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Frecuencia de alelos: definición, cálculo y ejemplo

Publicado el 12 septiembre, 2020

Alelos y población

Para discutir los alelos, necesitamos conocer los términos gen, genotipo y fenotipo. Un gen es un fragmento de ADN que se expresa en última instancia como una proteína. Es heredable, lo que significa que puede heredarse de los padres y transmitirse a las generaciones futuras. Cada gen suele mostrar algún tipo de variación, o secuencias ligeramente diferentes en un gen que codifica un rasgo específico. Un alelo representa variaciones de un gen y diferentes combinaciones de alelos para el mismo gen producen diferentes resultados. Las diferentes combinaciones de alelos se conocen como genotipos , y los rasgos observables que resultan de estas combinaciones variables de alelos se conocen como fenotipos .

Por ejemplo, suponga que existe un solo gen que determina el color de los ojos y diferentes genotipos del mismo gen producen diferentes variaciones del color de los ojos. El fenotipo sería el color de ojos real producido por un genotipo específico. Entonces, el genotipo A produce el fenotipo marrón y el genotipo B produce el fenotipo azul.

En la naturaleza, algunos alelos son beneficiosos y otros no. O un alelo puede volverse menos beneficioso para una población con el tiempo. Los alelos beneficiosos tienden a permanecer en las poblaciones, ya que los individuos con esos alelos tienen más probabilidades de aparearse y transmitirlos. Los organismos que portan alelos que causan una desventaja para su supervivencia tienen menos probabilidades de reproducirse. Los alelos en las poblaciones cambian y cambian constantemente, ya que la evolución es impulsada por la selección de variaciones genéticas que son más beneficiosas para la supervivencia de una población.

Alelos cambiantes y evolución

Como ejemplo, usemos una población de conejos marrones que viven en una zona boscosa. El alelo A , que produce pelaje marrón, es beneficioso ya que estos conejos se mezclan fácilmente con su entorno forestal. Dentro de esta población hay un alelo B que produce pelaje blanco. El pelaje blanco es menos ventajoso porque no camufla a los conejos tan bien como el pelaje marrón, y estos conejos tienen menos probabilidades de sobrevivir hasta la edad adulta y reproducirse. Como resultado, la población de conejos consiste principalmente en conejos marrones y algunos llevan el alelo de pelaje blanco pero no lo expresan.

Ahora digamos que el clima cambia y el bosque se convierte en un ambiente cubierto de nieve debido a una edad de hielo. Ahora, los conejos que tienen pelaje blanco se mezclan perfectamente con la nieve y los conejos con pelaje marrón son más propensos a destacar entre los depredadores. El alelo B se ha vuelto más beneficioso y el alelo A , que produce el pelaje de color marrón, lo es menos. Debido a los cambios en el entorno, la frecuencia del alelo B probablemente aumentará a medida que disminuya la frecuencia del alelo A. Estos cambios en la frecuencia de los alelos son el resultado directo de los entornos cambiantes y las adaptaciones de la población a ese nuevo entorno.

Cálculo de frecuencias alélicas

Hay miles de alelos para miles de genes dentro de las poblaciones. Una población más grande generalmente mantendrá frecuencias alélicas, ventajosas o no, durante períodos de tiempo más largos debido a su tamaño. Imagine que una gran población está representada por una carretera de cuatro carriles y una pequeña población está representada por un estrecho camino de tierra. Si la mitad de los alelos de la pequeña población “se caen” del camino angosto, hay más posibilidades de que un alelo específico se pierda por completo y se extinga. En nuestra autopista de cuatro carriles, una o dos personas pueden caerse de la carretera, pero la posibilidad de que un alelo desaparezca o cambie drásticamente en frecuencia de esta manera se reduce. Sin embargo, mientras dos alelos diferentes ocupan el mismo camino, uno casi siempre competirá con el otro por la expresión en la población durante un largo período de tiempo.

Pero, ¿cómo calculamos qué alelo comenzará a disminuir en función del estado ambiental actual? Podemos utilizar el modelo de Hardy-Weinberg , que establece alelos p y q , se expresa en una población como los genotipos pp , pq , y qq , juntos representan 100% de la población. Recuerde, duplicamos los alelos porque cada individuo recibe una copia de cada cromosoma de ambos padres y, por lo tanto, porta dos alelos para cada rasgo.

Frecuencias de Hardy-Weinberg

Podemos expresar los alelos en la población usando la siguiente fórmula:

p² + 2pq + q² = 1

Esta fórmula anterior se basa en un cuadro de Punnett que muestra los genotipos esperados dados dos individuos con un alelo p y q .

juego de palabras sq

Usando estas frecuencias, podemos estimar en qué generación se fijará un alelo (permanecerá en la población) o cuándo se perderá (se extinguirá).

A medida que un alelo se vuelve menos frecuente en una población, comienza a disminuir y podemos rastrear esa tasa utilizando la ecuación de Hardy Weinberg. Sabemos que p² + 2pq + q² = 1, así que si conocemos la frecuencia de p o q , podemos calcular la otra. Digamos que la frecuencia del alelo p en una población es del 3,1 por ciento.

Como sabemos que p = 0.031 podemos encontrar q diciendo q = 1-0.031 que es 0.969.

p = 0,031

q = 0,969

Ahora conectemos los números a la ecuación p² + 2pq + q² = 1

0.031² + 2 (0.031) (0.969) + 0.969²

0.0009 + .0601 + 0.9389 = 1 (Dependiendo del número de puntos decimales utilizados, los resultados pueden parecer 0.999, que se pueden redondear a 1)

Entonces, a partir de esta ecuación, conocemos las frecuencias de los alelos en la población.

El 0,09% de la población portará dos copias del alelo p (genotipo pp ).

6% de la población llevará tanto la p y q alelo (genotipo pq ).

El 93,89% de la población portará dos copias del alelo q (genotipo qq ).

De esto podemos deducir que los individuos con el alelo q tienen más probabilidades de sobrevivir hasta la edad adulta y transmitir sus genes a la descendencia, y que esta variación del rasgo es más ventajosa. También podemos decir, asumiendo que no se produce un cambio ambiental significativo para hacerlo más ventajoso, que el alelo p probablemente continuará disminuyendo ya que está presente en un porcentaje tan bajo de la población.

Resumen de la lección

Los alelos son variaciones en genes que codifican rasgos específicos. Diferentes combinaciones de alelos para un solo rasgo crearán diferentes fenotipos o rasgos físicos como el color del pelaje o el color de los ojos en nuestros ejemplos. Dependiendo del entorno de una población determinada, las frecuencias alélicas generalmente favorecerán a un alelo sobre el otro. A medida que los entornos y las poblaciones evolucionan, las frecuencias alélicas cambian para favorecer el nuevo entorno. Las frecuencias alélicas se pueden calcular para encontrar el porcentaje de individuos con un alelo específico usando la ecuación de Hardy-Weinberg (p² + 2pq + q² = 1), que representa la distribución de alelos por genotipo ( pp , pq y qq ).

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