Equilibrio genético
Definición de equilibrio genético
El equilibrio genético es un término que se utiliza para describir una condición de frecuencias alélicas estáticas o que no cambian en una población a lo largo del tiempo. Por lo general, en una población natural, las frecuencias de los alelos tienden a cambiar a medida que pasan las generaciones y diferentes fuerzas actúan sobre una población. Esto podría deberse a muchos factores, incluida la selección natural, la deriva genética, la mutación y otros que cambian por la fuerza la frecuencia de los alelos. Sin embargo, si una población está en equilibrio genético, estas fuerzas están ausentes o se anulan entre sí. Los ejemplos siguientes muestran el equilibrio genético desde un contexto de modelado y en un contexto natural.
Ejemplos de equilibrio genético
Equilibrio de Hardy-Weinberg
Al modelar la dinámica de la población, los científicos suelen utilizar el modelo de Hardy-Weinberg. Esta ecuación toma las frecuencias de los alelos en una población y las multiplica utilizando los principios del cuadrado de Punnett para simular la distribución de los alelos durante el apareamiento. A continuación se puede ver una imagen de este modelo.
Este diagrama sigue un gen, que tiene dos alelos (A) y (a). La frecuencia alélica de cada alelo está representada por la «p» y la «q». Según el modelo de Hardy-Weinberg, estas frecuencias alélicas no cambiarán de generación en generación sin influencias externas. En otras palabras, un equilibrio genético ocurre en ausencia de cosas como la selección natural y la deriva genética. Si (A) y (a) son los únicos alelos en el sistema, entonces las frecuencias de (A) sumadas a (a) deben ser 1. Por lo tanto, en un sistema en equilibrio genético, la frecuencia de los genotipos en la descendencia puede ser estima multiplicando las frecuencias alélicas. Los individuos homocigotos dominantes (AA) se pueden estimar mediante p 2o la frecuencia de (A) al cuadrado.
Lo mismo ocurre con los individuos homocigotos recesivos (aa); en equilibrio genético se pueden estimar mediante q 2. Los individuos heterocigotos se pueden estimar mediante 2pq. En el equilibrio genético, la suma de todas las frecuencias genotípicas de cada gen es 1. En términos matemáticos: p 2 + 2pq + q 2 = 1.
A principios del siglo XX, la ciencia de la herencia era un campo nuevo y apasionante. Gregor Mendel había demostrado en el siglo XIX que los organismos portan dos copias de cada gen. Estas copias pueden presentarse en diferentes formas o alelos. Sin embargo, los científicos todavía estaban lidiando con las preguntas más importantes de cómo cambian los alelos con el tiempo. Uno de los problemas fundamentales en ese momento era comprender cómo interactuaban los genes entre sí, especialmente los genes dominantes y recesivos. Algunos asumieron que el alelo dominante aumentaría naturalmente en una población. Esto fue refutado de forma independiente por varios científicos usando matemáticas. Sin embargo, solo Hardy y Weinberg suelen incluir su nombre en la ley. El equilibrio genético en esta situación idealizada se conoce comúnmente como equilibrio de Hardy-Weinberg.
Equilibrio genético debido a la selección equilibrada
En la naturaleza, las cosas nunca son tan perfectas como las suposiciones hechas en el modelo de Hardy-Weinberg. Esto no significa que no pueda existir el equilibrio genético. De hecho, es fácil pensar en un escenario en el que se mantenga el equilibrio genético frente a la selección natural. La selección simplemente debe aplicarse igualmente a los diferentes alelos presentes. De esta manera se mantendrá la frecuencia alélica y la población permanecerá en equilibrio genético.
Esto puede demostrarse mediante un grupo hipotético de animales. Para nuestros propósitos, consideraremos una población de saltamontes, con solo dos alelos para el gen que codifica su color. Un alelo codifica el verde: C g. El alelo C b codifica el marrón. Los individuos homocigotos para cualquiera de los alelos serán de ese color. Sin embargo, en nuestro caso hipotético, imagina que los individuos heterocigotos (C g C b ) se vuelven parte verdes y parte marrones. Un campo está lleno de estos saltamontes, con partes iguales de cada tipo de saltamontes.
Ahora, se introduce un nuevo depredador en el campo. Un pájaro se abalanza sobre el campo, cortando saltamontes a medida que avanza. El ave usa la visión del color para elegir a su presa, y los saltamontes verdes y marrones sólidos se pueden quitar fácilmente. Los saltamontes heterocigotos tienen un camuflaje natural y no pueden ser vistos por los pájaros. Claramente, estas variedades se seleccionarían con el tiempo. Eventualmente, esto cambiará la distribución de genotipos. Sin embargo, siempre que los homocigotos se seleccionen de forma igualitaria, las frecuencias alélicas no cambiarán. Mientras se ingieren organismos, la proporción general de alelos no cambiará porque los heterocigotos están siendo seleccionados y contienen ambos alelos, preservando la proporción. Por lo tanto, el equilibrio genético se mantiene incluso frente a esta selección equilibrante.
Equilibrio genético aleatorio
Existe una amplia variedad de fuerzas que actúan sobre la genética de poblaciones. Si bien Hardy-Weinberg asume que estas fuerzas no actúan, es igualmente probable que se anulen entre sí. Hardy-Weinberg asume que la población no está experimentando selección, mutación o ninguna inmigración o emigración que altere las frecuencias alélicas. Al igual que con los saltamontes, es fácil idear una situación en la que estas fuerzas puedan equilibrarse entre sí y mantener las frecuencias alélicas.
Si bien una fuerza de selección puede estar tratando activamente de eliminar un alelo de una población, la mutación puede mantenerlo en la población. Esto es cierto para muchas condiciones genéticas creadas por alelos que no funcionan. La selección naturalmente intenta reducir estos alelos mutados, pero la tasa de mutación puede mantener la enfermedad en algún nivel básico en una población. Este sería un caso de equilibrio genético, causado por una confluencia de varios factores. También se puede ver cómo la mutación podría reemplazarse fácilmente por una variedad de otros factores que podrían tener el mismo propósito.
Descubre además que es la deriva genética.
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