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Evolución de población
Fecha Revisado
Uno de los conceptos erróneos más frecuentes acerca de la evolución es que los organismos individuales evolucionan.
La selección natural actúa sobre los individuos pero el impacto evolutivo de la selección natural es solo visible en los cambios de una población a lo largo del tiempo.
Las poblaciones y no sus miembros individuales son las que evolucionan; algunos rasgos se vuelven más frecuentes dentro de la población, mientras que otros se hacen menos comunes.
La microevolución es el cambio de la constitución genética de una población de una generación a otra. Darwin no definió la evolución a esta escala.
Darwin encontró un mecanismo para el cambio en las especies con el
paso del tiempo. Sin embargo no dio una explicación satisfactoria del modo en que las variaciones heredables aparecen en las poblaciones, ni la manera en que los organismos transmiten estas variaciones a sus descendientes.
Las ideas acerca de la herencia en el tiempo de Darwin no podían explicar cómo se mantenían las variaciones hereditarias en las poblaciones.
A Darwin le faltó un modelo de herencia, alternativo al de la “mezclaˮ, que era el que se creía en sus tiempos, que pudiera sostener sus hipótesis.
💡 Gregor Mendel propuso la hipótesis que sostiene que los progenitores
transmiten sus rasgos mediante unidades heredables separadas (genes) qué conserva sus identidades en sus descendientes
7 de julio de 2024 10 34
Darwin nunca vio la publicación de Mendel (fue publicada luego de la muerte de Darwin) y estas no fueron comprendidas por los pocos científicos que le leyeron.
La contribución de Mendel a la teoría evolutiva no se apreció hasta medio siglo más tarde
Síntesis moderna
Con el trabajo de Mendel, que fue reconsiderado a comienzo del siglo XX, muchos genetistas pensaron que sus leyes de la herencia se oponían a la teoría de Darwin.
Darwin consideraba que la materia prima de la selección natural eran caracteres cuantitativos (largo del pelo, velocidad)
Mendel trabajo solamente con rasgos discretos que estaban o no estaban presentes en el individuo (color de flores).
Sin embargo los caracteres cuantitativos (ˮde Darwin“)se ven influidos por múltiples loci genéticos y los alelos en cada uno de estos loci siguen los patrones de las leyes de la herencia.
📍 Un^ locus , loci^ en plural; (del latín, lugar) es una posición fija en un
cromosoma, que determina la posición de un gen o de un marcador (marcador genético ).
🧬 Un^ alelo^ es cada una de las formas alternativas de un gen que
ocupan el mismo locus en los cromosomas homólogos.
La genética de poblaciones , que es el estudio de la forma en que las poblaciones se modifican desde el punto de vista genético a lo largo del tiempo, dio origen a lo que se denominó la síntesis moderna: una teoría basada en la selección natural de Darwin y las leyes de la herencia de Mendel enriquecida con aportes de muchos otros campos
📌 Un individuo homocigoto tiene dos^ alelos idénticos^ para el mismo
locus. Un individuo heterocigoto tienen dos alelos diferentes para el mismo locus
Cada alelo tiene una frecuencia (proporción) en la población.
leer el ejemplo del las flores rojas y blancas, pág 456
Muchos loci en el acervo genético tienen más que un alelo, esta variabilidad generalmente es menos fácil de cuantificar, que la del ejemplo de las flores, debido a que es posible que un alelo sea completamente dominante o los alelos no tengan efecto obvio sobre los fenotipos.
Teorema de Hardy-Weinberg
El teorema enuncia que la frecuencia de los alelos y los genotipos en el acervo genético de una población permanecen constantes de generación en generación, siempre y cuando solo trabaje la segregación mendeliana y la recombinación de los alelos.
El teorema de Hardy-Weinberg describe el modo en que la herencia mendeliana preserva la variación genética de una generación en las poblaciones siguientes que no está evolucionando.
📌 La preservación de la variación genética le proporciona a la selección
natural la oportunidad de actuar sobre varias generaciones
En el ejemplo de las flores las frecuencias de alelos en todos los gametos producidos por la población serán las mismas que en la población original.
Aunque los gametos contribuyen a la próxima generación de forma aleatoria las frecuencias de los alelos no se modifican
Equilibrio de Hardy-Weinberg
En un caso hipotético los individuos de una población no solo entregan sus gametos a la próxima generación aleatoriamente, sino que también se cruzan de forma aleatoria; es decir, todos los apareamientos macho-hembra son igualmente probables.
Esta población no solamente conservará las mismas frecuencias de alelos de una generación a la siguiente, sino que también las frecuencias de sus genotipos pueden predecirse a partir de la frecuencia de los alelos. Estas poblaciones están en un estado de equilibrio de Hardy-Weinberg
📌 Una población no necesariamente debe estar en equilibrio de Hardy-
Weinberg para que las frecuencias de sus alelos se mantengan constantes
Condiciones para el equilibrio de Hardy-Weinberg
El teorema de Hardy-Weinberg describe una población hipotética que no está evolucionando. Pero en las poblaciones reales, las frecuencias de alelos Y genotipos si cambian con el paso del tiempo.
Las siguientes son las condiciones para que ocurra un equilibrio de Hardy- Weinberg, es decir, no halla evolución
Tamaño de la población extremadamente grande : cuanto más pequeño sea la población, mayor es el papel que desempeñan las fluctuaciones aleatorias en las frecuencias de alelos de una generación a la otra (deriva genética) Ausencia de flujo génico : el flujo génico, la transferencia de alelos entre las poblaciones, puede alterar las frecuencias de los alelos. Ausencia de mutaciones : al introducir eliminar genes de los cromosomas, o al cambiar un alelo por otro coma las mutaciones pueden modificar el acervo genético Apareamiento aleatorio Si los individuos eligen de forma preferencial parejas con cierto genotipos, incluidos sus parientes, no se produce una mezcla aleatoria de los gametos Ausencia de selección natural : el éxito reproductivo y de supervivencia diferente de los individuos que tienen distintos genotipos alteran la frecuencia de los alelos
Genética de poblaciones y salud humana
La ecuación de Hardy-Weinberg puede emplearse para estimar el porcentaje de la población portadora de un alelo para una enfermedad hereditaria.
📌 En raras ocasiones un alelo mutante puede conducir el individuo que
lo posee a una mejor adaptación a su ambiente y facilitar el éxito reproductivo. Muchas veces podría empeorarlo.
Mutaciones que alteran el número o las secuencias
de los genes
Las mutaciones cromosómicas que producen deleciones , interrumpen o reorganizan varios loci al mismo tiempo, son casi con seguridad perjudiciales.
Sin embargo, cuando estas mutaciones dejan a los genes intactos, sus efectos en los organismos pueden ser neutros.
En casos raros como en las organizaciones cromosómicas son incluso beneficiosas
📌 La^ duplicación génica^ es una fuente importante de variaciones.
Las duplicaciones de segmentos de cromosomas, como otras mutaciones cromosómicas, son casi siempre perjudiciales. Pero fragmentos más pequeños de ADN se introducen generalmente en un genoma a través de la actividad de los elementos transponibles.
Pero cuando un segmento se duplica y no no tiene efectos graves, puede persistir durante generaciones para proporcionar un genoma expandido con nuevos loci que se reservan y que pueden tomar a su cargo nuevas funciones mediante otras mutaciones y la selección en el futuro. También pueden originarse nuevos genes cuando las porciones codificantes de los genes se mezclan en el genoma.
Los ancestros remotos de los mamíferos tienen un único gen para
detectar los olores, que se ha duplicado por medio de una variedad de mecanismos. Como resultado, los seres humanos actuales tienen cerca de 1000 genes receptores olfatorios y los ratones 1300
Tasas de mutación
Las tasas de mutación tienden a ser bajas en animales y plantas. Pero en los microorganismos y los virus, que tienen un intervalo corto entre generaciones, las mutaciones rápidamente pueden generar una variación genética.
Recombinación sexual
En las poblaciones que se reproducen sexualmente (eucariontes), la combinación sexual es mucho más importante que la mutación, considerando en una escala de tiempo de generación en generación, para producir las variaciones que hacen posible la adaptación.
Una población presenta miles de posibles combinaciones , y la fecundación reúne a los gametos de individuos que, probablemente, tienen diferentes antecedentes genéticos.
🧬 La reproducción sexual reordena los alelos en nuevas combinaciones
en cada generación
¿Cómo se altera la composición genética
en una población?
💡 Los tres principales factores que alteran las frecuencias de los alelos
y produce la mayor parte de las modificaciones evolutivas son la selección natural, la deriva genética y el flujo génico
Selección natural
El concepto de selección natural de Darwin se basa en el éxito reproductivo diferencial: “los individuos de una población presentan variaciones en sus rasgos heredables, y los individuos que tienen variaciones que le permiten adaptarse mejor a su ambiente tienden a producir mayor descendencia que aquellos con las variaciones que le hacen menos adaptadosˮ.
Cuando ocurre una catástrofe y unos pocos individuos quedan aislados de una población más grande, este grupo más pequeño puede establecer una nueva población, cuyo acervo génico no es un reflejo de la población original; esto se denomina efecto fundador.
💡 El efecto fundador se produce cuando unos pocos miembros de una
población colonizan un nuevo territorio.
Estos fundadores atraviesan un “cuello de botella de aislamientoˮ y representa unos acervo génico distinto, con diferentes proporciones de alelos que los pertenecientes a la población progenitora.
Flujo génico
Una población puede ganar o perder alelos mediante el flujo génico, el cual significa adiciones y/o sustracciones genéticas de una población debido al movimiento de los individuos o, gametos fértiles (en el caso de las plantas).
El flujo génico tiende a reducir las diferencias entre las poblaciones distantes. Si es suficientemente extenso, el flujo génico puede combinar las poblaciones vecinas en una única población con un acervo génico común.
📌 Los humanos se desplazan por el mundo con mucha libertad. El flujo
génico se ha convertido en un importante agente de cambio evolutivo en el humano.
¿Como la evolución aumenta la
adaptación de una población?
De todos los factores que pueden cambiar el acervo génico solo la
selección natural es capaz de adaptar la población en su ambiente.
Concepto previo El proceso de selección natural depende de la existencia de variación genética
Variación genética individual
La variación individual se refiere a las diferencias fenotípicas individuales como la apariencia la voz y el temperamento que distinguen a los individuos de una especie.
La variación individual se produce en las poblaciones de todas las especies. Los humanos podemos ver las diferencias que existen entre nosotros. Esa misma variedad ocurre en todos los animales
Darwin observó que las variaciones heredables son la materia prima de la selección natural. Las poblaciones tienen amplia variación genética que solo puede observar a nivel molecular.
⚠ No todas las variaciones fenotípicas son heredables. El fenotipo, es el
producto acumulado de un genotipo heredado y una multitud de influencias ambientales.
🧬 La heterocigosis promedio tiende a ser mayor que la variabilidad
nucleótidos esto se produce porque un gen puede estar constituido por miles de bases de ADN
Los seres humanos tienen relativamente poca variación genética en comparación con la mayoría de otras especies.
Variación entre poblaciones (distantes)
La mayoría de las poblaciones presentan variación geográfica , es decir diferencias entre los acervos genéticos de poblaciones separadas (geográficamente) o subgrupos de población
🌎 Dado que los factores ambientales, probablemente son diferentes de
un lugar a otro la selección natural pueden contribuir a la variación geográfica
Algún ejemplo de variación geográfica se produce como una clina , un cambio gradual de un rasgo a lo largo de un eje geográfico.
La selección natural permite la adaptación
en la evolución
La selección natural aumenta la frecuencia de cierto genotipos y adapta los organismos a su medio ambiente durante muchas generaciones.
Aptitud evolutiva
Aptitud Es la contribución que un individuo realiza al acervo genético de la siguiente generación, en relación con las contribuciones de otros individuos
Aptitud relativa son las contribuciones de un genotipo para la próxima generación en comparación con las contribuciones de genotipos alternativos para el mismo locus.
📌 La selección natural actúa sobre los fenotipos, no sobre los genotipos
La aptitud relativa de una alelo concreto depende de la totalidad del contexto genético de ambiental en el que se expresa.
🧬 Alelos u otras porciones del ADN que no contribuyen en nada (o
incluso dañinos) al éxito de un organismo pueden perpetuarse en individuos cuya aptitud total sea elevada. Cómo el caso de los humanos.
Selección direccional disruptiva y estabilizadora
La selección natural puede alterar la distribución de las frecuencias de los rasgos heredables de tres maneras
Selección direccional desplaza la composición general de la población y favorece las variantes de uno de los extremos de la distribución. Es la más frecuente cuando el ambiente de una población se modifica o cuando los miembros de una población miran a un nuevo hábitat con diferentes condiciones ambientales. Desplaza la curva de frecuencias de algún carácter fenotípico en una dirección a otra a favor de los individuos que se desvían del promedio La selección disruptiva favorece las variantes de ambos extremos en la distribución. e produce cuando las condiciones ambientales favorecen a los individuos de ambos extremos de un rango fenotípico sobre los fenotipos intermedios La selección estabilizadora elimina las variantes extremas de la población y preserva los tipos intermedios. Actúa con contra los fenotipos extremos y favorece las variantes intermedias. Este modo de selección reduce la variación y mantiene el statu quo de un carácter fenotípico particular.
🧬 La protección heterocigota mantiene una enorme reserva de alelos
que pueden no estar favorecidos en las condiciones actuales, pero algunos de ellos podrían aportar nuevos beneficios cuando el ambiente se modifique.
Selección equilibrada
Se produce cuando la selección natural mantiene frecuencias estables de dos o más formas fenotípicas en una población, un estado que se denomina polimorfismo equilibrado. Incluye la ventaja heterocigota y la selección dependiente de la frecuencia
Ventaja heterocigota Si si hay mayor ventaja en que el individuo sea heterocigoto, en vez de homocigotos, la selección natural permitirá que el individuo siga siendo heterocigoto. Selección dependiente de la frecuencia: la aptitud de un morfo cualquiera disminuye si se vuelve demasiado común en la población. Por lo tanto la selección natural mostrará ventaja sobre aquellos que varían de fenotipo.
Variación neutral
Algunas de las variaciones genéticas en las poblaciones tienen poco o ningún impacto en el éxito reproductivo y, por esta razón, la selección natural no afecta a estos alelos.
En los seudogenes, genes que se han vuelto inactivos por las mutaciones, el ruido genético tiene libertad de acumularse en todas las regiones del gen. La frecuencia relativa de las variaciones neutrales no se ven afectadas por la selección natural.
Selección sexual
La selección sexual es la selección natural para el éxito del apareamiento. Este tipo de selección puede dar como resultado un dimorfismo sexual , es decir, diferencias marcadas en las características sexuales secundarias entre los sexos como que no están directamente asociados con la reproducción.
🐓 En los vertebrados los machos son los más llamativos
Selección intrasexual
La selección intersexual, significa selección dentro del mismo sexo, es una competencia directa entre los individuos de un sexo para aparearse con los sujetos del sexo opuesto.
La selección intersexual es generalmente más obvia en los machos. El macho controlador puede defender su estatus derrotando en combate a otros machos más pequeños, más débiles o menos feroces.
Selección intersexual
También denominada elección de pareja, los individuos de un sexo (por lo general las hembras) son exigentes, difícil de satisfacer, cuando eligen sus parejas del otro sexo.
En muchos casos la elección de la hembra depende de lo atractivo del aspecto o de la conducta del macho.
Una hembra solo obtiene una ventaja sobre las otras si elige una pareja que le permita producir un mayor número de descendientes aptos.
🦚 Algunos de los comportamientos de ostentación del macho no
parecen ser adaptativos y pueden generar algún riesgo. Sin embargo si bien esa característica sexual secundaria contribuye a que el macho gane una pareja y este beneficio supera el riesgo de la predación entonces esta variación facilitaría el éxito reproductivo
Cada vez que una hembra elige una pareja basándose en cierta apariencia o conducta, perpetúa los alelos que influyen en ella para realizar esta selección y permite que un macho con un fenotipo especialmente vistoso transmita sus alelos a la descendencia
Si la hembra elige un macho vistoso, llamativo, puede estar eligiendo también a un macho sano, y el beneficio será una mayor probabilidad de descendientes saludables.
flexibles pero también nos predisponen a esguinces desgarros de ligamento y luxaciones al estar desprotegidos
El azar y la selección natural interactúan. Los sucesos aleatorios afectan a la subsiguiente historia evolutiva de las poblaciones. Cuando ocurre una catástrofe no todos los alelos presentes en el acervo genético de una población fundadora está mejor adaptados al nuevo ambiente que los alelos que “quedaron atrásˮ
La selección solo puede modificar las variaciones existentes. La selección natural favorece solo los fenotipos más aptos entre los actualmente presentes en la población, que pueden no poseer los rasgos ideales. La demanda no origina nuevos alelos
