Genética de poblaciones y selección natural

Observaciones de Darwin

• En su finca:– Selección artificial

• En las islas Galápagos:– Picos de los gorriones

La teoría evolutiva de Darwin

• Los organismos producen organismos de su mismo tipo (especie).

• Los individuos de una especie tienen variaciones aleatorias en sus características (algunas son heredadas).

• En cada generación se produce mas progenie de la que puede sobrevivir.

• Debido a sus características físicas o su comportamiento, algunos individuos tienen mas probabilidad de sobrevivir que otros en la misma población.

• Por lo tanto, las poblaciones van a cambiar debido a la sobrevivencia y reproducción de aquellas variantes mejor adaptadas a las condiciones de su hábitat (selección natural).

Genética mendeliana

• Las características de los individuos pasan de los padres a la progenie en paquetes discretos (hoy les llamamos genes)

• Los genes existen en formas alternas (hoy les llamamos alelos)

Teoría evolutiva neoDarwiniana

• Teoría original de Darwin + conceptos genéticos modernos

Variaciones dentro de las poblaciones

• La selección natural actúa sobre las variaciones fenotípicas dentro de las poblaciones

• Las variaciones fenotípicas en los individuos de una población resultan de la combinación de los efectos de los genes y el ambiente.

Variaciones fenotípicas y genéticas en plantas

• Resultados de un experimento de transplantes hace mas de 70 años

• Una misma especie (Potentilla glandulosa) habitaba desde bajas hasta altas elevaciones exhibiendo diferencias morfológicas

• Transplantaron clones entre 3 elevaciones contrastantes

• Querían determinar si las diferencias morfológicas de las 3 poblaciones estaban determinadas por el ambiente o por su genética

Variaciones en varios grupos

• Estudios como el anterior tanto en plantas como animales han demostrado la existencia de variabilidad genética entre distintas poblaciones.

• Para entender como evolucionan los organismos conviene entender su genética poblacional.

Modelo Hardy-Weinberg

• Este modelo ayuda a identificar las fuerzas evolutivas que cambian las frecuencias de genes en las poblaciones.

• Cómo calcular las frecuencias de genes

• Dos alelos S y A

• Dominancia incompleta

• Los 3 genotipos se reconocen fenotípicamente.

Frecuencia de alelos

• Si en una población encontramos:– 81% con SS– 18% con SA– 1% con AA

• Frecuencia de S:– 0.81 + ½ (0.18) = 0.90

• Frecuencia de A:– 0.01 + ½ (0.18) = 0.10

Principio de Hardy-Weinberg

• En una población cuyos individuos se aparean al azar y no hay fuerzas evolutivas actuando las frecuencias de alelos permanecerá constante.

• Esperma S x huevo S = 0.9 x 0.9 = 0.81• Esperma S x huevo A = 0.9 x 0.1 = 0.09• Esperma A x huevo S = 0.1 x 0.9 = 0.09• Esperma A x huevo A = 0.1 x 0.1 = 0.01• En términos mas generales:• p2 +2pq + q2 = 1.0

Condiciones para equilibrio Hardy-Weinberg

• Apareamiento al azar• Ausencia de mutaciones• Tamaño poblacional grande

– En poblaciones pequeñas puede ocurrir deriva genética (cambio aleatorio en frecuencia de genes)

• No migración• Todos los genotipos con igual adaptabilidad

(“fitness”; probabilidad de sobrevivir y reproducirse)

Tipos de selección natural

• Selección estabilizadora: favorece a la condición promedio y desfavorece a las condiciones de los extremos

• Selección direccional: favorece mas a UNA condición de los extremos

• Selección disruptiva: favorece 2 o mas condiciones extremas

• Si se observa que no hay cambio en la frecuencia de alelos en una población a lo largo de varias generaciones, ¿significa eso que no ha habido selección natural?

Heredabilidad de características

• La selección natural actúa sobre los fenotipos pero se refleja sobre los fenotipos y genotipos.

• Si una característica no es heredable aunque sea seleccionada favorablemente no ocurrirá evolución.

• Heredabilidad = la proporción de la variabilidad fenotípica total atribuible a la variabilidad genética.

Cambios por azar

• Deriva genética – en poblaciones pequeñas eventos aleatorios pueden cambiar frecuencia de alelos drásticamente– Abeto de Chihuahua

• Menor variabilidad genética en poblaciones pequeñas

– Mariposa de Glanville• Alta probabilidad de endogamia (apareamiento

con parientes cercanos) reduce la variabilidad genética

Predicción

Resultados

¿Se sostiene la hipótesis nula?

Figure 04_07

Figure 04_09

Figure 04_17

Figure 04_20