Tema 14 Gentica de Poblaciones Poblacin mendeliana Equilibrio

Tema 14: Genética de Poblaciones Población mendeliana Equilibrio Hardy-Weinberg Dr. Antonio Barbadilla 1 Tema 14: Genética Poblaciones I 1

Tema 14: Genética de Poblaciones I: La revolución darwiniana, el equilibrio de Hardy. Weinberg y sistemas de apareamiento Puntos principales a tratar: • La revolución darwiniana: el pensamiento poblacional • La variación genética y sus estimación • Población mendeliana • Apareamiento aleatorio y ley de Hardy-Weinberg • Apareamiento no aleatorio • Apareamiento clasificado • Endogamia Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 2

EL PARADIGMA POBLACIONAL: la variación en el seno de las poblaciones es la materia prima de la evolución Dr. Antonio Barbadilla 3

Evolución desde la perspectiva poblacional: Es el cambio acumulativo en la composición genética de las poblaciones Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 4

Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución Theodosious Dobzhansky Nada tiene sentido en evolución si no es a la luz de la genética de poblaciones Dr. Antonio Barbadilla Michael Lynch Tema 14: Genética Poblaciones I 5

La problemática de la genética de poblaciones es la descripción y explicación de la variación genética dentro y entre poblaciones Theodosious Dobzhansky Dr. Antonio Barbadilla 6

Población mendeliana: Conjunto de individuos intercruzables que comparten un acervo genético común Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 7

• Variación genética o polimorfismo genético: existencia en una población de dos o más formas alélicas en frecuencias apreciables • Frecuencia génica o alélica (unidad básica de evolución): f(A) proporción de un alelo dado en la población Gen con alelos A y a p = f(A) A a q = f(a) Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 8

La Genética de Poblaciones es una Teoría de Fuerzas Factores que cambian las frecuencias génicas en las poblaciones Migración Deriva genética p = f(A) Mutación Dr. Antonio Barbadilla Selección natural Tema 14: Genética Poblaciones I 9

La lucha por la medida de la variación genética Antes de los 60: Polimorfismo morfológico e inmunológico (grupos sanguíneos: AB 0, Rh, NM, . . . 40 en humanos) 1 2 60 -70 80 -90 • Electropheretic • Polimorfismo variation proteico (alozímico) • Nucleotides sequences Electroforesis de proteínas en gel (Lewontin & Hubby 1966; Harris 1966) Dr. Antonio Barbadilla • Polimorfismos en el nivel del DNA Microsatélites Secuencias de DNA 3 2000 • Genomes

Polimorfismos de DNA Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 11

Polimorfismos de DNA SNPs Single Nucleotide Polymorphism AGAGTTCTGCTCG AGAGTTATGCGCG Secuencia 1 Secuencia 2 Secuencia 3 acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag acgtagcatcgtatgcgttagacggggtggtagcaccagtacag acgtagcatcgtatgcgttagacggcggggtagcaccagtacag Secuencia Secuencia acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag 4 5 6 7 8 9 Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 12

Medidas de la diversidad genética Ejemplo: Estudio electroforético de la enzima glucosa fosfato isomerasa en una población de ratones • Frecuencia genotípica f(FF) = 4 / 16 • Frecuencia alélica o génica 4 + (1/2) 7 p^ = f(F) = Dr. Antonio Barbadilla • Heterocigosidad f(FS) = 7 /16 = 0, 469 f(SS) = 5/16 q^ = 1 - p^ = 0, 531 16 ^ H Tema 14: Genética Poblaciones I = 7/16 = 0, 4375 13

Frecuencias genotípicas y alélicas para el locus del grupo sanguíneo MN en varias poblaciones humanas Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 14

Supuestos ley del equilibrio de Hardy-Weinberg (1908) Relaciona las frecuencias alélicas y genotípicas en una población mendeliana bajo una serie de supuestos ideales G. H. Hardy W. Weinberg Generaciones discretas y no solapantes Apareamiento aleatorio Tamaño de población infinito No mutación, no migración entre poblaciones No diferencias en eficacia biológica (selectivas) entre los distintos genotipos Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 15

Los supuestos HW implican una unión aleatoria de los alelos para formar genotipos Esperma p A Frecuencias alélicas A p a q AA p 2 Aa pq aa q 2 q a Huevos Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 16

Demostración de la ley de Hardy-Weinberg Frecuencias genotípicas generación inicial P = f(AA) Q = f(Aa) R = f(aa) Frecuencias genotípicas siguiente generación Dr. Antonio Barbadilla P’ Q’ P’ = P 2 + 2 PQ/2 + Q 2/4 = (P + Q/2)2 = p 2 Igualmente se demuestra que Q’ =I 2 pq y R’ = q 2 Tema 17: Genética Poblaciones R’ 17

Ley del equilibrio de Hardy-Weinberg Consecuencias de los supuestos: • Reducción de la dimensionalidad de una población. Conociendo las frecuencias alélicas podemos predecir las genotípicas • Equilibrio alélico y genotípico. • Las frecuencias alélicas no cambian de generación en generación (equilibrio alélico) • Las frecuencias genotípicas no cambian de generación en generación (equilibrio genotípico). Después de una generación de apareamiento aleatorio, se alcanzan las frecuencias genotípicas de equilibrio • Sistema conservativo, análogo al principio de inercia. Solución al problema de cómo se conserva la variación genética • Modelo nulo por excelencia: Aunque las desviaciones son difíciles de detectar, cualquier desviación es una indicación de que algo pasa en la población Dr. Antonio Barbadilla 18

0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 1, 0 Frecuencia Gráfico de p 2, 2 pq y q 2 (aa) p 2 (AA) 2 pq (Aa) 0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 1, 0 p = f(A) Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 19

Prueba de ajuste a Hardy-Weinberg Frecuencia alélica M = 6611/12258 = 0, 53932 = p Frecuencia alélica N = 5647/12258 = 0, 46068 = q Frecuencia esperada Número esperada (Frecuencia x 6129) p 2 = 0, 2908 2 pq = 0, 4969 q 2 = 0, 2122 1, 000 1782, 7 3045, 6 1300, 7 6129 Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 20

Generalización del Equilibrio de Hardy-Weinberg • Dominancia Se puede estimar las frecuencias alélicas si suponemos que la población está en equilibrio Hardy-Weinberg. Ej. Individuos con fenotipo Rh+ 85%. Si suponemos H-W la frecuencia del alelo Rh+ es del 85. 8% • Múltiples alelos Ejemplo, 3 alelos con frecuencias p, q y r. Las frecuencias genotípicas son las que resultan de las expansión (p+q+r)2 = p 2 + 2 pq + 2 pr + q 2 + 2 qr + r 2 • Un gen ligado al X A 1 Dr. Antonio Barbadilla P 2 A 1 A 2 A 2 A 1 A 2 2 pq p q q 2 Tema 14: Genética Poblaciones I 21

Desviaciones del apareamiento aleatorio • Apareamiento clasificado: los distintos fenotipos no se aparean al azar • positivo: tendencia a aparearse con fenotipos semejantes (altura, color de piel, . . . ) • negativo: tendencia a aparearse con fenotipos opuestos • Endogamia: cuando el cruce entre parientes es más común de lo que se espera por azar (exogamia es el concepto opuesto) Diferencias entre ambos conceptos: el apareamiento clasificado afecta a los fenotipos preferidos, mientras que la endogamia afecta a todo el Tema 14: Genética Poblaciones I 22 genoma Dr. Antonio Barbadilla

Consecuencias de las desviaciones del apareamiento aleatorio • Desviación de las frecuencias genotípicas de las esperadas por Hardy-Weinberg • Mayor homocigosidad: apareamiento clasificado positivo y endogamia • Mayor heterocigosidad: apareamiento clasificado negativo • No cambio en las frecuencias alélicas Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 23

La Genética de Poblaciones es una Teoría de Fuerzas Factores que cambian las frecuencias génicas en las poblaciones Migración Deriva genética p = f(A) Mutación Dr. Antonio Barbadilla Selección natural

Efectos de las fuerzas evolutivas sobre la variación dentro y entre poblaciones Deriva genética Migración p = f(A) Mutación Selección natural Dr. Antonio Barbadilla 25

Conceptos fundamentales Links de interés q Lecturas: ¿Qué es la GP? q Web de genética de poblaciones (A. Barbadilla) q www. oege. org/software/hwe-mr-calc. shtml Factors changing gene frequencies in populations Genetic Drift Migration p = f(A) Mutation Natural Selection Dr. Antonio Barbadilla Tema 14: Genética Poblaciones I 26