GENTICA Y CONSERVACIN Gentica y Conservacin Contenido La

GENÉTICA Y CONSERVACIÓN

Genética y Conservación Contenido: La importancia de la Variabilidad genética Fuerzas que actúan sobre la variabilidad genética Para que se usa la genética en conservación Que marcadores utilizar

PERDIDA DE ESPECIES PERDIDA DE INFORMAIÓN GENETICA

POBLACIONES FREGMENTACION POBLACIONES PEQUEÑAS REDUCCIÓN DE NIVELES DE VARIBILIDA GENETICA

Variabilidad en individuos La contribución tanto de la genética como la del ambiente, crean una gran diversidad de formas y funciones en individuos de todas las especies, denominada Variabilidad genética

Variabilidad de individuos 1º la diversidad genética heredable es la base para el cambio evolutivo y es esencial para que la selección natural opere 2º el nivel individuo es el nivel donde los problemas genéticos como la endogamia ocurre. 3º el conocimiento de los genomas de los individuos es importante para programas en cautiverio.

La Variabilidad Genética El total de la diversidad o variabilidad genética de una especies existe en tres niveles fundamentales Ø Ø Ø la variabilidad en individuos (heterocigosidad) la variabilidad entre individuos de una población la variabilidad entre poblaciones.

Niveles de variabilidad Variabilidad entre individuos Entre poblaciones En metapoblaciones

Variabilidad entre individuos - La variabilidad entre individuos o la variabilidad en la población, consiste en todos los tipos de alelos presentes y su frecuencia relativa entre todos los miembros de la población estudiada, es decir su Pool de genes. - La frecuencia genética en una población cambia con el tiempo, generalmente, debido a la mutación, la selección natural y procesos como la deriva genética, cambios en el tamaño de la población, emigración o inmigración, entre otros. Son estos cambios en las frecuencias genéticas, y en especial la pérdida de alelos, los que concierne a los conservacionistas.

Variabilidad entre poblaciones - Generalmente existen diferencias genéticas entre poblaciones que se encuentran en diferentes lugares. Estas diferencias genéticas geográficas son muy importantes para la diversidad genética total.

Variabilidad en metapoblaciones - Las poblaciones no suelen ser independientes, sino que están interconectadas por medio de un flujo genético constante. cada población puede ser considerada entonces de pertenecer a una gran metapoblación. En cada generación, existe una probabilidad de que una población individual pueda extinguirse y luego ser recolonizada. - Las metapoblaciones pueden tener efectos importantes en los niveles de variabilidad genética dentro de una población y entre distintas poblaciones. En general, una metapoblación pierde variabilidad genética a un ritmo más acelerado que una población única pero de gran tamaño.

Medición la variabilidad genética Dentro de las poblaciones: - heterocigocidad - proporción de loci polimórficos - diversidad nucelotídica - diversidad de haplotipos - número de nucleótidos variables Entre poblaciones: - proporción de alelos únicos y compartidos - diferencias en las proporciones alélicas - divergencia media entre las secuencias

La importancia de la Variabilidad Genética A largo plazo: la tasa de cambio evolutivo es proporcional variabilidad genética. a la A corto plazo: la variabilidad genética a menudo esta correlacionada con la aptitud (fitness).

Fuentes de varibilidad Mutación Recombinación

Fuerzas que actúan sobre la Variación Genética Mutación Deriva genética Flujo genético Depresión por endogamia Depresión por exogamia Selección natural

Mutación - Mayor fuente de variabilidad genética: ocurren por medio de errores en la replicación en una secuencia nucleotídica o alguna otra alteración del genoma, alterando la secuencia de ADN y por tanto introducen nuevas variantes. - Alta tasa de mutación implica un mayor potencial de adaptación en el caso de un cambio ambiental, pues permite explorar más variantes genéticas, aumentando la probabilidad de obtener la variante adecuada necesaria para adaptarse al reto ambiental. A su vez, una alta tasa de mutación aumenta el número de mutaciones perjudiciales o deletéreas de los individuos, haciéndolos menos adaptados, y aumentando la probabilidad de extinción de la especie. Cada especie tiene un tasa de mutación propia. - La mayoría de las mutaciones son selectivamente neutrales, es decir, no tiene efecto en el fitness de un individuo. Sin embargo, muchas mutaciones que afectan el fitness y son deletéreas.

Mutación - Importantes para la conservación porque la probabilidad de extinción puede ser afectada por la acumulación de mutaciones deletéreas. Aun cuando exista una tasa de mutación muy baja, si la población es reducida y permanece así por mucho tiempo, las mutaciones pueden acumularse, aumentar su frecuencia y expresarse en la población. - La probabilidad de "fijación" de mutaciones deletéreas, en donde todos los individuos de una población son homocigotas para esa mutación) decrece en poblaciones grandes. Una mutación recesiva puede fijarse por medio de la endogamia. - En poblaciones cerradas con menos de 100 individuos, se espera que se desarrollen mutaciones deletéreas en unas pocas cuantas generaciones. Debido a que la reducción en el fitness se deberá a la fijación de estas mutaciones, esto puede ser irreversible si la población se mantiene cerrada a inmigración. Las especies de aves y mamíferos con baja tasa de nacimiento, pueden ser especialmente susceptibles.

Deriva genética - La deriva genética es una fluctuación al azar en la frecuencias de genes en el tiempo. El resultado de la deriva suele ser la pérdida de variabilidad genética. - Conlleva a una perdida de variación de forma rápida, y por ello, es un tema importante para la conservación de poblaciones reducidas. - La dirección en la cual irá la deriva genética es al azar. Los alelos raros, son generalmente, los que desaparecen de una población. - La perdida de heterocigocidad también puede ser significativa por causa de la deriva genética, dependiendo en el tamaño poblacional. - Cuando ocurre el fenómeno poblacional de "cuello de botella", que se refiere a una reducción significativa, normalmente del tamaño poblacional efectivo; la magnitud de la pérdida de variabilidad depende del tamaño de la población y de la tasa de crecimiento de la población luego de los cuellos de botella aceleran la deriva genética. - Se debe de evitar que una población se reduzca en gran medida y muchas veces, los programas de conservación deben evitar trabajar con este tipo de población, a menos que la población sean especies que son el foco de conservación, como especies aisladas y endémicas.

- - Depresión por endogamia Se da a menudo en poblaciones pequeñas y aisladas, puede ocurrir tanto en cautiverio como en poblaciones naturales. No cambia las frecuencias alélicas, sino que aumenta la frecuencia de genotipos homocigoticos. Puede resultar en una reducción del fitness. En vertebrados superiores, se estima que existen unos 100 alelos deletéreos. Si estos alelos son expresados en una condición homocigota, pueden ser una causa en la reducción del fitness. Puede contribuir a la reducción en la eficiencia metabólica, tasa de crecimiento, fisiología reproductiva y la resistencia a enfermedades. - No todos los casos de endogamia son alarmantes. Es sabido que algunas poblaciones naturales, aparentemente, experimentan niveles bajos de endogamia por muchas generaciones, sin ningún efecto perjudicial. En estos casos, se cree que la endogamia actúa en forma lenta, como mecanismo para eliminar alelos recesivos deletreos en una población, por medio de la selección. - Una forma de evitar la endogamia es realizar lo contrario, la exogamia, también conocida como heterosis o vigor híbrido, , es decir introducir nuevos genes a un población. . La exogamia puede funcionar a fin de enmascarar los alelos recesivos deletéreos y aumentar la heterocigocidad.

Flujo genético - El flujo genético es el movimiento de los genes de una población a otra. El intercambio de individuos (y sus genes) entre poblaciones tiende a homogenizar la composición genética de las poblaciones. Las poblaciones que poseen alelos únicos, pueden debido al flujo genético, introducir estos alelos en otras poblaciones. - Mientras que la deriva genética tiende a crear diferencias en poblaciones separadas (aumentado la variabilidad genética entre poblaciones), el flujo genético reduce estas diferencias. Debido a que las poblaciones naturales tienden a reducirse y aislarse con la fragmentación de hábitat progresivo, documentar el grado de conectividad entre las poblaciones se ha vuelto un tema central en la Biología de la Conservación.

Selección natural La selección natural es reproducción diferencial de unas variantes genéticas o genotipos respecto de otros genotipos. proceso que resulta del cumplimiento de las tres condiciones: (1) variación fenotípica entre los individuos de una población, (2) supervivencia o reproducción diferencial asociada a la variación, y (3) herencia de la variación. - La selección puede ser dividida en tres componentes: selección de viabilidad, selección sexual y selección de fertilidad. Por ej. , la selección sexual puede influenciar las frecuencias genéticas en poblaciones en cautiverio o naturales, debido a la competencia entre machos reproductores. - La selección natural maximiza el éxito reproductivo en poblaciones natural por medio de una optimización del éxito reproductivo y de supervivencia. - tiene el potencial de eliminar alelos deletéreos de una población. Sin embargo, la habilidad de la selección para eliminar genotipos perjudiciales (y alelos deletéreos) puede no actuar en poblaciones pequeñas. -

Depresión por exogamia - Puede ocurrir de varias formas. Una de ellas, es cuando existe una reducción en el fitness o aptitud de híbridos debido a un "contaminación genética" , de genes adaptados a nivel local con genes de otra población que se desarrollo bajo otras condiciones ecológicas. Por ej. , si tenemos 2 genotipos: AA y BB que se desarrollaron y adaptaron a distintos ambientes, 1 y 2, respectivamente. AA tiene un fitness mayor en el ambiente 1 que el BB o el híbrido AB y BB tiene un fitness mayor en el ambiente 2. El híbrido AB no esta totalmente adaptado a ninguno de los 2 ambientes. La presencia de genotipos híbridos como consecuencia del flujo genético, dará como resultado una reducción del fitness de la población, ya que estos no están bien adaptados. - Otra es cuando existen incompatibilidades fisiológicas o bioquímicas entre genes que se desarrollaron en poblaciones y ambientes distintos. Las interacciones entre alelos en los loci (epistasis), afectan al fitness. Los organismos que se desarrollaron en contextos ambientales específicos, han desarrollaron genotipos coadaptados para este contexto. Si nuevos alelos son introducidos en una población, se puede esperar una reducción del fitness debido a incompatibilidades.

Para que se usa la Genética en Conservación Reducción del riesgo de extinción disminuyendo la endogamia y la pérdida de variabilidad Identificación de poblaciones de interés especial Reconocimiento de estructuras poblacionales Resolución de dudas taxonómicas Identificación de híbridos Muestreo no invasivo para análisis genético Selección de poblaciones para reintroducción Conocimiento de biología de una especie, como sistemas de apareamiento, identificación de sexo, estudios de paternidad, migración.

OBJETIVOS DE LA GENETICA E LA CONSERVCIÓN Ayuda a mantener los patrones naturales de diversidad genética Permite la preservación de la variabilidad genética para la evolución a través monitoreo y análisis

PAPEL DE LA GENETICA E LA CONSERVACION ü ü La diversidad genética está relacionada con la tasa de evolución La diversidad genética representa el nivel fundamental de la Biodiversidad La Genética es una guía para un manejo adecuado de poblaciones y especies La Genética de la conservación se centra en las poblaciones pequeñas y aisladas que tienden a perder la diversidad.

Que marcadores utilizar? -Exones -Intrones -Mini y microsatélites -ADN mitocondrial -Sexado

Exones Sirven para establecer diferencias entre especies, por ejemplo, para filogenias.

Intrones Son utilizados para establecer diferencias entre especies.

Mini y microsatélites Se usa mucho para identificación de diferencias entre individuos y para dinámica de poblaciones. No es bueno para comparar especies.

ADN mitocondrial Se utiliza para establecer variabilidad inter e intraespecífica y herencia uniparental.

Sexado Para determinar el sexo de individuos, es de gran interés para conocer la biología de una especie.