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Contenido principal

Deriva génica

La evolución debida a sucesos azarosos. Los efectos de cuello de botella y fundador.

Puntos más importantes

  • La deriva génica es un mecanismo de la evolución en el que las frecuencias alélicas de una población cambian a lo largo de varias generaciones debido al azar (error de muestreo).
  • La deriva génica sucede en todas las poblaciones cuyo tamaño no es infinito, pero sus efectos son más fuertes en las poblaciones pequeñas.
  • La deriva génica puede resultar en la pérdida de algunos alelos (incluso aquellos que son beneficiosos) y en la fijación, el aumento de frecuencia al 100, percent, de otros alelos.
  • La deriva génica tiene efectos importantes cuando una población reduce dramáticamente su tamaño debido a un desastre natural (efecto de cuello de botella) o cuando un grupo pequeño se separa de la población principal para formar una colonia (efecto fundador).

Introducción

La selección natural es un mecanismo importante de la evolución, pero ¿es el único? ¡No! De hecho, en ocasiones la evolución sucede por azar.
En la genética de poblaciones, la evolución se define como un cambio en la frecuencia de los alelos (versiones de un gen) en una población a lo largo del tiempo. Así que, la evolución es cualquier cambio en las frecuencias alélicas en una población en el transcurso de varias generaciones; sin importar si ese cambio se debe a selección natural o a algún otro mecanismo evolutivo, ni si ese cambio mejora la adaptación de la población a su entorno o no.
En este artículo veremos la deriva génica, un mecanismo evolutivo que produce cambios aleatorios (en lugar de dirigidos por la selección) en las frecuencias alélicas de una población en el tiempo.

¿Qué es la deriva génica?

La deriva génica es un cambio en las frecuencias alélicas de una población, que ocurre de generación en generación y se debe al azar. Para ser más exactos, la deriva génica es un cambio debido a un "error de muestreo" en la selección de los alelos para la siguiente generación, a partir del conjunto de genes de la generación actual. Aunque la deriva génica ocurre en poblaciones de todos los tamaños, sus efectos tienden a ser más fuertes en las poblaciones pequeñas.

Ejemplo de deriva génica

Veamos un ejemplo para hacer más concreto el concepto de deriva génica. Como se muestra en la imagen siguiente, tenemos una población muy pequeña de conejos compuesta por 8 individuos cafés (genotipo BB o Bb) y 2 individuos blancos (genotipo bb). Inicialmente, las frecuencias de los alelos B y b son iguales.
La deriva génica opera sobre una pequeña población de conejos. A la tercera generación, el alelo b ha sido eliminado de la población solo mediante el azar.
Crédito de la imagen: "Genética de poblaciones: Figura 2", de OpenStax College, Biología CC BY 3.0
¿Qué pasa si, por casualidad, únicamente los 5 individuos marcados dentro de la población se reproducen? (Tal vez los otros conejos murieron por causas no relacionadas con el color de su pelo, como quedar atrapados en las trampas de un cazador). En el grupo sobreviviente, la frecuencia del alelo B es 0, point, 7, y al del alelo b, 0, point, 3.
En nuestro ejemplo, las frecuencias de los alelos de los cinco conejos afortunados están perfectamente representadas en la segunda generación, como se muestra a la derecha. Debido a que la "muestra" de 5 conejos de la generación anterior tenía frecuencias alélicas diferentes a las de la población total, las frecuencias de B y b en la población cambiaron a 0, point, 7 y 0, point, 3, respectivamente.
¿Qué pasa si de esta segunda generación solo sobreviven y se reproducen dos crías BB para producir la tercera generación? En esta serie de acontecimientos, para la tercera generación el alelo b habrá sido eliminado completamente de la población.

El tamaño de la población es importante

Las poblaciones más grandes tienen pocas probabilidades de cambiar con tanta rapidez debido a la deriva génica. Por ejemplo, si siguiéramos a una población de 1000 conejos (en lugar de 10), sería mucho menos probable que el alelo b desapareciera (y que el alelo B alcanzara una frecuencia del 100, percent, es decir, que se fijara) después de un periodo de tiempo tan corto. Si solo la mitad de una población de 1000 conejos sobrevive para reproducirse, como en la primera generación del ejemplo anterior, los sobrevivientes (500) tenderían a representar con mucha más precisión las frecuencias alélicas de la población original, simplemente porque el tamaño de la muestra sería mucho más grande.
Esto es muy parecido a echar un volado pocas veces contra muchas veces. Si echas un volado unas cuantas veces, obtendrás una proporción águila-sol que es diferente de la 50
50 esperada. En cambio, si echas un volado unos cientos de veces, obtendrás algo mucho más cercano al 50
50 esperado (si no, ¡puedes sospechar que la moneda está adulterada!).

El daño o beneficio que proporciona el alelo no importa

La deriva génica, a diferencia de la selección natural, no toma en cuenta el beneficio (o el daño) que un alelo proporciona a su portador. Esto significa que un alelo ventajoso puede desaparecer o bien, que un alelo ligeramente perjudicial puede fijarse en la población, únicamente por azar.
Un alelo beneficioso o perjudicial estaría sujeto a la selección así como a la deriva, pero una deriva fuerte (como la que hay en una población muy pequeña) podría provocar la fijación de un alelo perjudicial o la pérdida de uno beneficioso.

El efecto de cuello de botella

El efecto de cuello de botella es un ejemplo extremo de deriva genética que sucede cuando el tamaño de una población se reduce drásticamente. Sucesos como los desastres naturales (terremotos, inundaciones, incendios) pueden diezmar una población, matando a la mayoría de los individuos y dejando solo un grupo aleatorio de sobrevivientes.
Las frecuencias alélicas en este grupo pueden ser muy diferentes a las de la población anterior al desastre, y algunos alelos podrían haber desaparecido por completo. La población más pequeña también será más susceptible a los efectos de la deriva génica durante generaciones (hasta que sus números vuelvan a la normalidad), lo que potencialmente puede provocar la pérdida de más alelos.
¿Cómo puede un cuello de botella reducir la diversidad genética? Imagina una botella llena de canicas, las cuales representan a los individuos de una población. Si ocurre un evento de cuello de botella, una pequeña variedad aleatoria de individuos sobrevivirá al acontecimiento y pasará a través del cuello de la botella (y hacia el vaso), mientras que la gran mayoría de la población es eliminada (se queda dentro de la botella). La composición genética de los sobrevivientes es ahora la composición genética de toda la población.
Un cuello de botella en la población produce una variedad limitada y aleatoria de individuos. Esta pequeña población estará ahora bajo la influencia de la deriva génica durante varias generaciones.
Crédito de imagen: "Genética de poblaciones: Figura 3", de OpenStax College, Biología, CC BY 3.0

El efecto fundador

El efecto fundador es otro ejemplo extremo de deriva, que ocurre cuando un pequeño grupo de individuos se separa de una población más grande para establecer una colonia. La nueva colonia queda aislada de la población original y es posible que los individuos fundadores no representen toda la diversidad genética de la población original. Esto quiere decir que los alelos en la población fundadora pueden tener frecuencias distintas de las de la población original, y que algunos alelos pueden haberse perdido por completo. El efecto fundador es parecido al efecto del cuello de botella, pero ocurre mediante un mecanismo diferente (la colonización en lugar de la catástrofe).
Ilustración simplificada del efecto fundador. La población original que consistía de la misma cantidad de individuos circulares y cuadrados, se divide en varias colonias. Cada colonia tiene una variedad aleatoria de individuos que no reflejan la diversidad genética de la población original, más grande. Estas pequeñas colonias serán susceptibles a los efectos de la deriva génica por varias generaciones.
_Crédito de imagen: "Efecto fundador", de qz10, dominio público_
En la ilustración de arriba puedes ver una población compuesta de igual número de círculos y cuadrados. (Supongamos que la forma de un individuo está determinada por sus alelos de un gen en particular).
Los grupos aleatorios que se separan para establecer nuevas colonias tienden a tener frecuencias de cuadrados y círculos distintas a las de la población original. Por lo que las frecuencias alélicas en las colonias (círculos pequeños) pueden ser diferentes en relación con la población original. Así mismo, el tamaño pequeño de las nuevas colonias implica que experimentarán una deriva génica fuerte durante varias generaciones.

Resumen

A diferencia de la selección natural, la deriva génica no depende de los efectos beneficiosos o perjudiciales de un alelo. En cambio, la deriva cambia las frecuencias alélicas únicamente por azar, al seleccionar subconjuntos aleatorios de individuos (y sus gametos) que produzcan la siguiente generación.
Todas las poblaciones experimentan deriva génica, pero las pequeñas sufren sus efectos con más fuerza. La deriva génica no toma en cuenta el valor adaptativo de un alelo para una población y puede provocar la pérdida de un alelo beneficioso o la fijación (el aumento hasta una frecuencia del 100, percent) de uno perjudicial en la población.
El efecto fundador y el efecto de cuello de botella son casos en los que una población pequeña se forma a partir de una más grande. A menudo, estas "muestras" poblacionales no representan la diversidad genética de la población original y su tamaño reducido implica que pueden experimentar una fuerte deriva durante generaciones.

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  • Avatar blobby green style para el usuario Rose Scott
    ¿Cómo se relaciona la deriva genética con lo que está ocurriendo actualmente con la población humana por el covid-19
    (3 votos)
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  • Avatar blobby green style para el usuario sara Ibeth Hernandez
    La deriva génica es un cambio en las frecuencias alélicas de una población, que ocurre de generación en generación y se debe al azar
    (3 votos)
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  • Avatar blobby green style para el usuario Kevin Rivera
    ¿Puede haber una manera posible, en la cual un grupo de individuos (los únicos de una especie), cuyo numero actual no es mayor que 5, sobrevivir a la extinción por deriva genética? por favor, alguna respuesta...
    (1 voto)
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    • Avatar piceratops seedling style para el usuario rnunovaldes
      Dependería de la especie (creo) ya que, por ejemplo, se requieren al menos 5000 humanos para repoblar en caso de «cuello de botella», por tanto daría igual si se reproducen o perecen si hay menos de 5000. Ahora, supongamos que sí hay 5000 humanos, pero todos acarrean cierto «defecto», hay más de un género que de otro o la mayoría son estériles, y se piensa a generaciones futuras, es poco probable su repoblación (véase SIDA o H1N1, virus a los que la mayoría, actualmente, somos susceptibles a padecer por no permitir el proceso de selección natural).
      Igualmente podría haber especies que sí sobrevivan con sólo 5 ejemplares.
      Perdón si me fui por las ramas.
      (2 votos)
  • Avatar blobby green style para el usuario violeta gonzalez schell
    la deriva genica no esta sujeta a presiones adaptativas del medio ambiente? justificar
    (1 voto)
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    • Avatar leaf green style para el usuario conischier
      No, ya que, solo son cambios en el acervo genético de la población, por casualidad o aleatoriamente. La deriva génica es un mecanismo de la evolución aparte de la Selección natural, la cual postula que los cambios de las poblaciones son debidos a las presiones ambientales, espero que te sirva.
      (2 votos)
  • Avatar blobby green style para el usuario bustamantecr25
    gracias

    ¿El efecto de cuello de botella podría generar evolución por selección natural en el siguiente caso?: En los elefantes existen dos fenotipos sin: marfil y con marfil. La caza indiscriminada de los elefantes con marfil redujo drásticamente su población. Sería por selección natural porque ahora los individuos con mayor aptitud serían aquellos que no posean marfil.
    (0 votos)
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