TEMA 6. EVOLUCIÓN MOLECULAR I (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Evolución
Año del apunte 2016
Páginas 8
Fecha de subida 14/04/2016
Descargas 8
Subido por

Descripción

APUNTES REALIZADOS CON EL MATERIAL VISTO EN CLASE Y COMPLEMENTADO CON BIBLIOGRAFIA

Vista previa del texto

EVOLUCIÓ Tania Mesa González 3º CURS BIOLOGIA UAB TEMA 6: EVOLUCIÓN MOLECULAR POLIMORFISMO: - Todos los polimorfismos tiene una base genética.
- Polimorfismo biológico  se da cuando dos o más fenotipos diferentes existen en una población de la misma especie.
- Un polimorfismo genético  tiene un significado particular: es la ocurrencia simultánea en el mismo locus de dos o más alelos en el mismo gen, en tales proporciones que los más raros no se pueden mantener simplemente por mutación recurrente o migración.
 Hay alelos muy deletéreos que no se eliminan y que permanecen en la población.
Escala del alelo dominante: 1. aa  1-s en el que S es el coeficiente de selección.
2. Aa  1-hs 3. AA  1  Grado de dominancia (h)  el efecto del alelo pequeño. Pude tomar varios valores.
 Si h= 0  1-hs seria 1, por tanto quiere decir que el alelo pequeño es completamente recesivo y por tanto el alelo grande (A) es completamente dominante.
 Si h =1  quiere decir que (a) es completamente dominante.
 Si h = ½  quiere decir que existe una dominancia intermedia en el homocigoto, por tanto lo que se da es la codominancia.
- Para que ambos alelos se mantengan en equilibrio, depende de S y de t (hs):  La segregación de carga (L) = st / (s+t)  Este es el precio que la población paga por tener un genotipo heterocigoto con la más alta amplitud.
POLIMORFISMO GENÈTICO Si la variación tiene efectos sobre la base biológica, la selección intentará eliminar al alelo pequeño.
- Por tanto a medida que el coeficiente de selección aumenta la selección eliminará antes el alelo recesivo.
 - Si S = 0.1 para que selección elimine al alelo pequeño tardará más tiempo que si S = 0.3.
Si h= 0 el alelo recesivo en heterocigoto queda completamente oculto bajo el dominante, por tanto la selección solo puede eliminar este alelo recesivo en homocigosis.
 Esto quiere decir que en las enfermedades raras, solo aparecen en pocos casos, porque son alelos recesivos que están en muy baja presencia en las poblaciones y por ello cuesta mucho encontrar homociogosis recesiva.
 Que estas enfermedades puedan seguir existiendo pese a la eliminación de la selección se debe a la mutación, que se está dando continuamente.
- Hablamos entonces de frecuencia de equilibrio:  Si el alelo no es del todo recesivo, sí que se muestra parte de su influencia y por tanto la selección lo eliminará antes, ya que tendrá en cuenta a los homozigotos recesivos y a parte a los heterocigotos.
Estos aspectos indican que el polimorfismo se considera cuando la frecuencia de alelo poco frecuente tiene una frecuencia mayor del 1 %, ya que sino lo que consideramos que pasa es que van dando mutaciones y que por ello de vez en cuando aparece pero no de una forma importante.
Hay alelos muy deletéreos que no se eliminan y que permanecen en la población.
- Aunque estén en bajas frecuencias, estos están por recurrencia de la mutación o por polimorfismo - Si no se puede explicar el equilibrio-migración, hablamos de polimorfismo, si podemos explicarlo, entonces hablamos de monomorfismo.
Por Hardy-Weinberg  (AAp2 + 2Aapq + aaq2): - Si h = 0, es que a e muy pequeño y por tanto completamente recesivo.
- Si q es pequeña, la frecuencia de homozogosis es pequeña y por tanto la eficiencia biológica será menor  la selección acaba eliminando estos alelos.
LASTRE MUTACIONAL: Si la mutación introduce alelos con efecto negativo  es un malgasto del coste energético.
- Si un locus tiene variación genética que da a homocigotos recesivos se darán muertes por causa biológica a causa de la carga genética.
- Por ello se dan muchas enfermedades raras, que se mantienen en las poblaciones por equilibrio entre la mutación y la eliminación por la selección. Este equilibrio depende en si es recesivo o solo es parcialmente recesivo. Esto acaba creando un lastre en las poblaciones.
 Parte de la mortalidad no es aleatoria, sino que puede depender de al genotipo que viene descrito por los alelos, por lo que hay selección de los individuos.
Ejemplo  se da cuando hay variantes relevantes, como pueden ser la anemia falciforme con la malaria.
a) Anemia falciforme  es recesivo para el heterocigoto.
b) Malaria  es un alelo dominante, ya que los que presentan la anemia están protegidos contra la malaria c) Por tanto sobre el fitness decimos que este alelo es sobredominante.
LASTRE SEGREGACIONAL: - El lastre de las muertes no se puede evitar, porque el genotipo más favorable es el heterocigoto y el ser heterocigoto no se puede fijar, porque al unir a dos homocigotos en la descendencia es muy probable que salgan homocigotos para ambos alelos.
- Mantener un polimorfismo por heterocigotos supone un lastre, entonces los polimorfismo se pueden explicar cómo: a) Escuela clásica  que la mayor parte de los individuos de las poblaciones son de genotipo homozigoto salvaje y que las variaciones genéticas se introduce por mutaciones recurrentes, que elimina el alelo recesivo por la selección.
b) La escuela equilibriadora noeclásica  dice que hay mucho polimorfismo genético.
MEDIDA DE LA VARIACIÓN GENÉTICA: Con las técnicas de estimulación para la variación genética se ha podido ver: Cuantificación de la población: Polimorfismo a nivel de DNA: - RFLPs - Microsatélites - Secuencias de DNA Polimorfismo proteico - Con la electroforesis se vio que la frecuencia del polimorfismo es bastante elevada, ya que muchos están segregando para alelos que mantienen en las poblaciones como polimorfismos.
- Normalmente en las poblaciones solo hay un cambio cada muchos nucleótidos.
- Si cada polimorfismo se mantiene por heterosis tenemos un problema, ya que se genera un lastre generacional, entonces si todo el polimorfismo es por heterosis, hay que ir multiplicando el lastre por cada uno de los locus, por tanto el % de gasto genético y el lastre genético sería muy elevado.
-  AAàp2  ASà2pq  SSàq2  H (locus) = 1- (p2-q2)  Hi = 1- 2 Porque hay tantos polimorfismos? La selección favorece la coexistencia de 2 alelos, pero por ello la población tiene que pagar un coste por mantenerse adaptada.
Coalescencia  otra forma de ver el haplotipo ancestral.
 Experimento  la tasa de substitución de aminoácidos de proteínas es constante.
Comparando las diferentes especies, podemos saber el tiempo de divergencia de estos . El número de secuencias aminoacídicas se correlaciona con la distancia de las diferentes especies.
El problema que surge para estudiar cómo se mantiene la variabilidad. Tenemos que saber cuales son las fuerzas que se aplican en esta variación. Las fuerzas son las siguientes: a) Selección natural b) Mutación  que introduce la variabilidad genética c) Migración  no todas las poblaciones de una especie tienen exactamente el mismo efecto, en función de la zona geográfica en la que este.
d) Deriva genética  que las frecuencias alélicas puedan variar como fluctuaciones aleatorias.
Es un proceso aleatorio. Este puede hacer que las frecuencias simplemente varíen al azar, en que los gametos se van uniendo formando organismos diploides. Por tanto en poblaciones pequeñas la deriva genética puede ser importante, porque las frecuencias alélicas pueden cambiar de generación en generación.
 La deriva hace que la diversidad se pierda.
 Se pierde variabilidad genética, la heterocidad se pierde.
 Si no hay fluctuación  se fijará uno de los alelos.
 La relación entre cómo afecta la deriva genética y el tamaño de la población es lineal.
La paradoja de Motoo Kimura  dio a conocer la teoría neutra de la evolución moléculas  dice que la mayor parte de la variación genéticas no tienen efecto sobre la eficacia biológica, son neutras y se mantienen en las poblaciones por las fluctuaciones de la deriva genética.
- Se creía que el genotipo optimo era el heterozigoto.
- Podemos detectar variantes genéticas, pero que estas sean igualmente funcionales y por tanto se considera que es una variación neutra.
- De los posibles factores que cambian las frecuencias alélicas que causan variación, kimura destacaba la deriva genética:  Deriva genética  fluctuación de las frecuencias génicas por causas estadísticas. Por tanto no es más que el mostreo aleatorio de gametos a lo largo de las generaciones.
 Cada individuo diploide se forma por unión de dos gametos al zar, en un lugar en que hay varias probabilidades para diferentes frecuencias alélicas.
 El proceso acaba cuando toda la generación acaba mostrando un genotipo de un tipo o del otro, sin que haya heterozigosis. Esto se da porque se acaba fijando solo uno de los alelos.
 Por tanto este proceso de deriva si se repite en muchas generaciones acabamos fijamos un alelo con la frecuencias de p o q en función del alelo que se fija.
 Es un proceso sin memoria  La deriva afecta más a las poblaciones pequeñas, porque la probabilidad estima que para una muestra grande cuesta más de perder un carácter.
- Para Kimura el polimorfismo es un estado transitorio.
 Surge una mutación neutra, por tanto surge un gameto con frecuencia alélica de ½ N (todos los gametos solo hay uno con mutación), por lo que la tasa de mutación es muy baja.
Por eso la probabilidad de que esta mutación se pierda es muy grande.
 La mayor parte de las veces la mayoría de las mutaciones neutras se van a perder por deriva.
 En otras ocasiones por efecto aleatorio puede aumentan de frecuencia hasta quedar fijada.
Por tanto la probabilidad que tiene una mutación de fijarse es de ½ N (igual que la que tiene de perderse).
 Los polimorfismos son estados transitorios y la mayoría de las mutaciones son neutras.
Por tanto la teoría molecular de la evolución molecular: - Se pregunta cuál es la tasa de mutación? - Hay una tasa de sustitución constante de aminoácidos de las proteínas, que genera un reloj molecular que hace que se vayan acumulando cambios a medida que avanzamos en evolución.
- Kimura propuso: a) K  rango de mutaciones por sustitución por generación.
b) 2Nu0  es el número de mutaciones nuevas introducidas neutras por generación en la población.
c) V  probabilidad con la que se fija un alelo mutante que ha surgido de manera aleatoria  1/2 N.
 Si suponemos que cada mutación es única, entonces el número de mutaciones concretas para cada nucleótido es 2Nu0  Las mutaciones aminoacidicas suceden porque por casualidad se modifican aminoácidos de una estructura u otra.
 Por tanto la tasa de mutación (k) es el número de nuevas mutaciones por cada generación en función de la probabilidad que tiene esta mutación en fijarse.
EVOLUCIÓN POR DERIVA GENÉTICA: - Las frecuencias del alelo o aplotipo fluctúan al azar dentro de una población, y eventualmente uno u otro alelo se acaba fijando.
 Por lo tanto, la variación genética en un locus descensos y es el tiempo perdido.
 Como la frecuencia de uno de los alelos se aproxima a 1, la frecuencia de heterocigotos, H ~ 2p (1 - p), disminuye.
 La tasa de disminución de la heterocigosidad se utiliza a menudo como una medida de la velocidad de deriva genética dentro de una población.
- En cualquier momento, la probabilidad de fijación de un alelo es igual a su frecuencia en ese momento, y no se ve afectada o predicha por su historia anterior de cambio en la frecuencia  Por lo tanto, se espera que las poblaciones con la misma frecuencia inicial alelo (p) divergen, y una proporción p de las poblaciones queden fijados para ese alelo. Una proporción 1 - p de la población se vuelve fija para los alelos alternativos.
- Si un alelo solo ha surgido por mutación, y está representado por sólo una de las copias de los genes 2N en la población, su frecuencia es:  p = 1 / 2N  Y su probabilidad de llegar a p ~ 1.
- Claramente, es más probable que se fije en una población pequeña que en una población grande.
- Por otra parte, si se presenta la misma mutación en cada uno de muchas monedas de diez centavos, cada uno de tamaño N, la mutación debe finalmente ser fijado en una proporción 1 / (2N) de los demás. Del mismo modo, todas las nuevas mutaciones (en todos los loci) que se presentan en una población, una proporción 1 / (2N) deben ser fijadas con el tiempo.
- En una población diploide, el tiempo medio para la fijación de un alelo neutral recién surgido que llega a fijarse en las generaciones 4N, en promedio. Eso es mucho tiempo si la población tamaño (N) es grande.
...