Tamaño efectivo de la población: definición, cálculo y ejemplo

Variación genética: importancia

Imagínese una población de leones. Dentro de esa población hay variación genética o diferencias en la composición genética dentro del grupo. Por ejemplo, algunos leones son más oscuros, otros tienen colas más largas y algunos son más altos. Y esa es solo la variación que podemos ver, ya que también hay mucha variación dentro de los leones. Estas variaciones se deben a diferentes formas de genes, llamados alelos , y cuantos más alelos hay en una población, mayor es la variación genética.

Aunque la variación genética es algo bueno porque ayuda a una población a adaptarse a los cambios que podrían ocurrir, las poblaciones pierden variación continuamente. Por ejemplo, la selección natural , o cuando la naturaleza selecciona ciertos alelos, puede limitar la variación. Digamos que su población de leones tiene leones de color claro, medio y oscuro, y finge que su entorno específico solo tiene arbustos oscuros. Eventualmente, a lo largo de muchas generaciones, los leones que pueden mezclarse con los arbustos y acechar con éxito a sus presas, serán más aptos para sobrevivir y reproducirse. En este caso, la naturaleza seleccionó leones de colores más oscuros y los alelos para el pelaje más claro se perdieron, perdiendo así la variación genética.

La variación genética también se puede perder a través de la deriva genética , que es cuando algunos alelos se pierden por azar. Por ejemplo, digamos que un desastre natural mata a un grupo de leones, la mayoría de los cuales eran de color claro. Con leones de color menos claro, esos alelos se redujeron en la población.

Tamaño de la población y variación genética

Cuanto más pequeña es la población, mayor es el riesgo de perder la variación genética. Esto tiene sentido, porque si hay menos organismos, habrá menos alelos. ¿Cómo sabemos si una población corre el riesgo de perder variación genética?

Lógicamente, uno asumiría que podríamos mirar cuántos organismos hay en el grupo, y si es pequeño, podríamos deducir que corre el riesgo de perder la variación genética. Desafortunadamente, no es tan simple. Algunas poblaciones más grandes también están en riesgo. Para entender por qué, necesitamos profundizar en la población del censo y el tamaño efectivo de la población.

Tamaño efectivo de la población

Si nuestra población de leones es 100, la población del censo , o todos los miembros del grupo, es 100. Sin embargo, el tamaño efectivo de la población solo incluiría el número de adultos reproductores en la población. Dado que nuestra población de leones incluye cachorros y adultos no reproductores, el tamaño efectivo de nuestra población es mucho menor que la población del censo.

Finalmente, la población ideal es el término que se utiliza para describir una población que tiene las siguientes características:

• El número de machos reproductores es igual al número de hembras reproductoras.
• El apareamiento es aleatorio y todos los organismos producirán descendencia.
• Un organismo no produce más descendencia que otro.
• La población de organismos reproductores permanece constante de una generación a la siguiente.

Cuando el grupo sigue todos los criterios para una población ideal, el tamaño efectivo de la población es igual a la población del censo. Obviamente, es bastante raro que esto ocurra porque no todos los miembros del grupo se aparean, la proporción de machos y hembras rara vez es igual, el apareamiento no es aleatorio, etc. Entonces, en realidad, el tamaño efectivo de la población nunca será tan grande como la población del censo.

Existe una fórmula matemática que ayuda a los científicos a calcular el tamaño efectivo de la población, así que tomemos un momento para explorar la fórmula y hacer algunos problemas de práctica.

La fórmula para el tamaño efectivo de la población es la siguiente:

• Ne = (4 * Nm * Nf ) / ( Nm + Nf )

Aquí es donde:

• Ne = tamaño efectivo de la población
• Nm = El número de machos reproductores
• Nf = El número de hembras reproductoras

Tamaño efectivo de la población: ejemplos

Practiquemos un poco con los siguientes ejemplos.

¿Cuál es el tamaño de población efectivo para un grupo de 100 leones que tiene 50 machos reproductores y 50 hembras reproductoras?

• Utilice la fórmula: Ne = (4 * Nm * Nf ) / ( Nm + Nf )
• Ne = (4 * 50 * 50) / (50 + 50)
• Respuesta: 100

Dado que todos los miembros del grupo eran adultos reproductores, y dado que el número de machos era igual al de hembras, el tamaño efectivo de la población era igual al tamaño del censo. Recuerde, esta no es la norma, así que intentemos con otro problema.

Ahora, para otro ejemplo, digamos que tiene 200 leones en total, pero solo 20 machos de apareamiento y 100 hembras de apareamiento. ¿Cuál es el tamaño efectivo de la población?

• Utilice la fórmula: Ne = (4 * Nm * Nf ) / ( Nm + Nf )
• Ne = (4 * 20 * 100) / (20 + 100)
• Respuesta: 66.6666, o 67 leones

Aunque la población es mayor que la del ejemplo 1, la población efectiva es menor. Eso es porque el número de machos reproductores no es igual al número de hembras reproductoras, y no todos los miembros de la población pueden aparearse.

Consecuencias

¿Qué podemos aprender del tamaño efectivo de la población? Recuerde, cuantos más alelos haya en una población, mayor será la variación. La heterocigosidad se refiere a tener diferentes alelos en una parte específica del gen, y cuanta más heterocigosidad en una población, mayor es la diversidad. Vea esta fórmula para la heterocigosidad, que parece aterradora pero hace un buen trabajo al relacionar el tamaño efectivo de la población con la variación.

• Ht = (1 – 1/2 Ne ) ^t H ₀

Aquí es donde:

• Ht = La heterocigosidad después de t generaciones
• Ne = tamaño efectivo de la población
• H ₀ = heterocigosidad inicial

No necesitamos memorizar esta fórmula, pero podemos usarla para comprender cómo el tamaño efectivo de la población se relaciona con la heterocigosidad. Según la fórmula, Ht se reducirá en 1/2 Ne para cada generación. Entonces, cuanto más pequeño sea el Ne , más heterocigosidad se reducirá. En otras palabras, cuanto menor es el tamaño efectivo de la población, menor es la variación.

Resumen de la lección

Muy bien, tomemos un momento o dos para revisar. La variación genética , o las diferencias en la composición genética de los individuos dentro de una población, es algo bueno porque ayuda a la población a adaptarse a los cambios en su entorno. Las diferentes formas de genes se denominan alelos , y cuantos más alelos hay en una población, mayor es la diversidad genética. Una población pierde variación a través de la selección natural , que es cuando la naturaleza selecciona ciertos alelos, y la deriva genética , que es cuando los alelos se pierden en una población debido a eventos aleatorios.

Las poblaciones más pequeñas tienden a tener menos variación genética. La población del censo es el número total de individuos en un grupo, mientras que el tamaño de población efectivo contiene solo los individuos reproductores en un grupo. Finalmente, la población ideal es una población con las siguientes características:

• Igual número de hembras y machos reproductores
• Apareamiento aleatorio donde todos los organismos producen descendencia.
• Igual número de descendientes producidos a partir de cada organismo.
• Un número constante de individuos reproductores de generación en generación.

Dado que esos criterios no existen en la naturaleza, el tamaño efectivo de la población será menor que la población del censo. Podemos calcular el tamaño efectivo de la población y usar esa información para ver qué tan rápido un grupo perderá heterocigosidad. En otras palabras, qué tan rápido una población perderá variación genética.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador