TEMA 1 – DIVERSIDAD FENOTÍPICA Y VARIACIÓN GENÉTICA (I) (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura Genètica de Poblacions
Año del apunte 2015
Páginas 4
Fecha de subida 14/03/2015 (Actualizado: 21/03/2015)
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TEMA 1 – DIVERSIDAD FENOTÍPICA Y VARIACIÓN GENÉTICA (I) 1. Frecuencias genotípicas y frecuencias génicas Frecuencias genotípicas y frecuencias génicas en el locus CCR5 en la población de París Tenemos un locus polimórfico (CCR5), es decir, un locus con más de un alelo que conviven en una misma población.
- +  alelo salvaje.
Δ32  gen con una deleción de 32pb.
Frecuencias génicas o alélicas teóricas: - 2·𝑁1+𝑁2 = P + H/2 2·𝑁 2·𝑁3+𝑁2 q= = Q + H/2 2·𝑁 𝑝·(1−𝑝) Var(p) = 2·𝑁 p= =1–p 𝑝·(1−𝑝) 2·𝑁 ES(p) = √𝑉𝑎𝑟(𝑝) = √ En el siguiente ejemplo tenemos que: - p = 512/588 = 0,8707 q = 76/588 = 0,1293 - Var (p) = - Error estándar (p) = √0.000191 = 0,0138 0.8707·0.1293 588 = 0,000191 Los datos que obtendremos de las muestras serán estimas de los valores reales de la población. Para saber cuan fiable es la estima, calcularemos la varianza y el error estándar. Como menor sea el tamaño de muestra, mayor será el error que cometamos, y viceversa.
Luego podemos comparar dos poblaciones distintas o una misma población en diferentes momentos respecto a la frecuencia de los alelos de un mismo locus. Esto se puede hacer de dos maneras: - - Intervalos de confianza de las frecuencias de los diferentes alelos. Si solapan, no serían estadísticamente diferentes.
o 68%: IC = p ± ES o 95%: IC = p ± 2·ES o 99%: IC = p ± 3·ES Tabla de contingencia y prueba de χ 2. De esta manera miraríamos si el factor población y alelo son independientes.
χ2 = Σ (𝐸𝑠𝑝−𝑂𝑏𝑠)2 𝐸𝑠𝑝 g.l. = (c-1)(f-1), en este caso = 1 Si calculamos el χ2 del ejemplo anterior obtenemos un χ2 obs = 22,35. Si comparamos este resultado con el χ2 crit = 3,84, concluimos que la p < 0,05 y que por tanto, las dos poblaciones son estadísticamente diferentes.
El gen CCR5 codifica para un correceptor del virus del SIDA, para que éste pueda interaccionar con los linfocitos T del sistema inmunitario. Si este gen está mutado, el virus tendrá dificultades para infectar los linfocitos T. Si nos fijamos en la imagen siguiente, podemos ver que el alelo mutante Δ32 es mucho más frecuente en Europa occidental que en el oeste de Europa y mucho más que en África.
2. Caracteres de variación continua Charles Darwin dijo que la variabilidad genética era la base para la selección natural. Pero nunca llegó conocer las leyes de Gregor Mendel (1822 – 1884).
Francis Galton (1822 – 1911), primo de Darwin, fue el padre de la biometría (medición de caracteres). Vio que muchos de los caracteres presentaban una distribución normal. Galton también fue el iniciador de la regresión y la correlación.
Durante un tiempo hubo una disputa entre mendelianos y biométricos, ya que unos opinaban cosas diferentes de los otros. Pero Fisher demostró que lo que decía Galton no se oponía a lo que decían los mendelianos, sino que era el resultado de la influencia de muchos genes sobre un mismo carácter.
Darwin pensaba que los caracteres eran hereditarios por el parecido entre parientes y por los resultados de las mejoras de animales o plantas. Los mejoradores se dedicaban a seleccionar ciertos individuos de cada especie para aumentar la producción de cierto producto.
Si se hicieran muchos experimentos de mejora el resultado sería prácticamente siempre positivo, casi siempre habría respuesta a la selección. Por ejemplo, queremos seleccionar el número de quietas de D. melanogaster. Lo que hacemos es quedarnos con el macho y la hembra de cada generación que más quetas tienen y los usamos como progenitores para la siguiente generación. Con un experimento como este se llegó a duplicar el número de quetas del grupo problema. En cambio, en el grupo control no se produjo ningún aumento, sino que el número de quetas promedio de las moscas se mantenía constante debido a que no había selección.
3. Electroforesis de proteínas Todo lo anterior cambió en 1976, cuando 2 investigadores de manera independiente usaron la electroforesis de proteínas para establecer la variabilidad genética. En un principio se usaban genes que codificaban exclusivamente para enzimas.
En estas electroforesis se colocan en el origen una serie de muestras (por ejemplo, diferentes tejidos) y luego el gel re revela específicamente para un gen concreto. Finalmente, para ver el resultado se usaba un colorante.
Con este procedimiento por primera vez podíamos estudiar la variabilidad genética sin tener conocimiento previo de si un gen era variable o no.
Otra ventaja es que sirve para distinguir los genotipos cuando hay codominancia.
- - Si el gen es monomórfico, es decir, no muestra variabilidad genética, se ve la misma banda en el gel todo el rato.
Si en cambio, el gen es polimórfico, sí que muestra variabilidad, se verían bandas a diferentes alturas: slow/slow, fast/fast, fast/slow. Podríamos comprobar que esto corresponde con variabilidad alélica dentro de un locus cruzando dos individuos como hacía Mendel y mirando si los resultados del cruce concuerdan con lo esperado.
Esto es variación alozímica o aloenzimática: varios alelos en un mismo locus. Esto es diferente a la variación isozímica: proteínas similares codificadas en locus distintos.
Cuando hay codominancia, los tres genotipos se distinguen: FF, FS y SS. Además, luego podríamos calcular las frecuencias genotípicas y alélicas 4. Medidas de la variabilidad genética Encontramos varias maneras de medir la variabilidad genética. Hay que calcularlo con muchos genes para luego hacer el promedio.
- P = polimorfismo: proporción de loci polimórficos. Si analizamos muchos individuos, alguno de ellos seguro que tendrá un alelo distinto al resto. Un gen se considerará polimórfico siempre y cuando la frecuencia del alelo más abundante sea <0,95.
- H = heterocigosis observada promedio. Proporción de loci heterocigóticos en un individuo promedio de la población. Es decir, si cogemos un individuo al azar, ¿para cuantos de sus genes será heterocigoto? H = diversida génica o heterocigosis esperada promedio (bajo apareamiento al azar). Probabilidad de que dos genes tomados al azar de la población en un locus cualquiera sean distintos alélicamente. Se calcula de la siguiente manera: H = 1 – Σpi2 ≈ 1 – (p2 + q2) Harris, en 1966 estudió 10 genes humanos para estimar la variabilidad genética en el ser humano. Tres de estos genes eran polimórficos.
- P = 3/10 H (observada) = (0.509 + 0.385 + 0.095 + 7·0)/10 = 0.099 ≈ 10% Luego se hizo un estudio posterior con 104 loci en el que se veía que la heterocigosis era menor que lo que se había predicho anteriormente.
- P = 0,32 H = 0,06: valor bastante más pequeño que en el experimento ¿Pero qué pasa con las demás especies? Se hizo un estudio en el cual se analizaron entre 14 y 71 genes en 234 especies diferentes. Se estimó P (polimorfismo) y H (estima de la heterocigosis observada).
Luego se calculó el promedio para estos dos valores y se vio que entre 1/3 y ¼ de los loci eran polimórficos, y que la heterocigosis era del 7%.
Además, hay que pensar que todo son estimas, que dentro de cada grupo de especies hay una variación (como podemos observar en los IC de Drosophila.
Se encontró bastante más variabilidad de la que se esperaba. Los animales invertebrados tienen mucha más variabilidad que los vertebrados, y las plantas ocupan una posición intermedia entre estos dos.
¿A qué se debe la diferencia de los valores P y H? - Se han elegido genes diferentes para cada estudio.
Tamaño de población.
Biología de las especies, historia de vida y estrategia ecológica.
El caso del guepardo (Acinonyx jubatus) Se vio que el guepardo tenía una variabilidad genética mucho más baja de lo normal. Por este motivo se dijo que tiene muchas probabilidades de extinguirse si aparecieran cambios ambientales adversos a los cuales el guepardo no estuviese adaptado.
Subespecie Región A. j. rainei África del este A. j. jubatus África del sur N P H 30 0.04 0.01 98 0.02 0.0004 En todos estos estudios se trabajaba con una parte muy pequeña del genoma: genes que codificaban para proteínas solubles (para trabajar con la electroforesis). Además, este método sólo permitía diferenciar proteínas con cambios de aminoácidos con carga diferente a la original. Por tanto, podría haber variación genética oculta.
Más tarde se empezó a estudiar la variación en el DNA directamente.
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