Conceptos de especie, subespecie y raza. Biodiversidad de las poblaciones actuales de Homo sapiens

GERMAN MANRIQUEZ. PROGRAMA DE GENETICA HUMANA. ICBM.

0. Introducción

1. Antecedentes históricos del problema

2. Especie, subespecie y razas: el problema de la clasificación del ser humano

3. Polimorfismo de las poblaciones humanas: sistema AB0

4. La variación polimórfica del DNA y su uso en Medicina

0. Referencias de interés: textos y sitios web

http:/snp.cshl.org

Nature, (6822) 409: 813-958 (15 February 2001)

http://pga.gs.washington.edu/finished_genes.html

Johann Blumenbach (1775) De generis humani varietate nativa,

Göttingen.

Razas:

Caucásica (blanca)

Mongólica (amarilla)

Malaya (café)

Negra

Americana (roja)

François Bernier's Nouvelle division de la terre par les différents espèces ou races qui l'habitent, 1684.

1. Antecedentes históricos del problema

Immanuel Kant, 1754. Antropología práctica.

Felix von Luschan, 1897, Escala de pigmentación de la piel en humanos

Julien, 1896. IV Congreso Internacional de Antropología Criminal “Estas observaciones muestran admirablement que la morfología de la prostituta es aún más anormal que la del criminal, sobre todo por las anomalías atávicas, puesto que el pie prensil constituye un atavimso”. C. Lombroso

ladrones de bolsos mediante tirón

ladrones nocturnos

asesinos alemanes

rateros de tiendas

timadores

quiebras fraudulentas

clase orden familia genero especie subespecie? raza? población individuo

2. Definición de los conceptos de especie, subespecie y raza en Biología

DEFINICIONES DEL CONCEPTO DE ESPECIE DESDE DISTINTOS ENFOQUES EN BIOLOGIA

Cracraft, 2000

DEFINICIONES DE ESPECIE

Horai et al, 1992. mtDNA

Kin & Takenaka 1996. Sry

Goodman et al, 1996. Beta-globinas

Huxley, 1863

Especie: comunidad más grande e incluyente de individuos que comparten un acervo genético común (Dobzhansky, 1950)

RAZA

Definición esencialista, Hooton (1926) ”División mayor de la humanidad caracterizada como grupo por compartir determinada combinación de atributos, derivados de un ancestro en común, y que conforman un trasfondo físico laxo, generalmente atenuado por las variaciones individuales”

Definición taxonómica, Mayr (1969) ”Conjunto de poblaciones de una misma especie, fenotípicamente similares, que habitan una parte del rango de distribución d ela especie, y difieren taxonómicamente de otras poblaciones de la misma especie”

Definición poblacional, Dobzhansky (1970) ”Poblaciones mendelianas compuestas de individuos que difieren genéticamente entre sí”

Definición evolutiva, Templeton (1998) ”Una subespecie (o raza) es un linaje evolutivo particular dentro de una especie. La diferenciación genética entre subespecies (razas) se debe a barreras que impiden el intercambio de genes, que han persisitido por largos períodos de tiempo. Poseen continuidad histórica, además de la diferenciación genética actualmente observada”

Definición genética Lewontin, et al (2002): Una raza geográfica es una población local fenotípicamente diferenciada dentro de una misma especie, capaz de intercambiar genes con otras razas de la misma especie. Debido a que prácticamente todas las poblaciones geográficas difieren unas de otras en la frecuencia de algunos de sus genes, el concepto de raza no operacionalmente de gran utilidad en Biología

¿Raza?

3. Biodiversidad de las poblaciones actuales de Homo sapiens

Rol de las migraciones como factor evolutivo que aumenta la variación intra e interpoblacional de los grupos humanos durante la historia reciente y antigua

0

0.1

0.20.3

0.4

0.5

0.60.7

0.8

0.9

alto medio-alto medio medio-bajo bajo

grupo 0 (sistema AB0) alelo d (sistema Rh)

Valenzuela, CY. 1984. Marco de referencia sociogenético para los estudios de Salud Pública en Chile, Rev. Chil. Pediatría 55: 123-127

Rol de los factores sociales y culturales en la distribución de las frecuencias alélicas en la población chilena

Distribución de la pigmentación de la piel en humanos

Polimorfismo de las poblaciones humanas: color de la piel. “Polimorfismo: condición en la que un gen mutante es frecuente y puede ser transitorio o estable” Cavalli-Sforza

Distribución de la pigmentación del cabello en Australia… (castaño

oscuro)

...y en el Reino Unido

(colorines)

Variación intrapoblacional versus variación interpoblacional

Variaciones explicadas por el sexo y poligenes heredados de los padres: estatura

Variaciones explicadas por adaptación fisiológica al hábitat: altitud y cantidad de eritrocitos

de largo plazo estacional de corto plazo

años meses días horas segundos

0 mts.

4000 mts.

Variaciones explicadas por adaptación fisiológica al hábitat: relación superficie/ masa corporal

Variación intrapoblacional versus variación interpoblacional

Karl Landsteiner

Polimorfismo de las poblaciones humanas: sistema AB0

“Polimorfismo: condición en la que un gen mutante es frecuente y puede ser transitorio o estable” Cavalli-Sforza

SOTO-HEIM P (1987) Evolución de deformaciones intencionales, tocados y prácticas funerarias en la prehistoria de Arica, Chile. Chungará 19: 129-213

Manríquez & Llop, 2004

Variación polimórfica del DNA y su uso en Medicina

Jimenez-Sanchez, G, et al. 2001. Human Disease Genes, Nature 409: 853-55

Clasificación según función de los productos génicos (N= 923 genes)

enzimas

chaperonas

receptores

factores de transcripción

Características de la enfermedad según la función de la proteína codificada

Polimorfismo de nucleótidos únicos (Single nucleotide polymorphism, SNPs)

Estudios de asociación: prevalencia de marcador polimórfico en individuos sanos y afectados. Métodos directo e indirecto

Variantes funcionales más comunes asociadas con una enfermedad en particular

Regiones asociadas con susceptibilidad, según desequilibrio de ligamiento (incluye secuencias codificantes y no codificantes). Cada variante disfuncional se hereda junto con sus secuencias flanqueadoras

A nivel poblacional, cada gen humano expresa un número limitado de combinaciones SNP

Frecuencia promedio de polimorfismo de nucleótidos únicos

en poblaciones humanas (37.427 SNPs, R2= 0.9936)

0.803

0.735

0.683

afro-americana caucasoide asiatica

Fre

cuen

cia

Ejemplos de genes para enfermedades del ser humano detectados mediante estudios de asociación (*SNP)

ALELO ENFERMEDAD REFERENCIAFactor V Trombosis venosa Voorberg, J et al, 1994. Lancet 343: 1535

Promotor parainsulina

Diabetes tipo I Bennett, ST et al. 1995. Nature Genet. 9:284

CCR5* Receptorquimocina,resistencia SIDA

Smith, MW et al . 1997. Science 277: 959

ApoE4*(apolipoproteína)

Mal de Alzheimer,Glaucomaprimario

Strittmatter, WJ & AD Roses, 1996. Annu.Rev. Neurosci. 19: 53; Copin et al. 2002Am. J. Hum. Genet. 70: 1575

TNFR* (Receptor) Necrosis tumoral Bridges, SL et al. 2002. Arthritis &Rheumatism 46: 2045

SQSTM1/p62*(Unión a ubiquitina)

Mal de Paget(disfunciónmetabolismoosteoclastos)

Laurin, N et al. 2002. Am. J. Hum. Genet.70: 1582

Bridges, SL et al. 2002. Single-nucleotide polymorphisms in tumor necrosis factor receptor genes: definition of novel haplotypes and racial/ethnic differences Arthritis & Rheumatism 46: 2045

Afro-americanos con artritis reumatoidea (AR) (N= 108)

Afro-americanos sanos (N= 62)

Caucasoides sanos (N= 59)

TNFRSF1B SNP 196 T/G, cambio Met - Arg, susceptibilidad a AR familiar en Caucasoides (gen codifica para receptores tipo II)

Diferencias significativas entre caucasoides sanos y afro-americanos sanos para las 3 regiones flanqueadoras del gen:

-609 G/T (.13 vs .42)

-580 A/G (.49 vs 0)

-383 A/C (.14 vs 0)

Laurin, N et al. 2002. Recurrent Mutation of the Gene Encoding sequestome 1 (SQSTM1/p62) in Paget Disease of Bone Am. J. Hum. Genet. 70: 1582

PDB aumento focal y desorganizado del metabolismo de recambio de mterial óseo (locus PDB3 en cromosoma 5q35)

24 familias franco-canadienses y 291 individuos control

Se estudió región de 300 kb, con gen codificante para proteína de unión a ubiquitina (sequestoma 1)

Hallazgo de mutación recurrente en el dominio asociado a ubiquitina (UBA) en posiciones 394-440.

Esta mutación está ausente en 291 individuos controles

Dos eventos mutacionales independientes, que ocurren en la misma posición del gen, causan una alta proporción de pacientes con PDB en población franco-canadiense