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What is GENETIC DRIFT, Lecture notes of Evolutionary biology

Genetic drift is a mechanism of evolution in which allele frequencies of a population change over generations due to chance (sampling error). Genetic drift occurs in all populations of non-infinite size, but its effects are strongest in small populations.

Typology: Lecture notes

2020/2021

Uploaded on 04/27/2021

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La dificultad que existe para determinar de una manera precisa si se presenta el entrecruzamiento entre
las poblaciones. Contrario al modelo asumido por Hardy & Weibern, las poblaciones son finitas. Esto ha
llevado a intentar cruzas en el laboratorio de poblaciones diferentes para determinar el intercambio
genético potencial y, por lo tanto, decidir si se trata de la misma especie. El intercambio genético real
puede ser inexistente y en el laboratorio se eliminan no sólo aspectos geográficos de alopatría, sino
también otras barreras reproductivas de naturaleza etològica y ecológica. Habitualmente no se puede
probar esta compatibilidad repro- ductiva en la naturaleza, solamente inferirse con reglas relativamente
subjetivas (e.g. similitud morfológica), sobre todo en el caso de poblaciones alopátricas.
2) Cuando se da hibridación, de ocurrencia normal en plantas (Funk, 1985) y en ciertos animales como
en cánidos, salamandras, peces y moscas de la fruta, entre otros, no existe un aislamiento reproductivo
en el sentido de la definición, por lo que es sumamente difícil determi- nar las barreras reproductivas. La
hibridación en animales es más común de lo que se creía antiguamente; Templeton (1989) citó varios
casos de mamíferos en los que existe hibridación interespecífica, pero se mantiene la identidad
morfológica, ecológica, genética y evolutiva, por lo que sustentó que representan grupos biológicos
reales y merecen el status de especies. Grant (1981) consideró a éstos como casos de especiación
incompleta, por lo que no merecen la categoría de especies, sino de “semiespecies”. La existencia de
flujo génico interespecífico no implica para algunos el rompimiento de la independencia biológica de la
especie; sin embargo, para quienes piensan en la especiación como un fenómeno gradual sí se rompe la
identidad específica.
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La dificultad que existe para determinar de una manera precisa si se presenta el entrecruzamiento entre las poblaciones. Contrario al modelo asumido por Hardy & Weibern, las poblaciones son finitas. Esto ha llevado a intentar cruzas en el laboratorio de poblaciones diferentes para determinar el intercambio genético potencial y, por lo tanto, decidir si se trata de la misma especie. El intercambio genético real puede ser inexistente y en el laboratorio se eliminan no sólo aspectos geográficos de alopatría, sino también otras barreras reproductivas de naturaleza etològica y ecológica. Habitualmente no se puede probar esta compatibilidad repro- ductiva en la naturaleza, solamente inferirse con reglas relativamente subjetivas (e.g. similitud morfológica), sobre todo en el caso de poblaciones alopátricas.

  1. Cuando se da hibridación, de ocurrencia normal en plantas (Funk, 1985) y en ciertos animales como en cánidos, salamandras, peces y moscas de la fruta, entre otros, no existe un aislamiento reproductivo en el sentido de la definición, por lo que es sumamente difícil determi- nar las barreras reproductivas. La hibridación en animales es más común de lo que se creía antiguamente; Templeton (1989) citó varios casos de mamíferos en los que existe hibridación interespecífica, pero se mantiene la identidad morfológica, ecológica, genética y evolutiva, por lo que sustentó que representan grupos biológicos reales y merecen el status de especies. Grant (1981) consideró a éstos como casos de especiación incompleta, por lo que no merecen la categoría de especies, sino de “semiespecies”. La existencia de flujo génico interespecífico no implica para algunos el rompimiento de la independencia biológica de la especie; sin embargo, para quienes piensan en la especiación como un fenómeno gradual sí se rompe la identidad específica.

Siempre que hay movimiento de genes de una parte del área de distribución de una especie a otra hay flujo génico. El flujo génico puede ocurrir durante la colonización por nuevas poblaciones, porque los genes de una población que ha colonizado recientemente pueden ser una mezcla de los genes de otras dos poblaciones o más. Durante la expansión geográfica de una especie también hay flujo génico. La frecuencia de los alelos en las poblaciones se ven afectadas por migraciones, selección natural, selleccion sexual etc. Esto hace que las frecuencias de los alelos fluctúen de generación en generación de acuerdo a las ya mencionadas presiones evolutivas. El flujo génico tiende a reducir las diferencias genéticas entre poblaciones locales. Si no existe flujo génico, habrán diferentes alelos en diferentes localidades. En la ausencia de flujo génico, la deriva génica conducirá también a diferencias locales en las frecuencias alélicas. En 1931, Sewall Wright propuso un modelo simple del balance entre el flujo génico y la deriva génica. Este autor asumió la existencia de un gran número de poblaciones locales, cada una de ellas con N individuos, y asumió que en cada generación una fracción m de individuos eran reemplazados por un conjunto de individuos, escogidos al azar del resto de las poblaciones. Este es el famoso “modelo de islas” para la estructura poblacional. Se le conoce con ese nombre, porque se puede considerar que cada población se encuentra en una isla de un gran archipiélago: Wright demostró que la varianza entre las poblaciones para la frecuencia de un alelo, σ p^2 , es El modelo de Hardy-Weinberg supone el apareamiento al azar en poblaciones de tamaño infinito. Puesto que las poblaciones naturales tienen un tamaño finito, en cada generación hay un muestreo al azar de las gametas para formar la generación siguiente. Esto hace que las frecuencias de los alelos fluctúen de generación en generación. En consecuencia, La frecuencia de los alelos en las poblaciones se ven afectadas por migraciones, selección natural, selección sexual etc. En adición con las presiones evolutivas ya mencionadas, la deriva génica genera fluctuaciones en las frecuencias de los alelos fluctúen de generación en generación. La deriva genética es un mecanismo de evolución. Se refiere a fluctuaciones aleatorias en las frecuencias de los alelos de una generación a la otra, debido a sucesos aleatorios. La deriva genética puede causar que ciertos rasgos pasen a ser dominantes o desaparezcan de una población. Los efectos de la deriva genética son más pronunciados en las poblaciones pequeñas. Aparecen efectos de muestreo de una generación a la siguiente Ocurre evolución (cambio en la composición genética de la población) Los cambios en la frecuencia alélica ocurren al azar y no son adaptativos La ley de Hardy-Weinberg asume que la población es grande. Si un grupo reducido de individuos sobrevive a una catástrofe y a partir de estos se vuelve a repoblar toda la población, las

conjunto genético original. A esto se le conoce efecto como “cuello de botella “. Aun cuando la población se incremente luego a su tamaño original, una parte de la diversidad genética original se habrá perdido. Este efecto es común en muchas especies en peligro de extinción, donde puede existir una pérdida dramática de la variabilidad o hacer que estén excesivamente representados ciertos alelos. Efecto fundador El efecto fundador es la deriva génica ocurrida cuando un grupo reducido se separa de una población para fundar una población nueva. La deriva génica en estos casos es el resultado de muestreo de la población de origen, y una cierta cantidad de generaciones durante las cuales el tamaño de la nueva población permanece reducido. En los nativos americanos, el la ausencia del grupo sanguíneo B es probablemente producto del efecto fundador. Efecto cuello de botella En poblaciones que atraviesan una reducción drástica en su tamaño, pueden incrementarse las fluctuaciones aleatorias en las frecuencias alélicas. Aún cuando las poblaciones pueden recuperar su tamaño original, el efecto de la deriva durante el cuello de botella permanece. Volver al incio El efecto fundador Cuando una población se origina de uno o pocos individuos, los cuales se separaron por alguna razón de una población mayor, las probabilidades pueden producir que la frecuencia de aparición de ciertos alelos raros, sea diferente (y mayor) al de la población original. Muchas especies isleñas (como los famoso pinzones de Darwin en las Galápagos) o grupos humanos aislados, por ejemplo por causas tales como sus creencias religiosas, muestran un denominado efecto fundador. Así, en el grupo religioso Amish muchos individuos portan un alelo que produce polidactilia y enanismo. La colonia Amish desciende de unos pocos individuos, por casualidad uno de ellos debe haber sido portador del gen. Cuello de botella Reducciones drásticas del tamaño de las poblaciones causadas por desastres naturales o predadores pueden dar como resultado que por azar, los sobrevivientes representen solo una pequeña parte del conjunto genético original. Aún cuando la población se incremente luego a su tamaño original, una parte de la diversidad genética original se habrá perdido, este hecho llamado cuello de botella , es el problema de muchas especies en peligro de extinción. En estos grupos existe una pérdida dramática de la variabilidad, como en el animal mas veloz: los chitas. Por otra parte, puede hacer que estén excesivamente representados ciertos alelos. Un cuello de botella como en la población judía asquenazí donde la alta incidencia de la enfermedad de Tay-Sachs parece debida a un cuello de botella experimentado por esa población durante su

persecución en la Edad Media. La migración hacia o desde una población puede romper las diferencias genéticas entre poblaciones. Las mutaciones producidas en una población pueden distribuirse a otras poblaciones por la migración. Esto introduce nuevos alelos en las poblaciones. Estas reducciones drásticas del tamaño de las poblaciones causadas por desastres naturales o predadores pueden dar como resultado que por azar, los sobrevivientes representen solo una pequeña parte del conjunto genético original.