Transcript Tema 17: Genética Poblaciones I

Tema 14:
Genética de Poblaciones
Población mendeliana
Equilibrio Hardy-Weinberg
Dr. Antonio Barbadilla
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Tema 14: Genética Poblaciones I
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Tema 14: Genética de Poblaciones I:
La revolución darwiniana, el equilibrio de HardyWeinberg 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
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EL PARADIGMA
POBLACIONAL:
la variación en el
seno de las
poblaciones es la
materia prima de
la evolución
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Evolución desde
la perspectiva
poblacional:
Es el cambio
acumulativo en la
composición
genética de las
poblaciones
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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
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La problemática de la genética
de poblaciones es la descripción
y explicación de la variación
genética dentro y entre
poblaciones
Theodosious Dobzhansky
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Población mendeliana:
Conjunto de individuos intercruzables que
comparten un acervo genético común
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•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 X, alelos A y a
p = f(A)
A
a
q = f(a)
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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
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Selección natural
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Antes de los 60: Polimorfismo morfológico e inmunológico (grupos sanguíneos: AB0, Rh,
NM,... 40 en humanos)
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•Polimorfismo
proteico (alozímico)
Electroforesis de
proteínas en gel
(Lewontin & Hubby
1966; Harris 1966)
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•Polimorfismos en el nivel del
DNA
Microsatélites
Secuencias de DNA
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Polimorfismos de DNA
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Polimorfismos de DNA
SNPs
Single Nucleotide Polymorphism
AGAGTTCTGCTC G
AG G GTTATG C G C G
Secuencia 11
Secuencia 22
Secuencia 33
Secuencia
Secuencia
Secuencia
Secuencia
Secuencia
Secuencia
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4
5
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7 7
88
9
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Medidas de la diversidad genética
Ejemplo: Estudio electroforético de la enzima glucosa fosfato isomerasa
en una población de ratones
Genotipo
F/F
F/S
S/S
Total
N. individuos
4
7
5
16
N. alelos F
8
7
0
15
N. alelos S
N. alelos F + S
0
8
7
14
10
10
17
32
•Frecuencia genotípica
f(FF) = 4 / 16
•Frecuencia alélica o génica
4 + (1/2) 7
p^ = f(F) =
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•Heterocigosidad
f(FS) = 7 /16
= 0,469
f(SS) = 5/16
q^ = 1 - p^ = 0,531
16
^
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H = 7/16
= 0,4375
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Frecuencias genotípicas y alélicas para el locus del grupo
sanguíneo MN en varias poblaciones humanas
Genotipo
Frecuencias
alélicas
Población
MM
MN
NN
p(M)
p(N)
Esquimal
0,835
0,156
0,009
0,913
0,087
Aborigen
Australia
Egipcia
0,024
0,304
0,672
0,176
0,824
0,278
0,489
0,233
0,523
0,477
Alemania
0,297
0,507
0,196
0,550
0,450
China
0,332
0,486
0,182
0,575
0,425
Nigeria
0,301
0,495
0,204
0,548
0,452
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Ley del equilibrio de Hardy-Weinberg
Considera como se relacionan las frecuencias alélicas
y genotípicas en una población mendeliana bajo una
serie de supuestos ideales
•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
G.H. Hardy
W. Weinberg
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Los supuestos implican una unión aleatoria de
los alelos para formar genotipos
Esperma
p
A
Frecuencias
alélicas
A
p
a
q
AA
p2
Aa
pq
Aa
pq
aa
q2
q
a
Huevos
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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
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Demostración de la
ley de Hardy-Weinberg
Frequencias
genotípicas
generación
Apareamiento
inicial
P = f(AA)
Q = f(Aa)
R = f(aa)
Frecuencia
apareamiento
AA
Aa
aa
AA x AA
P2
1
0
0
AA x Aa
2PQ
½
½
0
AA x aa
2PR
0
1
0
Aa x Aa
Q2
¼
½
¼
Aa x aa
2QR
0
½
½
aa x aa
R2
0
0
1
P’
Q’
R’
Totales próxima generación
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Frecuencia cigotos (progenie)
P’ = P2 + 2PQ/2 + Q2/4 = (P + Q/2)2 = p2
igualmente se Tema
demuestra
que Q’ = 2pq y R’ = q2
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0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
Frecuencia
Gráfico de p2, 2pq y q2.
q2 (aa)
p2 (AA)
2pq (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)
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Prueba de ajuste a Hardy-Weinberg
Genotipo
N. individuos
N. alelos M
N. alelos N
N. alelos M + N
MM
MN
NN
Total
1787
3574
0
3574
3037
3037
3037
6074
1305
0
2610
2610
6129
6611
5647
12258
Frecuencia alélica M = 6611/12258 = 0,53932 = p
Frecuencia alélica N = 5647/12258 = 0,46068 = q
Frecuencia esperada
Número esperada
(Frecuencia X 6129)
X 
2
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p2 = 0,2908 2pq = 0,4969 q2 = 0,2122 1,000
1782,7
(número
3045,6
1300,7
6129
observado  número esperado) 2
 0,04887
número esperado

 3,84
2
0 , 05;1 g .l .Poblaciones I
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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 = p2 + 2pq + 2pr + q2 + 2qr + r2
•Un gen ligado al X
A1 A1
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P2
A1 A2 A2A2
2pq
q2
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A1
A2
p
q
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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
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genoma
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
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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
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Selección natural
Efectos de las fuerzas evolutivas sobre la variación
dentro y entre poblaciones
Deriva genética
Migración
p = f(A)
Mutación
Selección natural
Fuerza
Endogamia o
deriva genética
Mutación
Migración
Selección:
Direccional
Equilibradora
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Incompatible
Variación dentro
poblaciones
-
Variación entre
poblaciones
+
+
-
+
-
+
-
+/+
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Conceptos fundamentales
Links de interés
 Lecturas:
¿Qué es la GP?
 Web de genética de poblaciones (A. Barbadilla)
 Calculadora de Hardy-Weinberg
Factors changing gene
frequencies in populations
Genetic Drift
Migration
Mutation
Natural Selection
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