genetica de poblacions

Tema 6: Genètica i evolució (II)

1

2

1.Antecedents de la genètica evolutiva

2.La base genètica de l’evolució

3.La genètica de poblacions

4.Concepte d’espècie. L’especiació

5.Poliploïdia

3

1.Antecedents de la genètica evolutiva

Neodarwinistes clàssics:

Dobzhansky: afirmava que les variacions genètiques

implicades en l’evolució són molt petites i l’herència és lenta

i gradual.

Neodarwinistes innovadors: hi ha salts evolutius.(equil·libi

puntuat)

4

2. La base genètica de l’evolució

Les mutacions genètiques

Les mutacions es produeixen aleatòriament i espontàniament

(taxa de mutació 1/100.000) en:

Mutacions en blat de moro

Mutacions silencioses no sempre

tenen una manifestació externa:

- en zones no codificades com introns

- el resultat és un codó equivalent

5

2. La base genètica de l’evolució2. Duplicacions genètiques

Una duplicació genètica La mutació en un gen que codifica per una proteïna pot portar a la síntesi d’una proteïna diferent. Un individu amb la mutació en un gen pot tenir dos tipus de proteïnes diferents. Això ha passat en algunes globines.

Anèmia falciforme

Glòbuls vermells normals amb dues globines i dos grups hemo

6

2. La base genètica de l’evolució

Una població que manté una variació

suficient per permetre més canvis

adaptatius en el futur és una població

amb bon pronòstic quant a

supervivència. No és el mateix un

caràcter amb dos al·lels que de varis

al·lels.

Especiació: mecanisme mitjançant el

qual els canvis evolutius aïllats poden

culminar, finalment, en establir una

nova espècie o taxó superior.

7

2. La base genètica de l’evolucióLa reproducció sexual com a responsable de la varietat

genètica

Reproducció asexual: la variabilitat ve donada per les

mutacions

Reproducció sexual: la variabilitat ve donada per:

* Barreja del material genètic de dos gàmetes

* Els gàmetes són diferents degut a les recombinacions

meiòtiques

* El nombre d’al·lels d’un caràcter i la seva

expressivitat

8

2. La base genètica de l’evolucióLa selecció natural

1. L’acció recau sobre el fenotip amb menys eficàcia biològica.

No recau sobre el genotip (cosa que permet que una mutació recessiva

pugui romandre en els individus).

2. Provoca la transmissió d’un tipus determinat d gens, que

afavoreixen l’evolució de les poblacions.

3. Pot tenir diferents graus de pressió sobre els individus.

S: coeficient de selecció = nombre d’individus

eliminats/nombre d’individus totals

W: coeficient de adaptabilitat d’una població

W = 1 – S

Quan més forta és la selecció, més uniforme i més especialitzada és la

població que sobreviu

9

3. La genètica de poblacions

És l’aplicació matemàtica de la genètica mendeliana a les

poblacions naturals.

Població mendeliana: conjunt d’individus que es poden

encreuar entre ells i que, per tant, comparteixen un mateix

conjunt de gens. Si tots els individus tenen la mateixa

posibilitat de reproduir-se es diu;

POBLACIÓ PANMÍTICA

10

3. La genètica de poblacions

Freqüència genotípica: (AA, Aa,aa)/ N (nombre total d’individus)

Freqüència gènica d’A: (AA+1/2Aa)/ N (nombre total d’individus)

aquesta és la més importants doncs són els al·lels els que es passen

d’una generació a una altre i no els genotips.

Aquestes es poden donar en tant per 1 o en tant per cent (%)

p (freqüència d’a) i q (freqüència d’A)

probabilitat que surti aa = p2

probabilitat que surti Aa = 2pq

probabilitat que surti AA = q2

p2 + 2pq + q2 = 1

freqüències genotípiques

p + q =1

freqüències gèniques

12

3. genètica de poblacions

Exercici 1: si en una població hi ha 250 al·lels a (blanc) i

750 al·lels A(negre) i sabem que hi tenim una població de

250 individus de raça pura negres, quina és la probabilitat de

trobar-ne 1 de blanc tret a l’atzar?

Total al·lels 250+750=1000

250AA= 500 Al·lels

750-500= 225 A en híbrids necessitem 225 a

per construir-los.

Ens diu que hi ha 225 a, per tant tots són

híbrids. 0

% de P de trobar un individu blanc

13

Exercici 2: si una malaltia mortal infantil que únicament es

presenta en homozigosi recessiva(hi ha dos al·lels) la

presenten en una població 1/250.000. Quants individus

s’espera que siguin portadors si la població té 3.000.000

d’habitants?.

p = probabilitat de a. Probabilitat de estar malalt pxp = p2

q = probabilitat d’e A

p = (1/250.000)1/2 = 2/1000 = 0,002

q = 1- 2/1000 = 998/1000 = 0,998

Probabilitat de ser portador = 2·p·q = 2·0,002·0,998 = 0,003992

Nombre de portadors = 0,003992·nombre d’habitants = 11.976 persones

14

3. La genètica de poblacions1. Llei de l’equilibri de Hardy-Weinberg

En una població prou gran i panmíctica (tots els

individus tenen les mateixes possibilitats d’aparellar-se entre

ells) i en la que no actuïn ni la selecció ni la mutació

les freqüències gèniques i genotípiques es

mantenen constants al llarg de les generacions.

Si no hi ha selecció hi ha equilibri genètic.

15

3. La genètica de poblacions2. Causes del canvi de les freqüències gèniques

Els factors que poden fer variar les freqüències gèniques poden

ser diverses:

a) Mutació: variació sobtada i discontínua d’un caràcter

que no es pot atribuir a la recombinació; sinó provocada per

agents externs mutàgens.

16


b) Selecció: si el procés és provocat per la natura s’anomena

natural, però si intervé l’home s’anomena artificial

17


b) Selecció:

18


b) Selecció:

19


c) Deriva genètica: alhora de separar-se dues poblacions

l’atzar fa que hi hagi una distribució gènica diferent donant a

la llarga subpoblacions diferents

20


c) Deriva genètica:

21


d) Migració o flux genètic: si la part que se’n va o arriba és diferent gènicament, poden modificar el fons genètic comú i provocar canvis en les freqüències gèniques.

22

4. Concepte d’espècie. L’especiacióEl concepte d’espècie no és infal·lible ni sempre es pot aplicar en tot el seu significat:

* fòssils* espècies intermèdies* bacteris

Especiació: procés mitjançant el qual es formen noves espècies a través de l’evolució.

23

4. Concepte d’espècie. L’especiació

N’hi ha dos tipus:

a) Especiació al·lopàtrica: si a partir d’una població separada

geogràficament sorgeixen dues espècies.

b) Especiació simpàtrica: si vivint en la mateixa zona

geogràfica sorgeixen dues espècies.

Especiació al·lopàtrica

24

4. Concepte d’espècie. L’especiació1. L’especiació al·lopàtrica

Fa falta que hi hagi tres fases separades en el temps:

Primera fase: Aparició d’una barrera

Sorgeixi una barrera (mar, muntanya) que impedeixi

la reproducció entre les dues poblacions separades.

25

Segona fase: Variacions ambientals

Els medis on viuen les dues subpoblacions són diferents, actuen les

mutacions i la selecció natural.

Tercera fase: Pèrdua de la capacitat de reproduir-se entre les subpoblacions

Apareixen aillaments reproductius

Les dues subpoblacions ja són de diferents espècies.

Quan a partir d’una espècie se separen diferents grups o

subpoblacions i sorgeixen diferents espècies es diu que es forma una

radiació adaptativa.

26

radiació adaptativa.

La insulació és la mésutilitzada doncs ens podriaexplicar el cas de les illesGalàpagos

27

4. Concepte d’espècie.

L’especiació2. L’especiació simpàtrica

Quan la barrera és de tipus biològic i es

produeix en el mateix lloc.

N’hi ha dos tipus:

A) Prezigòtics (aïllament no reproductiu)

• Ecològic (diferents nínxols)

• Sexual (hormonal, atracció, etc)

• Mecànic (físic o químic)

B) Postzigòtic (aïllament però amb

reproducció)

• Inviabilitat de l’embrió

• Mortalitat en edat prereproductiva

• Esterilitat dels resultants

• Degeneració dels resultants

28

4. Concepte d’espècie. L’especiació2. L’especiació simpàtrica

Diferents tipus d’aïllaments prezigòtics ecològics

29

4. Concepte d’espècie. L’especiació2. L’especiació simpàtrica

30

4. Concepte d’espècie. L’especiació3. L’evolució filètica

L’evolució filètica són canvis graduals d’una espècie que

es va modificant en el temps i els avantpassats queden

fossilitzats

31

5. Poliploïdia

El Panda gegant és una poliploidia del Panda

2n=24

2n = 48

És la condició genètica que tenen algunes espècies de tenir més conjunts de cromosomes que els habituals. Aquests no es poden reproduir amb diploides i, en el cas d’algunes plantes, s’adapten molt millor a condicions adverses

32

5. PoliploïdiaN’hi ha dos tipus:

1. Autopoliploides: deriven d’un sol diploide. Si aquest logra trobar un altre d’igual o pot tenir reproducció asexual (per aixó és molt més habitual en plantes) donarà lloc a una nova espècie de forma sobtada o immediata.

33

5. Poliploïdia

2. Al·lopoliploidia: Deriven d’un híbrid entre dos diploides

genetica de poblacions

Education