Deriva génica, Hardy-Weinberg y especiación

¿Qué mueve las frecuencias y qué parte a la especie?

Un alelo es una variante de un gen, en el mismo lugar de cromosomas homólogos. Qué cuenta como alelo en un individuo está en qué es un alelo en el individuo. En una población, la evolución de ese gen se ve cuando cambia su frecuencia. Si la población está en equilibrio de Hardy-Weinberg para el gen, no evoluciona en ese gen: las frecuencias se quedan iguales de generación en generación, y también cumplen la ecuación. ^{6 1}

La ecuación, en el video, sale de que p más q es 1 cuando solo hay dos alelos. p es la frecuencia del dominante y q la del recesivo. Entonces:

$$p^{2} + 2pq + q^{2} = 1$$

p al cuadrado es la fracción homocigota dominante. 2pq es la heterocigota. q al cuadrado es la homocigota recesiva. En el ejemplo del video, si q al cuadrado es 0.09, q es 0.3 y p es 0.7. Aquí vas a usar otro número, para no memorizar ese caso. ²

Hay cinco supuestos para que el equilibrio se mantenga: no hay mutación, el apareamiento es al azar, no hay flujo de genes, la población es infinita y no hay selección. Cada mecanismo de evolución es una violación de uno de esos supuestos. Mutación. Apareamiento no aleatorio. Flujo génico. Tamaño finito, que es la deriva. Selección natural. La selección, frente al uso y el desuso, está en la selección natural frente al uso y el desuso. ¹

La deriva génica cambia las frecuencias por azar, un error de muestreo al elegir qué alelos pasan. Ocurre en toda población que no sea infinita, y pega más fuerte si la población es chica. Puede perder alelos, incluso uno beneficioso, y puede fijar otro al 100 por ciento. Dos formas con nombre: el cuello de botella, cuando un desastre deja viva solo una parte, y el efecto fundador, cuando un grupo chico se separa y funda una colonia. ³

La especiación parte una especie ancestral en dos o más descendientes, genéticamente distintas, que ya no pueden reproducirse entre sí. En la alopátrica, la separación es geográfica: una cordillera, un río, o que unos pocos se muden a otro lugar. Aislados, divergen por selección, que puede favorecer cosas distintas en cada ambiente, y por deriva. En la simpátrica no hay esa separación geográfica. OpenStax añade un camino simpátrico: errores en la meiosis que dejan gametos con cromosomas de más, la poliploidía. La autopoliploidía ocurre dentro de una especie. La alopoliploidía, entre especies cercanas. Dos modelos de ritmo: cambio lento, o cambio rápido de una generación parental a una especie nueva. Los dos siguen patrones de selección natural. ^{4 5}

Ideas clave

• Equilibrio: frecuencias quietas. Cinco supuestos: sin mutación, apareamiento al azar, sin flujo, población infinita, sin selección. ¹
• La ecuación con dos alelos. p más q es 1. Los genotipos suman p al cuadrado, 2pq y q al cuadrado. ²
• Deriva es azar. Más fuerte en poblaciones chicas. Cuello de botella y fundador son dos modos de achicar el grupo. ³
• Alopátrica: hay barrera. El aislamiento geográfico permite divergencia. Simpátrica: mismo hábitat. ^{4 5}
• Poliploidía puede especiar sin mudanza. Autopoliploidía en una especie. Alopoliploidía entre especies cercanas. ⁵

Ejemplos resueltos

Un recesivo que es la cuarta parte

En una población en equilibrio, el 25 por ciento de los individuos muestra el fenotipo recesivo. Hay dos alelos. ¿Cuánto valen q y p, y qué fracción esperas heterocigota?

1. El fenotipo recesivo es q al cuadrado. 25 por ciento es 0.25. ²
2. q es la raíz de 0.25, o sea 0.5. Como p más q es 1, p también es 0.5. ²
3. Los heterocigotos son 2pq, o sea 2 por 0.5 por 0.5, que da 0.5. La mitad de la población.
4. Esto solo vale si el equilibrio se cumple. Si hay selección, las frecuencias no se quedan para que la ecuación describa a la generación siguiente. ¹

Doce lagartijas en un islote

Una barrera de agua deja a doce lagartijas en un islote. El resto de la especie sigue en la costa. En el islote, un alelo poco común queda en la mayoría, sin que ese alelo ayude a sobrevivir. Años después, las dos orillas ya no se cruzan. Nombra los dos procesos. No los juntes en uno.

1. El grupo chico que funda la población del islote es un efecto fundador, un tipo de deriva. El alelo subió por el muestreo, no porque fuera el más apto. ³
2. La separación por el agua es geográfica. Si a partir de ahí se vuelven especies que no se cruzan, el camino es especiación alopátrica. ⁴
3. La divergencia puede seguir por deriva y por selección, si cada orilla favorece otra cosa. ⁴
4. No es simpátrica: no comparten hábitat. Y no es poliploidía: nadie duplicó cromosomas en el relato. ⁵

Errores comunes

Llamas deriva a la selección. La deriva no mira si el rasgo conviene. Puede fijar uno malo o perder uno bueno. ³

Olvidas un supuesto y crees que "población grande" basta para el equilibrio. También hacen falta el azar en el apareamiento, la ausencia de mutación, de flujo y de selección. ¹

Confundes alopátrica con simpátrica. Si hay mapa partido, alopátrica. Si siguen en el mismo lugar, simpátrica. ⁴

Y sacas q como si fuera el porcentaje recesivo, sin la raíz. Si el recesivo es 0.25, q no es 0.25. q al cuadrado es 0.25. ²

Cómo lo pregunta el examen

Si el enunciado dice azar, población chica, desastre o colonia, es deriva. Si da un porcentaje recesivo y pide la frecuencia del alelo, es Hardy-Weinberg: raíz, y p es lo que falta para 1. Si un río o una isla impide el cruce y al final hay dos especies, es especiación alopátrica.

Resumen

• En equilibrio de Hardy-Weinberg las frecuencias no cambian, y hacen falta cinco supuestos.
• Con dos alelos, p más q es 1, y los genotipos son p al cuadrado, 2pq y q al cuadrado.
• La deriva cambia frecuencias por azar y pesa más en poblaciones pequeñas.
• El cuello de botella y el efecto fundador achican el grupo de formas distintas.
• La especiación alopátrica usa una barrera geográfica. La simpátrica, no.