La deriva genética se refleja en la prueba. Deriva genética: los principales patrones de este proceso. Deriva en poblaciones naturales

"derivarse" de forma independiente. Por lo tanto, los resultados de la deriva son diferentes en diferentes poblaciones: en algunas un conjunto de alelos es fijo, en otras, otro. Así, la deriva genética conduce, por un lado, a una disminución de la diversidad genética dentro de las poblaciones y, por otro lado, a un aumento de las diferencias entre poblaciones, a su divergencia en una serie de rasgos. Esta divergencia, a su vez, puede servir como base para la especiación.

Durante la evolución de las poblaciones, la deriva genética interactúa con otros factores evolutivos, principalmente la selección natural. La relación de las contribuciones de estos dos factores depende tanto de la intensidad de la selección como del tamaño de las poblaciones. Con una alta intensidad de selección y un gran tamaño de población, la influencia de los procesos aleatorios en la dinámica de las frecuencias genéticas en las poblaciones se vuelve insignificante. Por el contrario, en poblaciones pequeñas con pequeñas diferencias de aptitud entre genotipos, la deriva genética se vuelve crucial. En tales situaciones, un alelo menos adaptativo puede quedar fijo en la población, mientras que uno más adaptativo puede perderse.

Como ya sabemos, la consecuencia más común de la deriva genética es el agotamiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones debido a la fijación de algunos alelos y la pérdida de otros. El proceso de mutación, por el contrario, conduce a un enriquecimiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones. Un alelo perdido como resultado de una deriva puede surgir una y otra vez debido a una mutación.

Dado que la deriva genética es un proceso no dirigido, simultáneamente con una disminución de la diversidad dentro de las poblaciones, aumenta las diferencias entre las poblaciones locales. La migración contrarresta esto. Si un alelo está fijado en una población A, y en el otro A, entonces la migración de individuos entre estas poblaciones conduce al resurgimiento de la diversidad alélica dentro de ambas poblaciones.

Arroz. 3. N es el número de individuos de la población. Se puede ver que con 25 individuos después de la 40.ª generación, un alelo desaparece, con 250 la proporción de alelos cambia y con 2500 permanece cerca del original. .

Efecto cuello de botella Aparentemente jugó un papel muy importante en la evolución de las poblaciones humanas. Ancestros Gente moderna A lo largo de decenas de miles de años, se asentaron en todo el mundo. En el camino, muchas poblaciones se extinguieron por completo. Incluso aquellos que sobrevivieron a menudo se encontraron al borde de la extinción. Su número cayó a un nivel crítico. Durante el paso por el cuello de botella de la población, las frecuencias alélicas cambiaron de manera diferente en diferentes poblaciones. Ciertos alelos se perdieron por completo en algunas poblaciones y se fijaron en otras. Una vez restauradas las poblaciones, su estructura genética alterada se reprodujo de generación en generación. Estos procesos, aparentemente, determinaron la distribución en mosaico de algunos alelos que observamos hoy en las poblaciones humanas locales. A continuación se muestra la distribución de alelos. EN según el sistema de grupo sanguíneo AB0 en las personas. Las diferencias significativas entre las poblaciones modernas pueden reflejar las consecuencias de la deriva genética que ocurrió en tiempos prehistóricos cuando las poblaciones ancestrales atravesaron un cuello de botella poblacional.

Los procesos genético-automáticos, o deriva genética, conducen a una suavización de la variabilidad dentro de un grupo y a la aparición de diferencias aleatorias entre aislados no relacionados con la selección. Esto es precisamente lo que revelaron las observaciones de las características de los fenotipos de pequeños grupos de población en condiciones, por ejemplo, de aislamiento geográfico. Así, entre los habitantes del Pamir, los individuos Rh negativos son 2-3 veces menos comunes que en Europa. En la mayoría de las aldeas, estas personas representan entre el 3% y el 5% de la población. En algunas aldeas aisladas, sin embargo, su número llega hasta el 15%, es decir. aproximadamente igual que en la población europea.

La sangre humana contiene haptoglobinas, que se unen a la hemoglobina libre después de la destrucción de los glóbulos rojos, impidiendo así su eliminación del cuerpo. La síntesis de haptoglobina Hp1-1 está controlada por el gen Hp1. La frecuencia de este gen en representantes de dos tribus vecinas en el norte de América del Sur es 0,205 y 0,895, con una diferencia de más de 4 veces.

Un ejemplo del efecto de la deriva genética en las poblaciones humanas es efecto fundador. Ocurre cuando varias familias rompen con su población matriz y crean una nueva en un territorio diferente. Esta población suele soportar nivel alto aislamiento conyugal. Esto contribuye a la consolidación aleatoria de algunos alelos en su acervo genético y a la pérdida de otros. Como resultado, la frecuencia de un alelo muy raro puede llegar a ser significativa.

Así, los miembros de la secta Amish en el condado de Lancaster, Pensilvania, que sumaban aproximadamente 8.000 personas a mediados del siglo XIX, casi todos descendían de tres parejas casadas que emigraron a Estados Unidos en 1770. Este aislado contenía 55 casos de una forma especial de enanismo con polidactilismo, que se hereda por tipo autosómico recesivo. Esta anomalía no se ha registrado entre los Amish de Ohio e Indiana. En la literatura médica mundial apenas se describen 50 casos de este tipo. Obviamente, entre los miembros de las tres primeras familias que fundaron la población, había un portador del alelo mutante recesivo correspondiente: el "antepasado" del fenotipo correspondiente.

En el siglo 18 27 familias emigraron de Alemania a Estados Unidos y fundaron la secta Dunker en Pensilvania. Durante los 200 años de existencia en condiciones de fuerte aislamiento conyugal, el acervo genético de la población de Dunker ha cambiado en comparación con el acervo genético de la población de Renania de Alemania, de donde eran originarios. Al mismo tiempo, el grado de diferencias aumentó con el tiempo. En personas de 55 años o más, las frecuencias alélicas del sistema de grupo sanguíneo MN se acercan más a las cifras típicas de la población de Renania que en personas de 28 a 55 años. En el grupo de edad de 3 a 27 años, el cambio alcanza valores aún mayores (Tabla 1).

El aumento entre los Dunkers de personas con grupo sanguíneo M y la disminución en aquellos con grupo sanguíneo N no puede explicarse por los efectos de la selección, ya que la dirección del cambio no coincide con la de la población general de Pensilvania. La deriva genética también se ve respaldada por el hecho de que en el acervo genético de los Dunkers americanos ha habido un aumento en la concentración de alelos que controlan el desarrollo de rasgos obviamente biológicamente neutrales, por ejemplo, el crecimiento del cabello en la falange media de los dedos, el habilidad para pulgar cepillos (Fig. 4).

Tabla 1. Cambios progresivos en la concentración de alelos del sistema de grupo sanguíneo MN en la población de Dunker

Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, la deriva genética ha influido en los acervos genéticos de las poblaciones humanas. Así, muchas características de tipos locales limitados dentro de los grupos de población de Siberia en el Ártico, Baikal, Asia Central y los Urales son, aparentemente, el resultado de procesos genético-automáticos en condiciones de aislamiento de pequeños grupos. Estos procesos, sin embargo, no fueron decisivos en la evolución humana.

Arroz. 4. Distribución de características neutrales en Dunkers aislados de Pensilvania: A- crecimiento de vello en la falange media de los dedos, b- capacidad de extender el pulgar

Las consecuencias de la deriva genética que son de interés médico son su distribución desigual entre los grupos de población. Globo algunas enfermedades hereditarias. Así, el aislamiento y la deriva genética aparentemente explican la incidencia relativamente alta de degeneración cerebromacular 1 en Quebec y Terranova, la cestinosis infantil en Francia, la alcaptonuria en la República Checa y uno de los tipos de porfiria entre la población caucásica en Sudamerica, síndrome adrenogenital en esquimales. Estos mismos factores podrían ser responsables de la baja incidencia de fenilcetonuria en finlandeses y judíos asquenazíes.

Un cambio en la composición genética de una población debido a procesos genético-automáticos conduce a la homocigotización de los individuos. En este caso, la mayoría de las veces las consecuencias fenotípicas son desfavorables. La homocigotización es la conversión de heterocigotos a homocigotos durante la endogamia. Charles Darwin describe un fenómeno que puede explicarse por la deriva genética. “Conejos en libertad en la isla de Porto Santo, cerca de la isla. Madeira" merece más descripción completa*. Al mismo tiempo, debe recordarse que es posible la formación de combinaciones favorables de alelos. Como ejemplo, consideremos las genealogías de Tutankamón (Fig. 5) y Cleopatra VII (Fig. 6), en las que los matrimonios consanguíneos fueron la regla durante muchas generaciones.

Tutankamón murió a la edad de 18 años. Análisis de su imagen en infancia y los títulos de esta imagen sugieren que padecía una enfermedad genética: la enfermedad celíaca, que se caracteriza por cambios en la mucosa intestinal que impiden la absorción del gluten.

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1 degeneración cerebromacular, enfermedad de Tay-Sachs. Pertenece al grupo de enfermedades lipídicas hereditarias del cerebro. Según la edad de aparición de la enfermedad, las manifestaciones clínicas, las imágenes del fondo de ojo y los datos de los estudios bioquímicos, se distinguen 5 formas de idiotez amaurótica: congénita, infantil temprana, infantil tardía, juvenil y tardía. Algunas de estas formas también difieren en la naturaleza de la herencia: un signo característico de la enfermedad es la degeneración difusa de las células ganglionares en todas partes. sistema nervioso. El proceso de desintegración de las células ganglionares y la transformación de muchas de ellas en una masa granular (degeneración de Schaffer) es un signo patognomónico de idiotez amaurótica. También se observan desintegración de las fibras de mielina, especialmente en los tractos óptico y piramidal, y cambios degenerativos en la glía. forma congénita- una enfermedad rara. Ya al ​​nacer, el niño presenta micro o hidrocefalia, parálisis y convulsiones. La muerte llega rápidamente. El contenido de gangliósido Gm3 aumenta en el tejido cerebral.

Tutankamón nació del matrimonio de Amenofis III y Sintamone, que era hija de Amenofis III. Así, la madre de Faraón era su hermanastra. En la cripta funeraria de Tutankamón se descubrieron las momias de dos hijos, aparentemente nacidos muertos, de su matrimonio con Ankesenamón, su sobrina.

La primera esposa de Faraón fue su hermana o su hija. El hermano de Tutankamón, Amenofis IV, supuestamente padecía la enfermedad de Froelich y murió a la edad de 25-26 años. Sus hijos de su matrimonio con Nefertiti y Ankesenamun (su hija) eran estériles. Por otra parte, conocida por su inteligencia y belleza, Cleopatra VII nació en el matrimonio del hijo de Ptolomeo X y su hermana, que fue precedido por matrimonios consanguíneos durante al menos seis generaciones.

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*Esto es interesante

En 1418 o 1419, Gonzales Zarco encontró accidentalmente en su barco una coneja preñada, que dio a luz durante el viaje. Todos los cachorros fueron liberados en la isla. Los conejos han encogido casi tres pulgadas de largo y casi han reducido a la mitad su peso corporal. El color del conejo de Porto Santo es significativamente diferente al común. Son inusualmente salvajes y ágiles. Según sus hábitos, son animales más nocturnos. Producen de 4 a 6 crías por camada. No era posible aparearse con hembras de otras razas". Un ejemplo del impacto de la deriva genética pueden ser los gatos de la isla Ascensión. Hace más de 100 años, aparecieron ratas en la isla. Se reproducían en tal cantidad que el comandante inglés Decidieron deshacerse de ellos con la ayuda de gatos. A petición suya trajeron gatos, pero huyeron a rincones remotos de la isla y comenzaron a destruir no ratas, sino aves de corral y pintadas salvajes.

Otro comandante trajo perros para deshacerse de los gatos. Los perros no sobrevivieron: se lastimaron las patas con los bordes afilados de la escoria. Con el tiempo, los gatos se volvieron feroces y sedientos de sangre. A lo largo de un siglo, les crecieron colmillos casi parecidos a los de los perros y comenzaron a proteger las casas de los isleños, seguir los pasos del dueño y atacar a los extraños.

Arroz. 5. Pedigrí del faraón de la XVIII dinastía Tutankamón

Arroz. 6. Pedigrí de Cleopatra VII

Conclusión y conclusiones:

Tradicionalmente, las oleadas de números (vida, población), cambios periódicos y aperiódicos en el número de individuos inherentes a todas las especies como resultado de la influencia de factores abióticos y bióticos que afectan a la población, se consideran un "proveedor" de material evolutivo elemental.

La mejor evidencia de la importancia de la deriva genética en la microevolución

es la naturaleza de la diferenciación local aleatoria en una serie de pequeñas colonias aisladas permanente o periódicamente. La diferenciación de este tipo se ha descubierto repetidamente en varios grupos de animales y plantas, cuyas poblaciones representan un sistema de colonias. Esta diferenciación, si no se demuestra, al menos inclina fuertemente la opinión de que la deriva genética juega un papel papel importante en sistemas poblacionales de este tipo.

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Las fluctuaciones periódicas o aperiódicas en el número de individuos de una población son características de todos los organismos vivos sin excepción. Las razones de tales fluctuaciones pueden ser diversos factores ambientales abióticos y bióticos. La acción de las olas de población, u olas de vida, implica la destrucción indiscriminada y aleatoria de individuos., por lo que un genotipo (alelo) que era raro antes de la fluctuación poblacional puede volverse común y ser recogido por la selección natural. Si en el futuro el tamaño de la población se restablece gracias a estos individuos, esto conducirá a un cambio aleatorio en las frecuencias genéticas en el acervo genético de esta población. Las olas de población son un proveedor de material evolutivo..

Clasificación de olas de población.

1. Fluctuaciones periódicas en el número de organismos de vida corta. Característica de la mayoría de los insectos, plantas anuales, la mayoría de los hongos y microorganismos. Estos cambios se deben principalmente a fluctuaciones estacionales en las cifras.

2. Fluctuaciones no periódicas en números., dependiendo de una compleja combinación de diferentes factores. En primer lugar, dependen de relaciones en las cadenas alimentarias que son favorables para una determinada especie (población): una disminución de los depredadores, un aumento de los recursos alimentarios. Por lo general, tales fluctuaciones afectan a varias especies de animales y plantas en las biogeocenosis, lo que puede conducir a reordenamientos radicales de toda la biogeocenosis.

3. Brotes en el número de especies en nuevas áreas donde sus enemigos naturales están ausentes.

4. Fuertes fluctuaciones no periódicas en las cifras asociados a desastres naturales (debido a sequías o incendios). Influencia Las oleadas de población son especialmente notables en poblaciones de tamaños muy pequeños (generalmente con un número de individuos reproductores no superior a 500). Es en estas condiciones que las oleadas de población pueden, por así decirlo, exponer mutaciones raras a la selección natural o eliminar variantes ya bastante comunes.

Deriva genética - Se trata de fluctuaciones en las frecuencias genéticas a lo largo de varias generaciones causadas por razones aleatorias, por ejemplo, poblaciones pequeñas. La deriva genética es un proceso completamente aleatorio y pertenece a una clase especial de fenómenos llamados errores de muestreo. Regla general es ese el valor errores de muestreo está inversamente relacionado con tamaño de la muestra. En relación con los organismos vivos, esto significa que cuanto menor sea el número de individuos que se cruzan en una población, más cambios sufrirán las frecuencias alélicas debido a la deriva genética.

Un aumento aleatorio en la frecuencia de una mutación suele deberse a una reproducción preferencial en poblaciones aisladas. Este fenómeno se llama "efecto ancestro" . Ocurre cuando varias familias crean una nueva población en un nuevo territorio. Mantiene un alto grado de aislamiento conyugal, lo que contribuye a la consolidación de algunos alelos y la eliminación de otros. Las consecuencias del “efecto” son la distribución desigual de las enfermedades hereditarias entre las poblaciones humanas de la Tierra.

Los cambios aleatorios en las frecuencias alélicas, similares a los causados ​​por el “efecto ancestro”, también ocurren si se produce una fuerte reducción de la población en el proceso de evolución.

La deriva genética conduce a:

1) cambiar estructura genética poblaciones: aumento de la homocigosidad del acervo genético;

2) reducir la variabilidad genética de las poblaciones;

3) divergencia de poblaciones

DERIVA GENÉTICA - Se trata de un cambio en la frecuencia de genes y genotipos de una población que se produce debido a la acción de factores aleatorios. Estos fenómenos ocurren independientemente unos de otros. Estos fenómenos fueron descubiertos por el científico inglés Fisher y el estadounidense Wright. Los genetistas nacionales Dubinin y Romashov introdujeron el concepto. proceso genético-automático. Este es un proceso que ocurre como resultado deriva genética La frecuencia de un alelo puede fluctuar, o el alelo puede establecerse en una población o desaparecer del acervo genético de la población.

Este fenómeno fue estudiado con cierto detalle por Wright. Él demostró que La deriva genética depende estrechamente de 4 factores:

1. Tamaño de la población

2. Presión de mutación

3. Flujo genético

4. Valor selectivo de un alelo determinado

Cuanto mayor es la población, menos efectiva es la deriva genética. En poblaciones grandes la selección es efectiva.

Cuanto mayor es la presión de mutación, cuanto más frecuentes son las mutaciones, menos eficaz es la deriva genética.

El flujo de genes es el intercambio de genes entre poblaciones vecinas. Cuanto mayor es el flujo genético, mayor es el intercambio de migrantes y menos efectiva es la deriva genética.

Cuanto mayor sea el valor selectivo del alelo, menos efectiva será la deriva genética.

La eficacia de la deriva genética como factor de evolución se manifiesta más claramente cuando la población se compone de pequeñas posiciones aisladas; entre estas colonias hay muy poco intercambio de migrantes.

Cuando una población tiene un número elevado, periódicamente esta población reduce drásticamente su número y muere. Un gran número de individuos y una población emergente se forman debido a un pequeño número de individuos supervivientes, es decir, efecto cuello de botella (manifestación como “principio del fundador”). (Miltro).

Por ejemplo, en alguna zona hay una gran población materna que es genéticamente diversa. Varios de sus individuos quedaron aislados accidentalmente de la población materna. Aquellos animales que están aislados, no representan muestra representativa, es decir. no son portadores de todos los genes que posee la población materna. El acervo genético de estos individuos (nuevos individuos), aislados, es aleatorio y empobrecido.

Si las condiciones en un área aislada son favorables, entonces se producirá endogamia entre individuos y se producirán homocigotos para ciertos rasgos. Esta población hija recién formada será diferente de la población materna original. Su acervo genético estará determinado genéticamente, especialmente en aquellos individuos que fundaron esta población.

La deriva genética, como factor de evolución, es de gran importancia en las diferentes etapas del surgimiento de una población, cuando el tamaño de la población no es grande.

Un ejemplo de deriva genética. Entre los empresarios estadounidenses suele haber personas con Síndrome de Morphan. Se pueden identificar fácilmente por apariencia(alto, corpulento, de cuerpo bajo, físicamente fuerte). Las características corporales son el resultado de la deriva genética. Los pasajeros del barco que llegaban a América tenían uno y la difusión de estas cualidades se produjo gracias a la gente de la tribu esquimal polar (del norte) en el norte de Groenlandia. 270 personas han estado aisladas durante generaciones. Como resultado, se produjeron cambios en la frecuencia de los alelos que determinan el tipo de sangre.

Junto a la selección natural, existe otro factor que puede influir en el aumento del contenido del gen mutante. En algunos casos, puede incluso desplazar al alelomorfo normal. Este fenómeno se llama "deriva genética en una población". Consideremos con más detalle qué es este proceso y cuáles son sus consecuencias.

información general

La deriva genética, cuyos ejemplos se darán más adelante en el artículo, representa ciertos cambios que se registran de generación en generación. Se cree que este fenómeno tiene sus propios mecanismos. A algunos investigadores les preocupa que el número de genes anormales que aparecen en el acervo genético de muchas naciones, si no de todas, esté aumentando actualmente con bastante rapidez. Determinan la patología hereditaria y forman los requisitos previos para el desarrollo de muchas otras enfermedades. También se cree que la patomorfosis (cambios en los síntomas) de diversas enfermedades, incluidas las mentales, es causada por la deriva genética. El fenómeno sobre el cual estamos hablando acerca de, está sucediendo a un ritmo rápido. Como resultado, una serie de trastornos mentales adoptan formas desconocidas y se vuelven irreconocibles en comparación con sus descripciones en las publicaciones clásicas. Al mismo tiempo, se observan cambios significativos directamente en la estructura misma de la morbilidad psiquiátrica. Por tanto, la deriva genética borra algunas formas de esquizofrenia que se encontraban anteriormente. En cambio, aparecen patologías que difícilmente pueden determinarse con clasificadores modernos.

La teoría de Wright.

La deriva genética aleatoria se ha estudiado utilizando modelos matemáticos. Utilizando este principio, Wright desarrolló una teoría. Creía que la deriva genética juega un papel decisivo en condiciones constantes celebrado en pequeños grupos. Se vuelven homocigotos y la variabilidad disminuye. Wright también creía que como resultado de cambios en los grupos, se podían formar rasgos hereditarios negativos. Como resultado de esto, toda la población puede morir sin contribuir al desarrollo de la especie. Al mismo tiempo, la selección juega un papel importante en muchos grupos. En este sentido, la variabilidad genética dentro de la población volverá a ser insignificante. Poco a poco el grupo se irá adaptando bien a las condiciones del entorno. Sin embargo, los cambios evolutivos posteriores dependerán de la aparición de mutaciones favorables. Estos procesos se llevan a cabo con bastante lentitud. En este sentido, la evolución de las grandes poblaciones no es diferente. alta velocidad. Los grupos intermedios muestran una mayor variabilidad. En este caso, la formación de nuevos genes beneficiosos se produce de forma aleatoria, lo que, a su vez, acelera la evolución.

Las conclusiones de Wright.

Cuando se pierde un alelo en una población, puede aparecer debido a una mutación específica. Pero si una especie se divide en varios grupos, a uno de los cuales le falta un elemento y al otro le falta otro, entonces el gen puede migrar de donde está a donde no está. Esto preservará la variabilidad. Teniendo esto en cuenta, Wright concluyó que el desarrollo se produciría más rápido en aquellas especies que se dividen en numerosas poblaciones de diferentes tamaños. Al mismo tiempo, es posible cierta migración entre ellos. Wright estuvo de acuerdo en que la selección natural jugó un papel muy importante. Sin embargo, junto a esto, el resultado de la evolución es la deriva genética. Define cambios duraderos dentro de una especie. Además, Wright creía que muchos características distintivas, que surgieron por deriva, fueron indiferentes y, en algunos casos, incluso perjudiciales para la viabilidad de los organismos.

Las disputas de los investigadores

Hubo varias opiniones con respecto a la teoría de Wright. Por ejemplo, Dobzhansky creía que no tenía sentido plantear la cuestión de qué factor es más importante: la selección natural o la deriva genética. Explicó esto por su interacción. Básicamente, son probables las siguientes situaciones:

1. Si la selección ocupa una posición dominante en el desarrollo de determinadas especies, se observará un cambio dirigido en las frecuencias genéticas o un estado estable. Esto último vendrá determinado por las condiciones ambientales.
2. Si la deriva genética es más significativa durante un período prolongado, entonces los cambios direccionales no se deberán a entorno natural. Al mismo tiempo, los signos desfavorables, incluso si aparecen en pequeñas cantidades, pueden extenderse bastante en el grupo.

Sin embargo, cabe señalar que el proceso de cambio en sí, así como la causa de la deriva genética, no han sido suficientemente estudiados en la actualidad. En este sentido, no existe una opinión única y específica sobre este fenómeno en la ciencia.

La deriva genética: un factor de evolución

Gracias a los cambios, se observa un cambio en las frecuencias de los alelos. Esto sucederá hasta que alcancen un estado de equilibrio. Es decir, la deriva genética es el aislamiento de un elemento y la fijación de otro. EN diferentes grupos tales cambios ocurren de forma independiente. En este sentido, los resultados de la deriva genética en diferentes poblaciones son diferentes. En última instancia, en algunos se fija un conjunto de elementos, en otros, otro. Por tanto, la deriva genética conduce, por un lado, a una disminución de la diversidad. Sin embargo, al mismo tiempo, también determina diferencias entre grupos y divergencias en algunos aspectos. Esto, a su vez, puede actuar como base para la especiación.

Relación de influencia

Durante el desarrollo, la deriva genética interactúa con otros factores. En primer lugar, la relación se establece con la selección natural. La proporción de las contribuciones de estos factores depende de una serie de circunstancias. En primer lugar, está determinado por la intensidad de la selección. La segunda circunstancia es el tamaño del grupo. Por tanto, si la intensidad y la abundancia son altas, los procesos aleatorios tienen una influencia insignificante en la dinámica de las frecuencias genéticas. Además, en grupos pequeños con diferencias insignificantes en la aptitud física, el impacto de los cambios es incomparablemente mayor. En tales casos, es posible fijar un alelo menos adaptativo, mientras que el más adaptativo se perderá.

Consecuencias de los cambios

Uno de los principales resultados de la deriva genética es el empobrecimiento de la diversidad dentro de un grupo. Esto ocurre debido a la pérdida de algunos alelos y la fijación de otros. El proceso de mutación, a su vez, contribuye al enriquecimiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones. Debido a una mutación, el alelo perdido puede surgir una y otra vez. Debido al hecho de que la deriva genética es un proceso dirigido, simultáneamente con una disminución en la diversidad intrapoblacional, aumenta la diferencia entre los grupos locales. La migración contrarresta este fenómeno. Entonces, si el alelo "A" está fijado en una población y "a" está fijado en otra, entonces la diversidad aparece nuevamente dentro de estos grupos.

Resultado final

El resultado de la deriva genética será la eliminación completa de un alelo y la consolidación de otro. Cuanto más a menudo aparece un elemento en un grupo, mayor es la probabilidad de que se fije. Como muestran algunos cálculos, la posibilidad de fijación es igual a la frecuencia del alelo en la población.

Mutaciones

Ocurren con una frecuencia promedio de 10 a 5 por gen, por gameto y por generación. Todos los alelos que se encuentran en grupos surgieron alguna vez debido a una mutación. Cuanto más pequeña es la población, menor es la probabilidad de que cada generación tenga al menos un individuo portador de una nueva mutación. Con una población de cien mil, cada grupo de descendientes tendrá un alelo mutante con una probabilidad cercana a uno. Sin embargo, su frecuencia en la población, así como la posibilidad de su establecimiento, será bastante baja. La probabilidad de que la misma mutación aparezca en la misma generación en al menos un individuo con una población de 10 es insignificante. Sin embargo, si ocurre en una población determinada, entonces la frecuencia del alelo mutante (1 entre 20 alelos), así como las posibilidades de su fijación, serán relativamente altas. En poblaciones grandes, la aparición de un nuevo elemento se produce con relativa rapidez. Al mismo tiempo, su consolidación es lenta. Las poblaciones pequeñas, por el contrario, esperan mucho tiempo hasta que aparezcan mutaciones. Pero después de su aparición, la consolidación se produce rápidamente. De esto podemos sacar la siguiente conclusión: la posibilidad de fijar alelos neutros depende únicamente de la frecuencia de aparición de la mutación. Sin embargo, el tamaño de la población no afecta este proceso.

reloj molecular

Debido al hecho de que la frecuencia de aparición de mutaciones neutras en diferentes tipos aproximadamente igual, la velocidad de apriete también debe ser aproximadamente igual. De esto se deduce que el número de cambios acumulados en un gen debe correlacionarse con el tiempo de evolución independiente de estas especies. En otras palabras, cuanto más largo es el período desde la separación de dos especies de un ancestro, más distinguen entre sustituciones mutacionales. Este principio subyace al método del reloj evolutivo molecular. Esto determina el tiempo que ha pasado desde las generaciones anteriores de varios grupos sistemáticos Comenzaron a desarrollarse de forma independiente, sin depender unos de otros.

Encuestas e investigación de Tsukurkendle

Estos dos científicos estadounidenses revelaron que el número de diferencias en la secuencia de aminoácidos del citocromo y la hemoglobina en determinadas especies de mamíferos es mayor cuanto antes se producía su divergencia. caminos evolutivos. Posteriormente, este patrón fue confirmado por una gran cantidad de datos experimentales. El material incluía decenas de genes diferentes y varios cientos de especies de animales, microorganismos y plantas. Resultó que el reloj molecular se mueve a velocidad constante. Este descubrimiento, de hecho, está confirmado por la teoría que estamos considerando. El reloj se calibra por separado para cada gen. Esto se debe al hecho de que la frecuencia de aparición de mutaciones neutras es diferente. Para ello se realiza una valoración del número de sustituciones acumuladas en un determinado gen en taxones. Sus tiempos de divergencia se establecen de forma fiable utilizando datos paleontológicos. Una vez calibrado el reloj molecular, se puede seguir utilizando. En particular, con su ayuda es fácil medir el tiempo durante el cual se produjo la divergencia (divergencia) entre diferentes taxones. Esto es posible incluso si su ancestro común aún no ha sido identificado en el registro fósil.

Respecto a la generación anterior.

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Cambio y deriva de la influenza

Secuencia de procesos característicos de la especiación.

Evolución. Factores rectores y no rectores de la evolución,

Subtítulos

Imaginemos que estas son 2 comunidades, la comunidad naranja y púrpura y están separados unos de otros. Y su objetivo es ir a estas comunidades y descubrir cuál es el tipo más común de virus de la influenza que circula entre estas personas. Entonces haces esto y lo primero que descubres es algo muy interesante. Es decir, resulta que en la comunidad naranja solo se observa el virus de la influenza A. No han olvidado que tenemos 3 tipos de virus, y aquí, aparentemente, se observa que las personas de este grupo solo se ven afectadas por el tipo A. .Vamos, lo anotaré aquí, tipo A. Y si miras la comunidad morada, verás algo al revés. Verán que aquí la gente también contrae influenza, pero el agente causante siempre es el tipo B. Entonces, estas personas se ven afectadas por el virus de la influenza tipo B. Y el virus de la influenza tipo B también tiene 8 fragmentos de ARN. Vamos a escribirlo aquí en morado, tipo B. Entonces esto es lo primero que debes aprender en tu primer día de trabajo. Y ahora hay muchos subtipos diferentes de tipo A que afectan a la comunidad naranja, y aquí solo he representado la cepa dominante. Y, de hecho, puede haber muchos tipos A circulando en la comunidad naranja, pero esta es la cepa dominante. Y ya sabes, lo mismo ocurre con la comunidad morada. También circulan algunas cepas de tipo B. Sin embargo, la cepa dominante es la que fotografié para 4. Y ahora les daré un poco de espacio y les explicaré lo que vamos a hacer. Durante el próximo año, durante los próximos 12 meses, seguiremos a estas dos comunidades. Y lo que se requiere de usted es que observe, en general, lo que está sucediendo en la comunidad con la cepa dominante. Por lo tanto, lo importante para nosotros no son todas las cepas, sino la cepa dominante. ¿Y queremos saber cómo se pueden comparar cepas genéticamente diferentes y qué pasará el primer día de nuestro trabajo? Entonces, cuando digo cambios genéticos, en realidad lo estoy comparando con lo que teníamos el primer día de nuestro trabajo, en comparación con la cepa original. Y en el transcurso de 12 meses, acumulas información sobre los cambios que se produjeron durante tu trabajo. Entonces, indiquemos que comenzaste aquí y vives cerca de la comunidad morada. Y claro, inicialmente no notamos ningún cambio. Analizas la cepa tipo B y concluyes que tampoco hay cambios en ella. Sin embargo, pasa algo de tiempo. Digamos que ha pasado un tiempo y estás de regreso y observas la comunidad morada. Y usted pregunta qué tipo de cepa B es la más común entre ellos hoy en día. Y informan que está en bosquejo general Lo mismo que era antes y no ha cambiado significativamente, pero se han producido dos mutaciones puntuales. Y en la cepa dominante, se produjeron un par de mutaciones puntuales y, por lo tanto, se volvió ligeramente diferente de la original. Y usted dice: "Bueno, por supuesto que hubo algunos cambios genéticos involucrados". La cepa dominante ha cambiado algo. Y luego te vas y los visitas algún tiempo después y te agradecen por visitarlos nuevamente. Y ha habido algunos otros cambios desde su última visita. Y dices: “Qué interesante”. Aquí se requiere un análisis un poco más profundo. Y esto ahora es un virus, un virus tipo B, se ve un poco diferente en comparación con cómo se veía cuando empezaste a trabajar. Y continúas observando este proceso y sabes que hay una mutación aquí y otra aquí. Entonces, las mutaciones parecen acumularse. Y lo que terminas es una línea de puntos, algo como esto, donde las siguientes mutaciones tienen lugar hasta el final del año. Y cuando llega fin de año y analizas la dinámica de tu virus, puedes decir que se han producido varias mutaciones. Es algo diferente a lo que era al principio. Y marcaré estas pequeñas mutaciones con una X amarilla. ¿Y cómo llamamos a este proceso? Lo llamaremos deriva genética. Esto es deriva genética. Este es un proceso normal que ocurre en muchos tipos de virus y bacterias. En realidad, todos los virus y bacterias cometen errores a medida que se replican y se puede observar un cierto grado de deriva genética con el tiempo. Ahora viene la parte divertida. Vas a una comunidad naranja, un país naranja por así decirlo, y dices que quieres hacer lo mismo con el virus de la influenza A. Y al comienzo del período de observación no hay diferencia. Sin embargo, regresas un poco más tarde y notas que ha habido algunos cambios aquí, algunas mutaciones, las mismas de las que hablamos anteriormente. Y dices que es bueno que parezca haber un pequeño cambio. Y luego descubres que, ya sabes, se ha producido otra mutación cuando regresas de otro viaje. Y dices: "Está bien, parece que hay otros cambios". Y luego sucede algo realmente interesante. Descubres, al regresar de tu tercer viaje, que todo el segmento ha desaparecido por completo y ha sido reemplazado por otro. Y descubres un gran fragmento nuevo de ARN. ¿Y cómo imaginas la cadena de cambios genéticos? Las diferencias son realmente significativas, ¿no? Y estás de acuerdo en que ahora alrededor de 1/8 de todo ha cambiado y se verá así. Y este es un gran salto. Y dices: "Está bien, ahora ha habido un cambio genético significativo". Y luego vuelves de tu viaje y descubres que hay una pequeña mutación en este ARN verde, y tal vez otra aquí. Nuevamente notaste pequeños cambios. Y encuentras otra mutación aquí, y tal vez aquí también. Y continúa restaurando la cadena de eventos, aborda su trabajo de manera muy responsable, continúa elaborando un diagrama. Y luego resulta que se ha producido otro cambio significativo. Denotamos que esta zona se ha vuelto diferente de ésta. Y entonces, nuevamente, tenemos un gran salto. Algo como eso. Y finalmente, a finales de año, continúa porque ha descubierto varias mutaciones más. Entonces digamos que estas mutaciones adicionales ocurrieron aquí y aquí. Así es como empezó a verse. ¿Estas de acuerdo conmigo? Los cambios genéticos a lo largo del tiempo para la población de naranja, tipo A, se ven un poco diferentes. Y contiene elementos que he denominado deriva y cambio genético. Para ser más precisos, esta parte es una variante del turno grande. En este caso, todo un fragmento de ARN parece haberse integrado en el virus dominante. Estos son 2 turnos que podrían darse este año. Y estas áreas, permítanme delinearlas con un color diferente, digamos aquí, ésta y ésta, realmente se parecen más a lo que estábamos hablando anteriormente. Se trata de una especie de cambios estables, mutaciones estables en el tiempo. Y esto es lo que solemos llamar deriva genética. Entonces, con el virus de la influenza A, que está en naranja, se puede ver que se está produciendo cierta deriva y cambio. Pero con el virus de la gripe B sólo se produce deriva genética. Y lo que está sucediendo ahora mismo es la información más aterradora sobre el virus de la influenza A, y eso significa que cualesquiera que sean los cambios gigantes que vean, hay 2 derivas gigantes, 2 aquí, si estos cambios han ocurrido, entonces toda la comunidad aún no se ha encontrado con esto. nuevo virus de la influenza A. No está preparado para ello. El sistema inmunológico de la comunidad no sabe qué hacer al respecto. Y como resultado, muchas personas enferman. Y sucede lo que llamamos pandemia. Y ha habido varias pandemias similares en el pasado. Y cada vez, por regla general, fueron causados ​​por un cambio genético importante. Y como resultado, muchas personas, como dije, enferman, terminan en el hospital e incluso pueden morir. Subtítulos de la comunidad Amara.org

La deriva genética como ejemplo

El mecanismo de la deriva genética se puede demostrar con un pequeño ejemplo. Imaginemos una colonia muy grande de bacterias aisladas en una gota de solución. Las bacterias son genéticamente idénticas excepto por un gen con dos alelos. A Y B. alelo A presente en la mitad de las bacterias, alelo B- del otro. Por lo tanto, la frecuencia alélica A Y B igual a 1/2. A Y B- alelos neutros, no afectan la supervivencia ni la reproducción de las bacterias. Así, todas las bacterias de la colonia tienen las mismas posibilidades de sobrevivir y reproducirse.

Luego reducimos el tamaño de la gota para que haya suficiente alimento para solo 4 bacterias. Todos los demás mueren sin reproducirse. Entre los cuatro supervivientes, hay 16 posibles combinaciones de alelos. A Y B:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-A-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-A-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

La probabilidad de cada combinación.

donde 1/2 (probabilidad del alelo A o B por cada bacteria superviviente) se multiplica 4 veces ( tamaño global población resultante de bacterias supervivientes)

Si agrupa las opciones por el número de alelos, obtendrá la siguiente tabla:

Como puede verse en la tabla, en seis de 16 variantes la colonia tendrá el mismo número de alelos. A Y B. La probabilidad de que ocurra tal evento es 6/16. La probabilidad de todas las demás opciones, donde el número de alelos A Y B desigualmente ligeramente superior y asciende a 10/16.

La deriva genética ocurre cuando las frecuencias alélicas cambian en una población debido a eventos aleatorios. En este ejemplo, la población bacteriana se ha reducido a 4 supervivientes (efecto cuello de botella). Al principio la colonia tenía las mismas frecuencias alélicas. A Y B, pero las posibilidades de que las frecuencias cambien (la colonia sufrirá una deriva genética) son mayores que las posibilidades de que las frecuencias de los alelos originales sigan siendo las mismas. También existe una alta probabilidad (2/16) de que, como resultado de la deriva genética, un alelo se pierda por completo.

Prueba experimental de S. Wright

S. Wright demostró experimentalmente que en poblaciones pequeñas la frecuencia del alelo mutante cambia de forma rápida y aleatoria. Su experimento fue simple: en tubos de ensayo con comida colocó dos hembras y dos machos de moscas Drosophila, heterocigotos para el gen A (su genotipo puede escribirse Aa). En estas poblaciones creadas artificialmente, la concentración de alelos normales (A) y mutación (a) era del 50%. Después de varias generaciones, resultó que en algunas poblaciones todos los individuos se volvieron homocigotos para el alelo mutante (a), en otras poblaciones se perdió por completo y, finalmente, algunas poblaciones contenían un alelo tanto normal como mutante. Es importante destacar que, a pesar de la disminución de la viabilidad de los individuos mutantes y, por tanto, a pesar de seleccion natural, en algunas poblaciones el alelo mutante reemplazó completamente al normal. Este es el resultado de un proceso aleatorio. deriva genética.

Literatura

• Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. Evolución mundo organico. - M.: Nauka, 1996. - P. 93-96. - ISBN 5-02-006043-7.
• Verde N., Stout W., Taylor D. Biología. En 3 volúmenes. Volumen 2. - M.: Mir, 1996. - P. 287-288. -