¿Qué es la deriva genética?
La deriva genética, también conocida como deriva genética, o efecto de deriva de alelos cosidos de Wright (por el biólogo Wright), es una fuerza evolutiva que actúa en conjunto con la selección natural para cambiar las frecuencias alélicas de las especies con el tiempo. Es un efecto estocástico que es consecuencia del muestreo aleatorio en la reproducción y de la pérdida de algunos alelos por casualidad y no por selección natural. Es un cambio aleatorio en la frecuencia de los alelos de una generación a otra. Por lo general, hay una pérdida de los alelos menos frecuentes y una fijación (frecuencia cercana al 100%) de los más frecuentes, lo que resulta en una disminución de la diversidad genética de la población.
Cómo actúa la selección natural sobre las poblaciones, cambiando la frecuencia del alelo (frecuencia del alelo) y el predominio de características para ser miembros de una población, y cambiando la diversidad genética del grupo. Los efectos de la deriva se acentúan en poblaciones pequeñas (como puede ocurrir en el efecto cuello de botella o en el efecto fundador) y dan lugar a cambios que no son necesariamente adaptables.
La deriva genética tiende a formar una población homocigótica, es decir, tiende a eliminar genotipos heterocigóticos. Además, como en cada población los alelos perdidos y fijos pueden ser diferentes, la deriva hace que dos o más poblaciones de la misma especie tiendan a diferenciarse genéticamente.
La selección natural y la deriva genética de Charles Darwin son los dos procesos más importantes involucrados en el cambio evolutivo de las poblaciones. A diferencia de la selección natural, que se considera un proceso determinista y no aleatorio, la deriva genética es un proceso que se evidencia como las fluctuaciones aleatorias de las frecuencias alélicas en la población o en los haplotipos.
La deriva genética conduce a una evolución no adaptativa. De hecho, la selección natural y no la deriva genética es el único mecanismo utilizado para explicar todas las adaptaciones de los organismos a diferentes niveles (anatómico, fisiológico o etológico).
Esto no significa que la deriva genética no sea importante. Una de las consecuencias más llamativas de este fenómeno se observa a nivel molecular, entre las diferencias en el ADN y la secuencia de proteínas.
Varios conceptos de la deriva genética
- Fluctuación aleatoria de frecuencias alélicas intergeneracionales que resulta de una extracción genética que ocurre durante la transmisión de gametos parentales para producir los genotipos del niño en poblaciones finitas.
- Si en cualquier momento durante este comportamiento flotante no se transmite un tipo de alelo a la siguiente generación, ese alelo se perderá para siempre.
- La consecuencia final de la deriva es la fijación de uno de los alelos de la población.
- La tasa de fijación es inversamente proporcional al tamaño de la población, es decir, la tasa de fijación del alelo es mayor en poblaciones pequeñas.
- El resultado de la deriva es generalmente la pérdida de la variabilidad genética, siendo un proceso que neutraliza la entrada de la variabilidad genética por mutaciones.
Causas de la deriva genética
- Aunque todas las variaciones genéticas se originan a partir del error de muestreo, hay varias maneras diferentes en las que este error puede originarse.
- Una población puede ser reducida en tamaño durante varias generaciones debido a las limitaciones de espacio, alimento o algún otro recurso crítico.
- Las causas de la deriva genética son estocásticas, es decir, fenómenos aleatorios. A la luz de la genética de la población, la evolución se define como una variación en el tiempo de las frecuencias alélicas de la población. La desviación se traduce en un cambio en estas frecuencias por eventos aleatorios llamados “errores de muestreo”.
- La desviación del gen se considera un error de muestreo. Los genes que se incluyen en cada generación son una muestra de los genes que llevan la generación anterior.
- Cualquier muestra está sujeta a errores de muestreo. Es decir, la proporción de los diferentes elementos que encontramos en una muestra está sujeta a cambios por pura casualidad.
- Imagina que tenemos una bolsa con 50 fichas blancas y 50 negras. Si tomamos diez de ellos, puede ser que por pura casualidad tengamos 4 blancos y 6 negros; o 7 blancos y 3 negros. Existe una discrepancia entre los valores teóricos esperados (5 y 5 de cada color) y los obtenidos experimentalmente.
Efecto fundador de la deriva genética
Esto se debe a la instalación de una población por un pequeño número de individuos. Aunque una población puede crecer y volverse bastante grande, los genes transportados por todos sus miembros derivan de los pocos genes originalmente presentes en los fundadores (considerando que no hay migración o mutación). Los eventos aleatorios que afectan a algunos de los genes presentes en los fundadores tendrán una influencia importante en la composición de la población general.
La deriva genética es el resultado del muestreo de la población de origen y de un número de generaciones durante las cuales el tamaño de la nueva población sigue siendo pequeño. Este pequeño tamaño de población implica que la colonia puede tener:
- Poca variación genética en comparación con la población original
- Una muestra no aleatoria de genes de la población original
Las poblaciones de muchas especies que habitan las islas oceánicas, pero que hoy en día pueden consistir en poblaciones con un gran número de individuos, son descendientes de uno o muy pocos colonos que llegaron por dispersión accidental. La situación es similar en otros sistemas ecológicos aislados.
Cuello de botella
Es que una población sufre una drástica reducción de su tamaño, dando lugar a una población con una alta probabilidad de sufrir deriva genética. Cualquier mutación en un individuo será amplificada en la comunidad cuando vuelva a crecer. Los eventos de cuello de botella también se caracterizan por producir una reducción en la diversidad genética de las especies, debido a la extinción de alelos menos frecuentes.
Muchas de las poblaciones en peligro de extinción han sufrido cuellos de botella genéticos debido a que la actividad humana ha fraccionado, destruido o deteriorado su hábitat, provocando una reducción muy importante del número de individuos en un corto espacio de tiempo. Los programas de conservación actuales enfrentan dos problemas: muy pocos individuos permanecen y su variabilidad genética es muy baja. Esto conduce a la aparición de enfermedades genéticas, infertilidad y alta mortalidad de los jóvenes. Esto se llama depresión consanguínea.
Efectos de la deriva genética
La deriva genética tiene varios efectos importantes sobre la composición genética de una población.
1 – Producir un cambio en las frecuencias de los alelos dentro de la población. Como la deriva es aleatoria, es tan frecuente que las frecuencias de los alelos aumentan a medida que disminuyen y pueden deambular con el paso del tiempo.
2 – Reducir la variación genética dentro de las poblaciones. Incluso cuando un alelo alcanza la frecuencia de 1, se dice que el alelo ha sido fijado, o cero, cuando el alelo desaparece completamente en la población.
Ejemplos de deriva genética
La deriva genética es un proceso que afecta a un gran número de poblaciones de diferentes especies a lo largo del tiempo. Algunos de estos casos lo son:
El elefante marino del norte sufrió un intenso cuello de botella genético entre 1820 y 1880, seguido de un proceso de deriva genética. Hoy en día, estas focas tienen bajos niveles de variación genética.
Lo mismo ocurre con la gaviota plateada en cuya especie se puede ver una desviación genética incluso al mismo tiempo en diferentes lugares. La gaviota plateada que se puede ver en Cádiz presenta puntos, y sin embargo, a medida que avanzamos hacia el oeste del planeta, se pueden ver las diferentes variedades de este tipo de gaviota. Por ejemplo, en América es totalmente blanco; en Asia comienza a ser avistado y así hay cada vez más puntos hacia Europa del Este, hasta que llegamos a Cádiz y encontramos las dos poblaciones: una completamente moteada y la otra blanca, como si fueran dos especies diferentes. Son los extremos de la misma especie con deriva genética y geográfica que no se aparean.
Otro ejemplo es la Tortuga Testudo hermanni, también con una población muy homogénea genéticamente debido a un cuello de botella que en algún momento sufrió la población seguida de un proceso de deriva genética.
Historia de la deriva genética
La teoría de la deriva genética fue desarrollada a principios de la década de 1930 por un destacado biólogo y genetista llamado Sewal Wright.
Del mismo modo, las contribuciones de Motoo Kimura fueron excepcionales en este campo. Este investigador dirigió la teoría neutral de la evolución molecular, donde explica que los efectos de la deriva genética tienen una importante contribución a la evolución a nivel de las secuencias de ADN.
Estos autores crearon modelos matemáticos para entender cómo funciona la deriva genética en las poblaciones biológicas.
Teoría Neutralista
Relación evolutiva (genealógica) de cuatro haplogrupos de mtADN (transmitidos sólo por mujeres) dentro de una población. Los linajes del haplogrupo pueden ser rastreados en el tiempo y así identificar eventos coalescentes. En este ejemplo, los cuatro haplogrupos actuales (generación 6) han tenido su antepasado común (RCA) más reciente durante cuatro generaciones. Los linajes que descienden de todas las demás copias originales se han extinguido aleatoriamente en una generación u otra.
La neutralidad propone que la mutación genética y la deriva genética aleatoria son las fuerzas fundamentales en el proceso de cambiar el nivel molecular. Según este punto de vista, a nivel molecular, el aumento o disminución de ciertos alelos en la población debería ser exclusivamente aleatorio, en forma de deriva genética, y no en la presión de selección.
Motoo Kimura postuló la Teoría Neutralista de la Evolución Molecular en 1983, proponiendo eso:
La mayoría de las sustituciones de nucleótidos son el resultado de la aleatorización de mutantes neutrales, o mutantes casi neutrales, en lugar del resultado de la selección natural.
Muchos polimorfismos proteicos son selectivamente neutros o casi neutros y su persistencia en la población se debe al equilibrio entre la contribución del polimorfismo por mutación y su eliminación aleatoria por deriva genética.
La teoría neutralista predice que para cada proteína o región genética hay una tasa constante de cambio por año, es decir, se puede definir un reloj molecular para cada región genética.
La teoría neodarwiniana (selección natural) se ha opuesto a menudo al neutralismo (deriva genética). Sin embargo, ninguna de las dos teorías niega la acción de la selección y la deriva. La controversia radica en la importancia relativa que se le da a una u otra fuerza evolutiva en la evolución molecular.
Por otro lado, la teoría neutralista no postula que la morfología, la fisiología o el comportamiento evolucionan por deriva genética.
La teoría neutralista constituye la hipótesis nula de la evolución.