poblacion

Sesión 14
Evolución de las Poblaciones
Contenido
¿Cómo
se relacionan las
poblaciones, los genes y la
evolución?
¿Qué causa la evolución?
¿Cómo funciona la selección
natural?
Determinación de rasgos
En los individuos diploides, cada gen
consiste en dos alelos (su genotipo).
•  Un individuo cuyos alelos sean
ambos iguales, se llama
homocigoto de ese gen.
•  Un individuo con alelos diferentes
de ese gen es heterocigoto.
Determinación de rasgos
Por ejemplo, el color de el pelaje de un hámster es
determinado por 2 alelos:
El alelo dominante codifica una enzima que
cataliza la formación del pigmento negro.
El alelo recesivo codifica una enzima que cataliza
el pigmento café.
Si un hámster es homocigoto del alelo negro o es
heterocigoto (un alelo negro y un alelo café), su
pelaje contendrá el pigmento y será negro.
Si el hámster es homocigoto del alelo café, sus
folículos capilares no producirán pigmento negro y
su pelaje será café.
Alelos, genotipo y fenotipo de los individuos
Determinación de rasgos
El genotipo de un individuo también interactúa con el
ambiente para determinar su apariencia física y
sus rasgos de conducta (fenotipo).
Los cambios que el individuo experimenta mientras
crece y se desarrolla no son cambios evolutivos.
Cambios evolutivos:
Se presentan de generación en generación.
Causan que los descendientes sean diferentes de
sus ancestros.
Ocurren a nivel población.
La poza génica
Una poblacion es un grupo de organismos de la
misma especie que viven en cierta área.
La genética de poblaciones define la poza génica
como la suma de todos los genes en una población.
La poza génica consiste en todos los alelos de todos
los genes de todos los individuos de una población.
Frecuencia de alelos: cada alelo tiene una
proporción relativa en una población.
Una poza génica
Por ejemplo, el color del
pelaje de los hámsteres:
Una población de 25
hámsteres contiene 50
alelos del gen que
controla el color del
pelaje (los hámsteres son
diploides).
Si 20 de esos 50 alelos
son del tipo que codifica
el pelaje negro, la
frecuencia de ese alelo
en la población es de
0.40 (o 40%), porque
20/50 = 0.40.
Evolución
La evolución es el cambio en las frecuencias de
alelos que ocurren en una poza génica con el
transcurso del tiempo.
•  Si las frecuencias de alelos cambian de una
generación a la siguiente, la población está
evolucionando.
•  Si las frecuencias de alelos no cambian de
generación en generación, la población NO
está evolucionando.
El principio de Hardy-Weinberg
En 1908, un sencillo modelo matemático fue
propuesto por:
Godfrey H. Hardy (matemático inglés)
Wilhelm Weinberg (físico alemán)
El principio de Hardy-Weinberg demuestra que,
en determinadas condiciones, las frecuencias
de alelos y de genotipos de una población
permanecerán constantes sin importar cuántas
generaciones hayan pasado.
Población en equilibrio
Una población en equilibrio es una población
considerada como ideal y sin evolución, en la cual
no cambian las frecuencias de alelos.
El equilibrio se puede mantener siempre y cuando se
cumplan las siguientes cinco condiciones:
1.  No debe haber mutación.
2.  No tiene que haber flujo de genes entre poblaciones.
3.  La población debe ser muy grande.
4.  Todos los apareamientos tienen que ser aleatorios.
5.  No debe haber selección natural.
Si se viola una o más de estas condiciones, entonces las
frecuencias de alelos pueden cambiar.
¿Qué causa la evolución?
Las mutaciones son la fuente original de la
variabilidad genética.
El flujo de genes entre poblaciones cambia las
frecuencias de alelos.
Las frecuencias de alelos pueden cambiar en
poblaciones pequeñas.
El apareamiento dentro de una población casi
nunca es fortuito.
No todos los genotipos son igualmente benéficos.
Causas de la evolución
Se pueden predecir cinco causas
principales del cambio evolutivo:
1.  Mutación
2.  Flujo de genes
3.  Población pequeña
4.  Apareamiento no aleatorio
5.  Selección natural
Fuente original de la variabilidad genética
Las mutaciones son cambios en la secuencia del
ADN:
Por lo general tienen poco o ningún efecto
inmediato. Son la fuente de nuevos alelos.
Pueden transmitirse a los descendientes sólo si se
presentan en células que producen gametos.
Pueden ser benéficas, dañinas, o neutras.
Una mutación no surge como resultado,
ni como expectativa, de las necesidades
ambientales…..
Las mutaciones ocurren de forma espontánea
Flujo de genes
El flujo de genes es el movimiento de alelos
entre poblaciones.
La inmigración agrega alelos a una
población.
La emigración elimina alelos de una
población.
Los alelos se pueden mover entre
poblaciones aun cuando los organismos
no lo hagan. Las plantas liberan sus
semillas y su polen.
El polen puede ser
un agente de flujo
de genes
El principal efecto
evolutivo del flujo de
genes es
incrementar la
similitud genética de
poblaciones
diferentes de una
especie.
Deriva genética de los alelos
El proceso mediante el cual los eventos
fortuitos cambian las frecuencias de alelos
se llama deriva genética.
•  Tiene poco impacto en poblaciones
muy grandes.
•  Ocurre más rápidamente y tiene un
mayor efecto en poblaciones pequeñas.
(parte 1)
Deriva
genética
Deriva genética
(parte 2)
Sí importa el tamaño de la población
Efecto del tamaño de la población en la deriva génética
Efecto del
tamaño
de la
población
en la deriva
genética
Efecto del
tamaño
de la
población
en la deriva
genética
Causas de la deriva genética
Existen dos causas de deriva genética:
•  Cuello de botella poblacional
•  Efecto fundador
En el cuello de botella poblacional, una población
se reduce en forma drástica, por ejemplo, debido
a una catástrofe natural o a una cacería
excesiva.
Los cuellos de botella poblacionales pueden
cambiar las frecuencias de alelos y reducir la
variabilidad genética.
Los cuellos de botella poblacionales reducen la variación
Cuello de botella poblacional
Elefante marino:
Se cazó al elefante marino casi hasta su
extinción total en el siglo XIX.
Para la última década de ese siglo apenas
sobrevivían unos 20 ejemplares.
La prohibición de su caza incrementó el
número de elefantes marinos hasta
llegar a cerca de 30,000 individuos.
Un análisis bioquímico muestra que todos
los elefantes marinos septentrionales
son casi genéticamente idénticos.
Los cuellos de botella poblacionales reducen la
variación
Efecto fundador
El efecto fundador se presenta cuando un
número pequeño de organismos funda
colonias aisladas.
Por casualidad, las frecuencias de alelos de los
fundadores pueden diferir de las de la población
original.
Con el transcurso del tiempo, la nueva población
puede mostrar frecuencias de alelos que difieren
de las de la población original.
Un ejemplo humano del efecto
fundador
En la colonia norteamericana de los 'menonistas' de la orden Amish, existe una
inusualmente elevada frecuencia de un gen recesivo que al estado homocigoto
produce polidactilia y enanismo.
El apareamiento casi nunca es fortuito
El apareamiento no aleatorio puede cambiar
la distribución de genotipos en la población.
Los organismos de una población rara vez se
aparean en forma aleatoria.
Casi todos los animales se aparean con miembros
cercanos de su especie.
Ciertos animales, como el ganso de las nieves,
muestran un apareamiento selectivo, que es una
fuerte tendencia a aparearse con quienes son
similares.
Apareamiento no aleatorio entre los gansos blanco
No todos los genotipos son iguales
La selección natural favorece a ciertos alelos a
expensas de otros (por ejemplo la evolución
de la bacteria resistente a la penicilina)…
La penicilina comenzó a emplearse en forma
generalizada durante la Segunda Guerra Mundial.
La penicilina mataba a casi todas las bacterias que
causaban infecciones.
La penicilina no afectaba a las bacterias que tenían
un extraño alelo que destruía a la penicilina que
entraba en contacto con la célula bacteriana.
Las bacterias que portan ese extraño alelo
sobrevivieron y se reprodujeron.
No todos los genotipos son iguales
La selección natural no origina cambios
genéticos en los individuos.
El alelo causante de la resistencia a la
penicilina surgió, de forma espontánea
(antes de ser expuesto a la penicilina).
La presencia de la penicilina favoreció la
supervivencia de las bacterias que
contenían los alelos que destruyen la
penicilina (se reproducen con más
éxito), y no a las bacterias que carecían
de ellos.
No todos los genotipos son iguales
La selección natural actúa sobre los
individuos, pero las poblaciones cambian
por evolución.
La penicilina (el agente de selección
natural) actuó sobre bacterias
individuales.
La población evolucionó al cambiar sus
frecuencias de alelos.
No todos los genotipos son iguales
La evolución es un cambio en las frecuencias
de alelos de una población, debido al éxito
reproductivo diferencial entre organismos que
portan alelos diferentes.
Las bacterias resistentes a la penicilina
tenían una mayor eficacia biológica (éxito
reproductivo) que las bacterias normales.
No todos los genotipos son iguales
La evolución no es progresiva; no hace que los
organismos “sean mejores”.
Las bacterias resistentes resultaron
favorecidas sólo debido a la presencia de la
penicilina.
Los cuellos largos de las jirafas macho les
son de utilidad cuando luchan por
establecer su dominio.
La evolución es un acuerdo entre
presiones opuestas…
Una acuerdo entre presiones opuestas
¿Cómo funciona la selección natural?
La selección natural es en realidad una
reproducción diferencial.
La selección natural actúa sobre los fenotipos.
Algunos fenotipos se reproducen con mayor
éxito que otros.
La selección influye en las poblaciones de tres
formas.
La selección natural a menudo se asocia con la
frase “supervivencia del más apto”.
Los individuos más aptos son aquellos que no sólo
sobreviven, sino que son capaces de producir
muchos descendientes mientras viven.
Selección natural
La selección de fenotipos influye en los genotipos presentes en
una población.
Si una población de plantas de guisantes encontrara
condiciones ambientales favorables para las plantas más
grandes, entonces las plantas más grandes tendrían más
retoños.
Estos retoños portarían los alelos que contribuyeron a la altura
de sus progenitores.
Los fenotipos exitosos son aquellos que tienen las mejores
adaptaciones a su entorno particular.
Las adaptaciones son características que ayudan a un
individuo a sobrevivir y a reproducirse. Surgen gracias a las
interacciones de los organismos tanto con los componentes
vivos como con los componentes inanimados de sus
ambientes.
El ambiente
Los componentes inanimados (abióticos) incluyen:
El clima
La disponibilidad de agua
Los minerales del suelo
Los componentes vivos (bióticos) incluyen:
Otros organismos
Las interacciones con otros organismos incluyen:
La competencia
La coevolución
La selección sexual
Agentes de selección
La competencia es la interacción de los individuos
que tratan de utilizar un recurso limitado.
Puede ocurrir entre individuos de la misma
especie o de especies diferentes.
Es más intensa entre miembros de la misma
especie.
La coevolución es la evolución de adaptaciones
en dos especies debido a su extensa interacción.
Por ejemplo, las relaciones del depredador con
su presa.
Agentes de selección
La depredación incluye cualquier situación en que
un organismo (el depredador) se alimente de
otro (la presa).
La coevolución entre los depredadores y la presa
es algo así como una “carrera armamentista
biológica”.
El lobo depredador selecciona a un ciervo lento
o descuidado.
Los ciervos veloces y alertas seleccionan a los
lobos lentos y descuidados.
Selección sexual
La selección sexual es la clase especial de
selección que actúa con base en los rasgos que
ayudan al animal a conseguir pareja.
Las características que ayudan a los machos a tener acceso
a las hembras incluyen:
Rasgos llamativos (colores más brillantes, plumas o
aletas largas, cornamentas muy embrolladas).
Exhibicionismo extravagante.
Canciones de cortejo ruidosas y complejas.
Las características derivadas de la selección sexual
hacen que los machos sean más vulnerables ante
los depredadores…..
La competencia entre machos favorece el desarrollo de
estructuras para un ritual de combate
A las hembras pavo
real les atrae la
exuberante cola del
macho
Elección de pareja de
las hembras.
Las estructuras y
colores de los
machos que no
fomenten su
supervivencia
podrían ser señales
exteriores de su
salud y vigor.
La selección influye en las poblaciones
La selección natural y la selección
sexual pueden influir en las
poblaciones de tres formas:
•  Selección direccional
•  Selección estabilizadora
•  Selección disruptiva
Selección direccional
La selección direccional ocurre cuando las
condiciones ambientales cambian de una
forma consistente.
Desplaza las características en una dirección específica.
•  Favorece a los individuos que poseen valores
extremos.
•  Ejerce una selección desfavorable con los individuos
promedio y con los individuos situados en el extremo
opuesto.
•  Por ejemplo, la resistencia a los pesticidas, la
resistencia a los antibióticos.
Las tres formas en que la selección influye en una población
con el paso del tiempo
Selección estabilizadora
La selección estabilizadora ocurre cuando las
condiciones ambientales son relativamente
constantes.
La variación de fenotipos disminuye:
Favorece a los individuos con el valor promedio.
Ejerce una selección desfavorable entre
individuos con valores extremos.
Por ejemplo, el tamaño del cuerpo de los lagartos
Aristelliger. Los más pequeños tienen dificultad para
defender su territorio. Los más grandes tienen mayor
probabilidad de ser comidos por los búhos.
Las tres formas en que la selección influye en una población
con el paso del tiempo
Selección disruptiva
La selección disruptiva ocurre cuando una
población tiene más de un tipo de recursos
útiles.
• 
Con el paso del tiempo, la población se divide en
dos grupos de fenotipos.
•  Favorece a los individuos en ambos extremos
de una característica.
•  Selecciona desfavorablemente entre
individuos con valores intermedios.
Por ejemplo, el tamaño del pico de los pinzones cascanueces de vientre
negro.
Las aves con picos más grandes comen semillas duras.
Las aves con picos más pequeños comen semillas suaves
Las tres formas en que la selección influye en una población
con el paso del tiempo
Pinzones cascanueces de vientre negro
Polimorfismo equilibrado
En el polimorfismo equilibrado se
conservan dos o más fenotipos en una
población.
El polimorfismo equilibrado a menudo ocurre
cuando las condiciones ambientales favorecen a
los heterocigotos.
Por ejemplo, un alelo de la hemoglobina
defectuosa y un alelo de la hemoglobina
normal en las regiones de África propensas a
la malaria.