A) Complicaciones: 1. Varios alelos 2.- Genes ligados al sexo SELECCION NATURAL 2 (avanzada ) Curso Evolución L. Eguiarte et al. A) Complicaciones: 1. Varios alelos 2.- Genes ligados al sexo B) Estimación de la Selección:

lx en lo demás es igual que H.-W.

equilibrio balanceadora: más difícil! A) Complicando las suposiciones del modelo: 1.-Alelos múltiples (más de 2 alelos) equilibrio balanceadora: más difícil!

Alelos múltiples (más de 2), modelo general adecuación asociada a i, menos el promedio para que cambie, diferente de 0 si menor que promedio pi decrece

adecuación i menos promedio dif. de 0 adecuación promedio n alelos sumatoria de TODAS las w donde aparece i, por la f. alélica del otro alelo adecuación promedio n alelos

el alelo C funciona no tan mal de forma homóciga Alelos múltiples (más de 2) Casos alelos multiples... el alelo C funciona no tan mal de forma homóciga

recordemos la SN direccional con 2 alelos SELECCION DIRECCIONAL N-ALELOS recordemos la SN direccional con 2 alelos Selección vs. recesivo Sel. vs. dominante se va perdiendo el alelo desfavorable...

sAA = sAa = 0.153 saa= 0 26 años, 2 generaciones por año

un caso particular direccional 3 alelos A1 melánica negra dominante A2 insularia gris recesiva a todos A3 típica, blanca recesiva a A1, dominante a A2

típica (clara) 0.79, insularia 0.2, entra melánica 0.01

A3claras A1 A2 se pierde rápido típica (clara), se acaba sel. obscuras melánicas decrece A2 A2 insularias se pierde rápido típica (clara), se acaba sel.

Ventaja del heterócigo en n-alelos ¿en que condiciones hay equilibrio? en el caso de 2 alelos bastaba tener wAA<wAa>waa y que p y q iniciales fueran dif. de 0

Ventaja del Heterócigo saa = 2sAA

Ventaja del heteróciogo ¿en que condiciones hay equilibrio si dos alelos? si en ambos la dif. contra el promedio es 0, tenemos el equilibrio

2 alelos usando estas w´s w1= 1xq+(1-s1)xp w1=1-p+p-s1p w1=1-s1p

2 alelos cont. adecuaciones promedio en el eq. 2 alelos

Expansión n-alelos equilibrios pero más complicado

el equilibrio para 3-alelos se calcula de 3 juegos de 3 ecuaciones

En el equilibrio de tres alelos x y z deben ser mayores que 0

las frecuencia en el equilibrio para los tres alelos están dadas por la z´s

La condición general para el polimorfismo con 3 alelos: la viabilidad promedio de los heterócigos> viablidad prom. homócigos

Ejemplo anemia otros tres casos particulares de eq. ...

Ventaja del Heterócigo:

Ventaja del Heterócigo: anemia falciforme

Ventaja del Heterócigo:

Pero la realidad más complicada: hay tres alelos, el C

w un poco más alta (0.897) que con dos alelos (0.878) frecuencias en el equilibrio w un poco más alta (0.897) que con dos alelos (0.878)

Dinámica: si no hay C o si en muy baja frec. el equilibrio S y A si no hay C si C en baja freq. inicial, mucho tiempo...

C tarda mucho en invadir si bajas freq. inicial El C puede invadir, pero le toma 5 mil gen. llegar al eq. de 0.1

Otra estimación de las w´s: Burkina Faso

Estas adecuaciones son interesantes... no hay un equilibrio general C siempre invade...

la dinámica depende de la freq. de S: a) S ausente, b) C y S entran al mismo tiempo c) S y A en su equilibrio.

a) a) si no hay S, C aumenta muy rápido a 0.5 en 60 g generaciones 60

b) b) si S y C se introducen al mismo tiempo ambas aumentan, primero S más rápido que C, ya que su hetero SA tiene más w

c) c) si A y S en su equilibrio, C aumenta muy despacio pC al 0.5 en unas 170 generaciones

c común s común si es común S, C es raro

dos posibles resultados Templeton (2006) 0.89 1.00 0.89 0.20 0.70 1.31 Topografía de Templeton (2006) dos posibles resultados

Dos Picos pico adapta- tivo 2 solo C pico adaptativo 1 AS, se pierde C

de la “silla de montar” Ampliación si comienzas es más común, se llega al pico solo C si comienzas aquí, acabas en AS, C muy raro

Condiciones incremento tercer alelo Una z mayor que cero garantiza que entre. Las tres mayor que 0 eq. estable

2.- Genes ligados al sexo y organismos haplo-diploides: A. Complicando las suposiciones del modelo: 2.- Genes ligados al sexo y organismos haplo-diploides:

Genes ligados al sexo y Haplo-diploides: recordatorio HW machos, heredan todo de su mama eq. 2/3 madresAA 1/3 padres A hembras, el promedio de mamás y papás

si letal, la freq. de hem. A1A2 1/2 cada gen. Genes ligados al sexo y Haplo-diploides si letal, la freq. de hem. A1A2 1/2 cada gen.

Genes ligados al sexo y Haplo-diploides

Cambio q después de la selección: cada sexo

cuatro juegos de adecuaciones… Genes ligados al sexo y Haplo-diploides vamos a considerar cuatro juegos de adecuaciones…

vs. el recesivo

1 qf(1-1)=qf x 0

el cambio en las f. alélicas por sexo diferencias en frecuencias entre sexos

vs hembras aa y machos a (más intensa machos) Genes ligados al sexo y Haplo-diploides; ligado al X, white machos machos vs hembras aa y machos a (más intensa machos)

condiciones generales de polimorfismo Genes ligados al sexo y Haplo-diploides: Condiciones de Equilibrio para ligados al sexo: condiciones generales de polimorfismo más reducidas, ya que los machos no pueden tener ventaja heterócigo...

un alelo favorecido en machos y ambos homócigos desfavorables en hembras

si hay equilibrio pero los condiciones polimorfismo estable muy restrictivas (sólo 58% de lo de un locus 2 alelos diploide)

0<1>0 no conocemos sm (irrelevante) Ejemplo hormiga colonias poligínicas

G-6PD (ligado al X) y malaria RR relative risk (luego) G-6PD (ligado al X) y malaria wBB=0.956 wBA-=1 wA-A-<0.972? wB=0.954 wA-=1

¿Equilibrio estable?

Frecuencia en el Equilibrio aproximando si s chicas p p

Un caso de eq. balanceado 2 sexos selección opuesta en machos y en hembras equilibrios en dif. p en machos y hembras

Hay un polimorfismo balanceado si fre.alélicas dif. entre sexos, primero oscilaciones y luego se acercan a dif. equilibrios

B.-Estimando la Selección: Relative fitness: Adecuación Relativa: La habilidad de un genotipo, relativa a los otros genotipos, de pasar alelos a la siguiente generación... parece simple, pero tiene varios problemas...

Fitness: Adecuación, w AA 100 80 0.8 1 Aa 200 160 0.8 1 Parámetro que mide la intensidad de la selección Ad. absoluta May. minuscu. Genotipo N. inicial N.final lx (=W) w relativa AA 100 80 0.8 1 Aa 200 160 0.8 1 aa 100 50 0.5 0.625 La w es la adecuación relativa, que se obtiene dividiendo la w entre una de las W´s (a veces la de heterócigo, a veces la más alta...).

Caso I: Selección vs. recesivo w A1A1 1 A1A2 1 A2A2 1-s w11= w12 > w22 Selección direccional contra el recesivo w A1A1 1 A1A2 1 A2A2 1-s donde s es el coeficiente de selección (s= 1-w) s=0: no te “ve” la SN (tienes el mejor genotipo) s=1: mata a todos! (letal)

La estimación de la selección es central para la ecología evolutiva, pero... hay muchos problemas para le estimación, relacionados tanto al tamaño de muestra, como estadísticos... 1. Método de Christiansen y Frydenberg 1973 (eelpout fish, Zoarces viviparus): analizar los diferentes eventos a lo largo del ciclo de vida “con chi-cuadradas”

Christiansen y Frydenberg 1973 (Zoarces viviparus):

Números observados Números esperados

hipótesis explícitas: Christiansen y Frydenberg (Zoarces) hipótesis explícitas: i) mitad de hijos de madres heterócigas, deben de ser heterócigos

ii)apareamiento al azar, iii) sexual male selection La segunda hipótesis es que los gametos se unen al azar ii)apareamiento al azar, iii) sexual male selection iv) female sexual selection, v) zygotic selection

NS

un año bien un homócigo, otro año el otro homócigo

B. Estimando la Selección: 2. Selección en Viabilidad: cociente de frecuencias genotípicas ¿cómo cambian las frecuencias genotípicas de antes a después de la selección?

viabilidad promedio fre. genotípica despúes de la selección

cociente para eliminar v promedio

Estimando la Selección: Selección en Viabilidad: despejamos las “v” la w como la viabilidad se estima de la f. genotípicas antes y después de la selección

Genotipo N. inicial N.final lx (=W) w relativa AA 100 80 0.8 1 Aa 200 160 0.8 1 aa 100 50 0.5 0.625 La w es la adecuación relativa, que se obtiene dividiendo la w entre una de las W´s (a veces la de heterócigo, a veces la más alta...). En realidad sólo formalizamos lo que vimos al principio

homócigo después homócigo antes =(P´11/P11)/ P´12/P12 lx homócigo estandarizado entre la lx heterócigo, que son 1

Ejemplo vx Cebada Mike Clegg (Horedum vulgare)

P´ P (estandarizado a A1 A1) errores std grandes!

se van co-adaptando los genes, se eliminan los heterócigos y selección tal en otros genes

Selección en Viabilidad: Ejemplo Kuru: “vacas locas” en humanos (prion).

Ejemplo Kuru:

Selección en Viabilidad: Kuru: “vacas locas” en humanos (prion). 0.403

Selección en Viabilidad: Kuru: “vacas locas” en humanos (prion). 0.403

Selección en Viabilidad: Kuru: “vacas locas” en humanos (prion). estimación final, corregir ya que sólo en mujeres SMM = 0.358, Svv=0.373, los más altos en humanos eqqv=0.483

B. Estimando la Selección: 3. Estimación a partir de desviaciones a HW en las frecuencias genotípicas

menos H de los esperados más H de los esperados

Estimación a partir de desviaciones a H-W: ineficiente F = 1 – P´12/2p´q´ para detectar selección fuerte, s=0.2 n de más de ochocientos... débil más

4. Desviación de las expectativas Mendelianas Estimando la Selección: 4. Desviación de las expectativas Mendelianas haciendo cruzas controladas, la forma más elegante A1A1 x A1 A2, se espera iguales números de N11 y de N12

Desviación de las expectativas Mendeliana: Biston betularia no es una cruza, pero las proporciones y la lógica análogas

V11= 39/ 58+1=0.661 viabilidad claras fondo obscuro V22= 24/32+1= 0.727 viabilidad obs. fondo claro S11= 0.339 S22= 0.273

4.- Desviación de las expectativas Mendeliana: MHC Salmón: ventaja de los heterócigos 2 métodos (2.Selección en Viabilidad y 4 Exp. mendel) cruzas y vs. patógenos

/604= 0.495 /473= 0.518 /604= 0.505 /473= 0.482

Virus IHNV: ventaja heterócigos

s vs. los homócigos = 0.088 ventaja en el MHC a favor de los heterócigos

HLA pocos alelos en Nativos de Sudamérica HLA (= MHC en humanos) selección balanceadora HLA pocos alelos en Nativos de Sudamérica se puede analizar la segregación en la progenie

Claro ejemplo de ventaja del heterócigo: exceso de heterócigos en la progenie Selección balanceadora s ca. 0.5, selección MUY intensa

otras estimaciones de s muy altas! ventaja de heterócigo! s=1-v 1:1 3:1 s=1-v otras estimaciones de s muy altas! ventaja de heterócigo!

5. Riesgo Relativo RR estudios médicos epidemiológicos Estimando la Selección: 5. Riesgo Relativo RR estudios médicos epidemiológicos

Riesgo de los que tiene un genotipo, de enfermarse frecuencia del genotipo en enfermos frecuencia del genotipo en el control RR<1 genotipo aumenta resistencia RR=1 no hace diferencia RR>1 genotipo aumenta susceptibilidad

RR<1 gen aumenta resist. RR=1 no hace diferencia RR>1 gen aumente sucep

m = tasa de mortandad de los enfermos, indep. del genotipo Riesgo Relativo, w resistentes, RR<1 m = tasa de mortandad de los enfermos, indep. del genotipo

Seguimos con w resistentes, RR<1 s=m(1-RR) = 0.5 (1-0) = 0.5 para obtener la w hay que re-escalar, w= 1/(1-s) si RR=0, un genotipo totalmente resistente m =0.5, la tasa de mortalidad de los infectados s=m(1-RR) = 0.5 (1-0) = 0.5 w resistente = 1/(1-s)= 1/0.5=2

ahora el caso del susceptible, RR>1 para los genotipos susceptibles si 1/RR=0, son completamente suceptibles mortalidad m= 0.5 s= 0.5(1-0) s=0.5 w= 1-s=0.5

ejemplo anemia falciforme, Riesgo relativo: ejemplo anemia falciforme, Burkina Faso de Modiano

RR<1 gen aumenta resist. RR=1 no hace diferencia RR>1 gen aumenta suceptibilidad

s= m(1-(1/RR)) susceptible, RR>1 w=1-s resisten. RR<1 w=1/1-s

s= m(1-(1/RR)) w=1-s (s) m=0.1 es sólo un poco de talacha w=1/1-s susceptible,RR>1 w=1-s resistentes RR<1 w=1/1-s (s) (0.051) (0.029) (0.073) (0.092) m=0.1 es sólo un poco de talacha

CONCLUSIONES La estimación de la selección y sus parámetros w y s es complicada Se puede confundir con otros procesos Se necesitan diseños cuidadosos Las n necesitan ser muy grandes, especialmente si s es pequeña. Existen varios métodos disponibles, vimos cinco: 1chi-cuadradas, 2 f. genotípicas viabilidades, 3 desv. H.W., 4 cruzas (experimentos) controladas, 5 RR

La selección puede ser MUY intensa en varios casos la s se ha estimado de más de 0.1, y hasta 0.5 y más: cambio x selección en decenas de generaciones!! También puede ser débil, pero entre más débil es más difícil estimarla de manera directa, pero puede deja una huella molecular, como luego veremos.

Otros direccional, como Biston betularia, Varios casos de selección balanceadora, no sólo anemia falciforme!: kuru, HLA sudamérica, MHC salmón vs. virus. Otros direccional, como Biston betularia, o complicados como Zoarces viviparus o en Hordeum vulgare, que parece que cambia en el tiempo, coadaptaciones, “underdominace” Próxima clase: complicaciones a la SN (sel. sexual, factores ecológicos, apareamientos clasificados, etc.!)

Artículos de selección: Martes 18 septiembre 1) Allison AC Anemia, British Med. J. (1954) Ana Teresa 2) Allison AC Anemia 2, Ann. H. Genetics (1954) Nancy Jueves 20: 3) Edward y Chapman 2011, TREE, Selección sexual. Victor Argaez 4) Lenski y Travisano. 1994. Pnas Alejandra G. 5) Rainey y Trevisano. 1994. Natures G. Yaxal 15 -20 minutos… todos leer y resumen EXAMEN PRIMERA PARTE: MARTES 25 DE SEPTIEMBRE

(pensar en el trabajo semestral) fin!