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HARDY WEINBERG GENÉTICA POBLACIONAL Y SELECCIÓN NATURAL PREGUNTAS • ¿Qué conocen sobre el proceso evolutivo? • ¿Cómo opera la selección natural? • ¿Cuáles otros procesos producen cambios genéticos en las especies? OBSERVACIONES DE DARWIN • En su finca: • Selección artificial • Hizo una analogía entre selección artificial y selección natural • En las islas Galápagos: • Picos de los gorriones LA TEORÍA EVOLUTIVA DE DARWIN • Los organismos reproducen organismos de su mismo tipo (especie). • Los individuos de una especie tienen variaciones aleatorias en sus características (algunas son heredadas). • En cada generación se produce mas progenie de la que puede sobrevivir. • Debido a sus características físicas o su comportamiento, en una misma población algunos individuos tienen mas probabilidad de sobrevivir que otros. • Por lo tanto, las poblaciones van a cambiar debido a la sobrevivencia y reproducción de aquellas variantes mejor adaptadas a las condiciones de su hábitat (selección natural). LA TEORÍA EVOLUTIVA DE DARWIN • Una deficiencia de su teoría era que suponía unos mecanismos de la herencia incorrectos, pues la teoría de Mendel se conocería mas tarde. GENÉTICA MENDELIANA • Las características de los individuos pasan de los padres a la progenie en “paquetes discretos” (hoy les llamamos genes) • Los genes existen en formas alternas (hoy les llamamos alelos) TEORÍA EVOLUTIVA NEODARWINIANA • Teoría original de Darwin + conceptos genéticos modernos VARIACIONES DENTRO DE LAS POBLACIONES • La selección natural actúa sobre las variaciones fenotípicas dentro de las poblaciones • Concepto clave: Las variaciones fenotípicas en los individuos de una población resultan de la combinación de los efectos de los genes y el ambiente. VARIACIONES FENOTÍPICAS Y GENÉTICAS EN PLANTAS • Clausen, Keck y Hiesey hicieron un experimento de transplantes hace más de 70 años. • Una misma especie (Potentilla glandulosa) habitaba desde bajas hasta altas elevaciones exhibiendo diferencias morfológicas (fenotípicas). • Transplantaron clones entre 3 elevaciones contrastantes • Querían determinar si las diferencias morfológicas de las 3 poblaciones estaban determinadas por el ambiente o por su genética VARIACIONES EN VARIOS GRUPOS • Estudios como el anterior tanto en plantas como animales han demostrado la existencia de variabilidad genética en distintas poblaciones de una misma especie que habitan ambientes diferentes. • Para entender cómo evolucionan los organismos conviene entender su genética poblacional. MODELO HARDY-WEINBERG • Este modelo ayuda a identificar las fuerzas evolutivas que cambian las frecuencias de genes en las poblaciones. • ¿Cómo calcular las frecuencias de genes? • Dos alelos S y A • Herencia por dominancia incompleta • Los 3 genotipos se reconocen fenotípicamente. FRECUENCIA DE ALELOS • Si en una población encontramos: • 81% con SS • 18% con SA • 1% con AA • Entonces: • Frecuencia de S (p): • 0.81 + ½ (0.18) = 0.90 • Frecuencia de A (q): • 0.01 + ½ (0.18) = 0.10 • Otro ejemplo PRINCIPIO DE HARDY-WEINBERG • En una población cuyos individuos se aparean al azar y no hay fuerzas evolutivas actuando las frecuencias de alelos permanecerán constantes. • Esperma S x huevo S = 0.9 x 0.9 = 0.81 • Esperma S x huevo A = 0.9 x 0.1 = 0.09 • Esperma A x huevo S = 0.1 x 0.9 = 0.09 • Esperma A x huevo A = 0.1 x 0.1 = 0.01 • En términos mas generales: • p2 +2pq + q2 = 1.0 } 0.18 CONDICIONES PARA EQUILIBRIO HARDY-WEINBERG • Apareamiento debe darse al azar (no selectivo) • Ausencia de mutaciones (mutaciones pueden traer alelos nuevos) • Tamaño poblacional grande • En poblaciones pequeñas puede ocurrir deriva genética (= cambio aleatorio en frecuencia de genes) • No migración de individuos • Todos los genotipos con igual adaptabilidad (“fitness”: probabilidad de sobrevivir y reproducirse) TIPOS DE SELECCIÓN NATURAL • Las variaciones fenotípicas en una población pueden representarse por un histograma • Selección estabilizadora: favorece a la condición promedio y desfavorece a las condiciones de los extremos • Selección direccional: favorece mas a UNA condición de los extremos • Selección disruptiva: favorece 2 o mas condiciones extremas HERITABILIDAD DE CARACTERÍSTICAS • La selección natural actúa sobre los fenotipos pero se refleja tanto sobre los fenotipos como sobre los genotipos. • Si una característica no es heredable, aunque sea seleccionada favorablemente, no ocurrirá evolución. • Heritabilidad = la proporción de la variabilidad fenotípica total atribuible a la variabilidad genética. CAMBIOS POR AZAR • Deriva genética – en poblaciones pequeñas eventos aleatorios pueden cambiar frecuencia de alelos drásticamente • Abeto de Chihuahua • Menor variabilidad genética en poblaciones pequeñas • Se puede explicar por efectos de fuegos en esas poblaciones • Maripoza de Glanville • Alta probabilidad de endogamia (apareamiento con parientes cercanos) reduce la variabilidad genética PREGUNTAS DE REPASO • ¿Cuál de las siguientes expresiones NO es una de las premisas de la teoría evolutiva propuesta por Darwin? • Los organismos reproducen organismos de su mismo tipo. • Los individuos de una especie tienen variaciones aleatorias en sus características y algunas son heredadas. • En cada generación se produce mas progenie de la que puede sobrevivir. • Los individuos de las poblaciones tienen la misma probabilidad de sobrevivir. PREGUNTAS DE REPASO • ¿Cuál de las siguientes expresiones es correcta acerca de los experimentos de transplantes de Clausen, Keck y Hiesey? • Transplantaron dos especies de lugares altos a un lugar bajo • Demostraron que poblaciones de una especie poseen diferencias genéticas peculiares a su ambiente • Las plantas de un ambiente crecieron igual en ambientes distintos de donde fueron conseguidas • Transplantaron 2 especies a 2 lugares distintos de donde las encontraron PREGUNTAS DE REPASO • Mencione alguna diferencia entre selección natural y selección artificial PREGUNTAS • ¿Cómo definiría “evolución”? • ¿Cuáles son los mecanismos de cambio evolutivo? PREDICCIÓN RESULTADOS ¿Se sostiene la hipótesis nula? FIGURE 04_07 ¿CUÁL ES LA FRECUENCIA DE S? FIGURE 04_09 % o # de individuos % de individuos FIGURE 04_17 FIGURE 04_20 yuca lobo, perro y sus razas