¿Cómo el N poblacional influye en la variabilidad genética? Genética y evolución ¿Cómo el N poblacional influye en la variabilidad genética?

¿Qué es evolución ? Evolución evolutio Desenvolverse, pasar de un estado a otro

Evolución biológica Es el proceso continuo de transformaciones de las especies a través de cambios producidos en sucesivas generaciones, que se ve reflejado en el cambio de las frecuencias alélicas de una población.

¿Qué es variabilidad génica? Variación del material genético. Población, subpoblación o en grupos de individuos próximos.

variabilidad génica Fuerzas evolutivas Procesos demográficos. Influenciada por Fuerzas evolutivas Selección natural. Flujo génico. Deriva génica. Procesos demográficos. Sucesos históricos.

variabilidad génica Habilidad para: Responder a enfermedades Responder a parásitos. Responder a depredadores. Responder a cambios ambientales

Recordando…. Cuello de botella Deriva génica Cambios al azar en frecuencias alélicas Reducciones drásticas en los tamaños efectivos y pueden repercutir en los niveles de variación genética

Cuello de botella

Deriva génica

El sistema de reproducción y el flujo génico son los mecanismos que permiten a las especies mantener una variación genética capaz de adaptarse a diferentes condiciones ambientales a lo largo del espacio y del tiempo.

Flujo génico paso de alelos de dos individuos de sexo contrario a su descendencia y más concretamente al zigoto u óvulo fecundado, por medio de células sexuales o gametas de ambos.

Aislamiento reproductivo imposibilidad de tener descendientes dos miembros de sexos contrarios pertenecientes a dos especies distintas.

Barreras biológicas para intercambio de genes Precigóticas parejas potencial no se encuentran aislamiento comportamental o sexual aislamiento mecánico incompatibilidad gamética Postcigóticas inviabilidad del híbrido esterilidad del híbrido viabilidad o fertilidad reducida en F2  

¿Cómo medir la variabilidad genética?

Técnicas para la evaluación de la variabilidad genética La existencia de variabilidad en el interior de las especies es un hecho fácilmente perceptible y es el requisito indispensable para que la especie evolucione y se adapte a nuevas condiciones. Dada la importancia de la variación, su cuantificación ha sido un objetivo perseguido por los genetistas de poblaciones.

Hay dos tipos de variabilidad genética: VARIACIÓN ADAPTATIVA VARIABILIDAD GENÉTICA NEUTRAL

Evaluación de la variación adaptativa Ensayos de procedencia/progenies, en los que se analiza el grado de variabilidad y el porcentaje de ésta que corresponde a una variación genética. Se ensayan distintos genotipos en un mismo ambiente con el fin de minimizar la variabilidad ambiental

Evaluación de la variación adaptativa Usos Mejoras de especies de importancia económica. Caracteres con importancia productiva (crecimiento, resistencia a plagas, enfermedades, etc.). Ensayos de procedencia. Ensayos de progenie.

Evaluación de la variabilidad genética neutral A partir de las frecuencias con que aparecen cada una de las variantes (alelos) se calculan diversos parámetros que nos dan la medida de la diversidad neutral y permiten comparar entre especies y/o estudios.

Evaluación de la variabilidad genética Gracias a estos datos se puede…. Establecer relaciones de paternidad y parentesco. Relaciones filogenéticas Analizar procesos en poblaciones (migración, cuellos de botella, deriva génica, etc.)

Evaluación de la variabilidad genética Los marcadores moleculares nos dan una estimación de la diversidad genética. Marcadores proteicos Marcadores de ADN

Evaluación de la variabilidad genética Marcadores proteicos Análisis isoenzimático Electroforesis

Evaluación de la variabilidad genética Marcadores de ADN Técnicas basadas en PCR RAPDs Microsatélites nucleares y del cloroplasto. ADN cloroplástico ADN mitocondrial* ADN citoplasmático

Evaluación de la variabilidad genética Jiménez y Collada, 2000.

Evaluación de la variabilidad genética ¿Qué hicieron? Para ayudar a los programas de conservación de las tortugas del género Testudo, en peligro de extinción y acceder a un mejor conocimiento de su sistemática, fue investigada la variación genética y la evolución de las especies de tortugas de dicho género mediante el análisis de secuencias de fragmentos de 394 nucleótidos del gen mitocondrial 12S ARNr (n=158). Ejemplares: Testudo graeca graeca, Testudo graeca ibera, Testudo graeca terrestris y una subespecie recientemente reconocida Testudo graeca whitei.

C van der Kuyl et al., 2005.

Evaluación de la variabilidad genética Resultados La red de haplotipos generados sugirió la existencia de dos clados principales de Testudo graeca, comprendiendo Testudo graeca desde el norte de África y Testudo graeca de Turquía y de Medio Oriente, respectivamente. Conclusión Los haplotipos de ADN mitocondrial sugieren que las tortugas de las subespecies T. g. graeca y T. g. ibera son genéticamente distintos, con un tiempo de divergencia calculada a principios o mediados Pleistoceno.

Evaluación de la variabilidad genética ¿Qué hicieron? Analizaron la variabilidad genética del genoma mt de la raza ovina Xisqueta (en peligro de extinción). Para ello se tomaron 71 individuos de 13 subpoblaciones, distribuidas en difernetes comarcas. Resultados A pesar del reducido N, Xisqueta, conserva altos niveles de variabilidad genética.

CONCLUSIÓN Los estudios para la variabilidad genética han constituido una herramienta no sólo a nivel académico sino también de aplicación práctica en el campo de la conservación, gracias al uso de marcadores moleculares. Los cuales permiten: Medir la diversidad genética, estimar las tasas de flujo genético o migración, estudios de filogenia y taxonomía, mapas de ligamiento genético, etc. Hay que señalar la necesidad de integrar toda la información genética de que se disponga con la ecológica, selvícola y socioecológica, para obtener una visión de los verdaderos riesgos de desaparición o declive de la especie considerada.

Ejemplo de cuello de botella Elefante marino (Mirounga )

Elefante marino (Mirounga ) Elefante marino del Sur Mirounga leonina Elefante marino del Norte Mirounga angustirostris

Un poco de biología…. Elefante marino del norte (Mirounga angustirostris ) Reproduccion

¿Cómo se llego al cuello de botella? Caza sin control en el S. XIX. Año Nº de individuos de elefantes del Norte 1884 100 1892 Creía extinto 1912 8 1922 350 1960 15.000 1984 750.000

¿Cuando empezó el cuello de botella? 76 años 1884 100 indv 1960 15.000 indv

Qué estudios se hicieron Bonnell & Selander (1974) -Homogenidad genética en Aloenzimas de elefantes marinos del Norte. -Heterogenidad genética en Aloenzimas de elefantes marinos del Sur. Hoelzel et al. (1993) - Los mismos resultados

Y más estudios…. ADN mitocondrial (300pb) Elefantes del Sur Elefantes del Norte 23 Haplotipos 2 Haplotipos 25 sitios polimorficos 3 sitios polimorficos

Resultados Confirmación de falta de variabilidad genética del elefante marino del Norte respecto al Sur. La especie fue cazada casi hasta su extinción (20%). Concuerda con un cuello de botella extremo.

Recuperados??? Hoy en día más de 100.000 individuos, la diversidad genética global está reducida. Se cree que puede tener vulnerabilidad a agentes infecciosos . Se cree problemas en la reproducción.

Conclusiones Población grande Mucha variabilidad

Conclusiones Población grande Poca variabilidad 41

Gaviotas: N aumenta debido a Flujo génico

*Larus hyperboreus *Larus argentatus

Para comprobar flujo génico *estudio de variación en 5 loci de microsatélites *variación de secuencia de ADN mitocondrial *estudio de haplotipos cuando mas de un haplotipo se encuentra en una especie y el haplotipo menos frecuente es idéntico al haplotipo comun en otras especies TRANSFERENCIA DE FLUJO GÉNICO Para comprobar flujo génico

(Vigfúsdóttir, 2008) pop. n haplotypes π*100 h IG a1 28 A12(13), A6(1) A25(1), A26(1), MA1(7), MA2(1), H2(4) 0.194 0.718 0.849(0.086) a2 26 A12(7), A6(1), A14(1), A20(4), A23(3), MA1(7), MI3(3) 0.446 0.830 0.464(0.120) a3e 24 A12(9), A6(3), A20(2), A23(2), A24(1), MA1(7) 0.373 0.793 0.558(0.120) a3w 7 A12(2), A6(1), A21(1), H2(3) 0.381 0.810 1.048(0.182) h1w 27 A12(16), A20(2), H2(8), H8(1) 0.188 0.576 0.798(0.061) h2 21 A12(6), H2(15) 0.050 0.455 0.419(0.124) h3 55 A12(23), H1(1), H2(29), H6(1), H9(1) 0.085 0.556 0.598(0.088) h1e 2 A12, MA1 0.118 1.0 * Hk 18 A12(3), H1(7), H2(1), H7(1), G1(4), G3(2) 0.285 0.798 (Vigfúsdóttir, 2008)

Tres subtipos de haplotipos principales (Vigfusdottir, 2008) De los 26 haplotipos en los grupos I y II, 4 son compatibles entre L.hyperboreus y L.argentatus en el grupo II Estos 4 se encuentran en ambas especies en Islandia, pero A12 se encuentra en L.hyperboreus en otros paises europeos

Debido al N: Mayor diversidad de haplotipos en Larus argentatus en comparación con Larus hyperboreus

Números de aleleos similares para ambas especies loci variables H625 y H618 loci menos variable H616

Larus hyperboreus poblacion baja, baja diversidad de ADN mitocondrial Larus hyperboreus poblacion baja, baja diversidad de ADN mitocondrial. Larus argentatus población mayor, mayor número de haplotipos y mayor diversidad de ADN mitocondrial en Islandia comparado con L.hyperboreus

Como hay menos distribución de haplotipos del Grupo I entre las dos especies, puede indicar que el flujo génico de ADN mitocondrial de L.hyperboreus L.argentatus es más común que la de L. argentatus L. hyperboreus

L. hyperboreus es menor y no posee haplotipos de L. argentatus. Pero L L. hyperboreus es menor y no posee haplotipos de L. argentatus. Pero L. argentatus es una población más grande comparada con L. hyperboreus y posee haplotipos tanto propios de su especie como de L.hyperboreus

CONCLUSIÓN Cuanto mayor es el N poblacional, mayor es el flujo génico en esta población.

Y... ¿Qué ocurrió con el aislamiento reproductivo en las gaviotas? En este caso especial de las dos especies mencionadas el aislamiento reproductivo es incompleto, por lo tanto es posible el flujo génico entre especies

Sin embargo… En la mayoría de las gaviotas, el reconocimiento de sutiles señales visuales permite el aislamiento reproductivo. Cambio de características externas artificialmente Hembras con parejas que no habían puesto huevos Aceptadas pero no se aparearon Abandono de la colonia Machos receptivos Aceptados por las hembras

Concluimos… Mayor N mayor variabilidad En el caso de las gaviotas, el mayor N aumenta el flujo génico y por lo tanto existe mayor variabilidad génetica. Aumento del N no siempre aumenta la variabilidad En el caso de los elefantes marinos, porque la población está aislada. Bajo N no siempre baja variabilidad genética En el caso de la oveja xisqueta.

FINALIZAMOS… NO SIEMPRE QUE EL N SEA MAYOR SIGNIFICA QUE HAY MAYOR VARIABILIDAD GENTICA.