Variabilidad genética
Tercero medio - Actividad Nº 43

 

 

1.- ¿Cómo ocurre el proceso de evolución?

La evolución es un proceso, que conlleva transformaciones de los seres vivo, a lo largo de varias generaciones, influenciadas principalmente por el ambiente, y que se expresan en modificaciones genéticas, que influyen en los fenotipos de las especies, es decir, en los conjuntos de caracteres visibles que poseen los organismos, que son heredables a su descendencia. Para que la evolución ocurra, debe haber cambios en los conjuntos de genes que presentan los organismos que conforman una población.

Los cambios en las poblaciones pueden ser modificaciones casi imperceptibles o cambios de gran magnitud con respecto a los antepasados. Estos cambios pueden sufrirse durante trascursos de varios años, y no necesariamente va a conllevar la generación de nuevas especies, ya que, la especie puede sufrir cambios y no necesariamente formar nuevas especies:

La ciencia que estudia la evolución de las poblaciones, basándose en la genética de ellas, se denomina genética de poblaciones. A partir de las propuestas de Mendel y Darwin, se centran en los puntos de vista de la herencia y la variación genética.

 

2.- ¿En qué se basa la variabilidad genética?

Los individuos de una especie, no presentan los mismos rasgos fenotípicos, como el color de ojos, o el de piel, ya que estos están influenciados por el genotipo, es decir, por la existencia de diferentes variedades de genes que hay en la población.

Esta variedad genética, se da por la existencia de las mutaciones, y en las especies que tiene una reproducción sexual, también gracias a los procesos de recombinación genética que ocurren durante la meiosis.

Las mutaciones corresponden a alteraciones en el material genético de los miembros de una especie, que promueven el surgimiento de nuevos genes alelos en una población, generando que las frecuencias génicas se modifiquen y se formen nuevos fenotipos.

Estas transformaciones provocan cambios en los alelos, que pueden traer efectos negativos llegando incluso a la muerte, del organismo portador, pero también, puede generar efectos beneficiosos para el individuo, provocando mayor frecuencia de este nuevo alelo en la población a medida que transcurran las generaciones, si esta mutación favorece su sobrevivencia y aumentan por acción de la selección natural. En algunos casos, los efectos de las mutaciones son neutros, ya que no provocan ni efectos negativos ni positivos en los individuos.

Las mutaciones pueden ser espontáneas, como aquellas que ocurren durante la replicación del ADN, por ende, son consecuencias de las dinámicas propias de las células; o pueden ser inducidas, producto de la acción de factores externos, como la radiación o diferentes sustancias químicas, denominados agentes mutagénicos.

Cuando la mutación se manifiesta en las células somáticas, no se hereda; en cambio, si la mutación ocurre en los gametos, puede transmitirse a las próximas generaciones, ya que son estas células quienes darán origen a los nuevos individuos de la población, por lo que traerán consecuencias evolutivas si modifican el fenotipo de los organismos o las proporciones genotípicas de las poblaciones.

La recombinación genética se da en organismos que tienen una reproducción sexual, a través de dos procesos que ocurren mediante la meiosis, el entrecruzamiento o crossing-over y la permutación cromosómica o segregación independiente de los cromosomas homólogos. Esto permite que los genes que vienen de cada uno de los progenitores se recombinen antes de que sean transmitidos a las futuras generaciones.

El entrecruzamiento o crossing-over, es una importante fuente de variabilidad genética, ya que en ella ocurre un intercambio de segmentos entre los cromosomas homólogos, durante el desarrollo de la profase de la meiones I. Este proceso, permite que la descendencia de un individuo sea genéticamente muy diferente, ya que es muy improbable que un individuo produzca dos gametos iguales, ya que todos, poseen segmentos diferentes de los cromosomas homólogos. 

Por otra parte, la permutación cromosómica, ocurre durante la metafase de la meiosis I, y en ella, se distribuyen al azar los cromosomas homólogos de la madre y del padre entre las células hijas. Gracias a ello, se logran obtener distintas combinaciones entre estos cromosomas, ya que, estos se ubican en el ecuador de la célula, para posteriormente migran durante la anafase I, a los polos de ella. Por ende, el que uno de los gametos contenga un cromosoma paterno o el cromosoma materno, depende solo del azar. 

 

3.- ¿Qué es el flujo génico?

El flujo génico o flujo de alelos ocurre cuando no existen factores evolutivos que permitan igualas las frecuencias génicas entre las poblaciones, dado que, corresponden al intercambio de genes entre organismos que pertenecen a diferentes poblaciones de una misma especie. Un aumento de las frecuencias génicas incrementa también la variabilidad genética de cada una de las poblaciones, a través de la disminución de la divergencia entre las poblaciones, debido a la incorporación de nuevas variante o alelos.

La movilidad de las especies, la existencia de barreras geográficas y los corredores, logran modificar la tasa de flujo génico. Por ejemplo, las poblaciones que se mantienen en los mismos lugares, constituyendo poblaciones más pequeñas, serán genéticamente diferenciadas, dado que presentarán una menor movilidad y por ende, un menor flujo génico, en comparación a especies que se mueven más, que tendrán un flujo génico más alto. Por otra parte, el flujo génico se puede ver restringido por la presencia de barreras geográficas, como montañas o ríos, ya que, separan a las poblaciones, contribuyendo a su diferenciación y posterior especiación. Finalmente, la conexión entre las poblaciones se da gracias a la presencia de corredores, que facilitan el flujo génico, actuando en contra de la especiación.

En algunas especies, como por ejemplo, la humana, pueden existir también barreras culturales para el flujo génico, como ocurre en las comunidades endogámicas, en donde existe una reproducción entre individuos de ascendencia común, y se restringen, solo a relaciones con ciertas poblaciones por motivos de alianzas, religión o guerras entre ellas, restringiendo sus relaciones a ciertas poblaciones.

Por lo tanto, los cruzamientos entre individuos con un ancestro común reciente, en comunidades muy pequeñas, es algo que se produce. Esto provoca un aumento en la frecuencia de genotipos recesivos, dado que las frecuencias alélicas, en estos grupos, se modifican en comparación a la población general. En estas poblaciones aumenta la frecuencia de sufrir patologías, ya que la mayoría de ellas, se da de manera recesiva.

 

4.- ¿Qué indica la deriva génica?

La deriva genética ocurre cuando producto de azar, las poblaciones sufren cambios en sus frecuencias genéticas. La frecuencia de un alelo en una población, va a oscilar de forma azarosa, de una generación a otra, de forma no predecible, aumentando y disminuyendo. De esta manera, los alelos pueden llegar a desaparecer o alcanzar frecuencias totales de fijación.

Este mecanismo tiende a disminuir la diversidad genética, sin considerar otros factores evoluciones, de una población, ya que elimina a algunos alelos debido a la fijación de otros. Esta fijación de distintos alelos también, permite una mayor diferenciación entre población. Por lo tanto, mientras más pequeñas sean dos poblaciones, más rápido se diferencian genéticamente debido a la deriva, es decir, al azar.

El efecto cuello de botella, es un fenómeno de la deriva génica, donde se produce una disminución numérica de la población debido a eventos, lo que provoca una pérdida acelerada en la variación genética. Una epidemia, un desastre climático o geológico, son ejemplos de eventos o factores que reducen el tamaño poblacional, lo que recibe el nombre de “cuello de botella” 

Un caso especial de cuello de botella, ocurre cuando un reducido grupo de población, funda una población nueva, lo que se denomina efecto fundador, dado que llevan consigo solo una parte de la diversidad inicial. Esto se aprecia, en una población de Norteamérica, en donde se ve una alta de frecuencia del gen del enanismo, lo que se explica a través del efecto cuello de botella, ya que se ha producido un aislamiento de la población, siendo ellos, poseedores exclusivos de dicho gen.

 

5.- ¿Qué provoca la selección natural?

La selección natural, fenómeno en el cual, las especies se adaptan a su medio ambiente, no ocurre al azar, a diferencia de la variabilidad genética, las mutaciones, la recombinación y los cambios ambientales, que si son procesos azarosos.

Por ejemplo, los organismos que presenten mejores cualidades fenotípicas, que les permitan por ejemplo, camuflarse o poder esconderse en lugares de tamaño reducido, van a sobrevivir a presiones ambientales, como la presencia de depredadores o la falta de alimento, lo que va a generar que presenten un mayor éxito reproductivo, en comparación a otros miembros de la población. Esto se observa en los roedores, donde las condiciones ambientales excluyeron a aquellos animales que no tenían rasgos adaptativos más favorables para esconderse de sus depredadores, y esto no ocurrió al azar.

Las poblaciones presentan gran variedad de fenotipos, y solo algunos de ellos son favorecidos a raíz de la selección natural.

La selección natural, en muchas poblaciones, descarta a los fenotipos extremos, dado que son escasos, y pueden no sobrevivir, por lo tanto, priman los fenotipos promedios, generándose una distribución denominada distribución normal.

Los fenotipos que presentan los individuos de una población, pueden verse favorecidos por selección natural de tres maneras diferentes; de forma estabilizadora, de forma direccional y de forma disruptiva.

Cuando se favorecen a los fenotipos intermedios, generándose una distribución de individuos en torno al centro de la curva, se está frente a una selección estabilizadora, disminuyendo el número de individuos que presentan fenotipos extremos. Por ejemplo, este tipo de selección se da en el peso prenatal humano, ya que los bebés que tengan un peso muy bajo, pierden calor fácilmente, y son más sensibles a las enfermedades, mientras que los bebés que tienen un peso demasiado alto, son más difíciles de parir |por la pelvis. De esta forma, el peso óptima que permitirá una mayor probabilidad de sobrevivencia será, aquel que se encuentre en un rango medio, es decir, que no sea ni muy alto, ni muy bajo.

En la selección direccional, se favorece a los individuos de uno de los fenotipos extremos, aumentando la frecuencia de los individuos que presentan uno de estos fenotipos, por ende, la selección ocurre en una dirección. Por ejemplo, las polillas antes de la revolución industrial tenían colores grises claros en sus alas, los que le permitían camuflarse en los árboles, sin embargo, al cabo de un tiempo, los troncos de los árboles se oscurecieron, por lo tanto, las polillas también lo hicieron, haciéndose cada vez más rara la presencia de polillas con tonalidades claras.

Finalmente, en la selección disruptiva, se favorece a los individuos con cualquiera de los fenotipos extremos, lo que afecta a los individuos con fenotipos intermedios, por lo que aumenta la frecuencia de individuos con fenotipos extremos y disminuye la frecuencia de los intermedios. Es por ello, que la distribución se concentra en los extremos de la curva. 

 

6.- ¿Qué es la selección sexual?

La selección sexual no se vincula directamente con la sobrevivencia del individuo o con la producción de descendencia, sino que es un fenómeno que busca explicar otros rasgos, que fue descrito por Darwin. Estas características, que tienen directa relación con la adquisición de parejas, se denominan rasgos sexuales secundarios. El dimorfismo sexual, se relaciona con las diferencias entre machos y hembras, ya que sea en diferencias morfológicas y conductuales.

La selección sexual implica el cruce no aleatorio, y es un tipo de selección natural, que afecta a la frecuencia genética, por lo que favorecen la reproducción de algunos individuos en comparación a otras especies. Esta selección puede ser de tipo intrasexual o de tipo intersexual.

La selección intrasexual se relaciona con el éxito reproductivo de los individuos, en base a la competencia entre organismos de un mismo sexo por aparearse. Por lo general, son los machos quienes deben competir para poder acceder a aparearse con las hembras, empleando para ello, diversas estrategias para lograr hacerlo con la mayor cantidad posible, y así asegurar un éxito reproductivo, y dejar mayor número de descendientes. Este tipo de selecciona se da generalmente, en distintas especies de insectos.

La selección intersexual, por otra parte, ocurre cuando generalmente las hembras eligen al macho con el cual quieren aparearse, por ende, se da a través de una elección entre los organismos. Esta elección ocurre en base a ciertos rasgos fenotípicos que presenta el individuo que pueden indicar su calidad genética, y que podría traer beneficios para la descendencia de la hembra, a través de rasgos favorables, que el macho posee, tales como, un buen sistema inmune, o un gran tamaño. Los rasgos que influyen en la decisión son el colorido, la simetría, las formas y los sonidos que emiten. Las especies que se reproducen, mediante este tipo de selección son por ejemplo, son mamíferos y aves.

 

7.- ¿Qué es la especiación?

Una especie biológica corresponde a un conjunto de poblaciones que pueden aparearse entre sí, o que tienen tienen la potencialidad de hacerlo, y que dejan descendencia fértil. Estas especies surgen del aislamiento reproductivo de las poblaciones y la divergencia genética.

El flujo génico entre dos poblaciones puede ser muy bajo o incluso nulo, cuando no existe apareamiento entre sus miembros, lo que ocurre cuando ambas poblaciones son muy diferentes entre sí. Esto hace, que ambas poblaciones, son genéticamente muy diferentes una de otra, y por lo tanto, se alejan, no existiendo flujo entre sus miembros, originándose nuevas especies, por un proceso que se denomina especiación.

Para que ocurra el aislamiento reproductivo hay distintos mecanismos, que son barreras que evitan el flujo de genes entre las poblaciones. Hay dos tipos, el mecanismo de aislamiento precigótico y el mecanismo de aislamiento postcigótico.

El mecanismo de aislamiento precigótico impide que se forme el cigoto a través de distintos mecanismos específicos. Uno de estos mecanismos, es el aislamiento geográfico, en donde barreras, como montañas, ríos, lagos y mares, interrumpen el flujo génico entre las poblaciones, ya que, impiden que se junten. Cuando no hay barreras geográficas que impidan este flujo, el aislamiento se puede dar de otras maneras, tales como, a través de un aislamiento ecológico, en donde en época reproductivas, especies muy emparentadas entre sí, que viven en una misma área, pero en diferentes ambientes, no se aparean, por ende, no dejan descendencia. Otro tipo de aislamiento es el temporal o estacional, en donde en distintos períodos del año, organismos de diferentes especies que viven en un mismo hábitat se reproducen. Finalmente, el aislamiento mecánico, ocurre cuando organismos de especies diferentes intentan aparearse, sin embargo, no logran hacerlo, ya que, los órganos copuladores presentan formas o tamaños incompatibles, por ende, los gametos masculinos no logran ingresar al interior del sistema reproductor femenino. Finalmente, puede ocurrir un aislamiento conductual, que se da cuando una especie, no reconoce los comportamientos de cortejo de otra, por ende, no se gatilla una respuesta copulatoria.

El mecanismo de aislamiento postcigótico, ocurre cuando se forman cigotos entre organismos que no pertenecen a la misma especie, lo que se denominan cigotos híbridos. Cuando estos cigotos, no presentan un crecimiento viable, por lo general, el desarrollo embrionario se interrumpe. Sin embargo, cuando estos cigotos pueden desarrollarse, se convierten en organismos que presentan un aspecto similar a un adulto, pero por lo general, son estériles, no pudiendo dejar descendencia, como ocurre por ejemplo, cuando un asno y una yegua se cruzan, generando un cigoto híbrido, que dará paso al desarrollo de una mula.

La especiación puede ser de dos tipos; la especiación alopátrica y la especiación simpátrica.

a) La especiación alopátrica, indica que para que se formen dos nuevas especies, debe ocurrir una separación geográfica entre ambas poblaciones de una especie ancestral, para que posteriormente, el apareamiento entre los miembros de ambas especies deje de ocurrir. De esta manera, las mutaciones que son ventajosas y que surgen en una de ellas no serán compartidas por la otra. A partir de esto, cada especie se adapta de manera particular, al ambiente y a las condiciones que de él se producen, actuando la selección natural, de manera diferenciada.

Esto genera, un aislamiento reproductivo, en el cual, se constituyen dos especies diferentes, dado que, a medida que pasa el tiempo, puede haberse diferenciado tanto las especies, que el intercambio de genes ya no es posible, debido a la progresiva diversificación genética entre ambas poblaciones.

b) La especiación simpátrica, es un tipo de especiación que ocurre cuando de una misma población, que habita una misma zona geográfica, surgen dos especies. Las barreras ecológicas provocan un aislamiento reproductivo en este tipo de poblaciones

Este tipo de especiación, también podría darse a raíz del favorecimiento de individuos que presentan fenotipos extremos, lo que se conoce como selección disruptiva. Esto podría llevar a una diferenciación de genes distintos dentro de una misma población, provocándose un aislamiento reproductivo de sus portadores.

Centrándose en nuestro país, es posible decir, que muchas especies son endémicas, es decir, que solo se encuentran en nuestro país de manera natural, producto de un aislamiento geográfico, producto de la presencia de barreras geográficas, tales como, el Desierto de Atacama, la Cordillera de los Andes y el Océano Pacífico, lo que dificultan los flujos génicos con otras poblaciones. Este endemismo se incrementa en las zonas geográficas más alejadas como la Isla de Pascua, Juan Fernández, y las islas San Ambrosio y San Félix.


 

Creado por Portal Educativo. Fecha: 2016-12-07. Se autoriza uso citando www.portaleducativo.net. Prohibido su uso con fines comerciales.
 
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