Perdida de variabilidad genética

Evolución y perdida de variabilidad
genética
Néstor Javier Mancera Rodríguez
Curso: Vida Silvestre
Código: 3000431-1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FORESTALES
Nothing in Biology makes sense
Nada
tiene
sentido
biología si no
except
in the
light ofen
evolution
es a la luz de la evolución
Theodosius Dobzhansky
Theodosius Dobzhansky
Tomado de: bioinformatica.uab.es/diaposcurso/tema17/tema17.ppt
La revolución Darwiniana
La selección natural
EL PARADIGMA POBLACIONAL:
la variación en el seno de las poblaciones es
la materia prima de la evolución.
Concepto de evolución: “descendencia con
modificación”
Tomado de: bioinformatica.uab.es/diaposcurso/tema17/tema17.ppt
La unidad de la vida: origen común.
La unidad de la vida: diversificación a partir
de ancestro común.
Tomado de: evolucion.fcien.edu.uy/Diapositivas/Expansion2006.pdf
Procesos de Evolución
Especiación
Microevolución
Macroevolución
Tomado de: http://www.upch.edu.pe/facien/dcbf/bio1/ppt/AV-seleccion-natural-Bio1.ppt
¿Cómo ocurre la evolución?
Deriva Génica
Selección Natural
Individuo
Mutación
Migración
•Recursos finitos
•Potencial reproductivo
•Variabilidad heredable
Población
Aislamiento
reproductivo
Especie
Cambio
acumulado y
tiempo
Linajes
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Especiación
Especies Simpátricas: Especies que comparten un ambiente
común
Especies Alopátricas: Especies separadas por una barrera
geográfica. Normalmente la especiasión se produce por
este mecanismo
Microevolución
Cambios en el pool genético de una población (frecuencias
o prevalencias de alelos)
Consecuencia de la selección natural y la deriva génica
Producto de generaciones de interacción con el ambiente.
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El
aumento
natural
de
variabilidad
genética
(que
contrarresta el efecto de la deriva genética) en una población
se debe a:
Flujo génico: Migración de individuos entre poblaciones. Por
ej., basta que llegue tan sólo un individuo nuevo cada
generación a una población aislada de 100 individuos para que
los efectos de la deriva genética sean insignificantes.
Mutación normal de genes: Las tasas de mutación normales
en la naturaleza (entre 1 por cada 1000 y 1 por cada 10000
por gen y generación) sólo bastan para contrarrestar la pérdida
de alelos en las poblaciones grandes, no en las pequeñas
(<100 individuos).
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La pérdida de la variabilidad genética en una población
pequeña puede también limitar su capacidad para responder a
cambios a largo plazo en el medio (contaminación, nuevas
enfermedades, cambios en el hábitat, etc.).
Sin la suficiente variabilidad genética, una especie tiene mayor
probabiliad de extinguirse
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Causas de Microevolución
„
Mutaciones genéticas
„
Flujo génico (migración génica)
„
Apareamiento
no
azaroso
(reproducción
disruptiva,
selección sexual)
„
Deriva génica (efecto cuello de botella, efecto fundador)
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Cuellos de botella: Cuando una población es muy pequeña,
los alelos menos comunes se pierden, lo que origina una
disminución del número de alelos y de la heterozigosidad.
Esto ocasiona una disminución de la eficacia biológica de
los individuos.
Efecto fundador: Se produce cuando unos pocos individuos
se separan de una población grande para establecer otra
nueva. Es un caso especial de “cuello de botella”.
La nueva población posee menor variabilidad genética que la
población original grande y tiene, por lo tanto, menor
capacidad de persistir.
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Deriva génica al azar: Si una población tiene un tamaño finito
y cada par de padres tiene un número pequeño de hijos,
entonces
las
frecuencias
génicas
no
serán
exactamente
reproducidas en la siguiente generación debido a error de
muestreo.
Si en una población de 1000 individuos, la frecuencia de a es q
= 0,5 puede ser que en la siguiente generación sea 0,493 o
0,504, por la probabilidad de que ocurra una mayor o menor
progenie de cada genotipo.
El resultado final es que la población puede llegar a q=1 o q=0
y hacerse homocigota
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Consanguinidad: Apareamiento entre individuos que tienen
ancestros comunes
La consecuencia para la población es la disminución de la
heterocigocidad
y
el
aumento
de
los
homocigotos.
La
consanguinidad depende del tamaño efectivo de la población
Si dos individuos están genéticamente relacionados tendrán
por lo menos un ancestro en común y la probabilidad de que
ambos lleven un alelo del mismo origen
Requerimientos para la selección natural
„
Variación: miembros de la población varían
„
Heredabilidad: estas diferencias se traspasan de una
generación a la otra
„
Adaptabilidad diferenciada: estas diferencias afectan que
tan bien está adaptado el organismo al entorno
„
Reproducción diferenciada: individuos mejor adaptados al
entorno tienden a reproducirse mejor, siendo su progenie
un porcentaje alto de la siguiente generación
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Charles Darwin (1809-1882), “El Origen de las Especies”
(1859). Se puede resumir la Teoría de la Evolución de
Darwin, basada en la selección natural, en tres principios:
„
Principio de Variación: Entre individuos, en cualquier
población, hay variación morfológica, fisiológica y de
comportamiento
„
Principio de Herencia: La descendencia se parece más a sus
padres que a cualquier otro individuo no-relacionado
„
Principio de Selección: Algunas formas son más exitosas en
cuanto a sobrevivencia y reproducción que otras formas en
el mismo ambiente
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Macroevolución
„
Cambio acumulativo a través de millones de episodios de
especiación
„
Novedad evolutiva
„
Cambios de desarrollo
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Mecanismo de evolución
Evolución
Lamarckiana:
adquiridas
Heredabilidad
de
características
No hay apoyo por parte de la genética y la biología experimental
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Mecanismo de evolución
Selección
natural
de
Darwin:
La
mano
invisible;
La
Evolución
transcurre
lenta y gradualmente, a
través
de
la
sobrevivencia
no
azarosa (selección) de
características de las
poblaciones parentales
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Deriva genética, endogamia, exogamia
La variabilidad genética es importante porque permite a las
poblaciones adaptarse a un medio cambiante:
Los individuos con ciertos alelos o ciertas combinaciones de
alelos
pueden
poseer
precisamente
aquellas
características adecuadas para sobrevivir y reproducirse
en las nuevas condiciones.
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Deriva genética, endogamia, exogamia
Deriva genética: En una población, ciertos alelos pueden
variar
en
frecuencia
desde
muy
raros
hasta
muy
comunes. En las poblaciones pequeñas, las frecuencias
alélicas pueden cambiar de una generación a otra,
simplemente
debido
a
azar
(dependiendo
de
qué
individuos se reproduzcan) por un proceso denominado
deriva genética.
Cuando
un
alelo
se
encuentra
en
una
población
con
frecuencia baja, tiene una probabilidad significativa de
desaparecer por azar en la siguiente generación.
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Problemas genéticos derivados de la pérdida de
variabilidad genética, la endogamia y la deriva genética
Depresión endogámica: En poblaciones pequeñas, con parejas
potencialmente muy limitadas, se producen apareamientos
entre parientes cercanos, lo que ocasiona un descenso en la
fertilidad o descendientes menos viables. Problema grave en
poblaciones mantenidas en zoológicos y programas de cría de
animales domésticos.
La explicación de este proceso es que permite la expresión de
alelos perjudiciales recesivos en homocigosis, heredados de
ambos progenitores.
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Problemas genéticos derivados de la pérdida de
variabilidad genética, la endogamia y la deriva genética
Pérdida de flexibilidad evolutiva: es la disminución de la
capacidad de la población para responder a cambios a
largo plazo en el medio.
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Problemas genéticos derivados de la pérdida de
variabilidad genética, la endogamia y la deriva genética
Depresión exogámica: se produce por cruzamiento entre
individuos
de
poblaciones
muy
diferentes
(separadas
y
genéticamente distintas, los cuales rara vez se aparean en la
naturaleza). Suele ocasionar esterilidad en la descendencia
debido a una falta de compatibilidad cromosómica o enzimática
heredada de cada población.
En casos extremos, la depresión exogámica puede ser el
resultado de apareamientos entre individuos de especies
cercanas (hibridación; concepto de especie?)
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Factores que incrementan el riesgo de
extinción
9 Tamaño poblacional muy reducido
9 Existencia de pocas poblaciones
9 Área de distribución reducida
9 Poblaciones en declive
9 Baja densidad de población
9 Especies que necesitan áreas extensas
9 Especies de tamaño corporal grande
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Factores que incrementan el riesgo de
extinción
9 Especies con baja capacidad de dispersión
9 Especies migrantes estacionales
9 Especies con baja variabilidad genética
9 Especies con nichos muy especializados
9 Especies adaptadas a un ambiente estable
9 Especies que forman agregaciones
9 Especies cazadas o recolectadas por el hombre
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Mantenimiento de la variabilidad genética
de la población
Las poblaciones pequeñas se ven amenazadas por la pérdida
de
la
variabilidad
genética,
por lo que un parámetro
importante para conocer el tamaño mínimo de la población es
el número de individuos
necesarios para que ésta no
pierda su variabilidad genética.
Sin embargo, dado que no todos los individuos de la población se
reproducen,
es
necesario
conocer
también
el
denominado
tamaño efectivo de la población
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Mantenimiento de la variabilidad genética
de la población
Un tamaño efectivo de la población menor que el esperado
puede producirse por alguna de las siguientes causas:
9 Proporción desigual de sexos
9 Variación en el esfuerzo y éxito reproductivos
9 Fluctuaciones poblacionales
9 Cuellos de botella
9 Efecto fundador
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