¿Qué es la poza genética?
La poza genética es el material genético total de un grupo de población en un período determinado. En general, este concepto se refiere a un grupo de individuos pertenecientes a la misma especie con todos sus genes, combinaciones y alelos. Los alelos son las variantes de los genes.
Debido a los procesos evolutivos, la composición del grupo genético de una población puede cambiar. Este cambio permite a las poblaciones adaptarse a las características de su entorno.
En esta transformación del patrimonio genético intervienen varios mecanismos, como las mutaciones y la selección natural.
La capacidad de adaptación de las diferentes poblaciones puede verse influenciada por el tamaño de su patrimonio genético.
Esto explicaría por qué algunos grupos tienen más éxito que otros cuando se enfrentan a cambios repentinos en el entorno.
Mecanismos de cambio en la poza genética
Mutaciones:
Uno de los mecanismos básicos para cambiar la reserva de genes es la mutación. Éstos cambian el ADN real de un organismo.
Pueden producirse mutaciones favorables, desfavorables o neutras. Las frecuencias en los alelos favorables aumentan con cada generación.
Un cambio en el ADN de los gametos puede ser hereditario, creando nuevos alelos o eliminando rasgos existentes. Sin embargo, las células se autocontrolan para prevenir o corregir las mutaciones y preservar la reserva genética.
Selección:
La teoría de la selección natural de Charles Darwin explica el mecanismo principal de la microevolución. Si los alelos son favorables para la reproducción de la especie, se transfieren a las generaciones futuras.
De esta manera, los alelos desfavorables desaparecen de la reserva genética. Si se comparan las diferentes generaciones, se evidencian los cambios en la frecuencia de los alelos.
Migración:
Los movimientos migratorios, dentro o fuera de una población, pueden causar cambios en los rasgos genéticos tanto de la población huésped como de la que se deja atrás.
En el primer caso, debería haber un vínculo con la introducción de nuevos alelos. La emigración, a su vez, resulta en la pérdida de alelos.
Esto produce una disminución en los genes disponibles en el grupo genético de origen.
Poza genética y evolución
Microevolución:
Ocurre cuando existe una recombinación del material genético dentro del grupo, produciendo cambios sutiles en la reserva genética.
Estos cambios son naturalmente limitados; es decir, la probabilidad de un cambio drástico es poco probable. Esta microevolución explica el hecho de que haya variedades dentro del mismo grupo. Por lo tanto, un descendiente es diferente de su antepasado, pero claramente pertenece al mismo tipo. Un claro ejemplo de cambios microevolutivos es la gama de colores del ojo humano. Otro ejemplo que sirve para ilustrar este hecho es la resistencia que los insectos desarrollan a ciertos repelentes.
Macroevolución:
Se refiere a cambios evolutivos significativos a lo largo del tiempo. Describe patrones en el árbol de la vida a gran escala durante largos períodos de tiempo.
Algunos de estos patrones incluyen estabilidad, cambio gradual, cambio rápido, radiaciones adaptativas, extinciones, coevolución de dos o más especies, y evolución convergente en las características de las especies, entre otros.
Características de la poza genética
La población debe ser muy grande, hasta el punto de que un cambio aleatorio no afecta a su composición genética.
2. El apareamiento debe ser aleatorio, de modo que no haya “favoritismo” en relación con ciertas características, que son lo que sucedería con las siguientes generaciones.
3 – No debe haber ninguna mutación para que el patrimonio genético no cambie.
4 – No debe haber selección natural.
5. No debería haber migración.
Genética poblacional
La Población Genética es el campo de la biología que estudia la composición genética de las poblaciones y los cambios en la composición genética que resultan de la intervención de factores evolutivos. Constituye un conjunto de teorías que permiten comprender la variabilidad natural y explicar su presencia en las poblaciones.
Tanto la genética de las poblaciones con características cualitativas como la genética de las poblaciones con características cuantitativas estudian la base genética de la variación fenotípica entre individuos de una población. Tradicionalmente, la genética de la población tratada con frecuencias alélicas y genéticas, mientras que la genética cuantitativa se concentra en características morfológicas continuas y en las que las formas de variabilidad genotípica individual y ambiental contribuyen a la variación del fenotipo. Para su estudio, se consideran los medios y las varianzas de las poblaciones y no los valores discretos.
La genética poblacional depende de modelos matemáticos, lo que permite hacer predicciones. Los genetistas construyen modelos matemáticos abstractos que incorporan los efectos de la selección, la deriva genética, el flujo genético y la mutación en la dinámica de la frecuencia génica. A partir de estos modelos, sacan conclusiones sobre posibles patrones de variabilidad genética en poblaciones reales, y luego prueban sus conclusiones con datos empíricos.
Los procesos de selección natural, mutación y flujo genético son microevolución determinista: estimar el valor de ciertos parámetros es posible para generar modelos matemáticos que predicen el comportamiento del proceso a través de generaciones. Puede predecir la frecuencia de alelos de una generación basándose en la frecuencia de la generación anterior. En contraste, la deriva genética es un tipo de proceso de microevolución aleatorio o estocástico, admitiendo un tratamiento matemático descrito en términos de probabilidades. Conocer la frecuencia alélica de una generación no puede predecir la frecuencia alélica de la siguiente generación. Uno puede, por supuesto, predecir la probabilidad de tener una cierta frecuencia alélica.
Los datos y la teoría de la genética poblacional son ampliamente utilizados en la conservación de poblaciones naturales, para el control de plagas y enfermedades en agricultura, medicina, antropología física y genómica.
Concepto de población
La unidad de los procesos evolutivos no son los individuos, sino las poblaciones. Son entidades supraindividuales que tienen continuidad biológica de generación en generación, y entre ellas se producen los cambios transgeneracionales que constituyen la evolución. Dobzhansky definió la población mendeliana como un grupo de individuos que comparten, en tiempo y espacio, un conjunto genético común. En otras palabras, una población mendeliana es un grupo de individuos de la misma especie que se cruzan libremente entre sí. Los alelos compartidos por los individuos constituyen la reserva genética de la población. Si hay dos sexos y cada individuo tiene la misma probabilidad de aparearse con cada uno de los otros individuos del sexo opuesto, entonces la población se considera panmítica.
Principio Hardy-Weinberg
El principio Hardy-Weinberg es la base de la genética matemática de las poblaciones, fue descrito en 1908 independientemente por el matemático británico Godfrey Harold Hardy y el médico alemán Wilhelm Weinberg. El principio Hardy-Weinberg, utilizando una aplicación de distribución binomial, describe y predice las frecuencias genotípicas y alélicas de una población que no evoluciona. Relaciona la frecuencia alélica con la frecuencia del genotipo y explica matemáticamente por qué en la población las mutaciones dominantes no reemplazan a las mutaciones recesivas. El modelo asume los siguientes supuestos:
- El apareamiento es aleatorio
- La población es de tamaño infinito, no hay deriva genética
- No hay selección: todo el mundo sobrevive y deja el mismo número de descendientes
- Ninguna mutación
- No hay flujo genético
- La población está aislada de otras poblaciones de la misma especie
Hardy y Weinberg demostraron que, si se cumplen los supuestos, las frecuencias de los genes de la población no dependen de la naturaleza dominante o recesiva de los genes, que permanecen constantes generación tras generación. Aunque la reproducción sexual implica una mezcla de genes, la reorganización constante de los genes no altera la frecuencia del gen en generaciones sucesivas, manteniendo la variabilidad presente en la población. En otras palabras, la herencia mendeliana, por sí misma, no genera cambios evolutivos, no es un mecanismo que altere las frecuencias de los genes en las poblaciones.
La relación general entre el alelo y la frecuencia del genotipo puede describirse en términos algebraicos: si p es la frecuencia del alelo A1 y q es la frecuencia del alelo A2, es válido que p + q = 1. Las frecuencias de los genotipos vienen dadas por el equilibrio p2A1A1, A1A2 2pq, q2A2A2, estas frecuencias son la expansión binómica (p + q) 2. En el caso de los alelos múltiples, la condición de equilibrio viene dada por un multinomio.
Al presentar las características de una población no influenciada por fuerzas evolutivas, el principio Hardy-Weinberg permite comparar la estructura genética de una población real con la estructura genética esperada de una población en equilibrio genético. Si las frecuencias genotípicas observadas difieren significativamente de las calculadas según el supuesto de equilibrio del modelo, alguna fuerza evolutiva está actuando en la población estudiada. El modelo Hardy-Weinberg constituye, pues, la hipótesis nula de la genética de poblaciones.
Penetración y expresividad
La penetración es la frecuencia con la que se expresa un gen. Se define como el porcentaje de personas que tienen el gen y que desarrollan el fenotipo correspondiente (ver Figura Penetración y Expresividad). Un gen con penetración incompleta (baja) no puede expresarse incluso cuando la característica es dominante o cuando es recesiva y el gen responsable de esa característica está presente en ambos cromosomas. La penetración del mismo gen puede variar de persona a persona y puede depender de la edad. Incluso cuando no se expresa un alelo anormal (sin penetración), el portador no afectado del alelo anormal puede transmitirlo a los niños, que pueden tener el cambio clínico. En tales casos, la cepa parece saltar una generación. Sin embargo, algunos casos de aparente falta de penetración se deben a la ignorancia o incapacidad del examinador para reconocer manifestaciones leves de la enfermedad.
La expresividad es el grado en que un gen se expresa en una persona. Puede calificarse como un porcentaje; por ejemplo, cuando un gen tiene un 50% de expresividad, sólo la mitad de los caracteres están presentes o la intensidad es sólo la mitad de lo que puede ocurrir con la expresión completa. La expresividad puede estar influenciada por el entorno y otros genes, de modo que las personas con el mismo gen pueden variar en fenotipo; incluso puede variar entre miembros de la misma familia.