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Genética de poblaciones y selección natural
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Observaciones de Darwin
• En su finca:– Selección artificial
• En las islas Galápagos:– Picos de los gorriones
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La teoría evolutiva de Darwin
• Los organismos producen 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, algunos individuos tienen mas probabilidad de sobrevivir que otros en la misma población.
• 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).
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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)
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Teoría evolutiva neoDarwiniana
• Teoría original de Darwin + conceptos genéticos modernos
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Variaciones dentro de las poblaciones
• La selección natural actúa sobre las variaciones fenotípicas dentro de las poblaciones
• Las variaciones fenotípicas en los individuos de una población resultan de la combinación de los efectos de los genes y el ambiente.
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Variaciones fenotípicas y genéticas en plantas
• Resultados de un experimento de transplantes hace mas de 70 años
• Una misma especie (Potentilla glandulosa) habitaba desde bajas hasta altas elevaciones exhibiendo diferencias morfológicas
• 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
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Variaciones en varios grupos
• Estudios como el anterior tanto en plantas como animales han demostrado la existencia de variabilidad genética entre distintas poblaciones.
• Para entender como evolucionan los organismos conviene entender su genética poblacional.
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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
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• Dos alelos S y A
• Dominancia incompleta
• Los 3 genotipos se reconocen fenotípicamente.
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Frecuencia de alelos
• Si en una población encontramos:– 81% con SS– 18% con SA– 1% con AA
• Frecuencia de S:– 0.81 + ½ (0.18) = 0.90
• Frecuencia de A:– 0.01 + ½ (0.18) = 0.10
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Principio de Hardy-Weinberg
• En una población cuyos individuos se aparean al azar y no hay fuerzas evolutivas actuando las frecuencias de alelos permanecerá constante.
• 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
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Condiciones para equilibrio Hardy-Weinberg
• Apareamiento al azar• Ausencia de mutaciones• Tamaño poblacional grande
– En poblaciones pequeñas puede ocurrir deriva genética (cambio aleatorio en frecuencia de genes)
• No migración• Todos los genotipos con igual adaptabilidad
(“fitness”; probabilidad de sobrevivir y reproducirse)
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Tipos de selección natural
• 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
• Si se observa que no hay cambio en la frecuencia de alelos en una población a lo largo de varias generaciones, ¿significa eso que no ha habido selección natural?
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Heredabilidad de características
• La selección natural actúa sobre los fenotipos pero se refleja sobre los fenotipos y genotipos.
• Si una característica no es heredable aunque sea seleccionada favorablemente no ocurrirá evolución.
• Heredabilidad = la proporción de la variabilidad fenotípica total atribuible a la variabilidad genética.
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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
– Mariposa de Glanville• Alta probabilidad de endogamia (apareamiento
con parientes cercanos) reduce la variabilidad genética
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Predicción
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Resultados
¿Se sostiene la hipótesis nula?
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