TEMA 7. EVOLUCIÓN DE LOS CARÁCTERES COMPLEJOS (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Evolución
Año del apunte 2016
Páginas 9
Fecha de subida 14/04/2016
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APUNTES REALIZADOS CON EL MATERIAL VISTO EN CLASE Y COMPLEMENTADO CON BIBLIOGRAFIA

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EVOLUCIÓ Tania Mesa González 3º CURS BIOLOGIA UAB TEMA 7: EVOLUCIÓN DE LOS CARÁCTERES COMPLEJOS EVOLUCIÓN DE LOS CARACTERES COMPLEJOS: La genética explica que esta ciencia nace con Mendel. Pero en realidad se sabe que en ese mismo año Dalton publicó un artículo sobre el gen hereditario.
- Por lo tanto la genética cuantitativa  nació a la vez que la genética mendeliana. Son dos líneas de pensamiento distintas, porque usan métodos distintos, que han nacido en el mismo momento, pero que han tomado caminos diferentes.
- En este punto la genética no sabía las leyes para explicar la transmisión, por ello Mendel explico la transmisión de caracteres simples y Galton la de aquellos complejos.
Genética cuantitativa  intenta establecer relaciones entre el genotipo y el fenotipo. Es la genética de los caracteres complejos. Estudia cómo se pueden manipular y como.
Genética mendeliana  trabaja con caracteres más simples, ya que son más fáciles de comparar y permite establecer conclusiones más sencillas. En ella ya se introdujo el concepto de gen.
Dalton  investiga la transmisión de los caracteres complejos heredables.
- Uso el método de la regresión  en que se observa en un diagrama donde se representan padres e hijos.
a) Los hijos altos no son tan altos como sus padres.
b) Los hijos bajitos no son tan bajitos como sus padres.
c) Esto quiere decir que los caracteres tienden a la mediocridad.
- Eugenesia  el intento de mejorar las características humanas. Suecia fue el primer país en que se aplicó la esterilización de aquella gente que creía que podría ser un problema para la sociedad, por menos intelecto o por motivos de conducta.
 La idea inicial no era impedir que se reprodujese la gente con menos coeficiente.
 La idea de Dalton era demostrar que las clases superiores era por su capacidad, no por ser de por sí de clase alta.
 Entonces decía que si las clases inferiores tenían menos fertilidad, había un deterioro, por ello él lo único que proponía era que las clases de rangos más altos se reprodujesen más, pero no esterilizar a los menos dotados.
Fisher  intentó estudiar cual era la contribución de los genes y del ambiente en la varianza.
- Para el la contribución de los genes se podía cuantificar a partir del parentesco entre os parientes, ya que estos comparten genes, es decir que contra mayor sea la relación, más parecidos genéticamente son.
- Para poder deducir la contribución de cada uno de los componentes de la variación dedujo una fórmula: VP = V(g+e) = Vg + Ve +Cov (g·e) DISTINCIÓN APROXIMADA: - Caracteres: a) Cualitativos  son los más fáciles de estudiar, pero no los más significativos. La diferencia de los fenotipos se pueden explicar genéticamente, ya que la relación entre ambos es bastante buena y simple. Son caracteres mendelianos.
b) Cuantitativos  son caracteres cuantitativos. Están mediados por el fenotipo, pero la diferencia de los individuos se deben a la diferencia de un número elevado de locus.
 Solo los caracteres cuantitativos tienen una distribución normal.
 Uno de los principios básicos (Gausse) dice que una variable es la suma de muchas variables independientes, entonces su distribución será normal.
 La distribución normal es una distribución importante.
GENETICA CUANTITATIVA: En el caso de que el genotipo esté afectado por muchos locus, de carácter aditivo, el resultado fenotípico tiende a ser normal.
La firness es una variable cuantitativa, ya que depende de muchos locus, que se ve afectado por la variante genética y el ambiente.
P = G + E  Vp = Vg+Ve Si suponemos que el efecto genético y el ambiente es diferente, hay que tener en cuenta la varianza.
- Para poder conocer el efecto sobre el genotipo se tiene que mantener el ambiente constante, y para mantener la varianza constante se tiene que permitir que los individuos vivan en un ambiente similar.
- Para el cálculo de cada uno de los efectos de la variación se realizan estadísticos.
NATURA .Vs. NATURA ¿Que significa heredable? - En genética cuantitativa, hablamos de que un carácter es heredable cuando ese carácter tiene variación, como puede ser altura, peso, color de los ojos, etc. Lo que no tiene sentido es hablar de caracteres heredables cuando son caracteres que son siempre igual, como es el número de dedos, que tenemos un par de ojos.
- El lenguaje también en considerado como heredable, ya que no todos tienen la predisposición para aprender el idioma.
Para saber si un carácter es heredable o no se puede medir con dos parámetros: a) El parentesco entre parientes  por herencia mendeliana, sabemos que parte del parecido entre parientes se debe a que entre ellos se comparten genes. Se hace según las leyes de Mendel.
b) Ambiente constante  Si tengo una generación parental y quiero saber si el carácter es heredable o no, selecciono a los individuos que están en los extremos de la media, espero que la media se incline hacia el extremo de donde hemos seleccionado los miembros. Si esta media se modifica si que hay una trasferencia del carácter, si no se transfiere quiere decir que no es heredable.
 La distancia que se da entre la media inicial y la media de las siguientes generaciones es la respuesta.
 Pero lo que se observa normalmente es que la respuesta de selección es más pequeña que el diferencial de selección.
R =h2S  ecuación del mejorador 1. R  respuesta de la selección 2. h2  al factor genético 3. S  diferencial de selección.
HEREDABILIDAD Todo parte de la idea de Galton de que el fenotipo lo podemos descomponer en dos variantes, los genes y el ambiente. Por tanto la varianza fenotípica es la suma de las dos varianzas.
La pregunta es cuanta de esa variación se debe a diferencia entre individuos y cuenta a diferencias ambientales.
- Si divido la cantidad de variación que se debe a los genes por la variación total me da una idea de que depende de casa uno  heretabilidad en sentido amplio (H2) H2 = Vg/vp (total) - A la hora de hacer una predicción esta cantidad no es la que se usa habitualmente, si no que se usa la variabilidad en el sentido restringido (h2), esto se da porque los padres transmiten genes, no la varianza, por eso solo transmitimos alelos, esto hace que la parte de variación que es genética se tenga descomponen en diferentes partes: 1. Aditiva  que alelo se hereda y de que gen.
2. Dominancia  la relación entre los dos alelos de un locus. Puede haber dominancia completa, codominancia, recesividad, etc.
3. Interacción  los efectos genéticos dependen de la variación de otros locus.
- Los padres no trasmiten fenotipos, solo los genes, por ello las consecuencias de varianza no tienen un resultado tan directo.
- La variabilidad (h2 = Va/ Vp) tiene un valor entre 0 y 1: a) Siendo 0 cuando la variación es ambiental b) Siendo 1 cuando toda la variación es genética La dominancia es interlocus y la epistacia es extralocus.
Para calcular el componente hay que calcular los componentes de variación: - Regresión del hijo promedio al padre promedio:  La pendiente de la regresión estima la variabilidad.
 Por cada incremento de x (variedad de los padres), se produce un incremento de y (de los hijos).
 En el caso de Galton de las estaturas vemos que si hay una relación perfecta la variabilidad seria 1, entonces la respuesta seria exactamente igual.
 Sin embargo la situación normal es otra, ya que la pendiente es positiva, pero no llega a 1.
Esto quiere decir que la variación se debe a la diferencia de los efectos aditivos de los alelos.
GENÉTICA HUMANA: Para calcular la heretabilidad en humanos, se utiliza en el campo de la genética humana los gemelos.
- Los gemelos pueden ser homozigotos o heterocigotos, pero siempre han tenido que vivir en familias diferentes para poder evitar el efecto del mismo ambiente.
- A partir de este hecho se general paneles genéticos.
- Contra más próximos están genéticamente, la correlación en las puntaciones del test de inteligencia tendría que ser mayor en los gemelos homozigotos que en los heterocigotos.
El problema es que no podemos estimar h2, sino que solo podemos calcular H2:  Los hermanos completos sí que comparten genotipos, ya que comparten genotipos que vienen del padre y de la madre.
 Pero entre los padres y el hijo o bien los hermanos que no son gemelos, la variación aditiva no existe porque no se transmite.
 Esto me da una solución más fácil al hacer un estudio de la heretabilidad, porque no existe la dominancia.
De toda la variación que observamos entre el 60 % de sede a las diferencias genéticas.
TEMA 7.1: ARQUITECTURA GENÉTICA DEL CRÁNEO CARACTERÍSTICAS DE LOS HUMANOS MODERNOS: Las características son: - Posición anterior del foramen magnum - Incremento de la cefalización - Retracción fácil - Flexión de la base del cráneo Las 4 características pueden haber evoucionado de forma independiente, por tanto las podemos utilizar como caràcteres independientes.
Hipótesis de la evolución del cráneo humano: 1. Adaptación selectiva  resultado de los cambios adaptativos como consecuencia de los cambios de la dieta, la locomoción, etc  caracteres aislados.
2. Desarrollo evolutivo  las características no son independientes, sino que han evolucionado como un todo  caracteres conjuntos.
- Mientras que la segunda hipótesis dice que estas características están relacionadas las unas con las otras y que por tanto dependen entre ellas.
Para saber cuál de las hipótesis es correcta aplicamos la genética cuantitativa: - Tenemos que cuantificar que es la forma del cráneo.
- Los caracteres biológicos solo responderán a la selección si hay heretabilidad parar el cráneo, por tanto necesitamos decidir que variable podemos cuantificar.
- La forma del cráneo  cantidad de formación de una estructura independientemente del tamaño, posición u orientación.
 Para hacerlo medimos landmarks. Cada uno de estos me da tres cordenadas X, Y y Z, ya que hablamos de una estructura en 3D.
 Al final obtengo la unión de los landmark que nos da la forma del cráneo, es decir la información de la estructura del cráneo  Procrustes mediante líneas.
 Para eliminar la información que no me interesa se hace por una técnica (Scaling), que consiste en rescatar a todos los caneos en el mismo tamaño. Después nos trasladamos a un mismo centro común, para eliminar las diferencias de orientación. Finalmente los rotamos para que me coincidan al máximo posible los landmark. La unión de las estructuras es lo que nos dará toda la información para analizar las formas posteriores.
Los motivos de la evolución del cráneo humano: - Dar capacidades cognitivas - Dar con una estructura más integradora.
Fenotipo  forma de la estructura del cráneo. Esta variable la puedo descomponer en dos variables subyacentes: a) Que parte del fenotipo se debe a los genes b) Que parte del fenotipo se debe al ambiente.
Vp = Vg +Ve Por tanto la variación fenotípica se descompone en estas partes, en la genotípica y en la ambiental.
En el caso de los humanos hay una excepción en los pirineos de Austria: - Es una población aislada - Tienen una iglesia, en que los cráneos de los muertos se guardaban con su registro, para saber de quien era.
- Además esta iglesia tenía el registro civil, con lo que se pudieron reconstruir pedigrís, estableciendo una relación de parentesco.
 Habían muestras de mujeres y hombres, de niños, etc.
 Se construyó una matriz de parentesco  indica las relaciones parentales de cada individuo, en que se han codificado anteriormente los individuos.
Queremos cuantificar la forma del cráneo para poder establecer que parte de parámetros genéticos y ambientales han influenciado en esta forma del cráneo.
- Para ello necesitamos otra forma adaptada: a) Au  responsable de la selección. Vector que marca la diferencia entre generaciones.
b) G  matriz de la covarianza aditiva.
c) P  matriz de la covarianza fenotípica.
d) S  selección diferencial entre las generaciones.
e) GP-1  es la matriz de varianza variable. Es una matriz cuadrada con varios caracteres. En la diagonal principal están las varianzas aditivas de cara carácter y fuera de la diagonal están las covarianzas entre estos caracteres.
 Si los caracteres de covarianzas son 0, quiere decir que hay independencia entre los caracteres. Si por lo contrario los valores de la matriz fuera de la diagonal tienen valores diferentes a 0, vemos que los caracteres sí que son dependientes los unos de los otros.
Si conozco la variación fenotípica o la matriz de la varianzacovariable, se puede establecer una predicción que nos permite explicar la varianza.
- Si tenemos toda la información fenotípica, y tengo la estimación de la matriz puedo preguntar qué ocurriría si en esta muestra de cráneos quiero aplicar los rasgos de selección hacia una dirección de la evolución.
CONCLUSIÓN: Lo que causa la evolución del cráneo se deben a características dependientes las unas de las otras, por lo que son dependientes genéticamente.
- Esto lo sabemos porque vemos que en cuanto se evoluciona en un aspecto, también varían las otras características.
- Esta explicación lo recopila la matriz de varianza-covarianza, que explica si existe esta relación entre caracteres o no.
- No dice nada a nivel genético, pero sí que es dependiente en función de la información genética.
El problema de la genética cuantitativa es que necesita grandes valores de bases de datos.
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