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Genética y Selección Natural

Néstor Javier Mancera RodríguezCurso: Vida Silvestre

Código: 3000431-1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIASEDE MEDELLÍN

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIASDEPARTAMENTO DE CIENCIAS FORESTALES

Darwin luego de 5 años observando, encontró evidencia de cambios aparentes en especies vivientes

Darwin (y Wallace)

Dieron origen a la idea de Evolución Biológica por medio de la operación de Selección Natural

Hay reproducción sexual

Hay herencia

Hay competencia intra-específica

Los individuos que superviven y/o reproducen mejor (gracias a sus genes) tienen más contribución a la generación siguiente

La selección natural ocurre debido a lo siguiente

Existe variabilidad fenotípica entre individuos.

Esta variabilidad tiene una base genética, es decir al menos en

parte se hereda.

Esta variabilidad fenotípica está relacionada con la capacidad

de supervivencia y el éxito reproductivo de los individuos.

“Pensamiento poblacional.” El gradualismo y el seleccionismo

implican que toda la diversidad biológica es producto de

procesos poblacionales.

Tomado de: evolucion.fcien.edu.uy/Diapositivas/Expansion2006.pdf

MENDEL, la naturaleza particulada de los factores

hereditarios y la segregación

1822-1884


Variación fenótípica: efectos genéticos y efectos ambientales


Yule en 1902 demostró formalmente que la variación

continua puede ser explicada por factores mendelianos

Johannsen produjo líneas puras de judías princesa y mostró

que parte de la variabilidad en la altura tenía base hereditaria

Yule en 1906 propuso el modelo de varios loci actuando en

forma aditiva y demostró formalmente que la variación

continua puede ser explicada por factores mendelianos.


El modelo multi-loci de alelos aditivos de Yule

Demostrado experimentalmente para el carácter color de grano en el trigo por Nilsson-Ehle

3 loci, 2 alelos cada locus. Cada alelo “grande” aporta un grado al color, de forma tal que AABBCC es rojo y aabbcc es blanco



Un LocusAa x Aa

2 LociAaBb x AaBb

3 LociAaBbCc x AaBbCc

La problemática de la genética de

poblaciones es la descripción y

explicación de la variación genética

dentro y entre poblaciones

TTheodosiousheodosious DobzhanskyDobzhansky

Tomado de: bioinformatica.uab.es/diaposcurso/tema17/tema17.ppt

Ley de Hardy-Weinberg (1908)

Ley del equilibrio de Ley del equilibrio de HardyHardy--WeinbergWeinberg

Considera como se relacionan las frecuencias alélicas y

genotípicas en una población bajo una serie de supuestos ideales

Generaciones discretas y no solapantes

•Apareamiento aleatorio

•Tamaño de población infinito

•No mutación, no migración, ni deriva genética entre

poblaciones

•No diferencias en eficacia biológica (selectivas) entre los

distintos genotipos



“En una población grande que se encuentre en

apareamiento al azar, las frecuencias génicas y genotípicas

permanecerán constantes de una generación a la

siguiente, mientras no haya selección, mutación,

migración, ni deriva genética”


La frecuencia génica de los parentales al cuadrado,

determina la frecuencia genotípica de los homocigotos

respectivos en la descendencia, y

Dos veces el producto de la frecuencias génicas de los

parentales determina la frecuencia genotípicas de los

heterocigotos en la descendencia”

22 2 qpqpqyp ++⇒

Los supuestos implican una unión aleatoria de los alelos para formar genotipos

Esperma

Huevos

AAp2

Aapq

Aapq

aaq2

Ap

aq

a qA p

Frecuencias

alélicas


Ley de Ley de HardyHardy--WeinbergWeinberg

Frecuencia cigotos (progenie)

Apareamiento Frecuenciaapareamiento

AA Aa aa

AA x AA P2 1 0 0

AA x Aa 2PQ ½ ½ 0

AA x aa 2PR 0 1 0

Aa x Aa Q2 ¼ ½ ¼

Aa x aa 2QR 0 ½ ½

aa x aa R2 0 0 1

Totales próxima generación P’ Q’ R’

P = f(AA)Q = f(Aa)R = f(aa)

P’ = P2 + 2PQ/2 + Q2/4 = (P + Q/2)2 = p2

igualmente se demuestra que Q’ = 2pq y R’ = q2


Gráfico de p2, 2pq y q2.

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

0 0,

1 0,

2 0,

3 0,

4 0,

5 0,

6 0,

7 0,

8 0,

9 1,

0

p

Frec

uenc

ia

2pq (Aa)

p2 (AA)q2 (aa)


MM MN NN Total

Número observado 1787 3037 1305 6129

Frec. genot. observada 0,292 0,496 0,213 1

Frec. de M 0,539

Frec. de N 0,461

Frec. genot. esperada 0,291 0,497 0,212 1

p2 2pq q2

Número esperado 1782,7 3045,5 1300,7 6129

84,3

04887,0)(

2..1;05,0

22

=

=−

Σ=

lg

esperadonúmeroesperadonúmeroobservadonúmeroX

χ

Consecuencias de las desviaciones del apareamiento Consecuencias de las desviaciones del apareamiento aleatorioaleatorio

Desviación de las frecuencias genotípicas de las esperadas por

Hardy-Weinberg

Mayor homozigosidad: apareamiento clasificado positivo y

endogamia

Mayor heterozigosidad: apareamiento clasificado negativo

No cambio en las frecuencias alélicas


Desviaciones del apareamiento aleatorioDesviaciones del apareamiento aleatorio

Apareamiento clasificado: los distintos fenotipos no se aparean

al azar

positivo: tendencia a aparearse con fenotipos semejantes

(altura, color de piel,...)

negativo: tendencia a aparearse con fenotipos opuestos

Endogamia: cuando el cruce entre parientes es más común de

lo que se espera por azar (exogamia es el concepto opuesto)

Diferencias entre ambos conceptos: el apareamiento

clasificado afecta a los fenotipos preferidos, mientras que la

endogamia afecta a todo el genoma


Coeficiente de Consanguinidad (F): probabilidad de que dos

alelos de un individuo sean idénticos

F = 0, sin consanguinidad

F = 1, consanguinidad completa

Si F = 1,

2pq - 2pq = 0 Desaparecen los heterocigotos de la población

Tomado de: weblogs.udp.cl/esteban.araneda/archivos/(9293)clase_poblaciones.ppt

La reducción de la heterocigocidad depende del tamaño

efectivo de la población, mientras mayor sea, más

generaciones demorará la pérdida de heterocigotos.

La consanguinidad puede traer importantes efectos deletéreos,

porque hay mayor probabilidad de individuos homocigotos que

presenten alteraciones genéticas

La consanguinidad contribuye a la variación genética entre las

poblaciones, haciéndolas homocigotas para alelos al azar.


Población mendeliana

Conjunto de individuos intercruzables que comparten un acervo

genético común (con reproducción real o potencial entre ellos)


Pool Génico: Suma total de genes de los gametos de una

población

Polimorfismo: Variación genética reflejada a distintos niveles

fenotípicos (morfológico, fisiológico, cromosómico,

inmunológico, proteínico, secuencias de DNA), dentro de una

población o entre poblaciones.

Polimorfismo Balanceado (equilibrio estable), permite la

mantención de la variabilidad genética en la población.

Polimorfismo Inestable : Si cualquier alteración de las

frecuencias en equilibrio da lugar a que uno de los alelos se

fije en la población.



Frecuencia Fenotípica: Proporción de los diferentes

fenotipos en una población

Frecuencia Genotípica: Proporción de los diferentes

genotipos en una población

Frecuencia Génica o Alélica: Proporción de los diferentes

alelos de un gen en una población (haplotipo).

Factores que cambian las frecuencias génicas en las poblaciones

p = f(A)

Deriva genética

Selección naturalMutación

Migración


Lo único que se trasmite a la descendencia son genes

GenotipoGenotipoFenotipoFenotipo

Expresión génica, desarrollo

Siguiente generación

Transmisión


Evolución desde la perspectiva poblacional:

Es el cambio acumulativo en la composición

genética de las poblaciones.

Ritmo de la evolución: el gradualismo.

Mecanismos de la evolución: la selección natural.

modificado de: bioinformatica.uab.es/diaposcurso/tema17/tema17.ppt

Polimorfismos de DNAPolimorfismos de DNA


Heterocigocidad: Medida de la variación genética de un locus

en una población, esta dada por la frecuencia total de

heterocigotos para el locus. Si la frecuencia de uno de los

alelos es muy alta y la otra muy baja, habrán

pocos heterocigotos porque la mayoría serán homocigotos

para el alelo más frecuente.

Generalización del Equilibrio de Generalización del Equilibrio de HardyHardy--WeinbergWeinberg

Dominancia: Dominancia: Ventaja reproductiva del heterocigoto, lo que

permite que ambos alelos permanezcan en equilibrio en la

población.

Se puede estimar las frecuencias alélicas si suponemos que

la población está en equilibrio Hardy-Weinberg. Ej.

Individuos con fenotipo Rh+ 85%. Si suponemos H-W la

frecuencia del alelo Rh+ es del 85.8%.

Múltiples alelosMúltiples alelos Ejemplo, 3 alelos con frecuencias p, q y r.

Las frecuencias genotípicas son las que resultan de las

expansión (p+q+r)2 = p2 + 2pq + 2pr + q2 + 2qr + r2


Selección Natural

La fuerza creativa que lleva al proceso de adaptación de los

organismos a compaginar cambios en su entorno físico y

biológico

Darwin planteó que la evolución consiste de dos procesos: la

diversidad de los organismos y la adaptación de ellos.

Organismos con fenotipos mas adecuados al ambiente

sobrevivirán y se reproducirán mas exitosamente, a este

proceso lo denominó SELECCIÓN NATURAL.

Por lo tanto, el alelo que sea más exitoso reproductivamente

tendrá una frecuencia mayor en la población.


La “meta” del organismo es dejar la mayor cantidad de

progenie posible

Lucha por la existencia: sobrevivir, encontrar pareja,

reproducirse, la progenie debe dispersarse, algunos sobrevivir

para sobrevivir debe:

- Ser exitoso en su entorno físico,

- Competir con individuos de la misma y otras especies

(puede incluir selección sexual)

- Evitar ser comido

- Sobrevivir ataques por parásitos y patógenos.

http://www.upch.edu.pe/facien/dcbf/bio1/ppt/AV-seleccion-natural-Bio1.pptTomado de:

http://www.upch.edu.pe/facien/dcbf/bio1/ppt/AV-seleccion-natural-Bio1.ppt

La selección natural ocurre debido a lo siguiente

Existe variabilidad fenotípica entre individuos.

Esta variabilidad tiene una base genética, es decir al menos en

parte se hereda.

Esta variabilidad fenotípica está relacionada con la capacidad

de supervivencia y el éxito reproductivo de los individuos.

“Pensamiento poblacional.” El gradualismo y el seleccionismo

implican que toda la diversidad biológica es producto de

procesos poblacionales.


Como funciona la selección natural?

Descendencia con modificación

El genotipo provee la parte heredable,

Pero la selección actúa sobre el fenotipo (forma visible), esto

incluye desarrollo, morfología, comportamiento.



Existen caracteres beneficiosos en el fenotipo que confieran

alguna ventaja (en alguna manera, aunque ínfima) en la

sobrevivencia y/o la reproducción.

Estos caracteres beneficiosos son heredables.

Los menos beneficiosos disminuirán en frecuencia en la

siguiente generación.

Ni Darwin, ni Wallace entendían el mecanismo de

heredabilidad (genética Mendeliana, etc.).

La importancia radicaba en la heredabilidad de caracteres no

en el mecanismo de heredabilidad



El entorno es crucial para la selección natural

Los límites del entorno son los que determinan que caracteres

son los beneficiosos

Los cambios en el entorno tanto en espacio como tiempo

traen consigo cambios en los caracteres de los organismos

En el espacio, dentro de una especie: gradientes



En el tiempo, dentro de un linaje: evolución, cambio

morfológico.

El entorno incluye otros organismos:

Un nuevo competidor, depredador, patógeno, constituyen

nuevos factores del entorno para ser tomados en cuenta



La selección natural no puede predecir el futuro.

Solo puede mejorar la estructura en el contexto de

su utilidad actual



Tipos de selección1. Selección Céntripeta o estabilizante: un fenotipo intermedio es favorecido

sobre los extremos

2. Selección direccional: un fenotipo extremo es favorecido y la curva de

distribución de fenotipos se mueve en esa dirección (no mantiene la

variabilidad genética)

3. Selección Cíclica: Selección en una dirección en una generación o estación y

en sentido contrario en la siguiente, ayuda a mantener las diferencias

genéticas en una población

4. Selección disruptiva: dos o mas fenotipos son favorecidos sobre el

intermedio.

1 2 3 4


formas de selección natural

Selección estabilizante

Selección direccional

Selección disruptiva

La variación genética dentro y entre las poblaciones es elresultado de las inter-relaciones entre las distintas fuerzasevolutivas.

Fuerza Variación dentro Variación entrede Poblaciones Poblaciones

Consanguinidad _ +o Deriva Génica

Mutaciones + _

Migraciones + _

Selección:Direccional _ +/-

Balanceada + _

Líneas azules, tendencia a aumentar la variación dentro de la población

Líneas rojas, tendencia a disminuir la variación dentro de la población


¿Evidencia para selección direccional?

El estudio de caso clásico

es de las polillas de

pimiento de Inglaterra

La forma melanística

aumentó en abundancia

en el siglo 19

Especie (en organismos con reproducción sexuada): Presentan aislamiento

reproductivo que puede darse a distintos niveles:

Mecanismos pre-cigóticos:

Geográficos o ecológicos: Las poblaciones ocupan hábitats diferentes

Estacionales o temporales: La madurez sexual se produce en épocas diferentes

Etológicos: Diferentes comportamientos de apareamiento

Mecánicos: Incapacidad anatómica de copular

Fisiológicos: Los gametos no sobreviven en tractos reproductivos extraños, no hay fecundación

Mecanismos pos-cigóticos:

Inviabilidad o debilidad de los híbridos: Incapacidad de que ocurra

desarrollo embrionario normal

Híbridos estériles: Los híbridos producidos no pueden dejar descendencia


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