobrelas mutaciones

DISCUSIÓN 43

deletéreasque seseñalabaen el apanadoanterior. Ademásla selecciónactuarácon mayor

fuerza en contra de mutacionescon efectosdeletéreossobredos caracteresque cuando

aquellasmuestrenpleyotropiaantagónicao sólo tenganefecto sobreuno - De estamanera

las covarianzasde mutación estimadasseránmenoresque las realesy ademástenderána ser

negativas.

Seaceptacomúnmentequeparaeficaciabiológicala mayoríade las mutacionesson

deletéreas.Sin embargosu efectosobrelos diferentescomponentesde la propiaeficaciano

está determinado.Parececlaro que hay ciertas mutacionesde efecto grande que son

incondicionalmentedeletéreasparatodos los caracteresligadosa eficacia pero los efectos

de aquéllasque los tienen menoresno seránnecesariamentenegativos.La repercusiónde

estaúltima clasedemutacionessobrela estimade la correlaciónde mutaciónpuedequedar

enmascaradapor la contribuciónde las mutacionesde gran efectoresultandoen un valor

global positivo y grande. Comoya secomentóanteriormentela selecciónnaturaleliminará

en nuestraslíneasbuenapartede las mutacionescon efectoperjudicial sobreel carácterlo

que nos permite, aunquesea de maneraglobal, el estudio de las relacionespleyotrópicas

correspondientesa aquellasmutacionesque no son, a priori, incondicionalmentedeletéreas.

Las correlacionesque encontramosentretodaslas parejasposiblesde caracteresy en todos

los mediosson pequeñas(-0,14- 0,30),aunquesignificativamentediferentesde ceropuesto

que los correspondientescomponentesentrelíneasde las covarianzaslo sony, por tanto,

tambiénlo seránlas covarianzasde mutacton.

Houle y col. (1994) estudiaron las correlacionesgenéticas entre parejas de

caracteresque incluían cinco componentesde eficacia (fecundidad tempranay tardía,

DISCUSIÓN 44

longevidaden machosy hembrasy productividadde pupas)y una medida de la propia

eficacia, encontrandoque todas las correlacioneseran positivasy muy grandes.Hay que

teneren cuentaqueunainversiónen un cromosomapermitela acumulaciónde mutaciones

en suhomólogoen ausenciaprácticade selección.Deesamaneraseacumularánmutaciones

de efectograndee incondicionalmentedeletéreo,mutacionesde efectomedianoy aquéllas

con pleyotropía antagónica.Las mutacionesdel primer grupo tendrán una influencia

desproporcionadaen la magnitudy signo de las covarianzasde mutaciónque Houle y col.

estiman. En líneas consanguíneascomo las nuestras la probabilidad de fijación de

mutacionesaltamentedeletéreasesmuy bajay el comportamientoobservadoserádebidoa

mutacionesde menorefecto,responsablesprincipalesde la supervivenciao extinción de las

poblaciones(Lande1995).De estamaneralos experimentosbasadosen la acumulaciónde

mutacionesfrente a inversionesdaríanun mejor acercamientoa la distribuciónoriginal de

efectosde mutación,mientrasquelos estudiosconlíneasconsanguíneastendríanunamayor

relación con la varianzagenéticaencontradaen poblacionesnaturalesuna vez que la

selecciónnaturalha podidoactuar.

La misma argumentaciónpodría explicar las discrepanciasque Simmons y col,

(1980) encontraronal estudiarla correlacióngenéticaentrefecundidady viabilidad huevo-

adulto. Si el cálculo refería a nuevamutación las estimas eran positivas, pero el signo

cambiabaal tratarsede poblacionesnaturalesen equilibrio en las que la selecciónhabrá

tenido tiempo de actuareliminando las mutacionescon efecto perjudicial grande. Aunque

referido a una población natural Hiraizumi (1961) observó el mismo fenómenocuando

estimó correlacionesnegativasentrefecundidady tiempo de desarrollo.Sin embargoesta

correlacióncambiabade signo cuandose calculabaa partir de datosde individuos que

DISCUsIÓN 45

mostrabanvaloresbajos paraamboscaracteres,comocabriaesperarsuponiendoque éstos

fUeran portadoresde mutacionesincondicionalmentedeletéreasde efecto grande. De

cualquiermaneralas estimasde correlacionesgenéticasentrecaracteresligados a eficacia

biológica que recopilanRoff y Mousseau(1987) en Drosophila melanogasterson muy

heterogéneasen signo y magnitudcubriendotodo el rangode definición.

Aunqueno conocemosestimasde la correlacióngenéticaen poblacionesnaturales

para los caracteresque hemos estudiado,hay evidencias indirectas que sugieren una

pequeñacorrelaciónpositivaentrefecundidady viabilidad huevo-pupa(Garcíay col, 1994)

queconcuerdacon los resultadosobtenidosen esteexperimento.

MEDIOS EXTREMOS

La primeraconsideraciónque debemoshacerantesde estudiarlos datosobtenidos

en los mediosextremoseshastaquepuntolas condicionesde cultivo son restrictivasparael

correcto desarrollo de las lineas de Drosophila melanogasterutilizadas. La simple

observaciónde lasmediasde los caracteresen dichosambientesnosda ideade la desventaja

de los mismos,con disminuciónpronunciadade la viabilidad huevo-pupaen los tresmedios

y de la fecundidaden dos de ellos. El ascensode la fecundidaden elevadatemperaturaesun

hechohabitualmenteobservado(David y Clavel 1969)con un máximojusto en los 280 C.

Perola fecundidadsufreun bruscodescensosi esatemperaturase sobrepasa,por lo queno

parecíaprobableque pudiésemosmantenerlas líneasa valoressuperiores.De cualquier

maneraserealizaronpruebasa 290 C y 300 C en las que un alto porcentaje de parejas no

tuvo descendencia(> 50%) o teníanun númeropequeñode hijos, insuficientepararealizar

el análisisy mantenera la vezlas lineas. En el casode alta concentraciónsalinaserealizaron

pruebascon un medio que contenía25 g de sal por litro (ademásdel medio finalmente

DISCUSIÓN 46

usadode 20 g de sal por litro) en el queseobtuvo progenieen sólo un 20%de las familias.

Por último sellevaron a cabopruebascon dos mediosdiluidos: uno que contenía20 g de

azúcar,8 g de levaduray 8 g de agar-agarpor litro, en el que prácticamenteno emergieron

moscas,y el que finalmente seusó en el experimento.La constanciaen la media de ¡a

viabilidad pupa-adultoen los diferentesmediospareceindicar que la presión de los medios

extremosse ejerce fundamentalmenteen estadiode larva. Esto parecelógico ya que la

característicade dosde los mediosestudiadoses en unamodificaciónde la composiciónde

la papillaen la que se desarrollanlas larvasy del otro esun ascensode la temperaturaque

afectacríticamentea las propiedadesdedichapapilla. Unavez que sealcanzael estadode

pupa, en el que no hay una dependenciadirecta del medio alimenticio, la probabilidadde

emergenciaesaproximadamenteigual en los mediosextremosqueen el estándar.

La ideade que el deteriorodel ambienteen el que sedesarrollanlas moscashace

que el efecto de las mutacionesperjudicialessea mayor y, por tanto, también mayor la

varianzade mutaciónde los componentesde eficaciano pareceserciertacon respectoa las

mutacionesfijadasen las lineasconsanguíneascon efectosobreestoscaracteres.Salvoen el

casode fecundidaden el mediode alta temperaturay de viabilidad pupa-adultoen el medio

diluido, todaslas estimasde varianzade mutaciónen mediosextremosson comparableso

claramente inferiores a sus correspondientesvalores en medio estándar.Como se ha

subrayado anteriormente las mutaciones perjudiciales de gran efecto tendrán una

probabilidad de fijación muy baja en nuestro experimento y, por tanto, nuestras

conclusionesserefierenfúndamentalmenteaotro tipo de mutaciones,las quetienenefectos

perjudiciales menoresy las que muestranpleyotropía antagónica.Esto no descarta,sin

embargo,que la primera clasede mutaciones(de efecto grande)se comporte como se

sugeríaal principio. Las correlacionesde mutacióncorrespondientesa un mismo carácter

DISCUSIÓN 47

evaluadoen diferentesmedios fueron en generalpequeñas,poniendo de manifiestouna

Importanteinteraccióngenotipo - medio, de maneraque el efecto de una mutaciónde las

fijadas en nuestras líneas en dos ambientesdiferentes no tiene relación estrecha.La

dependenciadel efectode un determinadogenotipoen el ambientedebesermuy sensibleya

que, para los mismosmedio y carácter,hemosdetectadoen muchoscasosunacomponente

de la varianzade la interacciónlíneax generaciónsignificativa, indicativade diferenciasen

la expresiónde las mutacionesdebidasa diferenciasambientalesincontrolablesentreuna

generacióny otra. Estacircunstanciatambiénafectaa los datosde Houle y col. (1994)ya

que obtuvieronvaloressignificativos del componentede la interacciónlínea x bloqueaun

dentrode la mismageneración.

La expresióndiferencial del mismogenotipoen distintosambientesesunaconstante

experimental (Guptay Lewontin 1982, Suzukiy col. 1976,Tachiday Mukai 1985, Takano

y col. 1987). Incluso se hanpropuestomodelosteóricosparaexplicarel mantenimientode

la variabilidad genéticaque implican interaccionesgenotipo-ambienteen mediosvariables

(Mackay1981, Gillespiey Turelli 1989).

ANÁLISIS DE LAS LINEAS EXTREMAS

Los resultadosdel presentetrabajosugierenunaasimetriapositivade la distribución

de los efectosde las mutacionessobrefecundidady negativa para las dos viabilidades

consideradas.En I)rosophílamelanogastersehan encontradodistribucionesnegativamente

asimétricasde la viabilidad huevo-adultotantoen el análisisde cromosomasIII tomadosde

unapoblaciónnatural (Mackay 1985)como en el de cromosomas11 en los que sepermitió

la acumulaciónde mutaciones(revisión de Mukai 1985). Houle y col, (1992) también

DISCUSIÓN 48

encuentranuna distribución con asimetría negativa de la propia eficacia biológica en

cromosomasII de J)rosop/nla melanogaster. No conocemos la existencia de datos

comparablesen el caso de fecundidad.El patrón de asimetriasse mantuvo cuandolas

pruebasserealizaronen ambientesdesfavorables.

Podria pensarseque las asimetríasobservadasde las distribucionesde los efectosde

las mutacionesfueranun artefactoconsecuenciade la existenciade mutacionesde efecto

grande.Sin embargoésto no debeseraplicable a nuestrosdatos porqueeliminando del

análisislas líneasextremaslasasimetríasseguían,en general,manteniendoel signo.

El diseñoexperimentalseguidopodríaintroducir covarianzasambientalesdebido a

que, en cadalínea,todos los caracteresse evaluaronen individuos nacidosy desarrollados

en el mismotubo.Estacircunstanciasetuvo en cuentarealizandolas medicionesen másde

una generación,con lo que el efecto de tubo quedaenglobadoen el componentede la

varianzade la interacciónlínea x generacióny no afectaal componentede varianzaentre

líneas, del cuál se obtiene la varianza de mutación, Otro problema inherenteal diseño

experimentalesque el mantenimientode las lineas se realiza sin control de la densidad

larvaria, En aquellostubosen quela viabilidad huevo-pupaseamásbajala densidadlarvaria

serámenory los individuos resultantestendránmayor tamañotendiendo,por ello, a poner

más huevos.De estamanerapodríaestablecerseuna correlaciónnegativaentre viabilidad

huevo-pupay fecundidadquepodríatraducirseen asimetríapositiva de la distribuciónde la

fecundidadde las lineassin que ello Iberareflejo de la existenciade mutacionescon efecto

positivo sobrefecundidad.Esteargumentoaceptaríala existenciade mutacionesde efecto

DISCUSIÓN 49

negativosobreviabilidady atribuiríala deteccióndeefectospositivassobrefecundidadaun

artefactoexperimental.

Prout y McChesney(1985)estudiaronel efectode la competiciónen estadolarvario

sobrela fecundidaden Drosophilamelanogaster.La conclusiónque extrajerones que se

encontraríauna correlaciónnegativaentreviabilidad huevo-pupay fecundidadpor las

razonesque se exponenmás arriba. Sin embargoesteefecto sólo se observócuandola

densidadera elevada(másde 150 huevospor 15 ml de medio de cultivo). Todasnuestras

líneasestánpor debajode ese nivel, incluso la línea B86 que tiene la mayor puesta(124

huevosen 4 días). Es por esto que descartamosque esta circunstanciaaltere de forma

importantenuestrosresultados.Estaideasevio reforzadaal observarqueen ningunade las

seis líneascon efectopositivo sobrefecundidadsedetectaronefectossignificativos sobre

viabilidad huevo-pupa.Cuatrode ellas tienen efectosobreviabilidad pupa-adultopero la

competenciano puedeserla causade su elevadafecundidadya que éstano actúaa nivel de

pupa.Tambiénhay que señalarque lacorrelaciónde mutaciónentrefecundidady viabilidad

huevo-pupafue significativamentepositiva, inclusoen condicionesextremasdondeel efecto

de la competiciónpodríasermásimportante.

Nuestrodiseñoexperimentalgarantizaque cualquierdesviaciónpermanentede la

mediade una línea con respectoa la del control sedeberáa la fijación de mutacionesque

afectanal carácterde interés.Ya quehanpasadoun númeroelevadode generacionesdesde

que se ifindaron las lineas, es muy probableque en cadauna de ellas haya más de una

mutaciónfijada con efectosobreun mismo carácter.Por ello los efectosen homocigosisy

heterocigosisestimadosen líneasextremasno sepuedanequiparara los efectosaditivos y

DISCUSIÓN 50

dominantesde una mutaciónúnica. Sin embargode los datospuedeextraerseinformación

individual sobreestasmutacionesdela forma queveremosa continuación.

En primerlugarhemosdetectadoefectosen homocigosispositivosy negativospara

fecundidadlo queindica que existenmutacionesqueafectanal carácteren los dos sentidos.

En el casode las viabilidadeslos efectosen homocigosissonsiemprenegativosy, poresta

razón, no podemosasegurarla existencia de mutacionescon efecto positivo (aunque

tampocodescartaría).Sin embargohay datos(Garcíay col. 1994)quepruebanla existencia

de alelos de efecto favorablesobreviabilidad huevo-pupasegregandoen una población

naturaldeDrosophdamelanogaster.

En segundolugar la aparicióndeefectosen heterocigosisdominanteso recesivoses

síntomade la fijación de al menosuna mutacióncon el mismo tipo de acción (aunque

algunacombinaciónde mutacionespuedasimular el mismo efecto global y no podamos

precisarel númerode mutacionesqueintervienen;Tabla 25). Esto escierto siemprequelos

efectosde las mutacionessobreun mismo carácterseanindependientes,esto es, que no

existanepistasias.Sehan descritoefectossinérgicosparaviabilidad (Mukai 1969; Simmons

y Crow 1977)aunquede escasaimportancia.Cuandoel efectoen heterocigosisesaditivo

tenemosla misma situaciónque en el caso de dominanciao recesividadya que alguna

combinaciónde mutacionesde acciónno aditivapuedenresultaren un efectoaditivo global.

No obstante,en poblacionesnaturalesde Drosophda melanogasterse han conseguido

respuestaspositivasa la selecciónartificial paraaumentode la puestatemprana(Rose1984)

y de la viabilidad huevo-pupa(Garcíay col. 1994) en pocasgeneraciones,lo queimplica la

existenciade aleloscon efectoaditivo parael caráctersegregandoen la poblaciónbase.En

DiSCUSIÓN 51

este orden de cosasMukai (1985) muestracomo la varianzaaditiva de la viabilidad

mantenidaen poblacionesnaturalesesmuchomayorquelavarianzadominante.

En tercerlugaraparecenefectosen heterocigosisparafecundidadde distinto signo.

Estoindicaquelos efectosdominantesde cadamutacióntambiéndebenserlo, aunqueno es

posibledeterminarel grado de dominanciadireccional. Para viabilidad huevo-pupano se

pudieroncalculasefectosen heterocigosisdebidoa que lasmediasde los cruzamientosF1

recíprocosdiferíansegúnlaprocedenciade los padres.Podríapensarseque estasituaciónse

debe a un fenómeno de “¡mprínting” pero, hasta ahora, en Drosophila sólo se ha

encontrado este comportamiento en genes homeóticos implicados en el desarrollo

embrionario(Kuhn y Packert1988; Paro 1990; Pelegri y Lehniann 1994). Una posible

explicación sería la aparición de mutacionesque afectasen a algún estadio de la

espermatogénesis,como las descritasporCastrillóny col. (1993)al inducir la transposición

de elementosP. Nuestrapoblación fije clasificadacomo Q o M’ para el sistemaP-M de

disgénesishíbrida y, por tanto, no sería muy probable la aparición de una de esas

mutaciones. El efecto negativo sobre viabilidad huevo-pupade estos mutantes sería

únicamenteconsecuenciade incluir huevos no fecundadosen el conteo de la puesta.

Recientemente(Vasuday col. 1995)hancaracterizadola mutaciónms<’3)K81’ y otrascinco

másen el locus K8 1 quehacenque los machoshomocigotospara la mutaciónproduzcan

espermatozoidesviablesquefecundanel óvulo peroque abortael desarrolloembrionarioa

nivel de la primeradivisión del cigoto o justo antesde eclosionarel huevo.De estamanera

la viabilidad huevo-pupade la progenie dependerádel genotipo del macho y será

independientedel de la madre,comoocurreen nuestroexperimento.Seha comprobadoque

.—.—---. ‘1

DISCUSIÓN 52

los mutantesen dicho locus no parecentenerotra manifestaciónfenotípicaque la ya

descnta.

Por último no se observaronpara viabilidad efectosen heterocigosismayoresen

valorabsolutoque suscorrespondientesefectosen homocigosis.Sin embargoestasituación

fue muy frecuenteparafecundidad(sietecasosde doce). En la Tabla 25 se examinanlos

efectosconjuntosde dos mutacionescon efectosen homocigosis2a y 2b sobreel mismo

carácter,dependiendodel tipo de accióngénicade cadauna y el signo de su efecto. Se

índica la accióngénicaaparente que observaríamosal evaluar una líneaportadora de las dos

mutaciones,un control libre de ellasy la F1 de ambos.Podemoscomprobarcómo la fijación

en la misma línea de dos mutacionesde signo contrario y con accionesgénicasdiferentes

puede resultar en sobredominanciaaparente. Por esta razón no seria raro que las

sobredominanciasobservadasparafecundidadsedebieranal efectoconjuntode dos o más

mutacionespuestoque es precisamenteen este carácterdondese ha podido establecerla

existenciade mutacionesconefectospositivosy negativos.Alguno de los casosen los que

no hay efecto significativo en homocigosis podría atribuirse a que los efectos de las

mutacionesfijadastenderíana anularse.

Aunquelos efectospleyotrópicosno puedenestudiarsecon rigor en nuestrosdatos,

ya que varias mutacionesque afectan a diferentescaracterespuedenestar fijadas en la

mismalínea, sin embargotambiénsepuedenextraeralgunasconclusiones.

Los casosen quedetectamosefectosignificativo en homocigosisparadoscaracteres

en la mismalínea frieron casi siemprepositivosparafecundidady negativosparaviabilidad

pupa-adulto. Esto concuerdacon las estimas de la covarianzade mutación que es

DISCUSIÓN 53

generalmentenegativaparaestosdoscaracteres.Parafecundidady viabilidad huevo-pupao

para ambasviabilidades solo hubo una línea con efecto sobre dos caracteres,siendo

negativo en ambos casos. Todas estasconsideracionesse pueden hacer extensivasal

conjuntode mutacionesfijadasen el experimento(no sólo a las analizadasindividualmente),

ya que los signosde las correlacionesde mutaciónno variancuandoeliminamosdel análisis

laslineascon efectosextremos.

I)ISCIJSIÓN 54

TABLA 25

Efecto combinado en una misma línea de dos mutaciones de efecto en homocigosis

(2a) a y b respectivamente que afectan al mismo carácter

Acción Resultado Doble niutante E1 Control

Dos mutaciones aditivas

+ + Aditivo

+ - Aditivo o sin efecto(a b)

Dos mutaciones dominantes

+ + Dominante

+ - Dominanteo sin efecto(a= b)

Dos mutacionesrecesivas

+ + Recesivo

+ - Recesivoo sin efecto

Una aditiva y otra dominante

+ + Dominanteincompleto

+ - a< 2b Sobredominante

a = 2b Recesivo

a> 2b Recesivoincompleto

y otra recesiva

Recesivoincompleto

+ - a> 2b Sobredominante

a 2b Dominante

a> 2b Dominanteincompleto

Una dominante y otra recesiva

+ + a < b Recesivoincompleto

a b Aditivo

a> b Dominanteincompleto

+ - Sobredominante

4- + Mutaciones en el mismosentido + - Mutaciones en

Una aditiva

+4-

AABB

a±b

a-b

a±b

a-b

a±b

a-b

a±b

a-b

a+b

a-b

a±b

a-b

sentido opuesto

AaBb

O

o

a+b

a-b

-(a+b)

-(a-b)

b

-b

-b

b

a-b

aabb

-(a+b)

-(a-b)

-(a+b)

-(a-b)

-(a+b)

-(a-b)

-(a±b)

-(a-b)

-(a+b)

-(a-b)

-(a±b)

-(a-b)

55

RESUMEN

A partir de la misma poblacióndeDrosophdamelanogaster,isogénicaparatodos

los cromosomas,sederivaronun conjuntode lineasindependientesque semantuvieronpor

apareamientoshermano x hermana durante más de 100 generaciones.Se evaluaron

contemporáneamentetres caracteresligados a eficacia biológica (fecundidad,viabilidad

huevo-pupay viabilidad pupa-adulto)en cuatroo cinco individuosdecadaunade 113 - 176

líneasdurante2 - 3 generacionessucesivas,tanto en las condicionesde cultivo estándar

como en otrostresambientesrestrictivos(alta temperatura,altaconcentraciónsalinay bajo

contenidoalimenticio).

Secalcularonlas varianzasy heredabilidadesdemutaciónde cadacarácter,asícomo

las covarianzasde mutacióny correlacionesgenéticasde todas las parejasposibles de

caracteres,en los cuatro ambientesconsideradosa partir de las respectivasvarianzasy

covarianzasentrelíneas.Las estimasde la heredabilidadde mutaciónoscilaronentre(1,57-

9,60) x ío4 y las de la correlaciónde mutaciónentre-0,14 y 0,30 (exceptuandoun valor

muy elevadoentrefecundidady viabilidad pupa-adultoen medio diluido). Estosvalores

debenserinfraestimasporquela selecciónnaturalhabráeliminado de nuestraslíneasbuena

partedelas mutacionesdeletéreasquehayanido surgiendo,en especiallas de efectogrande

e incondicionalmenteperjudicial sobrevarioscaracteres.

Todos los datos sugieren que, respecto del tipo de mutacionesque se han

acumuladoen las líneas, existe una pequeñacorrelación positiva entre fecundidad y

RESUMEN 56

viabilidad huevo-pupa.Menoresaunparecenlas correlacionesentrefecundidady viabilidad

pupa-adultoy entreambasviabilidades,siendonegativaen esteúltimo caso.

Las varianzasy covarianzasde mutación no sufrieron cambios apreciablesal

disminuir la calidaddel medio lo quedebeindicar quelas mutacionesdeletéreasqueno han

sido eliminadaspor la selecciónnaturalen nuestraslineasno tiendena acentuarsuefectoen

ambientesdesfavorables.Por otrapartelas correlacionesde mutacióncorrespondientesa un

mismo carácterevaluadoen diferentesmediosfueron en generalpequeñas,lo que indica

que las mutacionesimplicadastienen efectosconsiderablementedistintos en los medios

estudiados.

Las distribucionesde las desviacionesmediasde las líneas fueron generalmente

asimétricas:positivasparafecundidady negativasparaambasviabilidades(el signo de la

asimetríasemantuvoen los distintosmediosconsiderados).

Sólo en las condiciones estándarse estudiaroncon detalle las líneas que se

encontrabanen los extremosdelas distribuciones.Los efectosen homocigosissignificativos

frieron siempre negativos para las viabilidades pero mayoritariamentepositivos para

fecundidad, en consonanciacon el signo de las asimetrías de las distribuciones. Este

resultadoindica que en algunaslíneassefijaron mutacionesque aumentanla puesta.Los

efectosen heterocigosismostrarongradosde dominanciavariadosindicando la fijación en

las lineas de mutacionescon accionesgénicasde todo tipo, desde aditiva a dominanteo

recesiva,Estosúltimos efectosfueron tambiénvariadosen signo en el casode fecundidad,

aunque no se pudo determinarel grado de dominanciadireccional de las mutaciones

implicadas.

57

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