Fuerzas Evolutivas

• Analizar cuales son las fuerzas evolutivas y sus efectos en las poblaciones.

• 1 ¿Cómo se relacionan las poblaciones, los genes y la evolución?

• 2 ¿Qué causa la evolución?

• 3 ¿Cómo funciona la selección natural?

Como algunos lo creen

• Todas las células contienen DNA.

• Un gen es un segmento de DNA que se encuentra en un lugar específico de un cromosoma.

• En los individuos diploides, cada gen consiste en dos alelos (su genotipo). • Un individuo cuyos alelos sean

ambos iguales, se llama homocigoto de ese gen.

• Un individuo con alelos diferentes de ese gen es heterocigoto.

• Una poblacion es un grupo de organismos de la misma especie que viven en cierta área.

• La genética de poblaciones define la poza génica como la suma de todos los genes en una población.

• La poza génica consiste en todos los alelos de todos los genes de todos los individuos de una población.

Poza génica de la India

• La evolución es el cambio en las frecuencias de alelos que ocurren en una poza génica con el transcurso del tiempo. • Si las frecuencias de alelos cambian de una generación a la siguiente, la población

está evolucionando.

• Si las frecuencias de alelos no cambian de generación en generación, la población NO está evolucionando.

• En 1908, un sencillo modelo matemático fue propuesto por: • Godfrey H. Hardy (matemático inglés) y Wilhelm Weinberg (físico alemán)

• El principio de Hardy-Weinberg demuestra que, en determinadas condiciones, las frecuencias de alelos y de genotipos de una población permanecerán constantes sin importar cuántas generaciones hayan pasado.

• Una población en equilibrio es una población considerada como ideal y sin evolución, en la cual no cambian las frecuencias de alelos.

• ¿Cómo se mantiene una población en equilibrio?

• El equilibrio se puede mantener siempre y cuando se cumplan las siguientes cinco condiciones:

1. No debe haber mutación. 2. No tiene que haber flujo de genes entre poblaciones. 3. La población debe ser muy grande. 4. Todos los apareamientos tienen que ser aleatorios. 5. No debe haber selección natural.

• Si se viola una o más de estas condiciones, entonces las frecuencias de alelos pueden cambiar y se produce la evolución.

¿Existirá en la naturaleza una población así?

Se pueden predecir cinco causas principales del cambio evolutivo:

1. Mutación

2. Flujo de genes

3. Población pequeña

4. Apareamiento no aleatorio

5. Selección natural

• Las mutaciones son cambios en la secuencia del DNA: • Por lo general tienen poco o ningún efecto inmediato (neutralismo).

• Son la fuente de nuevos alelos.

• Pueden transmitirse a los descendientes sólo si se presentan en células que producen gametos.

• Pueden ser benéficas, dañinas, o neutras.

• Ocurren de forma espontánea, no como resultado, ni como expectativa, de las necesidades ambientales.

• El flujo de genes es el movimiento de alelos entre poblaciones. • La inmigración agrega alelos a una población.

• La emigración elimina alelos de una población.

• Los alelos se pueden mover entre poblaciones aun cuando los organismos no lo hagan. • Las plantas liberan sus semillas y su polen.

efecto evolutivo incremento de la similitud genética de poblaciones diferentes

• El proceso mediante el cual los eventos fortuitos cambian las frecuencias de alelos se llama deriva genética. • Tiene poco impacto en poblaciones muy grandes.

• Ocurre más rápidamente y tiene un mayor efecto en poblaciones pequeñas.

• El tamaño de la población afecta la deriva genética.

• Poblaciones pequeñas son más afectadas que poblaciones grandes

Efecto del tamaño de la población en la deriva genética Cada línea de color representa una simulación por computadora del cambio con el tiempo en la frecuencia del alelo A, en una población a) grande o en una b) pequeña, donde dos alelos, A y a, inicialmente estaban presentes en proporciones iguales, y donde se reprodujeron individuos elegidos al azar.

• Existen dos causas de deriva genética:

• Cuello de botella poblacional • Efecto fundador

• En el cuello de botella poblacional, una población se reduce en forma drástica, por ejemplo, debido a una catástrofe natural o a una cacería excesiva.

• Los cuellos de botella poblacionales pueden cambiar las frecuencias de alelos y reducir la variabilidad genética.

Los cuellos de botella poblacionales reducen la variación a) Un cuello de botella poblacional puede reducir de forma drástica la variación genética y fenotípica, porque los pocos organismos que sobreviven portarían conjuntos similares de alelos.

• Elefante marino: • Se cazó al elefante marino casi hasta

su extinción total en el siglo XIX.

• Para la última década de ese siglo apenas sobrevivían unos 20 ejemplares.

• La prohibición de su caza incrementó el número de elefantes marinos hasta llegar a cerca de 30,000 individuos.

• Un análisis bioquímico muestra que todos los elefantes marinos septentrionales son casi genéticamente idénticos.

• El efecto fundador se presenta cuando un número pequeño de organismos funda colonias aisladas.

• Por casualidad, las frecuencias de alelos de los fundadores pueden diferir de las de la población original.

• Con el transcurso del tiempo, la nueva población puede mostrar frecuencias de alelos que difieren de las de la población original.

Un ejemplo humano del efecto fundador Una mujer menonita con un hijo (izquierda) que sufre de un conjunto de defectos genéticos conocidos como síndrome de Ellis-Van Creveld. Los síntomas son brazos y piernas cortos, dedos adicionales (derecha) y, en algunos casos, padecimientos cardiacos. El efecto fundador es responsable de que prevalezca el síndrome de Ellis-Van Creveld entre los residentes menonitas del condado de Lancaster en Pensilvania.

• El apareamiento no aleatorio puede cambiar la distribución de genotipos en la población.

• Los organismos de una población rara vez se aparean en forma aleatoria.

• Casi siempre existe un patrón de selección sexual.

• La selección natural favorece a ciertos alelos a expensas de otros (por ejemplo la evolución de la bacteria resistente a la penicilina)…

• La penicilina comenzó a emplearse en forma generalizada durante la Segunda Guerra Mundial.

• La penicilina mataba a casi todas las bacterias que causaban infecciones.

• La penicilina no afectaba a las bacterias que tenían un extraño alelo que destruía a la penicilina que entraba en contacto con la célula bacteriana.

• Las bacterias que portan ese extraño alelo sobrevivieron y se reprodujeron. (resistencia a antibióticos)

• La selección natural no origina cambios genéticos en los individuos. • El alelo causante de la resistencia a la penicilina surgió, de forma espontánea (antes

de ser expuesto a la penicilina).

• La presencia de la penicilina favoreció la supervivencia de las bacterias que contenían los alelos que destruyen la penicilina (se reproducen con más éxito), y no a las bacterias que carecían de ellos.

• La selección natural actúa sobre los individuos, pero las poblaciones cambian por evolución. • La penicilina (el agente de selección natural) actuó sobre bacterias individuales.

• La población evolucionó al cambiar sus frecuencias de alelos.

• La evolución es un cambio en las frecuencias de alelos de una población, debido al éxito reproductivo diferencial entre organismos que portan alelos diferentes. • Las bacterias resistentes a la penicilina tenían una mayor eficacia biológica (éxito

reproductivo) que las bacterias normales.

• La evolución no es progresiva; no hace que los organismos “sean mejores”. • Las bacterias resistentes resultaron favorecidas sólo debido a la presencia de la

penicilina.

• Los cuellos largos de las jirafas macho les son de utilidad cuando luchan por establecer su dominio.

• La evolución es un acuerdo entre presiones opuestas…

a) Una jirafa macho con cuello largo tiene una ventaja definitiva en los combates para establecer su dominio.

b) Pero el cuello largo de la jirafa lo fuerza a adoptar posturas extremadamente incómodas y vulnerables cuando tiene que beber agua. Así, tomar agua y pelear contra otro macho le imponen presiones evolutivas opuestas sobre la longitud de su cuello.