La deriva genética, junto con la selección natural, la migración y la mutación, es uno de los mecanismos básicos de la evolución.
En cada generación, algunos individuos, pueden dejar más descendientes que otros (y genes, por supuesto). Estos genes de la generación siguiente pueden ser genes de individuos afortunados (con suerte), no necesariamente individuos más saludables o mejores. Esto es la deriva genética. Si se produjera en TODAS las poblaciones no evitaría las extravagancias del cambio.
Antes hemos usado este dibujo hipotético. La deriva genética afecta las características genéticas de una población pero, no como la selección natural, a través de un proceso completamente azaroso. Aunque la deriva genética es un mecanismo de la evolución, no funciona para producir adaptaciones.
Error de muestreo y Evolución
La deriva genética, uno de los mecanismos básicos de la evolución, es simplemente el equivalente evolutivo a un error de muestreo.
Imagine un juego en el que tiene una bolsa con 100 bolitas, 50 son marrones y 50 verdes. Saca 10 bolitas de la bolsa. Luego imagine que la bolsa es llenada con 100 bolitas, con la misma proporción de verdes y marrones que señalamos al principio. El juego puede parecerse al siguiente esquema:
Está claro que la proporción de bolitas verdes y marrones variará alrededor de 5:5, 6:4, 7:3, 4:6.
Esto muestra cómo es la deriva en una población. Debido a algunos factores azarosos, los genes en una generación no se presentan en proporciones idénticas en la generación siguiente, y a esto lo llamamos evolución. También es posible que la frecuencia de genes para el color marrón se incremente en una población de escarabajos, sin la ayuda de la selección natural. Aunque esto también es evolución, ésta será debida a un cambio, pero sin selección.
La deriva genética tiene importantes efectos en la evolución
1) Reduce la variación genética en las poblaciones, reduciendo potencialmente la capacidad de la población de desarrollar una respuesta a nuevas presiones selectivas.
2) Actúa rápidamente y tiene efectos más drásticos en poblaciones pequeñas. Este efecto es especialmente importante en especies en peligro y raras.
3) Contribuye a la especiación. Por ejemplo, una población pequeña y aislada puede separarse de una población más grande a través de la deriva genética.
Efectos de la deriva genética
Como en un error de muestreo, la deriva genética puede originar pérdida de variabilidad genética en las poblaciones.
Disminución de la variabilidad: Imagine que el porcentaje esperado de la bolsa de bolitas presenta las siguientes relaciones: 5:5, 6:4, 7:3, 4:6, 8:2, 10:0, 10:0, 10:0, 10:0, 10:0... ¿Por qué esperamos la relación 10:0 ? Porque si las bolitas verdes fueron extraidas previamente, no podremos volver atrás. A partir de ahora, sólo podremos extraer bolitas marrones. El dibujo de abajo ilustra este proceso, comenzando con la cuarta extracción.
Lo mismo puede suceder en las poblaciones. Si el gen para el color verde sale de la población por acción de la deriva, el gen se va por las buenas, a menos que una mutación o el flujo génico reintroduzca el gen verde.
La situación 10:0 ilustra uno de los más importantes efectos de la deriva genética : reducir el porcentaje de variabilidad genética en una población. Y con menos variabilidad genética, hay menos material para que actúe la selección natural. Si los genes verdes salen de la población por acción de la deriva, y la población termina en una situación en la que sería más ventajoso tener los genes verdes, la población entonces, tiene mala suerte.
La selección no puede aumentar la frecuencia del gen verde, porque no tiene material para seleccionar. La selección sólo actúa sobre las variaciones que están presentes en la población, no puede crear variaciones.
El impacto de la deriva en pequeñas poblaciones
El ejemplo de la bolsa de bolitas también puede ilustrar por qué la deriva afecta más a las pequeñas poblaciones. Imagina que la bolsa sólo tiene 20 bolitas (una bolsita) y que sólo sacamos 4 bolitas para representar la frecuencia genética de la generación siguiente. Podría suceder algo como lo que se ve en el dibujo de abajo:
Observe como ha cambiado rápida y drásticamente la proporción de las bolitas verdes y marrones. El mismo proceso se da en pequeñas poblaciones. En todas las poblaciones puede darse la deriva, pero en las más pequeñas la deriva es más rápida y tiene efectos más drásticos. Esto puede ser un problema para especies en peligro que tienen poblaciones de pequeño tamaño.
Cuello de botella y efecto del fundador
La deriva genética puede causar la pérdida de variabilidad genética en pequeñas poblaciones. El cuello de botella se produce cuando el tamaño de una población se ha reducido en una generación. Porque la deriva genética actúa más rápidamente para reducir la variabilidad genética en poblaciones pequeñas, sometida a un cuello de botella puede reducirse mucho la variabilidad genética, aunque el cuello de botella no se produzca por varias generaciones. Esto puede observarse en las bolsas de bolitas del dibujo, en la generación 2, un pequeño muestreo origina un cuello de botella.
Reducir la variabilidad genética significa que la población puede no ser capaz de adaptarse a nuevas presiones de selección, como los cambios climáticos o la proporción de recursos disponibles, porque la variabilidad genética sobre la que la selección actúa se ha perdido por la deriva.
Un ejemplo de cuello de botella
Los elefantes marinos del norte han sufrido una reducción de su variabilidad genética, a partir de una población cuello de botella sobre la que los humanos ejercieron su influencia en 1890.La caza redujo el tamaño de su población a unos 20 individuos, para fines del siglo XIX. Actualmente su población se ha recuperado, supera los 30.000, pero sus genes aún llevan las huellas del cuello de botella: tienen mucha menos variabilidad genética que las poblaciones de elefantes marinos del sur que no fueron tan intensamente cazados.
Efecto del fundador
El efecto del fundador sucede cuando se inicia una nueva colonia a partir de unos pocos miembros de una población original. El tamaño de esta pequeña población significa que la colonia puede:
- Presentar menos variabilidad genética que la población original.
- Mostrar una frecuencia no al azar de genes con respecto a la población original.
Por ejemplo, la población Afrikaner de habitantes alemanes en África del Sur desciende principalmente de unos pocos colonos. En la actualidad, la población Afrikaner tiene una frecuencia extremadamente alta de los genes que causan la enfermedad de Huntington, porque los colonos alemanes originales eran portadores de una frecuencia alta de ese gen. Este efecto es fácil de reconocer en enfermedades de origen genético, aunque el efecto del fundador afecta la frecuencia de toda clase de genes.
La selección natural es uno de los mecanismos básicos de la evolución, junto con la mutación, la migración y la deriva genética.
La gran idea de Darwin de la evolución por selección natural es relativamente simple pero a menudo malinterpretada. Para entender cómo funciona, imagina una población de escarabajos:
1) Los rasgos son variados: Por ejemplo, algunos escarabajos son verdes, otros son marrones.
2) Hay reproducción diferencial: Debido que el ambiente no puede soportar un crecimiento poblacional limitado, no todos los individuos llegan a reproducir su potencial total.
En el ejemplo anterior los escarabajos tienden a ser comidos por los pájaros y sobreviven menos que llegan a reproducirse, en relación a los escarabajos marrones.
3) Los rasgos se heredan: Los escarabajos marrones sobrevivientes tendrán escarabajitos marrones porque este rasgo, la coloración, es de origen genético.
4) Resultado final: Los rasgos más ventajosos, como la coloración marrón, permiten que los escarabajos dejen más descendencia, estos rasgos comienzan a ser más frecuentes en la población. Si este proceso continúa, eventualmente todos los individuos de la población serán marrones.
La evolución por selección natural necesita variación, reproducción diferencial y herencia para llevarse a cabo.
¿Qué es aptitud reproductiva?
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Los biólogos usan la palabra aptitud para describir cuán bueno es un genotipo particular dejando descendencia, comparado con otro genotipo. Si los escarabajos marrones dejan más descendencia que los verdes debido a su coloración, podemos decir que los escarabajos marrones tienen una aptitud mayor.
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| Números de sobrevivientes comparados con el total |
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Los escarabajos marrones tienen una aptitud mayor comparados con los escarabajos verdes.
Por supuesto que la aptitud es algo relativo. La aptitud de un genotipo depende del ambiente en el cual el organismo vive. El genotipo más apto durante la era glaciar, por ejemplo, probablemente no es el genotipo más apto una vez que la era glaciar ha terminado.
La aptitud es un concepto práctico porque engloba los puntos principales de la selección natural (supervivencia, búsqueda de pareja, reproducción) en una sola idea. La aptitud individual no está representada necesariamente por el más fuerte, el más rápido o el más grande. La aptitud de un genotipo incluye su habilidad para sobrevivir, encontrar pareja, producir descendencia y por último dejar sus genes en la siguiente generación.
Es tentador pensar a la selección natural actuando exclusivamente sobre la capacidad de supervivencia, pero como el concepto de aptitud muestra, esa es sólo la mitad de la historia. Cuando la selección natural actúa sobre la búsqueda de pareja y el comportamiento reproductivo los biólogos llaman a esto selección sexual.
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