SEM 4 Deriva y Selección PDF

23/08/23 EVOLUCIÓN Código: 11010022 Néstor Ardila Espitia Biól. Marino, Ph.D. [email protected] Deriva Genética Y Selección Taller: The genetic basis of evolution – II, Genetic drift 1 Conceptos Clave • Los organismos diploides con dos copias de cada cromosoma autosómico, pueden ten...

23/08/23 EVOLUCIÓN Código: 11010022 Néstor Ardila Espitia Biól. Marino, Ph.D. [email protected] Deriva Genética Y Selección Taller: The genetic basis of evolution – II, Genetic drift 1 Conceptos Clave • Los organismos diploides con dos copias de cada cromosoma autosómico, pueden tener dos alelos para cada gen o locus. Los individuos que portan dos copias del mismo alelo son homocigotos en ese locus, mientras que los individuos que portan dos diferentes alelos son heterocigotos para el locus. • Las poblaciones contienen mezclas de individuos, cada uno con un genotipo único que refleja los alelos que porta en todos sus loci genéticos. En determinado momento, algunos alelos serán más comunes en la población que otros. • La genetica de poblaciones estudia cómo y por qué los patrones de diversidad alélica cambian con el tiempo (es decir, la evolución). • Los mecanismos evolutivos, como la deriva genética y la selección natural, pueden cambiar las frecuencias alélicas en una población de una generación a la siguiente? 2 1 23/08/23 Deriva Genética El cambio genético entre generaciones, es decir, la evolución, ocurre incluso cuando la selección no actua. La mutación cambia las frecuencias alélicas. La evolución también es el resultado de eventos fortuitos de supervivencia, reproducción y herencia: Deriva genética Cepaea nemoralis El genotipo y el fenotipo de un individuo no son los únicos factores que determinan si deja los genes a la siguiente generación. El azar también juega un papel! • Otra oportunidad para influir en el destino de los genes llega durante la meiosis. • Entonces, incluso si todos los individuos sobreviven y dejan el mismo número de descendientes, la meiosis en sí misma causa cambios aleatorios a las frecuencias alélicas. 3 Deriva Genética Cambios al azar en las frecuencias alélicas, desde el muestreo de gametos de cada generación en una poblacion finita 4 2 23/08/23 Deriva Genética – Cuello de botella • A genetic bottleneck is an event in which the number of individuals in a population is reduced drastically. Even if this dip in numbers is temporary, it can have lasting effects on the genetic variation of a population. 5 Deriva Genética – Cuello de botella • Even brief bottleneck events can lead to drastic reductions in the amount of genetic variation within a population, and this loss of allelic diversity can persist for many generations after the event. 6 3 23/08/23 Deriva Genética – Efecto fundador • Founder effect is a type of genetic drift. It describes the loss of allelic variation that accompanies founding of a new population from a very small number of individuals (a small sample of a much larger source population). This effect can cause the new population to differ considerably from the source population. 7 Deriva Genética – Efecto fundador 8 4 23/08/23 Deriva Genética • A fixed allele is an allele that remains in a population when all of the alternative alleles have disappeared. No genetic variation exists at a fixed locus within a population, because all individuals are genetically identical at that locus. 9 Deriva Genética Simulador Web PopGen II Fitness, Migratión, Bottleneck, Mutation https://www.radford.edu/~rsheehy/Gen_flash/popgen/ • Drift is unbiased: an allele frequency is as likely to go up as to go down. • • Natural selection can favor one allele over another, genetic drift???. Random fluctuations in allele frequency are larger in smaller populations! • Genetic drift is stronger in small or larger populations? • Drift causes genetic variation to be lost! • Drift causes populations that are initially identical to become different! • an allele can become fixed without the benefit of natural selection. 10 5 23/08/23 Deriva Genética Pitcair HMS Bounty-1789 • Australian researchers analyzed the X chromosome of people from Norfolk Island. They found two loci (Xq12 and Xq27.3) where certain alleles were strongly associated with either migraines or a lack of them. • Migraine-associated alleles are unusually common among the people of Norfolk Island, thanks to the founder effect (Maher et al. 2012.) 11 Selección Natural • Fitness / Aptitud refers to the success of an organism at surviving and reproducing and thus contributing offspring to future generations (viability and fertility). 12 6 23/08/23 Selección Natural • Natural selection is a mechanism that can lead to adaptive evolution, whereby differences in the phenotypes of individuals cause some of them to survive and reproduce more effectively than others. 13 Selección Natural • La supervivencia y la reproducción, por tanto, no se reducen al puro azar. Si un animal o planta individual tiene algún rasgo que lo ayuda a prosperar en su entorno, puede dejar más descendientes que otros individuos de su especie, y es más probable que esos descendientes tengan ese rasgo. • Por lo tanto, ese rasgo se volvería proporcionalmente más común en la población a lo largo de las generaciones. 14 7 23/08/23 Selección Natural 15 Selección Natural • La selección natural, tiene lugar porque algunos individuos están mejor preparados que otros para sobrevivir y reproducirse en un entorno particular. • Con suficiente tiempo, argumentaron Darwin y Wallace, la selección natural podría producir nuevas adaptaciones que van desde las alas hasta los ojos. • Adaptations are inherited aspects of an individual that allow it to outcompete other members of the same population that lack the trait (or that have a different version of the trait). Adaptations are traits that have evolved through the mechanism of natural selection. 16 8 23/08/23 Selección Natural Natural selection arises whenever: (1) individuals vary in the expression of their phenotypes, and (2) this variation causes some individuals to perform better than others. Over many generations, Darwin and Wallace argued, selection can drive large-scale evolutionary change, allowing new adaptations to arise. For now, let’s focus on the question of how selection changes the frequencies of alleles in a population. 17 Selección Natural • La selección natural es cualquier diferencia consistente en aptitud (fitness) entre diferentes fenotipos o genotipos. La evolución causada por la selección natural ha sido observado directamente muchas veces. A fixed allele?? 18 9 23/08/23 Selección Natural • La aptitud es el número de descendientes que un individuo deja a la siguiente generación, o el número promedio que deja un alelo, genotipo o fenotipo. La selección provoca la evolución cuando hay una correlación entre un fenotipo y la aptitud • Cómo medir ese éxito reproductivo diferencial: (1) Contando la contribución reproductiva de por vida de un individuo y luego observando cuántos de sus descendientes logran sobrevivir para reproducirse. En la práctica, serian mediciones muy detalladas (2) Probabilidad de que un individuo sobreviva hasta la edad de reproducción o medición del número de crías que producen los organismos en una temporada específica. (3) La selección implica comparar estas medidas de aptitud para muchos individuos diferentes dentro de una población y relacionar la variación en la aptitud con la variación en la expresión de un fenotipo. Incluso una nueva mutación beneficiosa puede perderse por azar cuando todavía es rara, asi este favorecida por selección. 19 Selección Natural • La tasa a la que un alelo beneficioso se propaga a través de una población está determinada por la fuerza con la que se ve favorecido, medida por su coeficiente de selección y por la cantidad de variación genética en ese locus en la población. 20 10 23/08/23 Selección Natural • La tasa a la que un alelo beneficioso se propaga a través de una población está determinada por la fuerza con la que se ve favorecido, medida por su coeficiente de selección y por la cantidad de variación genética en ese locus en la población. 21 Selección Natural • La tasa a la que un alelo beneficioso se propaga a través de una población está determinada por la fuerza con la que se ve favorecido, medida por su coeficiente de selección y por la cantidad de variación genética en ese locus en la población. 22 11 23/08/23 Selección Natural Varios tipos de selección pueden actuar para mantener la variación genética. Una es la sobredominancia, la situación en la que los heterocigotos tienen mayor aptitud física. 23 Selección Natural Varios tipos de selección pueden actuar para mantener la variación genética. Una es la sobredominancia, la situación en la que los heterocigotos tienen mayor aptitud física. 24 12 23/08/23 30 Efecto Fundador (DERIVA GENÉTICA) Exercise C 31 13 23/08/23 Efecto Fundador (DERIVA GENÉTICA) 32 Efecto Fundador (DERIVA GENÉTICA) 4 2 4 3 6 0 0 1 5 4 2 3 2 2 0 1 1 5 3 1 0 0 4 4 4 3 3 3 2 2 2 1 1 1 15 4 33 41,25 25 31 19 5 1 2 1 2,5 1,25 80 100 33 14 23/08/23 0.0 0.2 0.05 0.2 0.08 0.12 0.1 0.0 0.1 0.0 34 4 3 5 4 5 4 4 4 33 41,25. 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 7,5 0 35 15 23/08/23 36 0.06 0.14 37 16 23/08/23 38 17