Deriva genética: heterocigosidad y fijación de alelos
¿Qué es la deriva genética?
A veces, la vida simplemente te da una mala pasada. Ya sea que se trate de un pinchazo, pisar un charco grande o resbalar en un parche de hielo negro, a veces las cosas suceden simplemente por casualidad. Aunque nos gusta pensar que los seres vivos se rigen por condiciones que están bajo nuestro control, a veces los más fuertes o los más aptos no sobreviven debido a cambios aleatorios en el entorno. En la evolución, llamamos a este fenómeno deriva genética.
La deriva genética son los cambios genéticos que ocurren en una población simplemente debido al azar. En la deriva genética, el más fuerte y el que mejor encaja ya no tiene ventaja. Un desastre natural puede acabar con la mitad de la población, pero la selección de diferentes individuos que son eliminados es completamente aleatoria.
Esta aleatoriedad cambia la composición genética de una población y puede conducir a una disminución de la diversidad genética. El efecto es más pronunciado en poblaciones más pequeñas. Por ejemplo, el guepardo africano tiene un tamaño de población increíblemente pequeño debido a la deriva genética de la caza humana. La población de guepardos no solo es pequeña, sino que también carece de diversidad genética debido a la deriva. Hoy, veremos los efectos de la deriva genética en la composición genética de las poblaciones.
Deriva genética y heterocigosidad
En una población, algunos individuos tienen genotipos homocigotos en los que tienen dos del mismo alelo, mientras que otros individuos son heterocigotos y tienen uno de cada alelo. Cuando una población pequeña experimenta una deriva genética, habrá una disminución drástica en la diversidad genética y, por lo tanto, habrá menos heterocigotos en la nueva población. Con el tiempo, en una población tan pequeña, la frecuencia de un alelo aumentará mientras que la del otro disminuye.
Esto conduce a una pérdida de heterocigosidad, o el número de heterocigotos en una población. La heterocigosidad es importante en una población porque es una buena medida de la diversidad genética. Los científicos pueden decir mucho sobre una población y su historia al observar la heterocigosidad de una población.
La deriva genética tiene efectos más pronunciados en poblaciones pequeñas. Imagínese tener dos bolsas de canicas: una bolsa pequeña y una bolsa grande. Tomar un puñado de canicas de la bolsa grande probablemente no afectaría demasiado la composición de los colores presentes en la bolsa. Pero, si saca un puñado de canicas de la bolsa pequeña, probablemente habrá muchos menos colores para elegir después. Esto es análogo a cómo la deriva genética afecta a las poblaciones más pequeñas en mayor medida que a las poblaciones más grandes.
Cuando las poblaciones más pequeñas experimentan una deriva genética, es más probable que experimenten una disminución en la diversidad genética y la heterocigosidad.
Fijación de alelos
Eventualmente, la heterocigosidad puede disminuir tanto que se vuelve inexistente. Al igual que la población de guepardos, las poblaciones pequeñas que atraviesan la deriva genética corren el riesgo de fijación de alelos, donde un alelo se produce con una frecuencia del 100% y el otro alelo se pierde por completo. Esto da como resultado una pérdida completa de heterocigotos.
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El efecto de la deriva es indirectamente proporcional al tamaño de la población. Es más probable que las poblaciones más pequeñas sientan los efectos de la deriva y, por lo tanto, experimenten la fijación de alelos, mientras que la deriva tiene un efecto menor en poblaciones más grandes. Esto da como resultado un mayor riesgo de fijación de alelos en poblaciones pequeñas de especies en peligro de extinción, mientras que existe poco riesgo de fijación de alelos en poblaciones grandes. Por lo tanto, los científicos no solo están preocupados por la cantidad de especies en peligro de extinción, sino también por su diversidad genética y el efecto de la deriva genética.
Cálculos
Si la fijación de alelos es aleatoria debido a la deriva genética, ¿cómo podemos calcular la probabilidad de fijación? La respuesta está en la frecuencia original del alelo. La probabilidad de que el alelo se fije en una población es igual a su frecuencia inicial original. Por ejemplo, si un alelo tiene una frecuencia del 20% a partir de la población, también tiene un 20% de posibilidades de volverse fijo con el tiempo.
Esto conduce a un aumento en la probabilidad de que los alelos comunes se vuelvan fijos y los alelos raros se pierdan en una población. Pero recuerde que las poblaciones más pequeñas tienen más probabilidades de experimentar los efectos de la deriva. La probabilidad de que ocurra la fijación de alelos en una población está indirectamente relacionada con su tamaño a través de la ecuación p = 1 / 2N, donde p es la probabilidad de fijación de alelos y N es el tamaño de la población. Como podemos ver en la ecuación, a medida que disminuye el tamaño de la población, existe una mayor posibilidad de fijación de alelos.
Resumen de la lección
La deriva genética es un cambio en la composición genética de una población a lo largo del tiempo debido a eventos fortuitos, como desastres naturales. La deriva genética tiene un efecto mayor en poblaciones más pequeñas y puede conducir a una disminución de la diversidad genética. Por ejemplo, la deriva genética conduce a una disminución de la heterocigosidad o del número de heterocigotos en una población. Con el tiempo, esto puede conducir a la fijación de alelos, donde un alelo tiene una frecuencia del 100% y otro se pierde por completo. La posibilidad de fijación de alelos para un alelo particular es igual a su frecuencia original en la población. La probabilidad de fijación de alelos en general está directamente relacionada con el tamaño de la población.