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32.4:

La deriva genética

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Genetic Drift

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Un concepto erróneo general sobre la evolución es que requiere una selección natural para ocurrir. Sin embargo, no siempre es así. La deriva genética es el mecanismo por el cual la evolución sucede sin selección natural. Se define como un cambio en la frecuencia alela de una población debido al azar. Para visualizar esto, tomemos una población de jirafas como ejemplo e imaginemos sus alelos color bronce y marrón representados por estas canicas de dos colores diferentes. Aquí asumiremos que cada color en el comienzo es igual de abundante. Si comenzaramos una nueva generación de esta población necesitaríamos críar pares de individuos y entonces elegir de cuatro alelos por par. Si elegimos una pareja repoductora al azar, entonces tendríamos dos canicas de cada color. Sin embargo, solo por azar, algunos pares tendrán canicas de un solo color o tres canicas de un color y una del otro. Estas desviaciones del azar en múltiples parejas podría significar que la próxima generación ya no tendrá una mezcla igual de cada alelo. Es esta variación de frecuencias relativas de alelos a través del tiempo lo que define la deriva genética. Algunas formas de deriva genética pueden cambiar drásticamente las frecuencias de alelos. El efecto cuello de botella y el efecto fundador son dos ejemplos de deriva genética extrema. El efecto cuello de botella sucede cuando el tamaño de una población se reduce significativamente por una generación o más. Esto se puede explicar con una metáfora, una botella que contiene canicas de diferentes colores, es decir, diferentes alelos. Cuando se da vuelta la botella se forma un suceso llamado “cuello de botella” unas pocas canicas caen al azar. Este grupo de canicas, que es la población sobreviviente, pronto crea una nueva población, la cual probablemente no sea representativa de la población original. La nueva población demuestra una reducción significativa en su diversidad genética, lo cual es una deriva genética extrema. Eventos como los desastres naturales y el exceso de cacería pueden causar un efecto cuello de botella. Las poblaciones que son lo suficientemente grandes por lo general pueden resistir estos eventos sin una pérdida dramática de diversidad. Sin embargo, las poblaciones pequeñas pueden interrumpirse por generaciones o incluso para siempre. En el segundo tipo de deriva genética extrema, el efecto fundador, pequeños segmentos de una población se reubican y se aislan, así se crean nuevas “poblaciones fundadoras”. Los resultados son reminiscentes del efecto cuello de botella. Las nuevas poblaciones probablemente no sean representativas de la población original porque tienen menos diversidad genética. Por lo tanto, a diferencia de la evolución adaptiva, donde la frecuencia de alelos cambia para elegir rasgos que son apropiados para el ambiente, como las mariquitas con una mayor cantidad de melanina que sobreviven mejor en climas más fríos debido a una habilidad aumentada para absorber el calor, la deriva genética representa un tipo de evolución que se debe por completo al cambio estocástico. Por ejemplo, la ausencia de una sección de la población debido a un evento catastrófico o la migración.

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La deriva genética

La selección natural, probablemente el mecanismo evolutivo más conocido, aumenta la prevalencia de rasgos que mejoran la supervivencia y la reproducción. Sin embargo, la evolución no se limita a propagar rasgos favorables, ni siempre beneficia a las poblaciones.

La vida no es justa. Un ciervo pastando contento en un campo puede hacer que su comida se corte trágicamente por un rayo. Si la cierva condenada es una de los tres únicos en la población, se pierde 1/3 del acervo genético de la población. Acontecimientos aleatorios como este pueden afectar indeleblemente a una población, a veces durante generaciones. Este mecanismo evolutivo se llama deriva genética.

La deriva genética es un cambio en las frecuencias de los alelos de la población debido a acontecimientos fortuitos. Los alelos son las variaciones de un gen, y su frecuencia es la porción, o el porcentaje, de la población con ese alelo. La deriva genética puede alterar las frecuencias de los alelos ventajosos, neutros y dañinos por igual.

La deriva genética no afecta dramáticamente a poblaciones suficientemente grandes; esto se debe a que no ocurre aisladamente, sino junto a otros mecanismos evolutivos, como la selección natural. En poblaciones grandes, se pueden perder muchos individuos, y el acervo genético restante sigue siendo lo suficientemente diverso como para que la selección natural actúe.

Sin embargo, la deriva genética puede reducir drásticamente la diversidad genética en poblaciones pequeñas, creando un error de muestreo. Se produce un error de muestreo cuando una muestra no es representativa de la población de la que se deriva. Cuando se elimina una parte de una población, los miembros restantes pueden representar sólo una fracción de la diversidad genética de la población original. Las muestras más grandes suelen ser más representativas, por lo que los científicos maximizan el tamaño de la muestra para sus experimentos.

Dos ejemplos extremos de deriva genética son el efecto de cuello de botella, causado por acontecimientos catastróficos, como los desastres naturales, y el efecto fundador, resultado de la colonización. En ambos casos, las poblaciones más pequeñas derivadas de las más grandes crean un error de muestreo que conduce a la evolución, a veces a partir de los rasgos menos favorables.

Suggested Reading

Andrews, C. A. (2010) Natural Selection, Genetic Drift, and Gene Flow Do Not Act in Isolation in Natural Populations. Nature Education Knowledge. 3(10):5. [Source]

Pray, L. (2008) Genetic drift: bottleneck effect and the case of the bearded vulture. Nature Education. 1(1):61. [Source]