Teoría de la coalescencia Teoría neutralista como hipótesis nula de la evolución molecular

La teoría de coalescencia se generó como una alternativa para estudiar la variación genética concibiéndola como un proceso para analizar la historia de variantes genéticos hacia el pasado, lo cual permite inferir los procesos y condiciones así como el tiempo que lleva a un ancestro común.

2. Genealogies and the tree of life Imaginemos una población grande. Millones de individuos y muchas generaciones!!! ... Present ... Time ... : . : . : . Past

2. Genealogies and the tree of life Present 22 individuos 18 ancestros Sin descendientes Time

2. Genealogies and the tree of life Present Considerando solamente los ancestros de la muestra se pueden simplificar mucho las cosas. Es posible identificar y “localizar” el ACMR “Ancestro Común Más Reciente” o MRCA (por su sigla en ingles) Time

2. Genealogies and the tree of life Tener un ancestro común es un proceso aleatorio. Así como lo es la Mutación Al comparar las secuencias de ADN de una muestra de individuos detectamos sitios polimórficos (segregantes) y no variables

Sequence polymorphism TTCTGGCCCTACCTTGACACACACCCACCTCCC 1 ..............C..T...........C... 2 ..............C..T...........C... 3 .C..AA.....T.C.A.T....C.TG.T.C..T 4 ....A.T.TC.TGC...TG..........CT.. 5 C..C.......T.C...T...T.TT....C... 6 C......G................T...T.... 7 ..TC.......T.C...T.T...TT.G..C... 8 ....A.....C..C..GT.........T....T 9 .........CC..C...T............... 10 ....A......T.CC..T......T..T.C.TT 11 ..............C..T..G........C...

Si las mutaciones se mapean en la genealogía, pueden servir para dividirla en subgrupos (representados por colores diferentes)

2. Genealogies and the tree of life Present TCGAGGTATTAAC TCTAGGTATTAAC Time mutation Most recent common ancestor (MRCA)

2. Genealogies and the tree of life Present TCGAGGTATTAAC TCTAGGTATTAAC Time mutation Most recent common ancestor (MRCA)

2. Genealogies and the tree of life Present TCGAGGTATTAAC TCTAGGTATTAAC TCGAGGCATTAAC Time Most recent common ancestor (MRCA)

2. Genealogies and the tree of life Present TCGAGGTATTAAC TCTAGGTATTAAC TCGAGGCATTAAC Time Most recent common ancestor (MRCA)

2. Genealogies and the tree of life Present TCGAGGTATTAAC TCTAGGTATTAAC TCGAGGCATTAAC TCTAGGTGTTAAC Time Most recent common ancestor (MRCA)

2. Genealogies and the tree of life Present TCGAGGTATTAAC TCTAGGTATTAAC TCGAGGCATTAAC TCTAGGTGTTAAC Time Most recent common ancestor (MRCA)

2. Genealogies and the tree of life Present TCGAGGTATTAAC TCTAGGTATTAAC TCGAGGCATTAAC TCTAGGTGTTAAC TCGAGGTATTAGC TCTAGGTATCAAC * ** * * Time Most recent common ancestor (MRCA)

4N =   Parámetro mutacional de la teoría mutacionista Diferentes estimadores  (w) y θ (π) que deben coincidir en su valor, si los supuestos del modelo W-F se cumplen  θ (π) θ (w) θ estima # sitios segregantes diversidad genética promedio Sensible sólo # sitios segregantes frecuencias T T C T G G C C C 1 . . . . . . . . . 2 . . . . . C . . . 3 . C . . A A . . . 4 . . .. T . T . T

Evaluando la Teo Neutralista D = θ (π) - θ (w) historia poblacional D influenciado por Selección natural D = 0 evolución neutral en una población en equilibrio NO selección NO crecimiento o contracción poblacional D ≠ 0 ????

La selección positiva T - G A A - T C G Barrido Selectivo El rápido aumento de una variante selectivamente ventajosa puede reducir los niveles de variación neutra en regiones ligadas

Selección Positiva: Eliminación de la variación ligada. Cambio adaptativo. Novedades evolutivas. Eliminación de la variación ligada. Si la evolución se acelera entonces podemos tener que Ka/Ks > 1 Ka cambio no sinónimo Ks cambio sinónimo

D θ (π) - θ (w) < 0 θ (π) θ (w) θ estima diversidad genética promedio # sitios segregantes Sensible frecuencias sólo # sitios segregantes Por barrido selectivo las frecuencias (diversidad) disminuye más de lo esperado (por cambios neutros) Sin embargo …..

Tendremos muchas variantes en baja frecuencia Sin embargo, algunos eventos demográficos (N no constante) dejan huellas en el genoma que pueden confundirse con SN La expansión poblacional y la selección positiva pueden generar árboles muy similares N t Tendremos muchas variantes en baja frecuencia

D < 0 D = θ (π) - θ (w) < 0 θ (π) θ (w) θ estima diversidad genética promedio # sitios segregantes Sensible frecuencias sólo # sitios segregantes Por barrido selectivo las frecuencias (diversidad) disminuye más de lo esperado que por cambios neutros Por expansión poblacional habrá muchas variantes en baja frecuencia D < 0

D = θ (π) - θ (w) > 0 θ (π) θ (w) θ estima diversidad genética promedio # sitios segregantes Sensible frecuencias sólo # sitios segregantes Por SN equilibradora (heterosis positiva) las frecuencias (diversidad) aumenta más de lo esperado (por cambios neutros) y preserva alelos por mas tiempo que la DG,

D > 0 D θ (π) - θ (w) > 0 θ (π) θ (w) θ estima diversidad genética promedio # sitios segregantes Sensible frecuencias sólo # sitios segregantes Por SN equlibradora las frecuencias (diversidad) aumenta más de lo esperado (por cambios neutros) Cuando 2 poblaciones se ponen en contacto habrá un exceso de variantes en frecuencia intermedia D > 0

¿¿¿Cómo diferenciar eventos demográficos de eventos selectivos ??? Número de genes afectados por selección natural Número de genes afectados por deriva génica

Hay muchas pruebas estadisticas