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19.1B: Genética de poblaciones - Biología

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La genética de poblaciones es el estudio de las distribuciones y cambios de la frecuencia de los alelos en una población.

Objetivos de aprendizaje

  • Definir un acervo genético poblacional y explicar cómo el tamaño del acervo genético puede afectar el éxito evolutivo de una población.

Puntos clave

  • Un acervo genético es la suma de todos los alelos (variantes de un gen) en una población.
  • Las frecuencias alélicas varían de 0 (presente en ningún individuo) a 1 (presente en todos los individuos); todas las frecuencias alélicas de un gen dado suman el 100 por ciento en una población.
  • Cuanto más pequeña es una población, más susceptible es a mecanismos como la selección natural y la deriva genética, ya que los efectos de tales mecanismos se magnifican cuando el acervo genético es pequeño.
  • El efecto fundador ocurre cuando parte de una población original establece una nueva población con un acervo genético separado, lo que conduce a una menor variación genética en la nueva población.

Términos clave

  • alelo: una de varias formas alternativas del mismo gen que ocupa una posición determinada en un cromosoma
  • reserva genética: el conjunto completo de alelos únicos que se encontrarían al inspeccionar el material genético de cada miembro vivo de una especie o población
  • efecto fundador: una disminución en la variación genética que ocurre cuando una población completa desciende de un pequeño número de fundadores

Genética de poblaciones

Un gen para una característica particular puede tener varias variaciones llamadas alelos. Estas variaciones codifican diferentes rasgos asociados con esa característica. Por ejemplo, en el sistema de tipo sanguíneo ABO en humanos, tres alelos (IA, IB, o i) determinar la proteína de tipo sanguíneo particular en la superficie de los glóbulos rojos. Un humano con un tipo IA El alelo mostrará proteínas de tipo A (antígenos) en la superficie de sus glóbulos rojos. Los individuos con el fenotipo de sangre tipo A tienen el genotipo IAIA o yoAyo, tipo B tengo yoBIB o yoByo, tipo AB tengoAIB, y el tipo O tiene ii.

Un organismo diploide solo puede portar dos alelos para un gen en particular. En el tipo de sangre humana, las combinaciones se componen de dos alelos como IAIA o yoAIB. Aunque cada organismo solo puede portar dos alelos, más de esos dos alelos pueden estar presentes en la población más grande. Por ejemplo, en una población de cincuenta personas donde están representados todos los tipos de sangre, puede haber más IA alelos que alelos i. La genética de poblaciones es el estudio de cómo las fuerzas selectivas cambian una población a través de cambios en las frecuencias alélicas y genotípicas.

Frecuencia alélica

La frecuencia de alelos (o frecuencia de genes) es la velocidad a la que aparece un alelo específico dentro de una población. En genética de poblaciones, el término evolución se define como un cambio en la frecuencia de un alelo en una población. Las frecuencias van desde 0, presente en ningún individuo, hasta 1, presente en todos los individuos. El acervo genético es la suma de todos los alelos de todos los genes de una población.

Usando el sistema de tipo de sangre ABO como ejemplo, la frecuencia de uno de los alelos, por ejemplo IA, es el número de copias de ese alelo dividido por todas las copias del gen ABO en la población, es decir, todos los alelos. Las frecuencias alélicas se pueden expresar como un decimal o como un porcentaje y siempre suman el 1, o el 100 por ciento, de la población total. Por ejemplo, en una muestra de población de seres humanos, la frecuencia de la IA alelo podría ser 0,26, lo que significaría que el 26% de los cromosomas en esa población llevan el IA alelo. Si también sabemos que la frecuencia de la IB alelo en esta población es 0.14, entonces la frecuencia del alelo i es 0.6, que obtenemos al restar todas las frecuencias alélicas conocidas de 1 (así: 1 - 0.26 - 0.14 = 0.6). Un cambio en cualquiera de estas frecuencias alélicas a lo largo del tiempo constituiría una evolución en la población.

Tamaño y evolución de la población

Cuando las frecuencias alélicas dentro de una población cambian aleatoriamente sin ventaja para la población sobre las frecuencias alélicas existentes, el fenómeno se denomina deriva genética. Cuanto más pequeña es una población, más susceptible es a mecanismos como la deriva genética, ya que es más probable que los alelos se fijen en 0 (ausente) o 1 (universalmente presente). Los eventos aleatorios que alteran las frecuencias alélicas tendrán un efecto mucho mayor cuando el acervo genético es pequeño. La deriva genética y la selección natural generalmente ocurren simultáneamente en las poblaciones, pero la causa del cambio de frecuencia es a menudo imposible de determinar.

La selección natural también afecta la frecuencia de los alelos. Si un alelo confiere un fenotipo que permite a un individuo sobrevivir mejor o tener más descendencia, la frecuencia de ese alelo aumentará. Debido a que muchos de esos descendientes también portarán el alelo beneficioso y, por lo tanto, el fenotipo, tendrán más descendientes propios que también portarán el alelo. Con el tiempo, el alelo se extenderá por toda la población y puede volverse fijo: cada individuo de la población porta el alelo. Si un alelo es dominante pero perjudicial, puede eliminarse rápidamente del acervo genético cuando el individuo con el alelo no se reproduce. Sin embargo, un alelo recesivo perjudicial puede permanecer durante generaciones en una población, oculto por el alelo dominante en heterocigotos. En tales casos, los únicos individuos que se eliminan de la población son los que tienen la mala suerte de heredar dos copias de dicho alelo.

El efecto fundador

El efecto fundador ocurre cuando parte de una población se aísla y establece un acervo genético separado con sus propias frecuencias alélicas. Cuando un pequeño número de individuos se convierte en la base de una nueva población, esta nueva población puede ser muy diferente genéticamente de la población original si los fundadores no son representativos de la original. Por lo tanto, muchas poblaciones diferentes, con grupos genéticos muy diferentes y uniformes, pueden originarse todas de la misma población más grande. Juntas, las fuerzas de la selección natural, la deriva genética y el efecto fundador pueden conducir a cambios significativos en el acervo genético de una población.


Genética

Aunque la herencia se había observado durante milenios, Gregor Mendel, científico moravo y fraile agustino que trabajaba en el siglo XIX en Brno, fue el primero en estudiar la genética científicamente. Mendel estudió la "herencia de rasgos", patrones en la forma en que los rasgos se transmiten de padres a hijos. Observó que los organismos (plantas de guisantes) heredan rasgos a través de "unidades de herencia" discretas. Este término, que todavía se utiliza hoy en día, es una definición algo ambigua de lo que se conoce como gen.

La herencia de rasgos y los mecanismos de herencia molecular de los genes siguen siendo principios primarios de la genética en el siglo XXI, pero la genética moderna se ha expandido más allá de la herencia para estudiar la función y el comportamiento de los genes. La estructura y función de los genes, la variación y la distribución se estudian dentro del contexto de la célula, el organismo (por ejemplo, dominancia) y dentro del contexto de una población. La genética ha dado lugar a una serie de subcampos, incluida la genética molecular, la epigenética y la genética de poblaciones. Los organismos estudiados dentro del amplio campo abarcan los dominios de la vida (arqueas, bacterias y eukarya).

Los procesos genéticos funcionan en combinación con el entorno y las experiencias de un organismo para influir en el desarrollo y el comportamiento, lo que a menudo se conoce como naturaleza versus crianza. El entorno intracelular o extracelular de una célula u organismo vivo puede activar o desactivar la transcripción de genes. Un ejemplo clásico son dos semillas de maíz genéticamente idénticas, una colocada en un clima templado y la otra en un clima árido (sin suficiente cascada o lluvia). Si bien la altura promedio de los dos tallos de maíz puede determinarse genéticamente como igual, el de clima árido solo crece a la mitad de la altura del de clima templado debido a la falta de agua y nutrientes en su entorno.


La letra pequeña: Los siguientes comentarios son propiedad de quién los escribe. No somos responsables de ellos de ninguna manera.

Gente rica . (Puntuación: 1)

Por supuesto, será interesante ver si el mamut recién clonado será una especie en peligro de extinción.

Elección de animal (Puntuación: 1)

¡Esto es un error! (Puntuación: 1)

Único chico en la cuadra (Puntuación: 1)

Enfermedad (Puntuación: 1)

Una cosa que me vino a la cabeza cuando leí este artículo fue "¿Qué pasa con las enfermedades (para mamuts y humanos)?" Este mamut se adaptó a la vida con bacterias, virus, etc. del mundo hace 23.000 años; es muy posible que no pudiera sobrevivir en la naturaleza hoy en día excepto en un ambiente controlado debido a las enfermedades modernas. Recuerde lo que les sucedió a los nativos americanos cuando los europeos llegaron con su enfermedad europea.

OTOH, el mamut en sí mismo podría ser un peligro para los humanos por lo que su cuerpo puede producir. Una bacteria, virus, etc. podría infectar a dicho mamut, no afectar, sino mutar dicha bacteria / virus / hongo / lo que sea, infectar a un humano y de ahí nuestra hipotética enfermedad destruiría a la raza humana.

Bien, tal vez estoy exagerando un poco, pero no puedo creer que nadie haya tenido eso en cuenta los posibles peligros para el mamut y el entorno en el que vive antes de siquiera considerar este experimento de clonación. Aparte de estos factores potenciales, creo que esta es una idea interesante y estoy interesado en ver si tienen algún éxito.

Solo algunas opiniones. (Puntuación: 1)

Solo tengo algunas opiniones sobre los últimos artículos de esta naturaleza que he visto en /. (ADVERTENCIA: soy un biólogo en formación, así que supongo que tengo un sesgo).

Simplemente no tengo mucho problema con esta idea, y no entiendo muchos de los sentimientos de /. 'Ers sobre este tema. Creo que es extraño que en casi cualquier tema de tecnología (química, física, EE, etc.), los nuevos descubrimientos / propuestas generalmente se reciban con mucha arrogancia, pero cuando se trata de uno biológico, los /. ¡Por lo general sin una comprensión científica adecuada del problema!

La opinión de muchas personas parece ser que la extinción tiene algún tipo de "conciencia moral", que una especie se extingue por algún tipo de razón racional y con un propósito. ¡Pero yo no creo eso! ¡Las especies se extinguen por razones TOTALMENTE ARBITRARIAS! (A excepción de aquellas que nosotros mismos hemos matado). Las especies no se extinguen porque "deberían haberlo hecho" o "era su momento", simplemente se extinguieron. ¡período!

¡También parece que todo el mundo se ha tomado las películas de ciencia ficción demasiado en serio! Lo siento, pero Jurassic Park NO es una razón válida real para estar en contra de este tipo de investigación. Hay muchas razones técnicas y éticas válidas, pero "¡porque los dinosaurios en JP / JP2 se volvieron locos y mataron a todos" en ninguna de ellas!

Ahora, sobre el aritcle, aunque supongo que se me podría contar como partidario de esta línea de investigación (y otras para restaurar especies extintas / en grave peligro de extinción), pero creo que hay MUCHAS razones más técnicas por las que esto no es posible. que ético. Creo que si pudiéramos lograr esto, sería una mina de oro absoluta para biólogos, paleontólogos, paleobiólogos, etc. Pero, como se dijo anteriormente, el daño genético de miles de años congelados podría haber hecho imposible la clonación (aunque creo recordar que los elefantes son MUY similares a los mamuts y, por lo tanto, podrían ayudar). También creo que la falta de conocimiento sobre la ecología y los requisitos de salud podría obstaculizar el proyecto, pero, de nuevo, nuestra comprensión actual de los requisitos físicos / nutricionales de los elefantes podría ser suficiente.

Además, como alguien ha mencionado anteriormente, esto no sería un intento de traer de vuelta a una especie entera, sino a unos pocos individuos, por lo que si bien esto sigue siendo excelente para los biólogos, los ecologistas pueden estar seguros de que ninguna manada de mamuts salvajes se apoderará de la región. tundra siberiana! Las preocupaciones ecológicas son más importantes para las especies que son mucho más difíciles de controlar, pero un mamut NO es una de ellas (ni el lobo de Tasmania). Mire las poblaciones de elefantes en África ahora: si también quisiéramos, probablemente podríamos matar al resto de las especies de elefantes africanos salvajes en dos décadas como máximo. Por lo tanto, incluso si pudiéramos traer de vuelta una especie de mamut, no invadiría el ecosistema del mundo, como lo han hecho otras especies exóticas introducidas en el extranjero (conejos australianos, sapos de caña, etc. Hongo del olmo holandés, etc.).

Para terminar, creo que veo mucho más beneficio del conocimiento que podría obtenerse incluso del intento (no dudo que los biólogos aprenderían mucho sobre genética / clonación incluso si el intento finalmente fracasara) que el posible daño. En cuanto a si la investigación no podría emplearse mejor en otro lugar, ese tema tiene cierto mérito. Sin embargo, el argumento podría usarse contra muchos otros campos (exploraciones espaciales, biología no médica, diablos, paleontología en general), también más $ hacia un objetivo de investigación, o un objetivo humanitario en general (hambre, crimen, etc.) no necesariamente producir resultados más rápidos y / o más eficaces. Oh, bueno, les deseo a los investigadores en este y en muchos otros proyectos similares la mejor de las suertes, y bueno, en varios años, ¡tal vez me una a su investigación!