Mecanismos de Evolución

   

Importancia de comprender los mecanismos de evolución

Comprender como funcionan los mecanismos de evolución en las poblaciones nos permite, a las biólogas y biólogos, a través de modelación matemática y recolección de datos, aplicar el conocimiento adquirido para la resolución de problemas, de campos variados como la conservación de especies en peligro de extinción o la genética humana.

En el blog de hoy abordaremos los tema:

• Mecanismos de evolución
• Deriva génica
• flujo génico
• Mutaciones
• Selección natural

Todos los cambios que han transformado a la vida en el planeta hasta llegar a la biodiversidad que existe hoy, han sido resultado de diversos procesos que nombramos como Mecanismos evolutivos. 

Con los avances en los estudios de la genética de poblaciones y la biología molecular se ha entendido que los genes de las poblaciones juegan un papel central en la evolución.

Recordemos que la evolución se define como:

Conjunto de cambios en las frecuencias alélicas en una poblaciones a través del tiempo. La palabra alelo será usada en este tema, así que debemos recordar que los alelos son una versión particular de un gen. Son las alternativas que hay disponibles para un rasgo en particular. Por ejemplo en el gen del color de los pétalos de esta flor, podríamos mencionar los alelos para el color amarillo y azul. 

Entonces en otras palabras, la evolución es la acumulación de cambios genéticos en una poblaciones a través del tiempo. 

Ahora sí, comencemos.  El mecanismo evolutivo más conocido es la selección natural, sin embargo no es el único mecanismo que produce evolución, de hecho hablaremos de 4 mecanismos en total que cambian las frecuencias alélicas:

• Deriva génica
• flujo génico
• Mutaciones
• Selección natural

Deriva génica

Es el mecanismo responsable del cambio aleatorio de las frecuencias de los alelos. La deriva génica  puede llevar a incluso el incremento de la frecuencia de alelos que reducen la aptitud, ya que es un mecanismo que no está dirigido.

La deriva génica se define como: 

Todo cambio debido al azar en las frecuencias de los alelos en una población.

Los cambios en la frecuencia alélica producidos por la deriva génica no son adaptativos, y con el tiempo se pueden perder o fijar alelos al azar. 

El efecto de la deriva es más pronunciado en poblaciones pequeñas, esto es debido a que las desviaciones del resultado son evidentes cuando hay menos "registros" es como cuando lanzas una moneda al aire solo 3 veces, pues no podemos descartar que en tan pocos lanzamientos tengamos solo uno de los lados de la moneda en todos los lanzamientos.

Existen dos fenómenos que pueden incrementar la probabilidad de que la deriva génica tenga un efecto significativo en una población, llamados efecto fundador y cuello de botella.

Efecto cuello de botella

Es la deriva génica producida por la reducción de una población, resultando en una población de sobrevivientes que no representa significativamente a la población inicial.  Estos cambios pueden ser ocasionados por desastres naturales o por acción humana, como por ejemplo la caza excesiva o la sobreexplotación. 

Ejemplo de cuello de botella

Imagina que un huracán que azotó fuertemente la costa y ha reducido drásticamente la número de integrantes de una población de aves. Este cuello de botella por el que han pasado puede ocasionar que su acervo genético no sea el mismo y no refleje el acervo original que tenían antes del desastre natural.  Debido al azar, puede que algunos alelos desaparecieran, o se hagan menos frecuentes y por lo tanto tengan una proporción distinta que la que tenían originalmente.

Efecto fundador

Si algunos representantes de una población, se aislaran por alguna razón, dichos integrantes de la nueva subpoblación no serán necesariamente un reflejo genético de la población original.

Este fenomeno puede ocurrir cuando se coloniza una nueva región.

El efecto fundador puede explicar la observación de altas frecuencias de ciertos trastornos hereditarios en comunidades humanas aisladas. 

Ejemplo de efecto fundador

Un pequeño grupo de 15 colonos llegaron a una isla para fundar un asentamiento británico en 1814. Uno de los colonos era portador de un alelo recesivo que ocasiona ceguera. Para 1960,  de los 240 descendientes que vivían en la isla, 4 tenían la enfermedad. Aunque esta proporción parezca pequeña, es realmente 10 veces mayor que la existente del lugar de donde provenían los colonizadores. 

Flujo génico

Ocurre cuando los integrantes de una población migran a otra población y se cruzan. Este mecanismo introduce alelos en una población y elimina alelos de otra. 

El flujo génico reduce las diferencias entre poblaciones, y si es lo suficientemente constante y extensivo, convertirá en una sola población con acervo genético común, a las que originalmente eran dos poblaciones vecinas.

El transporte de polen entre poblaciones
de plantas, es un ejemplo de flujo génico

Ejemplo de flujo génico

Debes de tener en cuenta que el flujo génico no solo se dá cuando los individuos se mueven, sino también con los gameto fértiles, como pasaría con el polen que es transportado en las patas de algunos insectos.

La coloración de caballos salvajes son resultado
de mutaciones heredadas.

Mutaciones

Una mutación es un cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN de un organismo.

La mayoría de las mutaciones ocurren en las células del cuerpo que no son reproductivas, conocidas como células somáticas. Únicamente las mutaciones que ocurren en los gametos (células reproductivas) pueden heredarse a la descendencia. 

Este mecanismo introduce continuamente alelos nuevos a la población. Las mutaciones son entonces la base de todas las variaciones heredables. Los alelos que son creados por mutaciones pueden ser beneficiosos, dañinos o simplemente carecer de efectos sobre la aptitud.

Ejemplos de mutaciones

La coloración de caballos salvajes son resultado de mutaciones heredadas a lo largo de varias generaciones.

Otro ejemplo de mutaciones, lo encontramos en los ancestros remotos de los mamíferos que tienen un único gen para detectar los olores. Estos se han ido que se han ido duplicando y como resultado de esto, los seres humanos tienen cerca de 1000 genes de receptores olfativos. Este aumento en los genes tuvo papel importante en la evolución, y se ve reflejado en la información genética. Este es un ejemplo de mutaciones que alteran el número de genes.

Selección natural

El mecanismo de selección natural no es el único responsable de la evolución, pero sí es el único que puede por sí mismo resultar en adaptación.

La selección natural se basa en el éxito reproductivo diferencial, partiendo del hecho que en un población podemos encontrar individuos con variaciones en rasgos heredables y aquellos que individuos que presenten la variedad de rasgos que le permitan sobrevivir tenderán a producir más descendencia.

De esta manera la selección determina que alelos pasarán a las generaciones próximas, cambiando sus proporciones en comparaciones a las actuales.

En resumen la La mutación, el flujo y la deriva génica no favorecen alelos en relación con otros.

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Fuentes:

• Biggs, A., Kapicka, C., Lundgren, L., (2000). Biología. McGraw-Hill. México.
• Freeman, S. 2009. BIOLOGÍA, Ed. Pearson 3ª Ed.
• Solomon, E. P., Berg, L. y Martin D.W. (2013). Biología, Novena edición. Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.