Cómo encontrar la frecuencia alélica y cómo se diferencia de la frecuencia genotípica. Qué es la reserva genética.

Puntos más importantes:

  • La microevolución es un cambio en la frecuencia de las variantes génicas, alelos, en una población y por lo general ocurre en periodos relativamente cortos de tiempo.
  • La genética de poblaciones es el campo de la biología que estudia las frecuencias alélicas en las poblaciones y cómo cambian con el tiempo.
  • La frecuencia alélica se refiere a qué tan común es un alelo en una población. Esto se determina contando cuántas veces aparece un alelo en la población y dividiendo esta cifra entre el número total de copias del gen.
    F, r, e, c, u, e, n, c, i, a, space, d, e, l, space, a, l, e, l, o, space, A equals Número de copias del alelo Aen la poblaciónNúmero total de copias del gen en la población\dfrac{{\text{Número de copias del alelo }A \:{\text {en la población}}}}{\text{Número total de }{\text{copias del gen en la población}}}
  • La reserva de genes de una población está constituida por todas las copias de todos los genes de esa población.

Darwin conoce a Mendel, no literalmente

Cuando Darwin propuso sus teorías sobre la evolución y la selección natural, sabía que los procesos que describía dependían de la variación heredable en las poblaciones. Esto es, se basaban en las diferencias en las características de los organismos en una población y en la capacidad de transmitir dichas características a su descendencia.
Darwin describió la evolución como "descendencia con modificación", la idea de que las especies cambian y dan lugar a nuevas especies a lo largo de extensos periodos de tiempo y de que todas las especies pueden rastrear su ascendencia hasta un ancestro común. Hoy en día, la evolución se define generalmente como un cambio en la composición genética de una población a lo largo de generaciones, una definición que abarca tanto la evolución a gran escala que concebía Darwin, como los procesos a menor escala que discutiremos en este artículo.
La selección natural es el mecanismo que propuso Darwin para explicar cómo se lleva a cabo la evolución y por qué los organismos por lo general están adaptados, o son adecuados, a su entorno y funciones.
La idea básica de la selección natural es que los organismos con rasgos heredables que les ayudan a sobrevivir y reproducirse en un ambiente particular dejarán más descendientes que los organismos que carecen de dichas características. Debido a que estos rasgos son heredables, pasarán a su descendencia, que también tendrá una ventaja en la supervivencia y la reproducción. A lo largo de generaciones, la supervivencia y reproducción diferenciales conducirán a un aumento progresivo en la frecuencia de las características ventajosas dentro de la población, haciendo que esta se adapte mejor a su medio ambiente.
La selección natural no es el único mecanismo de la evolución. Las poblaciones también pueden cambiar en su composición genética debido a eventos aleatorios, migración y otros factores. Sin embargo, la selección natural es el único mecanismo de la evolución que consistentemente produce adaptación, un ajuste estrecho entre un grupo de organismos y su entorno.
Sin embargo, Darwin no sabía cómo se heredaban los rasgos. Como otros científicos de su tiempo, pensaba que las características pasaban mediante herencia mezclada. En este modelo, los rasgos de los padres supuestamente se mezclaban de manera permanente en sus hijos. El modelo de la mezcla fue desacreditado por el monje austríaco Gregor Mendel, quien descubrió que los rasgos son determinados por unidades heredables que no se mezclan, llamadas genes.
Aunque Mendel publicó su trabajo sobre genética unos cuantos años después de que Darwin publicara sus ideas sobre la evolución, Darwin probablemente nunca leyó el trabajo de Mendel. En la actualidad, podemos combinar las ideas de Darwin y Mendel para tener una comprensión más clara de lo que es la evolución y cómo se lleva a cabo.

Microevolución y genética de poblaciones

La microevolución o evolución en pequeña escala, se define como un cambio en las frecuencias de las variantes génicas, o alelos, en una población a lo largo de varias generaciones. El campo de la biología que estudia las frecuencias alélicas en las poblaciones y cómo cambian con el tiempo se llama genética de poblaciones.
La microevolución a veces se compara con la macroevolución, la evolución que implica grandes cambios, como la formación de nuevos grupos o especies, que ocurren durante periodos de tiempo muy largos. Sin embargo, la mayoría de los biólogos ven la microevolución y la macroevolución como un mismo proceso que ocurre en escalas de tiempo diferentes. La microevolución se suma gradualmente durante largos periodos de tiempo para producir los cambios macroevolutivos.
Veamos tres conceptos claves que son fundamentales para la definición de la microevolución: poblaciones, alelos y frecuencia alélica.

Poblaciones

Una población es un grupo de organismos de la misma especie que se encuentran en la misma área y que pueden reproducirse entre ellos. Una población es la unidad más pequeña que puede evolucionar, en otras palabras, un individuo no puede evolucionar.

Alelos

Un alelo es una versión de un gen, una unidad heredable que controla una característica particular de un organismo.
Por ejemplo, Mendel estudió un gen que controla el color de las flores en las plantas de chícharos. Este gen presenta un alelo blanco, w, y uno morado W. Cada planta de chícharo tiene dos copias de genes, que pueden ser del mismo o de diferente alelo. Cuando los alelos son diferentes, uno, —el alelo dominante, W—puede ocultar al alelo recesivo w. El conjunto de alelos de una planta, llamado genotipo, determina su fenotipo o características observables, en este caso, el color de la flor.
Fenotipo—color de la flor Genotipo—par de alelos
W—alelo dominante morado w—alelo recesivo blanco
WW—flor morada Ww—flor morada ww—flor blanca

Frecuencia alélica

La frecuencia alélica se refiere a qué tan a menudo aparece un alelo particular en una población. Por ejemplo, si todos los alelos de una población de plantas de chícharo son morados, W, la frecuencia alélica de W sería del 100%, 0 1.0. Sin embargo, si la mitad de los alelos fueran W y la otra mitad w, cada alelo tendría una frecuencia alélica del 50% o 0.5.
En general, podemos definir la frecuencia alélica como
F, r, e, c, u, e, n, c, i, a, space, d, e, l, space, a, l, e, l, o, space, A equals Número de copias del alelo Aen la poblaciónNúmero total de copias A/a del gen en la población\dfrac{{\text{Número de copias del alelo }A \:{\text {en la población}}}}{\text{Número total de copias }\:{A/a}{\text{ del gen en la población}}}
A veces hay más de dos alelos en una población (podría haber, por ejemplo, los alelos A, a, y Astart subscript, i, end subscript de un gen). En ese caso, sumarías todos los alelos distintos para obtener tu denominador.
También es posible calcular las frecuencias genotípicas, la cantidad de individuos con un genotipo dado; y las frecuencias fenotípicas, la cantidad de individuos con un fenotipo particular. Sin embargo, toma en cuenta que estos son conceptos diferentes a la frecuencia alélica. A continuación veremos un ejemplo de esta diferencia.

Ejemplo: cómo encontrar la frecuencia alélica

Veamos un ejemplo. Consideremos la pequeñísima población de nueve plantas de chícharo que se muestran abajo. Cada planta tiene dos copias del gen para el color de la flor.
6 WW, plantas moradas 1 Ww, planta morada 2 ww, plantas blancas
Si vemos las dos copias de genes de cada planta y contamos cuántas copias de W hay, encontraremos que son 13. Si contamos cuántas copias de w hay, encontraremos que son cinco. El número total de copias del gen en toda la población es 13, plus, 5, equals, 18.
Podemos dividir el número de copias de cada alelo por el número total de copias para obtener la frecuencia alélica. Por convención, cuando hay solo dos alelos para un gen en una población, sus frecuencias se denotan con los símbolos p y q:
p, equals, f, r, e, c, u, e, n, c, i, a, space, d, e, space, W equals 13, slash, 18 equals 0, point, 72, o 72, percent
q, equals, f, r, e, c, u, e, n, c, i, a, space, d, e, space, w, space equals 5, slash, 18 equals 0, point, 28, o 28, percent
Las frecuencias de todos los alelos de un gen deben sumar uno o 100%.
La frecuencia alélica es distinta de la frecuencia genotípica y de la frecuencia fenotípica. Esta frecuencias también pueden calcularse y son importantes para entender cómo evolucionan las poblaciones, pero no son lo mismo que la frecuencia alélica; el diagrama siguiente muestra la diferencia:
6 WW, plantas moradas 1 Ww, planta morada 2 ww, plantas blancas
Frecuencia genotípica: con qué frecuencia vemos cada conjunto de alelos: Ww, WW, o ww
Frecuencia de WW = 6/9 = 0.67 Frecuencia de Ww = 1/9 = 0.11 Frecuencia de ww = 2/9 = 0.22
Frecuencia fenotípica: con qué frecuencia vemos blancas en comparación con moradas
Frecuencia de moradas = 7/9 = 0.78 Frecuencia de blancas = 2/9 = 0.22
Frencuencia alélica: con qué frecuencia vemos cada alelo
p = Frecuencia de W = 13/18 = 0.72 q = Frecuencia de w = 5/18 = 0.28
Ahora, supongamos que regresamos una generación después y analizamos los genotipos de las nuevas plantas de chícharo que componen la población actual. Para encontrar las frecuencias alélicas, vemos nuevamente el genotipo de cada individuo y contamos el número de copias de cada alelo y lo dividimos entre el total de copias del gen. Encontramos que la frecuencia de W cayó a 8, slash, 18, equals, 0, point, 44, o 44% y que la frecuencia de w aumentó a 10, slash, 18, o 56%.
Generación original:
6 WW, plantas moradas 1 Ww, planta morada 2 ww, plantas blancas
p = Frecuencia de W = 13/18 = 0.72 q = Frecuencia de w = 5/18 = 0.28
Las plantas viejas mueren y su descendencia crece.
Nueva generación:
p = Frecuencia de W = 8/18 = 0.44 q = Frecuencia de w = 10/18 = 0.56
Las frecuencias alélicas cambian, lo que significa que la población evoluciona.
Hubo un cambio en la frecuencia de los alelos en la población con las generaciones, así que, según la definición de microevolución, podemos decir que la población evolucionó. Si estuviéramos haciendo una investigación real, querríamos usar una prueba estadística para confirmar que estas proporciones son realmente diferentes.
Analizaremos los factores que hacen que una población evolucione, incluyendo la selección natural, la deriva génica —cambio al azar— y otros factores, en el resto de esta lección.

La reserva de genes

El conjunto total de copias del gen para todos lo genes en una población es su reserva de genes. La reserva de genes obtiene su nombre de la idea de que tomamos todas las copias de genes, de todos los genes, en los individuos de una población y los ponemos en una sola reserva común.
¿Cómo se vería eso? En el ejemplo anterior, examinamos a los nueve individuos de la población y analizamos sus copias del gen del color de la flor. Había 18 copias individuales del gen, cada una de las cuales es un alelo W o w. Ahora, imagina que hacemos el mismo proceso para cada gen de la planta de chícharo, incluyendo los genes que controlan la altura, el color de la semilla, la forma de la semilla, el metabolismo, etcétera. Habría 18 copias de cada gen colocados dentro de la reserva común. Al final de este proceso, la reserva común de copias de los genes sería la reserva genética de nuestra población.
Al examinar todas las copias de todos los genes en una población, podemos ver de manera global cuánta variación genética hay en la población. Mientras más variación tenga una población, mayor será su capacidad para adaptarse a los cambios ambientales mediante selección natural. Si hay más variación, hay más probabilidades de que algunos de los alelos ya existentes le permitan a los organismos sobrevivir y reproducirse de manera eficiente bajo las nuevas condiciones.

Créditos

Este artículo es un derivado modificado de "Population evolution (Evolución de poblaciones)" escrito por OpenStax College, Biology, CC BY 4.0.

Referencias

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