Download Tema 1: Introducción a la Biocomputación

GENÉTICA DE
POBLACIONES
Niveles y patrones
de variación
Puntos a tratar en el Tema 1:
•¿Qué es la Genética de Poblaciones?
•La evolución y el paradigma poblacional
•Breve historia de la Genética de Poblaciones
–La lucha por la medida de la variación genética
•Niveles de variación
•Estimas de variación genética intrapoblacional
•Patrones de variación
Nothing in Biology makes
Nada tiene sentido en biología si no
sense except in the light of
es a la luz de la evolución
evolution
Theodosius Dobzhansky
Theodosius Dobzhansky
Evolución:
descendencia con modificación
5 millones de años
Antepasado común
humanos y chimpancé
Antepasado común
humanos y bacterias
Tiempo
3000 millones de años¿Qué es la
evolución?
EL PARADIGMA POBLACIONAL:
la variación en el seno de las
poblaciones es la materia prima
de la evolución
Genética: la evolución es en esencia un proceso de
cambio genético
Genotipo
Fenotipo
Expresión génica,
desarrollo
Siguiente
generación
Transmisión
Evolución: origen y substitución de
variantes genéticas
Mutación
=
Individuo
Substitución
=
Población
La problemática de la genética de
poblaciones es la descripción y
explicación de la variación
genética dentro y entre
poblaciones
Theodosious Dobzhansky
Evolución desde la perspectiva
poblacional:
Cambio acumulativo en la composición
genética de las poblaciones
(Dobzhansky)
Población mendeliana:
Conjunto de individuos intercruzables
que comparten un acervo genético
común
•Variación genética o polimorfismo genético:
existencia en una población de dos o más
formas alélicas en frecuencias apreciables
•Frecuencia génica o alélica (unidad básica
de evolución):
f(A) proporción de un alelo dado en la población
Gen X, alelos A y a
p = f(A)
A
a
q = f(a)
La Genética de Poblaciones es una
Teoría de Fuerzas
Factores que cambian las frecuencias génicas en las
poblaciones
Migración
Deriva genética
p = f(A)
Mutación
Selección natural
Genética de poblaciones:
•Evolución: paradigma poblacional
•Genética: cambio de las frecuencias
alélicas en las poblaciones
•Formalismo teórico: teoría de fuerzas
Breve historia de la Genética de
Poblaciones
•Darwin (1859) y Mendel (1865 -> 1900)
•Naturaleza variación importante para la evolución:
Biométricos y mendelianos -->
•1908: Ley de Hardy-Weinberg
•1918: R. Fisher integra mendelismo con biometría
•1918-1932: S. Wrigth, R. Fisher, J. B. S. Haldane logran
síntesis darwinismo, mendelismo y biometría fundando la
teoría de la Genética de Poblaciones
Breve historia de la Genética de Poblaciones
•1937-1950: Integración Genética Poblaciones con otros
programas de investigación evolutiva -> Teoría sintética o
neodarwinista de la Evolución
•La lucha por la medida de la variación
•1966: Electroforesis de proteínas
•1968: Teoría neutralista de la evolución
•1975: Sociobiología
•1977: Secuenciación del DNA
•1983: Secuenciación varios alelos gen Adh Drosophila
•1980-: Teoría de la Coalescencia
•1990-: Genómica
El problema empírico: la lucha por la
medida de la variación genética
Variación fenotípica cuantitativa:
morfológica, fisiológica, conductual
Genética Cuantitativa
Continua y discreta ->
Experimentos de selección,
endogamia
Conclusión:
Existe variación genética para casi
cualquier carácter
Distribución de la altura de varones adultos de Boston
El problema empírico: la lucha por la
medida de la variación genética (2)
Variación cualitativa: polimorfismos
genéticos y variantes raras
•Polimorfismo morfológico (color,
tamaño, forma)
•Polimorfismo inmunológcio
(grupos sanguíneos: AB0, Rh,
NM,... 40 en humanos)
•Polimorfismo cromosómico
(inversiones paracéntricas en
Drosophila, reordenaciones)
Caracol de huerta europeo Cepaea nemoralis
Geómetra del abedul Biston betularia
Plantas domesticadas: guisantes de Mendel
Cromosomas politénicos de Drosophila
Teorías de la variación en los 60
Teoría clásica
•Ausencia de variación
Teoría equilibradora
•Variación ubicua
•Selección purificadora
•Selección equilibradora
•Genotipo salvaje es
óptimo
•No existe un genotipo
salvaje
•Muller (laboratorio)
•Dobzhansky (naturalista)
•Eugenesia
•¡Viva la diversidad!, no
interferencia
El problema empírico: la lucha por la
medida de la variación genética (y 3)
•Polimorfismo proteico (alozímico)
Electroforesis de proteínas en gel
(Lewontin & Hubby 1966; Harris 1966)
-> era alozímica: la variación es
ubicua. Consecuencia teórica: teoría
neutralista. Nace la evolución
molecular.
•Polimorfismos en el nivel del DNA
•RFLPs
•Microsatélites
•Secuencias de DNA
HbSHbS: Anemia grave.
Hb AHbA: Normal.
Electroforesis en gel de proteínas
Polimorfismos de DNA
Estimación de la diversidad y
parámetros genéticos poblacionales
Secuencia homólogas de DNA:
•Proporción de sitios segregantes o polimórficos
P=S/m
•Heterocigosidad por posición o diversidad génica (Nei 1973
=k/m
k= kij /[n(n-1)/2]
•Parámetro de Diversidad de Watterson (1975)
 = S / [m(1+1/2+1/3+...+1/(n-1))]
Patrones de variación electroforética
Patrones de variación electroforética
Adh haplotype
network
(Berry and Kreitman
1993)
•113 haplotypes (from
1533 chromosomes
studied by RFLP) ranked
by their abundance
•Lines connecting
haplotypes differ at a
single site
Patrones de variación nucleotídica
Estimas de la variación
intrapoblacional
Exón 1
Exón 2 Exón 3
Exón 4
5’
Estructura del gen Adh de Drosophila melanogaster
3’
Variación nucleotídica gen rp49.
Rozas y Aguadé (1994)