5 factores que afectan el equilibrio genético

Algunos de los factores principales que afectan el equilibrio genético e inducen la variabilidad en la población son los siguientes: (A) Mutaciones (B) Recombinaciones durante la Reproducción Sexual (C) Deriva Genética (D) Migración Genética (Flujo Genético) (E) Selección Natural .

Según la ley de equilibrio de Hardy-Weinberg, la frecuencia relativa de los alelos en la población permanece constante de generación en generación en una población de organismos que se reproducen sexualmente cuando:

(i) La población es lo suficientemente grande como para ignorar el accidente de muestreo

(ii) El apareamiento se lleva a cabo al azar;

(iii) La mutación no se produce o, si lo hace, la tasa es la misma en ambas direcciones.

(iv) Todos los miembros de la población sobreviven y tienen tasas de reproducción iguales.

Factores que afectan el equilibrio de Hardy-Weinberg:

Hay cinco factores que afectan el equilibrio genético e inducen la variabilidad en la población. Estos factores son llamados agentes evolutivos.

(A) Mutaciones:

Estos se caracterizan por:

(i) Estos son cambios repentinos, grandes y hereditarios en el material genético.

(ii) Las mutaciones son aleatorias (indiscriminadas) y ocurren en todas las direcciones.

(iii) La mayoría de las mutaciones son dañinas o neutrales. Se estima que solo una de cada 1, 000 mutaciones es útil.

(iv) La tasa de mutación es muy baja, es decir, una por millón o una por varios millones de loci genie. Pero la tasa de mutación es suficiente para producir una variabilidad genética considerable.

(v) Ciertas mutaciones son preadaptativas y aparecen incluso sin exposición a un entorno específico. Estos se expresan y se vuelven ventajosos solo después de la exposición a un nuevo entorno que solo selecciona las mutaciones preadaptativas que ocurrieron antes.

La existencia de mutaciones preadaptativas en Escherichia coli fue demostrada experimentalmente por Esther Lederberg (1952) en un experimento de réplica de placas (Explicado en Neo-Darwinismo).

(vi) Sobre la base de la cantidad de material genético involucrado, las mutaciones son de tres tipos (Tabla 7.15):

(vii) Sobre la base de su origen, las mutaciones son de dos tipos (Tabla 7.16):

Tabla 7.16. Diferencias entre mutaciones espontáneas e inducidas.

(viii) Significado de las mutaciones:

(a) Las mutaciones crean y mantienen variaciones dentro de una población.

(b) Estos también introducen nuevos genes y alelos en un acervo genético (Fig. 7.45).

(c) La acumulación de mutaciones a lo largo de varias generaciones puede conducir a la especiación.

(B) Recombinaciones durante la reproducción sexual:

La recombinación implica la reorganización de los genes de los cromosomas. Las posibilidades de recombinación son más en aquellos organismos que se reproducen sexualmente e involucran gametogénesis seguida de fertilización.

La reproducción sexual implica recombinaciones durante tres etapas:

(i) Cruzando (Fig. 7.46):

Implica el intercambio de material genético entre las cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos.

El mecanismo de cruce implica las siguientes etapas:

(a) La sinapsis implica el emparejamiento de cromosomas homólogos durante la etapa de zigoteno de la Profase 1 de la meiosis para formar bivalentes.

(b) Formación de tétradas, ya que cada bivalente se forma a partir de cuatro cromátidas durante la etapa de pachtenina de la meiosis I.

(c) Formación de quiasma debido al enrollamiento de cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos para formar puntos en forma de X, llamados quiasma.

(d) El cruce implica el intercambio de material genético.

(ii) Por surtido independiente de cromosomas:

Durante la metafase-I, los bivalentes se colocan en el ecuador del huso en dos placas ecuatoriales o en metafase. Durante la anafase I, los cromosomas homólogos se mueven hacia los polos opuestos. Esto se llama disyunción y resulta en la reducción del número de cromosomas. Las variaciones ocurren durante la disposición al azar de los bivalentes durante la metafase I de la meiosis.

El número de recombinaciones producidas depende del número de bivalentes en el organismo y viene dado por la fórmula 2 ⁿ (donde n representa el número de bivalentes), por ejemplo, en seres humanos, el número de combinaciones posibles de gametos será de 8, 6 x 10 ⁶ (2 ²³ ).

(iii) Por fertilización aleatoria:

Implica la fusión aleatoria de gametos, por ejemplo, en seres humanos, el número de posibles tipos de cigotos formados es de 70 x 10 ¹² . Es así como cualquier esperma con cualquier combinación de genes puede fusionarse con cualquier óvulo con cualquier combinación de genes.

Significado:

Debido a la recombinación, aunque solo se realiza una reorganización de los caracteres ya existentes y no se producen nuevos genes, conduce a la redistribución de diferentes rasgos a diferentes individuos de una población. Diferentes combinaciones traen diversidad en genotipo y fenotipo de diferentes organismos. Así que la recombinación es un agente de la evolución.

(C) Deriva genética:

Es el cambio aleatorio en la frecuencia de alelos que ocurren por fluctuaciones de azar. Se caracteriza por:

(i) Es un error de muestreo binomial del conjunto de genes, es decir, que los alelos que forman el conjunto de genes de la próxima generación son una muestra de los alelos de la población actual.

(ii) La deriva genética siempre influye en las frecuencias de los alelos y es inversamente proporcional al tamaño de la población. Por lo tanto, la deriva genética es más importante en poblaciones muy pequeñas en las que hay mayores posibilidades de endogamia, lo que aumenta la frecuencia de individuos homocigotos para alelos recesivos, muchos de los cuales pueden ser nocivos.

(iii) La deriva genética se produce cuando un grupo pequeño se separa de una población más grande y puede no tener todos los alelos o puede diferir de la población parental en las frecuencias de ciertos genes. Esto explica la diferencia entre las poblaciones de islas y la población continental.

(iv) En una población pequeña, un evento fortuito (por ejemplo, tormenta de nieve) puede aumentar la frecuencia de un personaje que tiene poco valor de adaptación.

(v) La deriva genética también puede operar a través del efecto fundador. En esto, la deriva genética puede causar cambios dramáticos en las frecuencias alélicas en una población derivada de pequeños grupos de colonizadores, llamados fundadores, a un nuevo hábitat.

Estos fundadores no tienen todos los alelos encontrados en su población fuente. Estos fundadores se diferencian rápidamente de la población parental y pueden formar una nueva especie, por ejemplo, la evolución de los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos que probablemente se derivaron de unos pocos fundadores iniciales.

(vi) Cuello de botella poblacional (Fig. 7.47):

Es una reducción en las frecuencias alélicas causada por una reducción drástica en el tamaño de la población, llamada caída de la población, por ejemplo, disminución en la población de guepardo en África debido a la caza excesiva. Como el conjunto de genes dado es limitado, el cuello de botella de la población a menudo impide que la especie restablezca su riqueza anterior, por lo que la nueva población tiene un conjunto de genes mucho más restringido que la población mayor.

(D) Migración Genética (Flujo Genético):

La mayoría de las poblaciones están solo parcialmente aisladas de otras poblaciones de la misma especie. Por lo general, se produce entre las poblaciones cierta migración-emigración (mudanza de algunos individuos de una población) o inmigración (entrada de algunos miembros de una población en otra población de la misma especie).

La inmigración da como resultado la adición de nuevos alelos en el acervo genético existente y cambia las frecuencias alélicas. El grado de cambios en las frecuencias alélicas depende de las diferencias entre los genotipos de los inmigrantes y la población nativa.

Si no hay muchas diferencias genéticas, entonces la entrada de un pequeño número de migrantes no cambiará mucho las frecuencias alélicas. Sin embargo, si las poblaciones son genéticamente muy diferentes, una pequeña cantidad de inmigración puede dar lugar a grandes cambios en las frecuencias alélicas.

Si los individuos que migran se cruzan con los miembros de la población local, llamada hibridación, estos pueden traer muchos alelos nuevos al conjunto genético local de la población huésped. Esto se llama migración de genes. Si los híbridos específicos son fértiles, entonces estos pueden iniciar una nueva tendencia en la evolución que conduce a la formación de nuevas especies.

Esta adición o eliminación de alelos cuando los individuos entran o salen de una población de otra localidad se llama flujo de genes. El flujo de genes no restringidos disminuye las diferencias entre los grupos de genes y reduce el carácter distintivo entre las diferentes poblaciones.

Tabla 7.17. Diferencias entre la microevolución y la macroevolución.

(E) Selección Natural:

(i) Definición:

El proceso por el cual la Naturaleza favorece a los individuos comparativamente mejor adaptados de una población heterogénea sobre los individuos menos adaptados se denomina selección natural.

(ii) Mecanismo:

El proceso de selección natural opera a través de la reproducción diferencial.

Significa que aquellos individuos, que están mejor adaptados al medio ambiente, sobreviven más tiempo y se reproducen a un ritmo mayor y producen más descendientes que aquellos que están menos adaptados.

Así que los formadores contribuyen proporcionalmente con un mayor porcentaje de genes al acervo genético de la próxima generación, mientras que los individuos menos adaptados producen menos descendientes. Si la reproducción diferencial continúa durante varias generaciones, los genes de aquellos individuos que producen más descendientes serán predominantes en el acervo genético de la población (Fig. 7.48):

Debido a la comunicación sexual, existe un flujo libre de genes, de modo que la variabilidad genética que aparece en ciertos individuos, se propaga gradualmente de una deme a otra deme, de deme a población y luego a poblaciones hermanas vecinas y finalmente a la mayoría de los miembros de un especies. Por lo tanto, la selección natural causa cambios progresivos en las frecuencias genéticas, es decir, la frecuencia de los genes adaptativos aumenta mientras que la frecuencia de los genes menos adaptativos disminuye.

Por lo tanto, la selección natural del neodarwinismo actúa como una fuerza creativa y opera a través del éxito reproductivo comparado. La acumulación de tales variaciones conduce al origen de una nueva especie.

(iii) Tipos de selección natural:

Los tres tipos diferentes de selecciones naturales observadas son:

1. Selección estabilizadora o equilibradora:

Conduce a la eliminación de organismos con caracteres demasiado especializados y mantiene una población homogénea que es genéticamente constante. Favorece los fenotipos promedio o normal, mientras que elimina a los individuos con expresiones extremas. En esto, más individuos adquieren un valor de carácter medio.

Reduce la variación pero no cambia el valor medio. Resulta una tasa de evolución muy lenta. Si dibujamos una curva gráfica de población, tiene forma de campana. La curva en forma de campana se estrecha debido a la eliminación de variantes extremas (Fig. 7.49).

Ejemplo:

Anemia de células falciformes en seres humanos (explicado en Neo-Darwinism).

2. Selección direccional o progresiva:

En esta selección, la población cambia hacia una dirección particular junto con el cambio en el entorno. A medida que el entorno experimenta un cambio continuo, los organismos que han adquirido nuevos caracteres sobreviven y otros se eliminan gradualmente (Fig. 7.50).

En esto, los individuos en un extremo (menos adaptados) se eliminan, mientras que los individuos en otro extremo (más adaptados) son favorecidos. Esto produce más y más individuos adaptados en la población cuando tal selección opera por muchas generaciones. En este tipo de selección, más individuos adquieren un valor distinto del valor medio del carácter.

Ejemplos:

El melanismo industrial (explicado en el neodarwinismo):

En esto, el número de polillas de color claro (Biston betularia) disminuyó gradualmente, mientras que el de las polillas melanicas (B. carbonaria) aumentó mostrando la selección direccional.

Mosquitos resistentes al DDT (explicados en el neodarwinismo):

En esto, se eliminaron los mosquitos sensibles y aumentaron los resistentes. Así que la población de mosquitos resistentes aumentó mostrando selección direccional.

3. Selección disruptiva:

Es un tipo de selección natural que favorece las expresiones extremas de ciertos rasgos para aumentar la varianza en una población. Rompe una población homogénea en muchas formas adaptativas. Se traduce en un polimorfismo equilibrado.

En este tipo de selección, más individuos adquieren valor de carácter periférico en ambos extremos de la curva de distribución. Este tipo de selección es poco frecuente y elimina la mayoría de los miembros con expresión media, lo que produce dos picos en la distribución de un rasgo (Fig. 7.51).

Ejemplo:

En el mar, los tres tipos de caracoles son de color blanco; Color marrón y negro están presentes. Los caracoles de color blanco son invisibles cuando están cubiertos por percebes. Los caracoles de color negro son invisibles cuando la roca está desnuda. Pero los depredadores comen caracoles de color marrón en ambas condiciones. Así que estos son eliminados gradualmente.