Transcript seleccion3b

Evolución

SELECCIÓN NATURAL 3:

Otros tipos de selección: otros modelos, selección sexual, ejemplos, variación tiempo espacio Luis Eguiarte, Ana Escalante, Gabriela Castellanos

A lo largo del ciclo de vida, puede haber diferentes eventos selectivos, no solo dif. en sobrevivencia, que además puede ser compleja modelo básico

1 . Diferentes etapas del ciclo de vida

: Aún la misma sobrevivencia puede ser compleja, implicado muy diferentes presiones de selección Selecci ón en Viabilidad en una planta es muy diferente ser una semilla (geminar), plántula, juvenil o adulto!

la sobrevivencia total es la multiplicación de todos los eventos

Puede generarse así

sel. balanceadora

Piensen en una mariposa (oruga vs. adulto), rana o en animal marino (larva plantónica y luego sedentario)

1. Selecci ón en Viabilidad

en una planta la sobrevivencia total es

la multiplicación

de todos los eventos

2. Diferencias en Viabilidad entre sexos

w f

: hembras,

w m

machos (autosómica) ¿qué pasa cuando son diferentes las adecuaciones? (no ligados al sexo)

2. Diferencias en Viabilidad entre sexos w f : hembras, w m machos (autosómica)

Diferencias en Viabilidad entre sexos wf: hembras, wm machos

se puede definir las ec. de incremento

Diferencias en Viabilidad entre sexos wf: hembras, wm machos

Selección en sentidos opuestos: equilibrio =0 =0 ambas

selección en sentidos opuestos y heterócigo intermedio

para estas adecuaciones las f.

en el

equilibrio

son

equilibrio sólo existe si

sel. vs. hemb. A 1 A 1 sel. vs. machos. A 2 A 2 Sel.

opuesta en cada sexo Hetero.

intermedio (en vent.

heterocigo toda el área)

0.1

equilibrio restringido si la selección no es MUY intensa

Selección en Viabilidad 3 Interacciones madre-embri ón

Interacciones madre-embri ón: a) factor

Rh

madre

rr

(Rh negativa), si tiene hijos (Rh positivos) se mueren los hijos

Rr

sólo suceden si madre

rr

padre

R_

(

RR

o

Rr

)

Interacciones madre-embri ón: factor Rh 10 a 15% matrimonios incompatibles Selección sólo contra heterócigos (mueren hijos

Rr

de madres

rr

) Como ya vimos, este es un equilibrio inestable!

Interacciones madre-embri ón factor Rh madre

rr

, hijos

Rr

se mueren... + intensa padres

RR

todos los hijos incompa tibles madre

Interacciones madre-embri ón se puede derivar ecuación cambio

q

Interacciones madre-embri ón: Rh = 0 ¿Equlibrio?

si

q

=0.5, delta

q

= 0!

Equilibrio

q

= 0.5, pero inestable!

(desventaja heterócigos)

Interaccion es madre embri ón:

Rh

Equilibrio Inestable en q=0.5

Igual que en la Desventaja del Heter ócigo un locus 2 alelos: si se comienza arriba o abajo de

q

= 0.5, se fija el alelo más común!

Interacciones madre-embri ón: ¿papel de los Vascos?

según la teoría, debe de perderse el alelo

r

, menos en los Vascos (r =0.65) que debería de fijarse ese alelo!

en ausencia de flujo génico y otras fuerzas...

Interacciones madre-embri ón MHC/HLA la región más polimórfica de nuestro genoma!

selección balanceadora: datos abortos si el embrión tiene unos antígenos ausentes en mamá (vienen del padre), sobrevive mejor

hijos con ant ígenos ausentes en la madre

ventaja

de los hijos heterócigos de madres homócigas

Podemos obtener el cambio en

q

y buscar el equilibrio igualando a 0

equilibrio: igualando a delta q = 0 =0 si

p 1

= 0.5, esto se hace 0 y por lo tanto delta

q

= 0 este es un equilibrio estable a p= 0.5 o sea, la SN mantiene este polimorfismo

Selección en Viabilidad : 4. Pleiotrop ía Antagónica: correlación negativa (

trade-off

) entre sobrevivencia y reproducción,

teoría de historias de vida

( pleiotropía: un gen, dos o más caracteres)

Pleiotrop ía Antagónica: si te reproduces mucho, baja tu sobrevivencia futura fecundidad viabilidad

h = grado de dominancia (0 a 1, 0.5 intermedio)

reproducción f viabilidad v

equilibrio: A 1 A 1 1-s 1 1 A 1 A 2 1-hs 1 1-(1-h)s 2 A 2 A 2 1 1-s 2 o

Pleiotrop ía Antagónica: fec A1A1 polimor fismo viabilidad A2A2 solo se mantiene el polimorfismo si la selección es

muy intensa

Ejemplo de Pleiotrop ía Antagónica: Albinismo en Hopis: muy alto:1 en 200, 2 ordenes de magnitud más común el albinismo que en otras poblaciones

m

= possible additional mating succes Antagónica: selección contra albinismo

s

=0.5, pero tal vez dejan más hijos...

para que aumente albinismo m> 2s/(1-s) o sea, se mueren m ás (s= 0.5) , pero parece que se aparean más (m más alta, m>2)? (pero no casados) o sea, dejar más de tres veces los hijos que los no-albinos

Considerando mutaci ón con

u

recurrente , si s=0.3, m = 0.845

con una tasa de mutación recurrente alta 2.5 x 10 -5 se pueden mantener las altas frecuencias si s (la desventaja de ser albino) es baja, y si hay una m dif. de 0 frec.

obs.

de albinismo

Aunque con una tasa de mutación recurrente alta 2.5 x 10 -5 se pueden mantener las altas frecuencias si s (la desventaja de ser albino) es baja si hay una m dif. de 0. la alta frecuencia en la población Hopi tal vez se deba a deriva génica y endogamia...

se necesitan datos de

N e

y de paternidad ...

II . Selección sexual: cantidad y calidad de los apareamientos 1.

Negative assortative mating

Negative assortative mating

Apareamiento clasificado negativo Los diferentes se aparean entre si ¿polimorfismo estable?

modelo con

dominancia

A 1 A 1

una proporción (1-

R

) al azar,

R

y

A 1 A 2

prefieren asortativos

A 2 A 2

si los diferentes se cruzan más de los esperado al azar cruza de 2 dominantes (1-R)= al azar la cruza asortativa R: porci ón de apareamientos asortativos negativos

Negative assortative mating: álgebra...

R

= asortativos, dominantes con recesivos la cantidad progenie heteróciga producto del ap. asortativo negativo

Negative assortative mating : álgebra...

el cambio en

p

se obtiene de la tabla

Asortativo negativo: equilibrio

estable

! en 1/2 de cada fenotipo en el equlibrio en el apareamiento asortativo negativo, los de fenotipo dominante = que los de f. recesivo, P+H= Q =1/2, INDEPEDIENTEMENTE DE LA R

Negative assortative mating Heterostilia:

Buen ejemplo de esta tipo de SN, en muchas familias de plantas... Pin y Thrum, R=1 no se pueden cruzar entre si las del mismo morfo... asortativo negativo si es distilia: dos morfos usualmente en frecuencias iguales tristilia: tres morfos , artículo en lirio acuático, Ne

Negative assortative mating Heterostilia

Primula vulgaris

1827 1553

2. Selecci ón sexual: Darwin aumenta la adecuación, pero no la adaptación al medio abiótico, competencia o depredación: más y mejores a apareamientos

2. Selecci ón sexual: Darwin aumenta la adecuación, pero no la adaptación al medio abiótico, competencia o depredación: más y mejores a apareamientos Male competition: competencia entre los machos por las hembras: machos grandes, estructuras de combate, harenes… Female choice : elección por parte de las hembras: leks (arenas) características a veces arbitrarias ornamentos “inútiles”…

runaway selection

2. Ejemplo selecci ón sexual (y de dependiente de la frecuencia, o sea la w no se cte!) Rare male mating-advantage la

w

depende de que tan común sea: desparece la ventaja si común

Rare male mating-advantage ventaja del macho raro

D. pseudoobscura

de este lado, sale más de lo que entró

recta identidad lo que entra = que lo que sale

si raro,aumenta tu proporción si común, disminuye series de de Wit (competencia)

Modelo de Anderson (1969)

mucha ventaja genotipos poco comunes si el genotipo es muy raro, su ventaja es muy grande esto hace que la

w

depende de la frecuencia (que tan raros son los de ese genotipo)

Para el caso de dominancia completa:

la

q

en el equilibrio depende de las

s

las

w

(adecuaciones) cambian mucho en valores extremos de q (q 2 )

equilibrio ojo, es q 2 no siempre funciona la topografía adaptativa...

(no aumenta la

w

promedio, aunque hay cambios por SM)

Modelos dependientes de la frecuencia, cosas no intuitivas La

w

promedio no se maximiza en el equilibrio, ya que es independiente de las f. al élicas No hay ventaja marginal del hetrócigo, ya que la

w

del

A 1 A 1

es igual que el heterócigo

III. Selecci ón a Nivel Gametos

Selecci ón a Nivel Gametos

1. Meiotic Drive/ Segregation distortion conducción meiótica/ distorsión de la segregación En heterócigos, a veces un alelo deja más copias, usualmente sucede en machos

Meiotic Drive/ Segregation distortion; ejemplos:

locus t

en ratones,

SD-SR

drosofila pero para que se mantenga un polimorfismo, se necesita una desventaja... (si no, sel. direccional)

Ejemplo meiotic drive: Locus

t

en ratones

t

: letal homócigo pero los machos heterócigos dejan más copias

t

que el alelo normal

k

= 0.5

segregación normal los nuevos mutantes segregan medelianamente

si

k

=0.95,

q e

= 0.385

pero en realidad q es 0.062

otras fuerzas perecen intervenir en mantenerlo raro

Selecci ón a Nivel Gametos

2. Alelos de auto-incompatibilidad

Alelos de auto-incompatibilidad en Angiospermas Un mecanismo ancestral

para reducir la endogamia

, mantenidos por muchos millones de años por selección balanceadora, comunes en la mayoría de las familias de plantes No puedes autofertilizarte ni cruzarte con parientes que tengas tus alelos, pero reduce tu fecundidad...

Alelos de auto-incompatibilidad angiospermas Dos tipos principales GAMETOFITICA GSI ESPOROFITICA SSI

gametofito esporofito

a) Incompatibilidad Gameto fítica GSI para germinar, el polen debe tener diferentes alelos al estilo la progenie debe ser heteróciga para este locus

Veamos el caso de incompatibilidad

gametofítica

3 alelos (depende del grano de polen, por lo que no se producen homócigos)

gameto fítica GSI cambios en las frecuencias genotípicas de los únicos genotipos ( heterócigos) posibles

GSI: incompatiblidad gametofítica en el equilibrio, cada heterócigo 1/3

La frec. alélica a la sig. generación es igual que la f. del heterócigo que no tiene ese alelo.

Las f. alélicas en el equilibrio son 1/3 cada una

GSI: incompatiblidad gametofítica se llega al equilibrio muy rápido

GSI “n” alelos: Cada nuevo mutante ventaja, ya que puede fecundar todos los estigmas.

Se llega aun equilibrio donde todas las f alélicas deben de ser 1/n

Se pueden complicar los análisis de GSI para tomar en cuenta SN, deriva, migración y mutación.

Estudios de Wright (1939) de datos de Emerson serían los primero estudio de G.de P. en plantas!

Oenothera organensis

GSI ¿primer estudio G de P en plantas?

34 alelos incompatibilidad gametofítica en sólo 134 plantas de una especie rara

Oenothera organensis

Sólo cinco alelos se acercan a las f. alélicas esperadas Resultado de deriva y de que se analizaron pocas plantas (134)

GSI 0.0294

2) Incompatibilidad Esporofíticas SSI el padre diferentes alelos del estilo (madre) progenie ss, Ss, SS

b) Incompatibilidad

Esporof ítica SSI: heterostilia

2 alelos con dominancia (no hay

SS

) en ambas cruzas posibles se producen igual proporción de

Ss

y

ss

recesive allele.

como sólo se pueden cruzar homócigo

ss

con heterócigo

Ss

en una generación se llega a H=Q= 0.5

y p dominante

S

=0.25 y p recesivo

s

=0.75

Arabidopsis lyrata

incompatibilidad esporof ítica SSI 11 alelos SSI en sólo 20 plantas!

En total 13 a 16 alelos, pero freq. muy asimétricas : 0.325, 0.125, 0.75, 0.75, 0.05, 0.05,0.05, 0.05, 0.25, 0.25, 0.25.

El más común recesivo, consistente con el modelo...

SELECCIÓN POR FECUNDIDAD Cambios similares a sel. por viabilidad que vimos en otras clases.

pero hay que tener cuidado con la segregación mendelina, etc.

A lo largo del ciclo de vida, hay diferentes eventos selectivos. Vimos diferentes modelos y análisis en viabilidad, sexual y gametos resultados complejos y menos generales que las clases anteriores.

sobrevivencia lx reproducción m x

Veamos ahora unos aspectos ecológicos

GENETICA DE POBLACIONES SELECCION NATURAL 4 segunda parte:

Ecolog ía Genética y Selección Balanceadora

v11= 2N11/(N12+1)

Ecolog ía Genética y Sel. Balanceadora selección balanceadora dependiente de la densidad

Ecolog ía Genética y Sel. Balanceadora

Variación en w en dif. ambientes : media aritmética w

Heterogeneidad ambiental: Dif. nichos en

P. fluorescens

agitado, homogéneo un solo morfo estático, heterogéneo evolucionan 3 morfos a 3 nichos

Variaci ón espacial,

Modelo de Levene (1953)

Adecuaciones wi en cada nicho, w heterócigo = 1

c i = proporción de bichos del nicho i

h, una medida de cambio en q que no se hace 0 en p o q=0

medias armónicas

w genotipos en todos los ambientes

Conclusión: Variación espacial, Modelo de Levene (1953) Equilibrio estable si las medias armónicas de ambos homócigos menor que la del heterócigo

Conclusiones 2: Variaci ón espacial, Modelo de Levene (1953) 2 nichos, Nicho 1 gana A1, Nicho 2, gana A2 si son igual de frecuentes, c1=c2=0.5

eq. 1-s 2 si s=0.1, c1 debe estar entre 0.45 y 0.55

nicho más común , gana

Habitat Selection

h

: proporción de homócigos que eligen “bien”

C1= proporción del nicho 1 Habitat Selection h: proporción de homócigos que eligen “bien” hay nichos, pero los bichos no eligen el hábitat diferencias selectivas entre los dos homóciogos

Habitat Selection

Variaci ón Temporal

Variaci ón Temporal: modelo dos ambientes

Variaci ón Temporal

Linanthus parryae

, otro ejemplo clásico

Variaci ón Temporal Cte. las frecuencias, cambian la densidad Alta densidad, mejor blancas, baja mejor azules

Variaci ón Temporal

Var. Temp.

Selecci ón dependiente de la frecuencia

Selecci ón dependiente de la frecuencia

Selecci ón dependiente de la frecuencia

Ejemplo: Polinización por engaño

Interacciones hu ésped-parásito

Interacciones hu ésped-parásito

fin!

MHC.HLA : datos de amerindios: más hijos heter ócigos cuando la madre es heteróciga

Ecuación incremento

q

y equilibrio

H

= frec. heterocigos Un caso “raro” curioso

max. w promedio max. Heterocigosis

las madres heterócigas menos hijos que las heterócigos hómocigas, pero lo compensan dejando más que homócigos

proporción

1-k k

del alelo que distorsiona

A 2

proporción de la forma “normal” (wild type A 1 ) k = 0.5 si no hay distorsión (no hay meiotic drive) segregación normal meiotic drive

se fija, a menos que haya sel. contra el alelo que distorsiona... letal tt?

si

tt

es letal

, sólo hay 4 apareamientos

q

en el equilibrio