La deriva genética como factor de evolución. La deriva genética: un factor de evolución: causa, significado, ejemplos La deriva genética conduce a

La evolución es el proceso de desarrollo histórico del mundo orgánico. La evolución se produce bajo la influencia de factores impulsores, el principal de los cuales es la selección natural.

En el proceso de evolución ocurre (resultados de la evolución):

  • Cambio, complicación de los organismos.
  • La aparición de nuevas especies.(aumento del número [diversidad] de especies).
  • Adaptación de organismos. a las condiciones ambientales (condiciones de vida), por ejemplo:
  • resistencia de las plagas a los pesticidas,
  • Resistencia de las plantas del desierto a la sequía.
  • la adaptabilidad de las plantas a la polinización por insectos,
  • coloración de advertencia (brillante) en animales venenosos,
  • mimetismo (imitación de un animal no peligroso por uno peligroso),
  • coloración y forma protectoras (invisibilidad contra el fondo).

Todo fitness es relativo., es decir. adapta el cuerpo a una sola condición específica. Cuando las condiciones cambian, la aptitud física puede volverse inútil o incluso perjudicial (polilla oscura en un abedul ecológicamente limpio).

Población – unidad de evolución

Una población es un conjunto de individuos de la misma especie que viven durante mucho tiempo en una determinada parte del área de distribución (estructura elemental unidad de tipo).

Dentro de una población cruce libre, el mestizaje entre poblaciones es limitado (aislamiento).

Las poblaciones de una misma especie son ligeramente diferentes entre sí porque la selección natural adapta cada población a las condiciones específicas de su área de distribución (población - unidad de evolución).

Microevolución y macroevolución.

Microevolución- Estos son cambios que ocurren en las poblaciones bajo la influencia de las fuerzas impulsoras de la evolución. En última instancia, conduce al surgimiento de una nueva especie.

Macroevolución- este es el proceso de formación de grandes unidades sistemáticas, taxones supraespecíficos: géneros, familias y superiores.

MÁS INFORMACIÓN: Lucha por la existencia y selección natural, Especies, criterios de especie, Población - divergencia - aislamiento - especiación, Principales direcciones de la evolución, Evidencia anatómica comparada de la evolución
ASIGNACIONES DE LA PARTE 2: Teoría de la evolución, población, aptitud física

Pruebas y tareas

Establecer una correspondencia entre las características de un sistema biológico y el sistema para el cual estas características son características: 1) población, 2) especie. Escribe los números 1 y 2 en el orden correcto.
A) unidad elemental de evolución según STE
B) es posible que los representantes nunca se reúnan debido al aislamiento
C) la probabilidad de mestizaje entre miembros del grupo es máximamente probable
D) se divide en grupos más pequeños y separados
D) el área de distribución puede cubrir varios continentes

Elija una, la opción más correcta. El surgimiento de la adaptación de las especies a su entorno es el resultado.
1) la aparición de cambios de modificación
2) interacción de factores evolutivos
3) complicaciones de su organización
4) progreso biológico

Establecer una correspondencia entre la característica de la evolución y su rasgo: 1) factor, 2) resultado
a) selección natural
B) adaptabilidad de los organismos al medio ambiente.
B) formación de nuevas especies
D) variabilidad combinativa
D) preservación de especies en condiciones estables
E) lucha por la existencia

Elija una, la opción más correcta. El resultado de la macroevolución de las plantas es la aparición de nuevos
1) tipos
2) departamentos
3) poblaciones
4) variedades

Elija una, la opción más correcta. Se considera la unidad evolutiva elemental.
1) ver
2) genoma
3) población
4) genotipo

Elija una, la opción más correcta. La macroevolución es un cambio histórico
1) biocenosis
2) poblaciones
3) taxones supraespecíficos
4) tipos

Establecer una correspondencia entre las características del proceso evolutivo y el nivel de evolución en el que se produce: 1) microevolutivo, 2) macroevolutivo. Escribe los números 1 y 2 en el orden correcto.
a) se forman nuevas especies
B) se forman taxones supraespecíficos
C) el acervo genético de la población cambia
D) el progreso se logra a través de idioadaptaciones
D) el progreso se logra a través de la aromorfosis o degeneración

Lee el texto. Elige tres afirmaciones verdaderas. Anota los números bajo los cuales se indican.
(1) El proceso evolutivo consta de macroevolución y microevolución. (2) La microevolución ocurre a nivel de población-especie. (3) El factor rector de la evolución es la lucha por la existencia. (4) La unidad elemental de evolución es la clase. (5) Las principales formas de selección natural son impulsar, estabilizar y romper.

Elija una, la opción más correcta. No puede considerarse una consecuencia de la evolución de los organismos.
1) adaptabilidad de los organismos a su entorno
2) diversidad del mundo orgánico
3) variabilidad hereditaria
4) formación de nuevas especies

Elija una, la opción más correcta. Los resultados de la evolución incluyen
1) variabilidad de los organismos
2) herencia
3) adaptabilidad a las condiciones ambientales
4) selección natural de cambios hereditarios

Elija una, la opción más correcta. La disposición escalonada de los sistemas de raíces de los árboles en el bosque es una adaptación que se formó bajo la influencia de
1) metabolismo
2) circulación de sustancias
3) fuerzas impulsoras de la evolución
4) autorregulación

Seleccione tres disposiciones de la teoría sintética de la evolución.
1) unidad de evolución – población
2) unidad de evolución – especie
3) factores de evolución: variabilidad mutacional, deriva genética, olas de población
4) factores de evolución: herencia, variabilidad, lucha por la existencia
5) formas de selección natural – motriz y sexual
6) formas de selección natural: impulsora, estabilizadora, disruptiva

Lee el texto. Seleccione tres oraciones que describan ejemplos de mimetismo en la naturaleza. Anota los números bajo los cuales se indican.
(1) Las hembras que anidan en el suelo prácticamente se mezclan con el fondo general del área. (2) Los huevos y polluelos de estas especies de aves también son invisibles. (3) Muchas serpientes no venenosas son muy similares a las venenosas. (4) Varios insectos que pican o insectos con glándulas venenosas desarrollan colores brillantes que disuaden a cualquiera de probarlos. (5) Las abejas y sus imitadores, los sírfidos, no son atractivos para las aves insectívoras. (6) Algunas mariposas tienen un patrón en sus alas que se asemeja a los ojos de un depredador.

Lee el texto. Elija tres oraciones que describan ejemplos de coloración protectora en la naturaleza. Anota los números bajo los cuales se indican.
(1) Las hembras que anidan en el suelo prácticamente se confunden con el fondo general del área, y sus huevos y polluelos también son invisibles. (2) La similitud con los objetos del entorno también permite a muchos animales evitar colisiones con los depredadores. (3) Varios insectos que pican o insectos con glándulas venenosas desarrollan colores brillantes que disuaden a cualquiera de probarlos. (4) En las regiones del Extremo Norte, la coloración blanca es muy común entre los animales. (5) Algunas mariposas tienen un patrón en sus alas que se asemeja a los ojos de un depredador. (6) En algunos animales, la coloración manchada imita la alternancia de luces y sombras en la naturaleza circundante y las hace menos visibles en los densos matorrales.

Mire la imagen de una mariposa polilla de abedul y determine (A) el tipo de adaptación, (B) la forma de selección natural y (C) la dirección de evolución que llevó a la formación de las dos formas de mariposas. Escriba tres números (números de términos de la lista propuesta) en el orden correcto.
1) idioadaptación
2) mimetismo
3) convergencia
4) conducir
5) aromorfosis
6) disfrazar
7) estabilizar


Considere el dibujo que representa la extremidad anterior de diferentes mamíferos y determine (A) la dirección de la evolución, (B) el mecanismo de transformación evolutiva, (C) la forma de selección natural que condujo a la formación de dichos órganos. Para cada letra, seleccione el término correspondiente de la lista proporcionada.
1) aromorfosis
2) estabilizar
3) degeneración general
4) divergencia
5) conducir
6) idioadaptación
7) regresión morfofisiológica
8) convergencia


Mire la imagen de un caballito de mar e identifique (A) el tipo de adaptación, (B) la forma de selección natural y (C) el camino de evolución que llevó a la formación de dicha adaptación en este animal. Para cada letra, seleccione el término correspondiente de la lista proporcionada.
1) desgarro
2) disfrazar
3) idioadaptación
4) colorear desmembrando
5) paralelismo
6) mimetismo
7) conducir


Mire la imagen de un colibrí y un oso hormiguero e identifique (A) el tipo de adaptación, (B) la forma de selección natural y (C) el camino de evolución que condujo a la formación de tales adaptaciones. Para cada letra, seleccione el término correspondiente de la lista proporcionada.
1) conducir
2) disruptivo
3) degeneración
4) idioadaptación
5) divergencia
6) especialización
7) dimorfismo sexual

Elija dos respuestas correctas de cinco y escriba los números bajo los cuales se indican. ¿Qué procesos ocurren a nivel poblacional?
1) ontogenia
2) divergencia
3) embriogénesis
4) aromorfosis
5) cruce libre

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2018


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La deriva genética como factor de evolución

Podemos considerar la deriva genética como uno de los factores en la evolución de las poblaciones. Gracias a la deriva, las frecuencias de los alelos pueden cambiar aleatoriamente en las poblaciones locales hasta alcanzar un punto de equilibrio: la pérdida de un alelo y la fijación de otro. En diferentes poblaciones, los genes “a la deriva” de forma independiente. Por lo tanto, los resultados de la deriva son diferentes en diferentes poblaciones: en algunas un conjunto de alelos es fijo, en otras, otro. Así, la deriva genética conduce, por un lado, a una disminución de la diversidad genética dentro de las poblaciones y, por otro lado, a un aumento de las diferencias entre poblaciones, a su divergencia en una serie de rasgos. Esta divergencia, a su vez, puede servir como base para la especiación.

Durante la evolución de las poblaciones, la deriva genética interactúa con otros factores evolutivos, principalmente con la selección natural. La relación de las contribuciones de estos dos factores depende tanto de la intensidad de la selección como del tamaño de las poblaciones. Con una alta intensidad de selección y un gran tamaño de población, la influencia de los procesos aleatorios en la dinámica de las frecuencias genéticas en las poblaciones se vuelve insignificante. Por el contrario, en poblaciones pequeñas con pequeñas diferencias de aptitud entre genotipos, la deriva genética se vuelve crucial. En tales situaciones, un alelo menos adaptativo puede quedar fijo en la población, mientras que uno más adaptativo puede perderse.

Como ya sabemos, la consecuencia más común de la deriva genética es el agotamiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones debido a la fijación de algunos alelos y la pérdida de otros. El proceso de mutación, por el contrario, conduce a un enriquecimiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones. Un alelo perdido debido a la deriva puede surgir una y otra vez debido a una mutación.

Dado que la deriva genética es un proceso no dirigido, simultáneamente con una disminución de la diversidad dentro de las poblaciones, aumenta las diferencias entre las poblaciones locales. La migración contrarresta esto. Si el alelo A está fijado en una población y el alelo A en otra, entonces la migración de individuos entre estas poblaciones conduce al hecho de que la diversidad alélica surge nuevamente dentro de ambas poblaciones.

Olas poblacionales y deriva genética. El tamaño de la población rara vez permanece constante en el tiempo. Los aumentos en las cifras van seguidos de caídas. S.S. Chetverikov fue uno de los primeros en llamar la atención sobre las fluctuaciones periódicas en el número de poblaciones naturales, las olas de población. Desempeñan un papel muy importante en la evolución de las poblaciones. La deriva genética tiene poco efecto sobre las frecuencias alélicas en poblaciones grandes. Sin embargo, durante los períodos de fuerte disminución numérica, su papel aumenta considerablemente. En esos momentos puede convertirse en un factor decisivo en la evolución. Durante una recesión, la frecuencia de ciertos alelos puede cambiar dramática e impredeciblemente. Puede haber una pérdida de ciertos alelos y un fuerte agotamiento de la diversidad genética de las poblaciones. Luego, cuando el tamaño de la población comience a aumentar, la población, de generación en generación, reproducirá la estructura genética que se estableció en el momento en que pasó por el cuello de botella poblacional. Un ejemplo es la situación de los guepardos, representantes de la familia de los felinos. Los científicos han descubierto que la estructura genética de todas las poblaciones modernas de guepardos es muy similar. Al mismo tiempo, la variabilidad genética dentro de cada población es extremadamente baja. Estas características de la estructura genética de las poblaciones de guepardos se pueden explicar si asumimos que hace relativamente poco tiempo (hace un par de cientos de años) esta especie pasó por un cuello de botella poblacional muy estrecho, y todos los guepardos modernos son descendientes de varios (según investigadores estadounidenses, 7) individuos.

El efecto cuello de botella parece haber jugado un papel muy importante en la evolución de las poblaciones humanas. Los antepasados ​​de los humanos modernos se extendieron por todo el mundo a lo largo de decenas de miles de años. En el camino, muchas poblaciones se extinguieron por completo. Incluso aquellos que sobrevivieron a menudo se encontraron al borde de la extinción. Su número cayó a un nivel crítico. Durante el paso por el cuello de botella de la población, las frecuencias alélicas cambiaron de manera diferente en diferentes poblaciones. Ciertos alelos se perdieron por completo en algunas poblaciones y se fijaron en otras. Una vez restauradas las poblaciones, su estructura genética alterada se reprodujo de generación en generación. Estos procesos, aparentemente, determinaron la distribución en mosaico de algunos alelos que observamos hoy en las poblaciones humanas locales. A continuación se muestra la distribución del alelo B según el sistema de grupo sanguíneo AB0 en humanos. Las diferencias significativas entre las poblaciones modernas pueden reflejar las consecuencias de la deriva genética que ocurrió en tiempos prehistóricos cuando las poblaciones ancestrales atravesaron un cuello de botella poblacional.

Efecto fundador. Los animales y las plantas, por regla general, penetran en nuevos territorios para la especie (islas, nuevos continentes) en grupos relativamente pequeños. Las frecuencias de ciertos alelos en dichos grupos pueden diferir significativamente de las frecuencias de estos alelos en las poblaciones originales. La instalación en un nuevo territorio va seguida de un aumento en el número de colonos. Las numerosas poblaciones que surgen reproducen la estructura genética de sus fundadores. El zoólogo estadounidense Ernst Mayr, uno de los fundadores de la teoría sintética de la evolución, llamó a este fenómeno efecto fundador.

El efecto fundador aparentemente jugó un papel importante en la configuración de la estructura genética de las especies animales y vegetales que habitan en islas volcánicas y coralinas. Todas estas especies descienden de grupos muy pequeños de fundadores que tuvieron la suerte de llegar a las islas. Está claro que estos fundadores representaban muestras muy pequeñas de las poblaciones parentales y las frecuencias alélicas en estas muestras podrían ser muy diferentes. Recordemos nuestro ejemplo hipotético con los zorros que, flotando sobre témpanos de hielo, terminaron en islas deshabitadas. En cada una de las poblaciones hijas, las frecuencias alélicas diferían marcadamente entre sí y de la población parental. Es el efecto fundador el que explica la asombrosa diversidad de fauna y flora oceánicas y la abundancia de especies endémicas en las islas. El efecto fundador también ha jugado un papel importante en la evolución de las poblaciones humanas. Tenga en cuenta que el alelo B está completamente ausente en los indios americanos y los aborígenes australianos. Estos continentes estaban habitados por pequeños grupos de personas. Por razones puramente aleatorias, es posible que entre los fundadores de estas poblaciones no hubiera ni un solo portador del alelo B. Naturalmente, este alelo está ausente en las poblaciones derivadas.

La deriva genética y el reloj molecular de la evolución. El resultado final de la deriva genética es la eliminación completa de un alelo de la población y la consolidación (fijación) de otro alelo en ella. Cuanto más a menudo ocurre un alelo particular en una población, mayor es la probabilidad de que se fije debido a la deriva genética. Los cálculos muestran que la probabilidad de fijación de un alelo neutro es igual a su frecuencia en la población.

Cada alelo que observamos en las poblaciones surgió alguna vez como resultado de una mutación. Las mutaciones ocurren con una frecuencia promedio de 10 a 5 por gen, gameto y generación. Por lo tanto, cuanto más pequeña es la población, menos probable es que en cada generación al menos un individuo de esta población sea portador de una nueva mutación. En una población de 100.000 individuos, en cada nueva generación habrá un nuevo alelo mutante con una probabilidad cercana a uno, pero su frecuencia en la población (1 entre 200.000 alelos) y, por tanto, la probabilidad de su fijación será muy baja. . La probabilidad de que la misma mutación ocurra en al menos un individuo de una población de 10 individuos de la misma generación es insignificante, pero si dicha mutación ocurre en esta población, entonces la frecuencia del alelo mutante (1 en 20 alelos) y las posibilidades de su fijación serán relativamente altas.

Las poblaciones grandes no “esperan” mucho tiempo hasta que se produzca la mutación de un nuevo alelo, pero lo fijan durante mucho tiempo, y las poblaciones pequeñas “esperan” mucho tiempo hasta que surja una mutación, pero una vez que ha surgido, se puede arreglar rápidamente. Esto lleva a una conclusión a primera vista paradójica: la probabilidad de fijación de alelos neutros depende únicamente de la frecuencia de su aparición mutacional y no depende del tamaño de la población.

Dado que las frecuencias de mutaciones neutras son aproximadamente las mismas en diferentes especies, la tasa de fijación de estas mutaciones debería ser aproximadamente la misma. De ello se deduce que el número de mutaciones acumuladas en un mismo gen debe ser proporcional al tiempo de evolución independiente de estas especies. En otras palabras, cuanto más tiempo ha pasado desde la separación de dos especies de una especie avanzada común, más sustituciones mutacionales neutrales distinguen a estas especies.

El método del "reloj molecular de la evolución" se basa en este principio: determinar el tiempo transcurrido desde el momento en que los antepasados ​​​​de diferentes grupos sistemáticos comenzaron a evolucionar independientemente unos de otros.

Los investigadores estadounidenses E. Zukurkendl y L. Polling fueron los primeros en descubrir que cuanto antes divergían sus caminos evolutivos, mayor era el número de diferencias en la secuencia de aminoácidos en la hemoglobina y el citocromo c en diferentes especies de mamíferos. Este patrón se confirmó posteriormente utilizando un vasto material experimental, que incluía docenas de genes diferentes y cientos de especies de animales, plantas y microorganismos. Resultó que el reloj molecular funciona, como se desprende de la teoría de la deriva genética, a una velocidad constante. La calibración del reloj molecular se realiza gen por gen, ya que diferentes genes pueden diferir en la frecuencia de aparición de mutaciones neutras. Para ello, estimamos el número de sustituciones acumuladas en un determinado gen en representantes de taxones cuyo tiempo de divergencia se establece de forma fiable sobre la base de datos paleontológicos. Una vez calibrados los relojes moleculares, se pueden utilizar para medir los tiempos de divergencia entre diferentes taxones, incluso cuando su ancestro común aún no haya sido identificado en el registro fósil.

¿Qué es la deriva genética? Brevemente

La deriva genética es una de las fuerzas impulsoras de la evolución.

Es un proceso durante el cual ciertos rasgos aparecen o desaparecen aleatoriamente en una población debido a que los organismos con esos rasgos producen la mayor cantidad de descendencia o no se reproducen en absoluto.

La deriva genética puede reducir la diversidad genética dentro de poblaciones pequeñas. Por ejemplo, si sólo dos individuos en una población de diez animales portan una variante genética particular y no producen descendencia, entonces esa variante desaparecerá de la población.

Un tipo especial de deriva genética es el “efecto fundador”, que ocurre cuando un pequeño número de individuos quedan aislados de la población principal. Por ejemplo, a finales del siglo XVIII, después de un tifón en la isla Pinjelap en Micronesia, solo quedaban con vida 20 personas, de las que dependía el destino de las generaciones futuras. Hoy en día, entre el 5 y el 10 por ciento de la población de la isla sufre daltonismo, algo extremadamente raro en otros lugares. Al parecer, uno de los supervivientes del tifón era portador del gen recesivo de esta enfermedad.

GEN DRIFT, deriva genética (del holandés drijven - conducir, nadar), fluctuaciones aleatorias en la frecuencia de alelos genéticos en varias generaciones de una población con un número limitado. La deriva genética fue establecida en 1931 de manera simultánea e independiente por S. Wright, quien propuso este término, y por los genetistas rusos D. D. Romashov y N. P. Dubinin, quienes llamaron a tales fluctuaciones “procesos genético-automáticos”. La razón de la deriva genética es el carácter probabilístico del proceso de fertilización en el contexto de un número limitado de descendientes. La magnitud de las fluctuaciones de la frecuencia de los alelos en cada generación es inversamente proporcional al número de individuos de la población y directamente proporcional al producto de las frecuencias de los alelos del gen. En teoría, tales parámetros de deriva genética deberían conducir a la preservación en el acervo genético de solo uno de dos o más alelos de un gen, y cuál de ellos se conservará es un evento probabilístico. La deriva genética, por regla general, reduce el nivel de variabilidad genética y en poblaciones pequeñas conduce a la homocigosidad de todos los individuos para un alelo; La velocidad de este proceso es mayor cuanto menor es el número de individuos de la población. El efecto de la deriva genética, modelado por computadora, se ha confirmado tanto experimentalmente como en condiciones naturales en muchas especies de organismos, incluidos los humanos. Por ejemplo, en la población más pequeña de esquimales de Groenlandia (unas 400 personas), la mayoría absoluta de los representantes tienen el tipo de sangre 0 (I), es decir, son homocigotos para el alelo I0, que casi ha "desplazado" a otros alelos. En 2 poblaciones de números mucho mayores, todos los alelos del gen (I0, IA e IB) y todos los grupos sanguíneos del sistema ABO están representados con una frecuencia significativa. La deriva genética en poblaciones permanentemente pequeñas conduce a menudo a su extinción, lo que explica la existencia relativamente breve de los demes. Como resultado de una disminución en la reserva de variabilidad, dichas poblaciones se encuentran en una situación desfavorable cuando cambian las condiciones ambientales. Esto se debe no solo al bajo nivel de variabilidad genética, sino también a la presencia de alelos desfavorables que surgen constantemente como resultado de mutaciones. Una disminución en la variabilidad de poblaciones individuales debido a la deriva genética puede compensarse parcialmente a nivel de la especie en su conjunto. Dado que diferentes alelos están fijados en diferentes poblaciones, el acervo genético de la especie sigue siendo diverso incluso con un nivel bajo de heterocigosidad en cada población. Además, en poblaciones pequeñas se pueden fijar alelos con bajo valor adaptativo, que, sin embargo, cuando cambie el entorno, determinarán la adaptabilidad a nuevas condiciones de existencia y asegurarán la preservación de la especie. En general, la deriva genética es un factor evolutivo elemental que provoca cambios dirigidos y a largo plazo en el acervo genético, aunque en sí mismo no tiene un carácter adaptativo.

Los cambios aleatorios en las frecuencias de los alelos también ocurren durante una fuerte disminución única en el tamaño de la población (como resultado de eventos catastróficos o migración de parte de la población). Esto no es deriva genética y se conoce como efecto cuello de botella o efecto fundador. En los seres humanos, estos efectos son la base de la mayor incidencia de ciertas enfermedades hereditarias en algunas poblaciones y grupos étnicos.

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Iluminado.: Kaidanov L.Z. Genética de poblaciones. M., 1996.

V. S. Mikheev.

DERIVA GENÉTICA — Se trata de un cambio en la frecuencia de genes y genotipos de una población que se produce debido a la acción de factores aleatorios. Estos fenómenos ocurren independientemente unos de otros. Estos fenómenos fueron descubiertos por el científico inglés Fisher y el estadounidense Wright. Los genetistas nacionales Dubinin y Romashov introdujeron el concepto. proceso genético-automático. Este es un proceso que ocurre como resultado deriva genética La frecuencia de un alelo puede fluctuar, o el alelo puede establecerse en una población o desaparecer del acervo genético de la población.

Este fenómeno fue estudiado con cierto detalle por Wright. Él demostró que La deriva genética depende estrechamente de 4 factores:

1. Tamaño de la población

2. Presión de mutación

3. Flujo genético

Valor selectivo de un alelo determinado.

Cuanto mayor es la población, menos efectiva es la deriva genética. En poblaciones grandes la selección es efectiva.

Cuanto mayor es la presión de mutación, cuanto más frecuentes son las mutaciones, menos eficaz es la deriva genética.

El flujo de genes es el intercambio de genes entre poblaciones vecinas. Cuanto mayor es el flujo genético, mayor es el intercambio de migrantes y menos efectiva es la deriva genética.

Cuanto mayor sea el valor selectivo del alelo, menos efectiva será la deriva genética.

La eficacia de la deriva genética como factor de evolución se manifiesta más claramente cuando la población se compone de pequeñas posiciones aisladas; entre estas colonias hay muy poco intercambio de migrantes.

Cuando una población tiene un número elevado, periódicamente esta población reduce drásticamente su número y muere. Un gran número de individuos y una población emergente se forman debido a un pequeño número de individuos supervivientes, es decir, efecto cuello de botella (manifestación como “principio del fundador”). (Miltro).

Por ejemplo, en alguna zona hay una gran población materna que es genéticamente diversa. Varios de sus individuos quedaron aislados accidentalmente de la población materna. Aquellos animales que están aislados, no representan muestra representativa, es decir. no son portadores de todos los genes que posee la población materna. El acervo genético de estos individuos (nuevos individuos), aislados, es aleatorio y empobrecido.

Si las condiciones en un área aislada son favorables, entonces se producirá endogamia entre individuos y se producirán homocigotos para ciertos rasgos. Esta población hija recién formada será diferente de la población materna original. Su acervo genético estará determinado genéticamente, especialmente en aquellos individuos que fundaron esta población.

La deriva genética, como factor de evolución, es de gran importancia en las diferentes etapas del surgimiento de una población, cuando el tamaño de la población no es grande.

Un ejemplo de deriva genética. Entre los empresarios estadounidenses suele haber personas con Síndrome de Morphan. Se pueden identificar fácilmente por su apariencia (altos, cortes, torso corto, físicamente fuertes). Las características corporales son el resultado de la deriva genética. Los pasajeros del barco que llegaban a América tenían uno y la difusión de estas cualidades se produjo gracias a la gente de la tribu esquimal polar (del norte) en el norte de Groenlandia. 270 personas han estado aisladas durante generaciones. Como resultado, se produjeron cambios en la frecuencia de los alelos que determinan el tipo de sangre.

La sección de ADN donde se encuentra un gen particular se llama locus. Puede contener versiones alternativas de información genética: alelos. Cualquier población contiene una gran cantidad de estas estructuras. En este caso, la proporción de un alelo particular en el genoma general de una población se denomina frecuencia genética.

Para que una determinada mutación conduzca a cambios evolutivos en una especie, su frecuencia debe ser suficientemente alta y el alelo mutante debe estar fijado en todos los individuos de cada generación. Cuando su cantidad es insignificante, los cambios mutacionales no pueden afectar la historia evolutiva de los organismos.

Para que la frecuencia alélica aumente, deben actuar ciertos factores: deriva genética, migración y

La deriva genética es el crecimiento aleatorio de un alelo bajo la influencia de varios eventos que se combinan y son de naturaleza estocástica. Este proceso está asociado con el hecho de que no todos los individuos de la población participan en la reproducción. Es más característico de rasgos o enfermedades que son raras, pero que debido a la falta de selección pueden persistir en un género o incluso en una población entera de pequeño tamaño durante mucho tiempo. Este patrón se observa a menudo en poblaciones pequeñas que no superan los 1000 individuos, ya que en este caso la migración es extremadamente pequeña.

Para comprender mejor la deriva genética, conviene conocer los siguientes patrones. En los casos en que la frecuencia del alelo es 0, no cambia en las generaciones posteriores. Si llega a 1, entonces dicen que el gen está fijado en la población. La deriva genética aleatoria es consecuencia del proceso de fijación con la pérdida simultánea de un alelo. Muy a menudo, este patrón se observa cuando las mutaciones y migraciones no causan cambios permanentes en los loci constituyentes.

Debido a que la frecuencia genética no es direccional, reduce la diversidad de especies y también aumenta la variación entre las poblaciones locales. Vale la pena señalar que esto se contrarresta con la migración, en la que diferentes grupos de organismos intercambian sus alelos. También hay que decir que la deriva genética prácticamente no tiene ningún efecto sobre la frecuencia de genes individuales en poblaciones grandes, pero en poblaciones grandes puede llegar a ser decisiva: en este caso, el número de alelos cambia dramáticamente. Algunos genes pueden perderse permanentemente, lo que reduce significativamente la diversidad genética.

Como ejemplo, podemos citar epidemias masivas, tras las cuales la restauración de la población se llevó a cabo prácticamente a expensas de varios de sus representantes. Además, todos los descendientes tenían un genoma idéntico al de sus antepasados. Posteriormente, la expansión de la diversidad alélica fue asegurada por la importación de toros o apareamientos externos, que contribuyen al crecimiento de las diferencias a nivel genético.

Una manifestación extrema de la deriva genética es la aparición de una población completamente nueva, que se forma a partir de unos pocos individuos: el llamado efecto fundador.

Cabe decir que la biotecnología estudia los patrones de reordenamiento del genoma. - esta es una técnica de esta ciencia que permite transferir información hereditaria. Al mismo tiempo, la transferencia de genes permite combatir la barrera entre especies, así como impartir las propiedades necesarias a los organismos.

La deriva genética como ejemplo

El mecanismo de la deriva genética se puede demostrar con un pequeño ejemplo. Imaginemos una colonia muy grande de bacterias aisladas en una gota de solución. Las bacterias son genéticamente idénticas excepto por un gen con dos alelos. A Y B. alelo A presente en la mitad de las bacterias, alelo B- del otro. Por lo tanto, la frecuencia alélica A Y B igual a 1/2. A Y B- alelos neutros, no afectan la supervivencia ni la reproducción de las bacterias. Así, todas las bacterias de la colonia tienen las mismas posibilidades de sobrevivir y reproducirse.

Luego reducimos el tamaño de la gota para que haya suficiente alimento para solo 4 bacterias. Todos los demás mueren sin reproducirse. Entre los cuatro supervivientes, hay 16 posibles combinaciones de alelos. A Y B:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-A-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-A-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

La probabilidad de cada combinación.

donde 1/2 (probabilidad del alelo A o B para cada bacteria superviviente) se multiplica por 4 (el tamaño total de la población resultante de bacterias supervivientes)

Si agrupa las opciones por el número de alelos, obtendrá la siguiente tabla:

Como puede verse en la tabla, en seis de 16 variantes la colonia tendrá el mismo número de alelos. A Y B. La probabilidad de que ocurra tal evento es 6/16. La probabilidad de todas las demás opciones, donde el número de alelos A Y B desigualmente ligeramente superior y asciende a 10/16.

La deriva genética ocurre cuando las frecuencias alélicas cambian en una población debido a eventos aleatorios. En este ejemplo, la población bacteriana se ha reducido a 4 supervivientes (efecto cuello de botella). Al principio la colonia tenía las mismas frecuencias alélicas. A Y B, pero las posibilidades de que las frecuencias cambien (la colonia sufrirá una deriva genética) son mayores que las posibilidades de que las frecuencias de los alelos originales sigan siendo las mismas. También existe una alta probabilidad (2/16) de que, como resultado de la deriva genética, un alelo se pierda por completo.

Prueba experimental de S. Wright

S. Wright demostró experimentalmente que en poblaciones pequeñas la frecuencia del alelo mutante cambia de forma rápida y aleatoria. Su experimento fue simple: en tubos de ensayo con comida colocó dos hembras y dos machos de moscas Drosophila, heterocigotos para el gen A (su genotipo puede escribirse Aa). En estas poblaciones creadas artificialmente, la concentración de alelos normales (A) y mutación (a) era del 50%. Después de varias generaciones, resultó que en algunas poblaciones todos los individuos se volvieron homocigotos para el alelo mutante (a), en otras poblaciones se perdió por completo y, finalmente, algunas poblaciones contenían un alelo tanto normal como mutante. Es importante destacar que, a pesar de la disminución de la viabilidad de los individuos mutantes y, por tanto, contrariamente a la selección natural, en algunas poblaciones el alelo mutante sustituyó por completo al normal. Este es el resultado de un proceso aleatorio. deriva genética.

Literatura

  • Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. Evolución del mundo orgánico. - M.: Nauka, 1996. - P. 93-96. -ISBN 5-02-006043-7
  • Verde N., Stout W., Taylor D. Biología. En 3 volúmenes. Volumen 2. - M.: Mir, 1996. - P. 287-288. -ISBN 5-03-001602-3

ver también

Notas


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Vea qué es “Deriva genética” en otros diccionarios:

    Procesos genético-autosomáticos, cambios en la frecuencia de genes en una población durante varias generaciones bajo la influencia de factores aleatorios (estocásticos), que conducen, por regla general, a una disminución de la herencia y la variabilidad de la población. Naib, se manifiesta claramente cuando... ... Diccionario enciclopédico biológico

    Ver deriva genética. Diccionario enciclopédico ecológico. Chisinau: redacción principal de la Enciclopedia Soviética de Moldavia. I.I. Dedu. 1989... Diccionario ecológico

    deriva genética- Cambio de frecuencias genéticas en una población pequeña según el principio de muestreo aleatorio Temas de biotecnología ES deriva genética ... Guía del traductor técnico

    Deriva genética. Ver proceso genéticamente automático. (Fuente: “Diccionario explicativo de términos genéticos inglés-ruso”. Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moscú: Editorial VNIRO, 1995) ... Biología molecular y genética. Diccionario.

    deriva genética- genų dreifas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Atsitiktinis populiacijos genetinės sandaros pakitimas. atitikmenys: inglés. deriva genética rusa. deriva genética; deriva genética... Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

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    Procesos que determinan cambios en la frecuencia de genes, o la frecuencia de formas mutantes en Poblaciones. El término fue propuesto por el genetista estadounidense S. Wright (1931). Igual que los procesos automáticos genéticos... Gran enciclopedia soviética

    Deriva genética- cambios aleatorios (estocásticos) en las frecuencias genéticas a lo largo de varias generaciones, que ocurren en poblaciones pequeñas como resultado de un error en el muestreo de gametos durante el cruce... Antropología física. Diccionario explicativo ilustrado.

    Deriva genética- - procesos genéticamente automáticos - el fenómeno de cambios no direccionales en las frecuencias de variantes alélicas de genes en una población, debido a razones estadísticas aleatorias... Diccionario de psicogenética

    Significa mover algo lenta y constantemente. En particular: Deriva del buque: Desplazamiento (deriva) de un buque respecto de la línea de rumbo bajo la influencia del viento. La deriva se caracteriza por el ángulo entre la línea de seguimiento y la línea de rumbo real; para medir este valor, se utiliza... Wikipedia

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  • Biología. 9 11 grados Constructor biológico 3. 0. Colección Interact. modelos. Estándar Educativo del Estado Federal (CDpc), Vabishchevich A.P., La colección contiene 80 experimentos y tareas virtuales, equipados con recomendaciones metodológicas detalladas. Los modelos están diseñados para apoyar la enseñanza de las siguientes secciones de enseñanza general... Categoría:

La deriva genética como factor de evolución.

La deriva genética, o procesos genético-automáticos, es el fenómeno de cambios no direccionales en las frecuencias de variantes alélicas de genes en una población.Podemos considerar la deriva genética como uno de los factores en la evolución de las poblaciones. Gracias a la deriva, las frecuencias de los alelos pueden cambiar aleatoriamente en las poblaciones locales hasta alcanzar un punto de equilibrio: la pérdida de un alelo y la fijación de otro. En diferentes poblaciones, los genes “a la deriva” de forma independiente. Por lo tanto, los resultados de la deriva resultan ser diferentes en diferentes poblaciones: en algunas, un conjunto de alelos es fijo, en otras, otro. Así, la deriva genética conduce, por un lado, a una disminución de la diversidad genética dentro de las poblaciones y, por otro lado, a un aumento de las diferencias entre poblaciones, a su divergencia en una serie de rasgos. Esta divergencia, a su vez, puede servir como base para la especiación. Durante la evolución de las poblaciones, la deriva genética interactúa con otros factores evolutivos, principalmente con la selección natural. La relación de las contribuciones de estos dos factores depende tanto de la intensidad de la selección como del tamaño de las poblaciones. Con una alta intensidad de selección y un gran tamaño de población, la influencia de los procesos aleatorios en la dinámica de las frecuencias genéticas en las poblaciones se vuelve insignificante. Por el contrario, en poblaciones pequeñas con pequeñas diferencias de aptitud entre genotipos, la deriva genética se vuelve crucial. En tales situaciones, un alelo menos adaptativo puede quedar fijo en la población, mientras que uno más adaptativo puede perderse. Como ya sabemos, la consecuencia más común de la deriva genética es el agotamiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones debido a la fijación de algunos alelos y la pérdida de otros. El proceso de mutación, por el contrario, conduce a un enriquecimiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones. Un alelo perdido debido a la deriva puede surgir una y otra vez debido a una mutación. Dado que la deriva genética es un proceso no dirigido, simultáneamente con una disminución de la diversidad dentro de las poblaciones, aumenta las diferencias entre las poblaciones locales. La migración contrarresta esto. Si un alelo está fijado en una población A, y en el otro A Efecto cuello de botella EN según el sistema de grupo sanguíneo AB0
Olas poblacionales y deriva genética.

Efecto fundador.
efecto fundador EN EN
La deriva genética y el reloj molecular de la evolución.
Los cálculos muestran que la probabilidad de fijación de un alelo neutro es igual a su frecuencia en la población. Cada alelo que observamos en las poblaciones surgió alguna vez como resultado de una mutación. Las mutaciones ocurren con una frecuencia promedio de 10 -5 por gen por gameto por generación. Por lo tanto, cuanto más pequeña es la población, menos probable es que en cada generación al menos un individuo de esta población sea portador de una nueva mutación. En una población de 100.000 individuos, en cada nueva generación habrá un nuevo alelo mutante con una probabilidad cercana a uno, pero su frecuencia en la población (1 entre 200.000 alelos) y, por tanto, la probabilidad de su fijación será muy baja. . La probabilidad de que la misma mutación ocurra en al menos un individuo de una población de 10 individuos de la misma generación es insignificante, pero si dicha mutación ocurre en esta población, entonces la frecuencia del alelo mutante (1 en 20 alelos) y las posibilidades de su fijación serán relativamente altas. Las poblaciones grandes no “esperan” mucho tiempo hasta que se produzca la mutación de un nuevo alelo, pero lo fijan durante mucho tiempo, y las poblaciones pequeñas “esperan” mucho tiempo hasta que surja una mutación, pero una vez que ha surgido, se puede arreglar rápidamente. Esto lleva a una conclusión aparentemente paradójica: la probabilidad de fijación de alelos neutros depende únicamente de la frecuencia de su aparición mutacional y no depende del tamaño de la población. el método del "reloj molecular de la evolución": determinar el tiempo transcurrido desde el momento en que los antepasados ​​​​de diferentes grupos sistemáticos comenzaron a evolucionar independientemente unos de otros. Con

La deriva genética, o procesos genético-automáticos, es el fenómeno de cambios no direccionales en las frecuencias de variantes alélicas de genes en una población. Podemos considerar la deriva genética como uno de los factores en la evolución de las poblaciones. Gracias a la deriva, las frecuencias de los alelos pueden cambiar aleatoriamente en las poblaciones locales hasta alcanzar un punto de equilibrio: la pérdida de un alelo y la fijación de otro. En diferentes poblaciones, los genes “a la deriva” de forma independiente. Por lo tanto, los resultados de la deriva resultan ser diferentes en diferentes poblaciones: en algunas, un conjunto de alelos es fijo, en otras, otro. Así, la deriva genética conduce, por un lado, a una disminución de la diversidad genética dentro de las poblaciones y, por otro lado, a un aumento de las diferencias entre poblaciones, a su divergencia en una serie de rasgos. Esta divergencia, a su vez, puede servir como base para la especiación. Durante la evolución de las poblaciones, la deriva genética interactúa con otros factores evolutivos, principalmente con la selección natural. La relación de las contribuciones de estos dos factores depende tanto de la intensidad de la selección como del tamaño de las poblaciones. Con una alta intensidad de selección y un gran tamaño de población, la influencia de los procesos aleatorios en la dinámica de las frecuencias genéticas en las poblaciones se vuelve insignificante. Por el contrario, en poblaciones pequeñas con pequeñas diferencias de aptitud entre genotipos, la deriva genética se vuelve crucial. En tales situaciones, un alelo menos adaptativo puede quedar fijo en la población, mientras que uno más adaptativo puede perderse. Como ya sabemos, la consecuencia más común de la deriva genética es el agotamiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones debido a la fijación de algunos alelos y la pérdida de otros. El proceso de mutación, por el contrario, conduce a un enriquecimiento de la diversidad genética dentro de las poblaciones. Un alelo perdido debido a la deriva puede surgir una y otra vez debido a una mutación. Dado que la deriva genética es un proceso no dirigido, simultáneamente con una disminución de la diversidad dentro de las poblaciones, aumenta las diferencias entre las poblaciones locales. La migración contrarresta esto. Si un alelo está fijado en una población A, y en el otro A, entonces la migración de individuos entre estas poblaciones conduce al resurgimiento de la diversidad alélica dentro de ambas poblaciones. Efecto cuello de botella Aparentemente jugó un papel muy importante en la evolución de las poblaciones humanas. Los antepasados ​​de los humanos modernos se extendieron por todo el mundo a lo largo de decenas de miles de años. En el camino, muchas poblaciones se extinguieron por completo. Incluso aquellos que sobrevivieron a menudo se encontraron al borde de la extinción. Su número cayó a un nivel crítico. Durante el paso por el cuello de botella de la población, las frecuencias alélicas cambiaron de manera diferente en diferentes poblaciones. Ciertos alelos se perdieron por completo en algunas poblaciones y se fijaron en otras. Una vez restauradas las poblaciones, su estructura genética alterada se reprodujo de generación en generación. Estos procesos, aparentemente, determinaron la distribución en mosaico de algunos alelos que observamos hoy en las poblaciones humanas locales. A continuación se muestra la distribución de alelos. EN según el sistema de grupo sanguíneo AB0 en las personas. Las diferencias significativas entre las poblaciones modernas pueden reflejar las consecuencias de la deriva genética que ocurrió en tiempos prehistóricos cuando las poblaciones ancestrales atravesaron un cuello de botella poblacional.
Olas poblacionales y deriva genética.
El tamaño de la población rara vez permanece constante en el tiempo. Los aumentos en las cifras van seguidos de caídas. S.S. Chetverikov fue uno de los primeros en llamar la atención sobre las fluctuaciones periódicas en el número de poblaciones naturales, las olas de población. Desempeñan un papel muy importante en la evolución de las poblaciones. La deriva genética tiene poco efecto sobre las frecuencias alélicas en poblaciones grandes. Sin embargo, durante los períodos de fuerte disminución numérica, su papel aumenta considerablemente. En esos momentos puede convertirse en un factor decisivo en la evolución. Durante una recesión, la frecuencia de ciertos alelos puede cambiar dramática e impredeciblemente. Puede haber una pérdida de ciertos alelos y un fuerte agotamiento de la diversidad genética de las poblaciones. Luego, cuando el tamaño de la población comience a aumentar, la población, de generación en generación, reproducirá la estructura genética que se estableció en el momento en que pasó por el cuello de botella poblacional. Un ejemplo es la situación de los guepardos, representantes de los felinos. Los científicos han descubierto que la estructura genética de todas las poblaciones modernas de guepardos es muy similar. Al mismo tiempo, la variabilidad genética dentro de cada población es extremadamente baja. Estas características de la estructura genética de las poblaciones de guepardos se pueden explicar si asumimos que hace relativamente poco tiempo (hace un par de cientos de años) esta especie pasó por un cuello de botella poblacional muy estrecho, y todos los guepardos modernos son descendientes de varios (según investigadores estadounidenses, 7) individuos.
Efecto fundador.
Los animales y las plantas, por regla general, penetran en nuevos territorios para la especie (islas, nuevos continentes) en grupos relativamente pequeños. Las frecuencias de ciertos alelos en dichos grupos pueden diferir significativamente de las frecuencias de estos alelos en las poblaciones originales. La instalación en un nuevo territorio va seguida de un aumento en el número de colonos. Las numerosas poblaciones que surgen reproducen la estructura genética de sus fundadores. El zoólogo estadounidense Ernst Mayr, uno de los fundadores de la teoría sintética de la evolución, llamó a este fenómeno efecto fundador. El efecto fundador aparentemente jugó un papel importante en la configuración de la estructura genética de las especies animales y vegetales que habitan en islas volcánicas y coralinas. Todas estas especies descienden de grupos muy pequeños de fundadores que tuvieron la suerte de llegar a las islas. Está claro que estos fundadores representaban muestras muy pequeñas de las poblaciones parentales y las frecuencias alélicas en estas muestras podrían ser muy diferentes. Recordemos nuestro ejemplo hipotético con los zorros que, flotando sobre témpanos de hielo, terminaron en islas deshabitadas. En cada una de las poblaciones hijas, las frecuencias alélicas diferían marcadamente entre sí y de la población parental. Es el efecto fundador el que explica la asombrosa diversidad de fauna y flora oceánicas y la abundancia de especies endémicas en las islas. El efecto fundador también ha jugado un papel importante en la evolución de las poblaciones humanas. Tenga en cuenta que el alelo EN completamente ausente entre los indios americanos y los aborígenes australianos. Estos continentes estaban habitados por pequeños grupos de personas. Por razones puramente aleatorias, es posible que entre los fundadores de estas poblaciones no hubiera un solo portador del alelo EN. Naturalmente, este alelo está ausente en las poblaciones derivadas.
La deriva genética y el reloj molecular de la evolución.
El resultado final de la deriva genética es la eliminación completa de un alelo de la población y la consolidación (fijación) de otro alelo en ella. Cuanto más a menudo ocurre un alelo particular en una población, mayor es la probabilidad de que se fije debido a la deriva genética. Los cálculos muestran que la probabilidad de fijación de un alelo neutro es igual a su frecuencia en la población. Cada alelo que observamos en las poblaciones surgió alguna vez como resultado de una mutación. Las mutaciones ocurren con una frecuencia promedio de 10 -5 por gen, gameto y generación. Por lo tanto, cuanto más pequeña es la población, menos probable es que en cada generación al menos un individuo de esta población sea portador de una nueva mutación. En una población de 100.000 individuos, en cada nueva generación habrá un nuevo alelo mutante con una probabilidad cercana a uno, pero su frecuencia en la población (1 entre 200.000 alelos) y, por tanto, la probabilidad de su fijación será muy baja. . La probabilidad de que la misma mutación ocurra en al menos un individuo de una población de 10 individuos de la misma generación es insignificante, pero si dicha mutación ocurre en esta población, entonces la frecuencia del alelo mutante (1 en 20 alelos) y las posibilidades de su fijación serán relativamente altas. Las poblaciones grandes no “esperan” mucho tiempo hasta que se produzca la mutación de un nuevo alelo, pero lo fijan durante mucho tiempo, y las poblaciones pequeñas “esperan” mucho tiempo hasta que surja una mutación, pero una vez que ha surgido, se puede arreglar rápidamente. Esto lleva a una conclusión aparentemente paradójica: la probabilidad de fijación de alelos neutros depende únicamente de la frecuencia de su aparición mutacional y no depende del tamaño de la población. Dado que las frecuencias de mutaciones neutras son aproximadamente las mismas en diferentes especies, la tasa de fijación de estas mutaciones debería ser aproximadamente la misma. De ello se deduce que el número de mutaciones acumuladas en un mismo gen debe ser proporcional al tiempo de evolución independiente de estas especies. En otras palabras, cuanto más tiempo ha pasado desde la separación de dos especies de una especie avanzada común, más sustituciones mutacionales neutrales distinguen a estas especies. Basado en este principio el método del "reloj molecular de la evolución": determinar el tiempo transcurrido desde el momento en que los antepasados ​​​​de diferentes grupos sistemáticos comenzaron a evolucionar independientemente unos de otros. Los investigadores estadounidenses E. Zukurkendl y L. Polling descubrieron por primera vez que la cantidad de diferencias en la secuencia de aminoácidos en la hemoglobina y el citocromo Con en diferentes especies de mamíferos, cuanto antes divergían sus caminos evolutivos, más. Este patrón se confirmó posteriormente utilizando un vasto material experimental, que incluía docenas de genes diferentes y cientos de especies de animales, plantas y microorganismos. Resultó que el reloj molecular funciona, como se desprende de la teoría de la deriva genética, a una velocidad constante. La calibración del reloj molecular se realiza gen por gen, ya que diferentes genes pueden diferir en la frecuencia de aparición de mutaciones neutras. Para ello, estimamos el número de sustituciones acumuladas en un determinado gen en representantes de taxones cuyo tiempo de divergencia se establece de forma fiable sobre la base de datos paleontológicos. Una vez calibrados los relojes moleculares, se pueden utilizar para medir los tiempos de divergencia entre diferentes taxones, incluso cuando su ancestro común aún no haya sido identificado en el registro fósil. 1. ¿Por qué las olas demográficas aumentan los efectos de la deriva genética? 2. ¿Qué papel juega la deriva genética en la formación de la fauna y la flora insulares? 3. Explicar el principio del reloj molecular de la evolución y su aplicación en los estudios evolutivos.

Respecto a la generación anterior.

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    Cambio y deriva de la influenza

    Secuencia de procesos característicos de la especiación.

    Evolución. Factores rectores y no rectores de la evolución,

    Subtítulos

    Imaginemos que se trata de 2 comunidades, la comunidad naranja y la morada, y están separadas entre sí. Y su objetivo es ir a estas comunidades y descubrir cuál es el tipo más común de virus de la influenza que circula entre estas personas. Entonces haces esto y lo primero que descubres es algo muy interesante. Es decir, resulta que en la comunidad naranja solo se observa el virus de la influenza A. No han olvidado que tenemos 3 tipos de virus, y aquí, aparentemente, se observa que las personas de este grupo solo se ven afectadas por el tipo A. .Vamos, lo anotaré aquí, tipo A. Y si miras la comunidad morada, verás algo al revés. Verán que aquí la gente también contrae influenza, pero el agente causante siempre es el tipo B. Entonces, estas personas se ven afectadas por el virus de la influenza tipo B. Y el virus de la influenza tipo B también tiene 8 fragmentos de ARN. Vamos a escribirlo aquí en morado, tipo B. Entonces esto es lo primero que debes aprender en tu primer día de trabajo. Y ahora hay muchos subtipos diferentes de tipo A que afectan a la comunidad naranja, y aquí solo he representado la cepa dominante. Y, de hecho, puede haber muchos tipos A circulando en la comunidad naranja, pero esta es la cepa dominante. Y ya sabes, lo mismo ocurre con la comunidad morada. También circulan algunas cepas de tipo B. Sin embargo, la cepa dominante es la que fotografié para 4. Y ahora les daré un poco de espacio y les explicaré lo que vamos a hacer. Durante el próximo año, durante los próximos 12 meses, seguiremos a estas dos comunidades. Y lo que se requiere hacer es tomar nota, en general, de lo que sucede en la comunidad con la cepa dominante. Por lo tanto, lo importante para nosotros no son todas las cepas, sino la cepa dominante. ¿Y queremos saber cómo se pueden comparar cepas genéticamente diferentes y qué pasará el primer día de nuestro trabajo? Entonces, cuando digo cambios genéticos, en realidad lo estoy comparando con lo que teníamos el primer día de nuestro trabajo, en comparación con la cepa original. Y en el transcurso de 12 meses, acumulas información sobre los cambios que se produjeron durante tu trabajo. Entonces, indiquemos que comenzaste aquí y vives cerca de la comunidad morada. Y claro, inicialmente no notamos ningún cambio. Analizas la cepa tipo B y concluyes que tampoco hay cambios en ella. Sin embargo, pasa algo de tiempo. Digamos que ha pasado un tiempo y estás de regreso y observas la comunidad morada. Y usted pregunta qué tipo de cepa B es la más común entre ellos hoy en día. E informan que es básicamente lo mismo que antes, y no ha cambiado significativamente, pero se han producido dos mutaciones puntuales. Y en la cepa dominante, se produjeron un par de mutaciones puntuales y, por lo tanto, se volvió ligeramente diferente de la original. Y usted dice: "Bueno, por supuesto que hubo algunos cambios genéticos involucrados". La cepa dominante ha cambiado algo. Y luego te vas y los visitas algún tiempo después y te agradecen por visitarlos nuevamente. Y ha habido algunos otros cambios desde su última visita. Y dices: “Qué interesante”. Aquí se requiere un análisis un poco más profundo. Y esto ahora es un virus, un virus tipo B, se ve un poco diferente en comparación con cómo se veía cuando empezaste a trabajar. Y continúas observando este proceso y sabes que hay una mutación aquí y otra aquí. Entonces, las mutaciones parecen acumularse. Y lo que terminas es una línea de puntos, algo como esto, donde las siguientes mutaciones tienen lugar hasta el final del año. Y cuando llega fin de año y analizas la dinámica de tu virus, puedes decir que se han producido varias mutaciones. Es algo diferente a lo que era al principio. Y marcaré estas pequeñas mutaciones con una X amarilla. ¿Y cómo llamamos a este proceso? Lo llamaremos deriva genética. Esto es deriva genética. Este es un proceso normal que ocurre en muchos tipos de virus y bacterias. En realidad, todos los virus y bacterias cometen errores a medida que se replican y se puede observar un cierto grado de deriva genética con el tiempo. Ahora viene la parte divertida. Vas a una comunidad naranja, un país naranja por así decirlo, y dices que quieres hacer lo mismo con el virus de la influenza A. Y al comienzo del período de observación no hay diferencia. Sin embargo, regresas un poco más tarde y notas que ha habido algunos cambios aquí, algunas mutaciones, las mismas de las que hablamos anteriormente. Y dices que es bueno que parezca haber un pequeño cambio. Y luego descubres que, ya sabes, se ha producido otra mutación cuando regresas de otro viaje. Y dices: "Está bien, parece que hay otros cambios". Y luego sucede algo realmente interesante. Descubres, al regresar de tu tercer viaje, que todo el segmento ha desaparecido por completo y ha sido reemplazado por otro. Y descubres un gran fragmento nuevo de ARN. ¿Y cómo imaginas la cadena de cambios genéticos? Las diferencias son realmente significativas, ¿no? Y estás de acuerdo en que ahora alrededor de 1/8 de todo ha cambiado y se verá así. Y este es un gran salto. Y dices: "Está bien, ahora ha habido un cambio genético significativo". Y luego vuelves de tu viaje y descubres que hay una pequeña mutación en este ARN verde, y tal vez otra aquí. Nuevamente notaste pequeños cambios. Y encuentras otra mutación aquí, y tal vez aquí también. Y continúa restaurando la cadena de eventos, aborda su trabajo de manera muy responsable, continúa elaborando un diagrama. Y luego resulta que se ha producido otro cambio significativo. Denotamos que esta zona se ha vuelto diferente de ésta. Y entonces, nuevamente, tenemos un gran salto. Algo como eso. Y finalmente, a finales de año, continúa porque ha descubierto varias mutaciones más. Entonces digamos que estas mutaciones adicionales ocurrieron aquí y aquí. Así es como empezó a verse. ¿Estas de acuerdo conmigo? Los cambios genéticos a lo largo del tiempo para la población de naranja, tipo A, se ven un poco diferentes. Y contiene elementos que he denominado deriva y cambio genético. Para ser más precisos, esta parte es una variante del turno grande. En este caso, todo un fragmento de ARN parece haberse integrado en el virus dominante. Estos son 2 turnos que podrían darse este año. Y estas áreas, permítanme delinearlas con un color diferente, digamos aquí, ésta y ésta, realmente se parecen más a lo que estábamos hablando anteriormente. Se trata de una especie de cambios estables, mutaciones estables en el tiempo. Y esto es lo que solemos llamar deriva genética. Entonces, con el virus de la influenza A, que está en naranja, se puede ver que se está produciendo cierta deriva y cambio. Pero con el virus de la gripe B sólo se produce deriva genética. Y lo que está sucediendo ahora mismo es la información más aterradora sobre el virus de la influenza A, y eso significa que cualesquiera que sean los cambios gigantes que vean, hay 2 derivas gigantes, 2 aquí, si estos cambios han ocurrido, entonces toda la comunidad aún no se ha encontrado con esto. nuevo virus de la influenza A. No está preparado para ello. El sistema inmunológico de la comunidad no sabe qué hacer al respecto. Y como resultado, muchas personas enferman. Y sucede lo que llamamos pandemia. Y ha habido varias pandemias similares en el pasado. Y cada vez, por regla general, fueron causados ​​por un cambio genético importante. Y como resultado, muchas personas, como dije, enferman, terminan en el hospital e incluso pueden morir. Subtítulos de la comunidad Amara.org

La deriva genética como ejemplo

El mecanismo de la deriva genética se puede demostrar con un pequeño ejemplo. Imaginemos una colonia muy grande de bacterias aisladas en una gota de solución. Las bacterias son genéticamente idénticas excepto por un gen con dos alelos. A Y B. alelo A presente en la mitad de las bacterias, alelo B- del otro. Por lo tanto, la frecuencia alélica A Y B igual a 1/2. A Y B- alelos neutros, no afectan la supervivencia ni la reproducción de las bacterias. Así, todas las bacterias de la colonia tienen las mismas posibilidades de sobrevivir y reproducirse.

Luego reducimos el tamaño de la gota para que haya suficiente alimento para solo 4 bacterias. Todos los demás mueren sin reproducirse. Entre los cuatro supervivientes, hay 16 posibles combinaciones de alelos. A Y B:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-A-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-A-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

La probabilidad de cada combinación.

1 2 ⋅ 1 2 ⋅ 1 2 ⋅ 1 2 = 1 16 (\displaystyle (\frac (1)(2))\cdot (\frac (1)(2))\cdot (\frac (1)(2) )\cdot (\frac (1)(2))=(\frac (1)(16)))

donde 1/2 (probabilidad del alelo A o B para cada bacteria superviviente) se multiplica por 4 (el tamaño total de la población resultante de bacterias supervivientes)

Si agrupa las opciones por el número de alelos, obtendrá la siguiente tabla:

Como puede verse en la tabla, en seis de 16 variantes la colonia tendrá el mismo número de alelos. A Y B. La probabilidad de que ocurra tal evento es 6/16. La probabilidad de todas las demás opciones, donde el número de alelos A Y B desigualmente ligeramente superior y asciende a 10/16.

La deriva genética ocurre cuando las frecuencias alélicas cambian en una población debido a eventos aleatorios. En este ejemplo, la población bacteriana se ha reducido a 4 supervivientes (efecto cuello de botella). Al principio la colonia tenía las mismas frecuencias alélicas. A Y B, pero las posibilidades de que las frecuencias cambien (la colonia sufrirá una deriva genética) son mayores que las posibilidades de que las frecuencias de los alelos originales sigan siendo las mismas. También existe una alta probabilidad (2/16) de que, como resultado de la deriva genética, un alelo se pierda por completo.

Prueba experimental de S. Wright

S. Wright demostró experimentalmente que en poblaciones pequeñas la frecuencia del alelo mutante cambia de forma rápida y aleatoria. Su experimento fue simple: en tubos de ensayo con comida colocó dos hembras y dos machos de moscas Drosophila, heterocigotos para el gen A (su genotipo puede escribirse Aa). En estas poblaciones creadas artificialmente, la concentración de alelos normales (A) y mutación (a) era del 50%. Después de varias generaciones, resultó que en algunas poblaciones todos los individuos se volvieron homocigotos para el alelo mutante (a), en otras poblaciones se perdió por completo y, finalmente, algunas poblaciones contenían un alelo tanto normal como mutante. Es importante destacar que, a pesar de la disminución de la viabilidad de los individuos mutantes y, por tanto, contrariamente a la selección natural, en algunas poblaciones el alelo mutante sustituyó por completo al normal. Este es el resultado de un proceso aleatorio. deriva genética.

Literatura

  • Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. Evolución del mundo orgánico. - M.: Nauka, 1996. - P. 93-96. - ISBN 5-02-006043-7.
  • Verde N., Stout W., Taylor D. Biología. En 3 volúmenes. Volumen 2. - M.: Mir, 1996. - P. 287-288. -