La ley de Hardy-Weinberg
La genética de poblaciones (también se le llama genética evolutiva) estudia cómo van cambiando las frecuencias de los alelos en las poblaciones de generación en generación para ver cómo se relaciona la herencia genética con la evolución de las especies.
La diversidad de fenotipos del caracol de huerta europeo
En esta introducción vas a ver algunos términos importantes que se utilizan en la genética de poblaciones:
El primero es el de poblaciones mendelianas. Las poblaciones mendelianas son el campo de estudio de la genética evolutiva, y se definen como un conjunto de individuos de la misma especie que pueden tener descendencia entre sí. Al ser de la misma especie, los individuos que las forman comparten la inmensa mayoría de su dotación genética, pero a la vez, como individuos que son, tienen diferencias individuales en su genotipo; a estas diferencias individuales en los genotipos las llaman variación genética o polimorfismo genético de una población.
La variación genética de una población, explicada en términos de genes, se traduce en que en las poblaciones existen dos o más alelos de algunos o todos los genes, y un individuo de la población puede ser portador de cualquiera de las formas de esos genes. A la proporción (también llamada frecuencia) con que aparece cada uno de los alelos de un gen con respecto a los otros en una población mendeliana se le llama frecuencia génica. Se representa como f(alelo).
Hay otro término importante en genética de poblaciones: poblaciones panmícticas. Las poblaciones panmícticas son las formadas por individuos de ambos sexos y en las que no hay apareamientos preferenciales. Todos los individuos de un sexo tienen la misma probabilidad de aparearse con un individuo del sexo contrario, por lo que todos los gametos de un sexo tienen la misma probabilidad de unirse a los del otro sexo.
Los orígenes de la genética de poblaciones se encuentran en los trabajos del matemático inglés Godfrey H. Hardy y del obstetra alemán Wilhelm Weinberg. En 1908 formularon, por separado, la ley de Hardy-Weinberg, que relaciona la frecuencia de aparición de los alelos con la de los genotipos en las poblaciones panmícticas. La ley que formularon dice así:
En una población de elevado número de individuos, con reproducción aleatoria entre ellos y sin que actúe ninguna fuerza evolutiva, las proporciones de los alelos de un gen se mantienen estables, generación tras generación.
Esta afirmación la explicaron en términos matemáticos:
Si en una población determinada existe un gen con dos alelos (A y a) y la proporción con que se presentan esos alelos es p y q respectivamente, entonces p + q = 1 (es decir, entre los individuos que portan el alelo A y los individuos que portan el alelo a suman el total de individuos de la población).
- p es la frecuencia del alelo A
- q es la frecuencia del alelo a
- p + q = 1
Si el apareamiento se produce de forma aleatoria y no se dan mutaciones, ni existe selección natural y el número de individuos de la población es elevado y constante, entonces en la siguiente generación la frecuencia de aparición de los tres genotipos AA, Aa y aa será p2, 2pq y q2, respectivamente.
La afirmación anterior se ve más clara con ayuda de un tablero de Punnet:
| Combinaciones posibles de un gen con dos alelos en una población panmíctica | A (p) | a (q) |
|---|---|---|
A (p) | AA (p2) | Aa (pq) |
a (q) | Aa (pq) | aa (q2) |
- p2 = frecuencia del genotipo AA
- 2pq = frecuencia del genotipo Aa
- q2 = frecuencia del genotipo aa
- p´= frecuencia de AA + ½ de la frecuencia de Aa
- p´= p2 + ½(2pq)
- p´= p(p + q)
- p´= p
- Y de la misma manera q´= q
Pero en la naturaleza nunca se cumplen las condiciones ideales para que se produzca este equilibrio. Actúan las fuerzas evolutivas, que son factores que alteran las frecuencias de los alelos y por tanto también las de los genotipos. Estas fuerzas evolutivas son:
Las fuerzas evolutivas
1.- Las mutaciones: Crean alelos nuevos a partir de alelos preexistentes.
2.- Las migraciones: Alteran las frecuencias de los alelos de una población al mezclarse sus individuos con los de otra población diferente.
3.- La deriva genética: Es un proceso aleatorio que permite el aumento de un alelo sobre otro en poblaciones pequeñas por un proceso puramente de azar al ser un muestreo pequeño. Si tenemos una población de 1000 individuos y uno tiene el alelo recesivo a la probabilidad de que ese alelo pase a la siguiente generación será diez veces menor que si la población es de 100 individuos; y 100 veces menor que si la población es de sólo 10 individuos.
4.- La selección natural: Es un proceso por el que un individuo que está mejor adaptado a un medio determinado se reproduce más y mejor, dejando más descendientes. Este parámetro se mide por el aumento de la cantidad de descendientes que una pareja de individuos es capaz de dejar a la siguiente generación.
5.- La falta de panmixia: Sucede cuando no todos los individuos reproductores de una población tienen las misma posibilidades para reproducirse, por la razón que sea. Por ejemplo, lo normal es que en los animales sólo se reproduzcan ciertos machos, los más fuertes, o más ágiles o de plumaje más vistoso, etc.
En los siguientes apartados vamos a ir repasando uno a uno los factores de la evolución, que hacen que las frecuencias de los alelos se aparten del equilibrio y se pueda producir la evolución de las especies.
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