Genética de Poblaciones II: Factores que cambian las frecuencias génicas

1. Genética de Poblaciones II: Factores que cambian las frecuencias génicas Migración Deriva genética p = f(A) Mutación Selección natural Tema 18: Genética Poblaciones II

2. Tema 18: Genética de Poblaciones II: Factores que cambian las frecuencias génicas Puntos principales a tratar: • La mutación • La migración • La deriva genética • Efecto fundador • Cuello de botella • La selección natural • Acción sobre caracteres cuantitativos • selección direccional • selección estabilizadora • selección disruptiva • Modelos sencillos de acción de la selección en un locus dialélico • Selección en contra del homocigoto recesivo • Selección a favor del heterocigoto • Equilibrio mutación-selección Tema 18: Genética Poblaciones II

3. La Genética de Poblaciones es una Teoría de Fuerzas Migración Deriva genética Mutación Selección natural Factores que cambian las frecuencias génicas en las poblaciones p = f(A) Tema 18: Genética Poblaciones II

4.   Equilibrio mutación-retromutación A -> a A -> a Generación 0: p0 = 1; q0 = 0 Generación 1: q1 =  p0 Generación 2: q2 =  p1 + q1 Generación n: qn = qn-1 +  pn-1 qn = 1 - p0 (1- )n = 1 - (1- )n A <- a qn = qn-1 +  pn-1 - qn-1 q =qn - qn-1 =  pn-1 -qn-1 q = 0  q =  /(+ ) ^ ^ p =  /(+ ) • Mutación: cambio estable en el material genético • -Fuente última de variación genética. Genera variación de novo. • -Es aleatoria (independiente, no dirigida) de la función del gen • -Las tasas de mutación espontáneas son muy bajas, • ~ 10-5, 10-6, y por ello no pueden producir cambios de frecuencias (por generación) rápidos en las poblaciones Tema 18: Genética Poblaciones II

5. m = Tasa de migración por generación q’ = Frecuencia alelo a en problación donadora qt = Frecuencia alelo a en problación receptora en generación t m t+1 qt+1 = mq’ + (1-m)qt q = m(q’ - qt) 1-m q’ qt m Receptora Donadora Migración: movimiento de individuos entre poblaciones -Si las poblaciones difieren en frecuencias alélicas, la migración puede producir cambios importantes en las frecuencias alélicas -El movimiento de genes de una población a otra se denomina flujo genético - Los cambios en frecuencias alélicas son proporcionales a las diferencias de frecuencia entre la población donadora y receptora y a la tasa de migración Tema 18: Genética Poblaciones II

6. Deriva genética (aleatoria): • -Puesto que las poblaciones naturales tienen un tamaño finito, cada generación hay un sorteo de genes durante la transmisión de gametos de los padres a los hijos que hace que las frecuencias de los alelos fluctúen de generación en generación • -La deriva genética es el efecto acumulativo de esta fluctuación genética durante muchas generaciones • - Si p ó q = 1, entonces ya no es posible un cambio de frecuencias porque sólo hay una variante. El efecto último de la deriva es la fijación de uno de los alelos en la población • -La tasa de fijación es inversamente proporcional al tamaño de la población (la tasa de fijación de alelos es mayor en poblaciones pequeñas) Tema 18: Genética Poblaciones II

7. Generación 0 Generación 1 Generación 8 Muestreo aleatorio de gametos Alelos diferentes que hay en la generación i en la población Pool de gametos de los que se escogerá una muestra aleatoria para formar la siguiente generación Tema 18: Genética Poblaciones II

8. Simulación por ordenador del proceso de deriva genética. Se sigue la frecuencia alélica durante 20 generaciones en una población de tamaño • (a) 2N = 18 y • (b) 2N = 100 El tamaño (o censo) de la población es el parámetro crucial que determina la intesidad de la deriva Tema 18: Genética Poblaciones II

9. Deriva genética (2): • -Casos intensos de deriva genética: • Efecto fundador (Ej.: Migraciones humanas) • Cuello de botella (Ej.: Guepardo) Tema 18: Genética Poblaciones II

10. X • La selección natural: • -El proceso de selección • Selección fenotípica (causa) • Selección genotípica (efecto) Selección fenotípica Tema 18: Genética Poblaciones II

11. 0,5 0 0,5 0 Selección genotípica AA Aa aa Tema 18: Genética Poblaciones II

12. Tipos de Selección fenotípica Tema 18: Genética Poblaciones II

13. Tipos de Selección genotípica (sobre un locus con dos alelos) • Direccional: la selección favorece el incremento de un alelo tendiendo a eliminar el alelo (o alelos) alternativo • Equilibradora (balanced): ventaja selectiva del heterocigoto • En contra del heterocigoto (incompatible) Tema 18: Genética Poblaciones II

14. Modelos sencillos de selección • Selección en contra del homocigoto recesivo: un locus con dos alelos, A y a s = coeficiente selección Tema 18: Genética Poblaciones II

15. s1 pq(s1p-s2q) ^ q = q = = 0 s1+ s2 w Modelos sencillos de selección • Selección a favor del heterocigoto (s1p-s2q) = 0 Tema 18: Genética Poblaciones II

16. Ejemplo paradigmático de selección a favor del heterocigoto: la anemia falciforme Distribución de la malaria falciparum (causada por el Plasmodium falciparum) en el en el África, Europa, Oriente Medio y la India Distribución el alelo de la anemia falciforme (HbS) en el África, Europa, Oriente Medio y la India Tema 18: Genética Poblaciones II

17. Mutación  Selección ~ sq2 Mutación ~ p p = sq2 --> q =   /s, si el gen es letal, s = 1, q =   A a ^ Selección s ^ Selección ~ sq Mutación ~ p p = sq--> q =  /s, si el gen es letal, s = 1, q =  ^ ^ Equilibrio selección-mutación deletérea • Mutación recesiva autosómica • Mutación dominante autosómica Tema 18: Genética Poblaciones II

18. Deriva genética Migración p = f(A) Mutación Selección natural Efectos de las fuerzas evolutivas sobre la variación dentro y entre poblaciones Tema 18: Genética Poblaciones II

19. Links de interés • Web de genética de poblaciones (A. Barbadilla) • Ensayos de evolución (A. Barbadilla) • EvoTutor: Learning through interactive simulation (on line y off line) Sitio excelente para aprender los procesos genético poblacionales mediante simulación • Calculadora de Hardy-Weinberg Tema 18: Genética Poblaciones II