GÉNETICA POBLACIONAL Dra. María Teresa Lemus Valdés Especialista de 1ro y 2do grado en Genética Clínica Máster en Atención Integral a la Mujer Profesora Auxiliar Centro Municipal de Genética Plaza de la Revolución

GÉNETICA POBLACIONAL Más que en ninguna otra especialidad médica, los pacientes de Genética son un reflejo de la familia y de la población a la que pertenecen. Theodosious Dobzhansky, planteó: “La problemática de la genética de poblaciones es la descripción y explicación de la variación genética dentro y entre poblaciones”

¿QUÉ ESTUDIA LA GENÉTICA POBLACIONAL? FACTORES GENÉTICOS FACTORES AMBIENTALES SE OCUPA La Genética Poblacional da respuesta a preguntas como: ¿Cuánta variación genética hay en una población? ¿Cuál es su origen ? ¿Cómo se mantiene? ?Cómo cambia en el tiempo? O sea la Genética Poblacional estudia la distribución de los genes en las poblaciones y la manera en que las frecuencia de estos o de sus combinaciones, cambian o se mantienen constantes.

LEY DE HARDY WEINBERG Los genotipos generados por 2 ó más alelos de un locus, se distribuyen en las poblaciones, en correspondencia con sus frecuencias, y por tanto las frecuencias de los alelos como las frecuencias de los genotipos generados por estos, se mantienen constantes de generación en generación. Geffrey Hardy, matemático inglés y Wilhelm Weinmberg, médico alemán, describieron en 1908 la ley que rige la genética poblacional. Las frecuencias génicas o alélicas pueden calcularse a partir de las frecuencias genotípicas, pero no se pueden calcular las frecuencias genotípicas a partir de las frecuencias génicas o alélicas.

LA LEY DE HARDY WEINBERG: PIEDRA ANGULAR DE LA GENÉTICA POBLACIONAL La Ley de Hardy Weinberg anuncia que los genotipos generados por dos o más alelos de un locus, se distribuyen en las poblaciones, en correspondencia con sus frecuencias, y que tanto las frecuencias de los alelos como las frecuencias de los genotipos generados por estos, se mantienen constantes de generación en generación.

LEYES Y FACTORES QUE RIGEN LA GENÉTICA POBLACIONAL: Ley de Hardy Weinberg. Los factores principales que rompen este equilibrio. Las categorías en las que se basa el manejo del estudio de las poblaciones genéticas. El equilibrio enunciado en la Ley de Hardy-Weinberg se mantiene: · en poblaciones muy grandes, · que se caractericen porque los matrimonios sean al azar, · donde la tasa de mutaciones sea constante, · y no existan factores de selección, ni de migración

POBLACIÓN MENDELIANA Sin embargo, cuando los apareamientos en esa población mendeliana son aleatorios, se dice que es una población panmíctica. Conjunto de individuos intercruzables que comparten un acervo genético común

PRINCIPIOS DE HARDY WEINMBERG  1.  La ley de H-W afirma el equilibrio de la población genética cuando se cumplen las condiciones de panmixia, tamaño de la población y ausencia de migración, mutación y selección.   2.  En las condiciones anteriores, las frecuencias genotípicas de la descendencia dependen sólo de las frecuencias génicas de la generación parental. 3.  Si por cualquier causa se alterara el equilibrio en una población, pero volvieran a restablecerse las condiciones de H-W, el equilibrio se alcanzaría en la siguiente generación, aunque con nuevas frecuencias génicas y genotípicas.

UTILIZACIÓN DE LA LEY DE HARDY WEINBERG Permite calcular frecuencias de alelos (p y q), o frecuencias de genotipos (p2 + 2pq +q2 ) para poblaciones idealizadas. Permite comparar frecuencias de poblaciones observadas e idealizadas con la prueba de Chi Cuadrado.

FRECUENCIA FENOTÍPICA Número de individuos que expresan una cualidad del fenotipo en estudio, en relación con el total de individuos de la población problema. Se expresa en porcentaje (%) FF = NÚMERO DE INDIVIDUOS CON UN DETERMINADO FENOTIPO NÚMERO TOTAL DE INDIVIDUOS

FRECUENCIA GENOTÍPICA A su vez, las veces en que aparecen cada uno de los genotipos generados por las combinaciones, dos a dos de los alelos involucrados en el locus en estudio, en relación con el total de genotipos (que será igual al total de individuos contemplados en el estudio), recibe la denominación de frecuencia genotípica. Su resultado se expresa tanto en % como en proporción. FG = NÚMERO DE INDIVIDUOS CON UN DETERMINADO GENOTIPO NÚMERO TOTAL DE INDIVIDUOS Según Hardy Weinberg: f(AA)=p2, f(Aa)=2pq, f(aa)=q2

FRECUENCIA GÉNICA O ALÉLICA Según Hardy Weinberg: p+q=1 El término frecuencia génica, se refiere al número de veces que un alelo, se encuentra presente en relación con el número total de alelos, de la población en estudio, para ese locus. Se expresa sólo en proporción. FGénica = Frecuencia absoluta de un alelo determinado No. total de alelos de la población para un locus Según Hardy Weinberg: p+q=1

IMPLICACIONES DE LA LEY DE HARDY WEINBERG La frecuencia de los tres genotipos: AA, Aa, y aa, viene dada por los términos de la fórmula binomial: (p+q)2 = p2 +2pq+q2 Las frecuencias genotípicas no cambian de generación en generación, es decir las frecuencias genotípicas poblacionales permanecen constantes, en equilibrio, si las frecuencias alélicas permanecen constantes. Matemáticamente: p+q=1, p2+2pq+q2=1.

…Sin embargo para que se cumpla el equilibrio de Hardy Weinberg, se deben de cumplir supuestos ¿CUÁLES SON ESTOS?

UNA GRAN POBLACIÓN REPRODUCTIVA Una población grande que se reproduzca ayuda para asegurar que no se desestabilice el equilibrio genético. En una población pequeña, pueden existir pocos alelos. Si para alguna razón los organismos con esos alelos no se reproducen exitosamente, la frecuencia alélica cambiará.

APAREAMIENTO AL AZAR Y SELECTIVO

NINGÚN CAMBIO EN LA FRECUENCIA ALÉLICA DEBIDO A LA MUTACIÓN Para que una población esté en equilibrio, según Hardy - Weinberg no puede haber ningún cambio en la frecuencia alélica debido a las mutaciones. Cualquier mutación en un gen particular cambiaría el balance de los alelos, en el pool génico.

NINGUNA INMIGRACIÓN O EMIGRACIÓN Para que la frecuencia de los alelos permanezca constante en una población en equilibrio, ningún alelo puede entrar a la población y ningún alelo puede salir. Tanto la inmigración, como la emigración pueden alterar la frecuencia de los alelos.

SELECCIÓN NATURAL

FACTORES QUE PUEDEN ALTERAR EL EQUILIBRIO DE HARDY-WEINBERG EN UNA POBLACIÓN.

Matrimonios no al azar Para cualquier locus, un individuo de un genotipo dado tiene una probabilidad puramente aleatoria de emparejarse con un individuo de cualquier otro genotipo. Cuando en una población grande los matrimonios son al azar, los alelos pueden combinarse con igual probabilidad por la segregación de ellos en los gametos, y esto permite una contribución de sus frecuencias en la población de forma aleatoria. Existen algunos fenómenos sociales que interfieren con la selección azarosa de la pareja, la estratificación: razas, inteligencia, estatura, habilidades para la música o el deporte, defectos como: ceguera, sordera, bajas tallas y otras… la consanguinidad.

MUTACIÓN Otro supuesto para que haya equilibrio de HW, es que la tasa de mutación debe ser constante, y que no existe selección a favor o en contra de un fenotipo particular. ALELO NORMAL (A) ALELO DELETÉREO (a) Una vía directa para estimar la tasa de mutaciones en una población es a través de la detección de la prevalencia al nacimiento de enfermedades genéticas autosómicas dominantes y ligadas al X , ya que en estos casos el efecto de la mutación se detecta por el fenotipo. Ej: nacimiento de niños acondroplasicos de padres normales.

MUTACIÓN Cambio estable en el material genético. Fuente última de variación genética. Genera variación de novo. Es aleatorio (independiente, no dirigida) de la función del gen. La tasa de mutación es de 1 en 10-5 cuando muta un alelo de cada millón de alelos en una generación. Las tasas de mutación espontáneas son muy bajas, y por ello no pueden producir cambios de frecuencias (por generación) rápidos en las poblaciones.

SELECCIÓN NATURAL A esta conservación de las variaciones y diferencias individualmente favorables y a la destrucción de las que son perjudiciales, la he llamado selección natural o supervivencia de los más aptos. Charles Darwin “Como nacen muchos más individuos que los que tienen posibilidad de sobrevivir y, por lo tanto, como hay una lucha por la existencia que se repite constantemente, se deduce que todo ser, por poco que varíe de un modo que le sea provechoso, tendrá una mayor probabilidad de sobrevivir bajo las complejas y a veces cambiantes condiciones de vida, viéndose así seleccionado por la naturaleza. En razón del fuerte principio de la herencia, toda variedad seleccionada tenderá a propagar su nueva forma modificada” (Darwin, “Origin of Species”, Introducción)

DERIVA GÉNICA La deriva genética es un proceso al azar que puede expresarse de dos maneras. a) Diferencias entre generaciones sucesivas en una población observada en el tiempo b) Diferencias entre grupos de poblaciones contemporáneas y relacionadas. Se denomina deriva génica a fluctuaciones de las frecuencias génicas a través de las generaciones, en poblaciones de tamaño finito, producidas por el simple azar Los efectos de la deriva genética serán tanto más acusados cuanto menor sea el tamaño efectivo de la población. Los efectos de la deriva se acusan especialmente en dos situaciones particulares : Efecto fundador : muy pocos individuos fundan una nueva población. Cuello de botella : la población queda reducida transitoriamente a pocos individuos.

FLUJO GÉNICO AL CONTRARIO QUE LA DERIVA GÉNICA, QUE PRODUCE UNA VARIEDAD ALEATORIA DE LAS FRECUENCIAS ALÉLICAS EN POBLACIONES PEQUEÑAS, EL FUJO GÉNICO SE DEFINE COMO LA LENTA DIFUSIÓN DE GENES A TRAVÉS DE UNA BARRERA, QUE IMPLICA UNA POBLACIÓN GRANDE, Y UN CAMBIO GRADUAL DE LAS FRECUENCIAS GÉNICAS.

Conclusiones: La Genética Poblacional Humana, nos permite caracterizar las frecuencias génicas y de esta forma identificar los polimorfismos de marcadores genéticos y analizar sus relaciones como posibles genes susceptibles o candidatos para enfermedades comunes o características conductuales o funcionales complejas.