Deriva genética
Definición
La deriva genética es un cambio en la frecuencia de los alelos en una población, debido a una selección aleatoria de ciertos genes. A menudo, las mutaciones dentro del ADN no pueden tener ningún efecto sobre la aptitud de un organismo. Estos cambios en la genética pueden aumentar o disminuir en una población, simplemente debido al azar.
Explicación de la deriva genética
Aunque se pueden seleccionar variaciones de genes (también conocidas como alelos) porque ayudan o dificultan a un organismo, otras mutaciones pueden no tener ningún efecto. Cuando el alelo en sí no es responsable del cambio en su frecuencia en una población, la deriva genética actúa sobre el alelo. El siguiente gráfico muestra diferentes trayectorias para los mismos genes a lo largo del tiempo. Como puede ver, la frecuencia de estos genes puede cambiar drásticamente con el tiempo, especialmente con las poblaciones más pequeñas.
En las poblaciones más grandes, la frecuencia alélica de cada gen se mantiene relativamente estable. Esto sucede porque los genes no afectan la aptitud y, por lo tanto, no tienen una presión de selección natural en contra o a favor del alelo. En las poblaciones más pequeñas, la frecuencia de estos genes puede fluctuar mucho. Algunos se fijan dentro de la población, mientras que otros desaparecen. Estos eventos fortuitos que conducen a cambios en la frecuencia se denominan deriva genética.
Ejemplos de deriva genética
En una población hipotética
Una población de 100 conejos vive en el bosque. Los conejos tienen diferentes colores de pelaje: negro, marrón, tostado, blanco, gris e incluso rojo. En la población, los diferentes alelos que crean el color del pelaje se distribuyen por igual. Una enfermedad llega a la población de conejos y mata a 98 de los conejos. Los únicos conejos que quedan son conejos rojos y grises, simplemente por casualidad. Por tanto, los genes han «derivado» de 6 alelos a solo 2. Este es un ejemplo de efecto de cuello de botella.
En la vida real
La deriva genética ocurre todo el tiempo en las poblaciones, aunque no es fácil de ver. A menudo surgen mutaciones que tienen poco efecto en el organismo. Estas mutaciones se transmiten si el organismo se reproduce y no se transmiten si el organismo no sobrevive. Aunque solía pensarse en la deriva genética solo en poblaciones pequeñas, incluso las poblaciones grandes experimentan la deriva genética de ciertos alelos. Esto sucede porque una pequeña cantidad de individuos porta los alelos. Que estos alelos estén o no duplicados no es una función de selección natural, sino del azar. Muchos alelos van o vienen en poblaciones sin afectar grandes cambios.
¿Qué causa la deriva genética?
La deriva genética es mucho más probable en poblaciones más pequeñas de organismos, como se ve en la imagen que se encuentra en este artículo. Las líneas individuales del gráfico rastrean la frecuencia de los alelos en una población determinada. Cuando la población es pequeña y existen muchos alelos (ver el primer gráfico), cualquiera de los alelos puede volverse fijo o extinguirse rápidamente en la población. Cuando hay muchos organismos en la población (ver el último gráfico), hay menos posibilidades de perder un alelo completo, porque muchos organismos portan el alelo y es menos probable que todos desaparezcan.
La deriva genética se puede confundir fácilmente con la selección natural. La diferencia es si el alelo participa activamente o no en el cambio en las frecuencias alélicas. Si el alelo afecta a un organismo de una manera que provoca una mayor reproducción del ADN, el alelo aumentará en frecuencia. Si causa daño, disminuirá. Esto es causado por los efectos directos del alelo sobre el organismo y el medio ambiente. Esta es la selección natural. Cuando el alelo aumenta o disminuye simplemente porque estaba presente en los organismos aleatorios que sobrevivieron, se trata de una deriva genética.
Tipos de deriva genética
Cuello de botella de población
Un cuello de botella poblacional es un tipo de deriva genética en la que el tamaño de una población disminuye drásticamente. La competencia, la enfermedad o la depredación provocan estas disminuciones masivas en el tamaño de la población. El grupo de alelos ahora está determinado por los organismos que no murieron. Algunos alelos aumentan en frecuencia simplemente porque son los únicos alelos que quedan. Este tipo de deriva genética se puede observar cuando las personas no toman todo el ciclo de antibióticos.
Los antibióticos matan las bacterias dañinas en su sistema, independientemente de los alelos que tengan. Los antibióticos provocan una reducción masiva de bacterias dañinas. Esto detiene los síntomas de la enfermedad. Una pequeña población sobrevivirá si un paciente abandona el antibiótico antes de tiempo. Esta población mucho más pequeña podría tener frecuencias alélicas muy diferentes de la población original de bacterias. Estos cambios no reflejan el éxito o el fracaso de los diferentes alelos, sino los efectos de una selección aleatoria de bacterias. Los nuevos alelos dominarán la población hasta que la selección o más deriva genética haga que cambien las frecuencias de los alelos.
Efecto fundador
En otro tipo de deriva genética conocida como efecto fundador, se forma o “funda” una nueva población en una nueva ubicación. Si esta nueva población no interactúa y se reproduce con la población principal, las frecuencias alélicas en esta población serán muy diferentes de las de la población original. Muchas islas contienen especies que solo existen en una sola isla debido al efecto fundador. Por ejemplo, si solo dos aves de una especie aterrizan en una isla, sus alelos por sí solos explicarán la diversidad presente.
Si bien estos alelos dominarán al principio, surgirán mutaciones en la población que conducirán a nuevas adaptaciones. Esta nueva adaptación se queda con la población fundadora. Con suficiente tiempo, las dos poblaciones pueden divergir hasta un punto en el que ya no pueden cruzarse. Las especies a menudo se separan de esta manera.
Deriva genética frente a flujo genético
El concepto de deriva genética a menudo se confunde con el concepto de flujo genético en biología. El flujo de genes es el movimiento de genes entre poblaciones, especies o entre organismos. Por ejemplo, las células bacterianas pueden transferir genes entre diferentes células como método para ganar resistencia a los antibióticos. Las poblaciones de organismos exhiben flujo de genes cuando los individuos de una población migran y se reproducen con una nueva población.
El flujo de genes no analiza la frecuencia alélica de los genes. Más bien, es un concepto que describe el movimiento de genes entre poblaciones. Por el contrario, la deriva genética describe la selección aleatoria de genes dentro de una población, no atribuible a las fuerzas de selección natural.
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