7.derivagenica mutaciones 2016-i

8/19/2019 7.DerivaGenica Mutaciones 2016-I

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¿Cómo sabemos si unapoblación está en equilibrio de

HW?

!"#$%&'()*


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Grandes contribuciones a la ramade genética de poblaciones:Modelo de Wright-FisherTeoría Neutral


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Deriva Génica

• El cambio al azar de frecuencias alélicas de unageneración a otra.

• Un punto sutil, pero importante:

- Se dice que la DG depende del tamaño de lapoblación.

-

La DG en realidad depende de cuántos individuos sonmuestreados para ser parte de la próximageneración (error de muestreo), no del tamañopoblación en sí.


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Error de muestreo


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Deriva Génica


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La DG y el tamaño poblacional

Poblaciones muy grandesEfectos pequeños

Poblaciones pequeñasEfectos grandes


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Dado el tiempo suficiente (muchas generaciones), ¿qué pasacon las frecuencias alélicas?

¿El efecto de N?

¿Qué esperarían en presencia de la SN?


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6.15A


12/59

6.15B


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6.15C


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Fijación/pérdida

de alelos ydisminución dela

heterocigosidad


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• Peter Buri (1956)

• 107 poblaciones de 16 moscas

•

8 de cada sexo

• Todas eran heterocigotas para elcolor de ojos bw75/bw

• Aproximadamente frecuenciaalélica 0.5 en todas laspoblaciones.

• 19 generaciones de apareamientoal azar (manteniedo siempre 16individuos)

• Al final 30:28 (proporción depérdidas:fijaciones).


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,-.*/012$&3


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Puntos importantes:

1) Cada población sigue un único camino evolutivo bajo laDG.

2) La DG es más rápida y tiene mayores efectos enpoblaciones chicas.

3) Dado suficiente tiempo, la DG puede producir cambiossubstanciales en la frecuencia de alelos, incluso en

poblaciones grandes.

! La DG puede ocasionar que la frecuencia alélica vayade 1 a 0 (que se fije o que se pierda!)


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Aplicando el concepto…

• ¿La DG ha sido una fuerza evolutiva importante

en la variabilidad humana?

• Consideren nuestro pasado como cazadores-recolectores:

• Tamaño del grupo

•

Tiempo (número de generaciones)


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Efecto Fundador y Cuello de Botella

Efecto fundadorcuando la población esfundada por un grupo

reducido de individuos(sus frecuencias alélicastienen a diferir de lapoblación original).

Efecto cuello de botellael pool genético se vereducido por una‘catástrofe’ y unareducción drástica deltamaño de la población


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45.)1& $. %/.00& $. 6&1.002


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789:;47 4>

%=9":?AB "=6;47 @4

ABBB 8>@8C8@:=7

>=?474 4; %


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Northern elephant seals at San Simeon, California. The northern elephantseal (which breeds on California and Baja California) was hunted almost to

extinction in the 19th

century. Only about 10-20 individuals survived. Nowthere are more than 100,000 individuals.


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4G.'H0& $. )/.00& $. I&1.002 .J /J2 H&I02)(óJ #/'2J2

• En Micronesia ! Isla de Pingelap

• Descendientes de 20 sobrevivientes de un tifón y de la hambruna en 1775.


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En Micronesia ! Isla de Pingelap


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Ejemplo de Efecto Fundador

• 200 migrantes alemanes que fundaron el grupo Amish en

Pennsylvania, USA.


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alelo polidactilia

Síndrome de Ellis-van Creveld

La endogamia también ! frecuencia de polidactilia


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Algunos tipos de mutaciones

1.

Mutaciones puntuales: substitución de un nucleótido porotro.

2.

Inserciones o deleciones (‘indels’)

• Nucleótidos individuales

• Múltiples nucleótidos

•

Fragmentos grandes de ADN

3. Duplicación de genes

• A través de la inserción de segmentos de DNA en los cromosomas.

4. Alteraciones cromosomales

•

Inversiones

• Duplicaciones

• Poliploidías


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A G

+ T

"/K(J2*

"(K('($(J2*

(B) TRANSVERSIONES (tv)purina! pirimidina

tv tv

tv

tv

Mutaciones puntualesPueden surgir debido a errores durante la síntesis o reparación

del DNA

ti

ti

(A) TRANSICIONES (ti) purina! purinapirimidina! pirimidina


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Mutaciones Puntuales

,-. /01 !23%+4 +%5 %,6

%/20L/(.K2 $. 0&*

M J/)0.NO$&*


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Thr His MetACX CAY ATG

No-sinónimas o de reemplazo ! Mutacionesen la primera o segunda posición del codón.Cambian el aa

Mutaciones Puntuales

%+7

%+%

%++

%+6

CAUCAC

AUG

L t i l l ió


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Las mutaciones en la evolución

• Introducción de alelos ! variación genética

•

La base para la Selección Natural


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Debate neutralista – seleccionista (importancia relativa de la deriva génica vs la

selección natural)

•

Teoría Neutral! Kimura, 1968

• Estudio de la evolución a nivel molecular.

•

La mayor parte de la variación a nivel molecular noafecta al fitness y por lo tanto, el fin evolutivo dela variación genética está explicado por procesosestocásticos (al azar).

• La única manera en la que las mutacionesneutrales se fijen en la población es por medio dederiva génica.


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El poder de la

selecciónacumulativa

R. Dawkins: “The blindwatchmaker”


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“METHINKS IT IS LIKE A WEASEL”

Si solamente lo dejamos al azar:

•

WDLMNLTDTJSKWIRHEZLMCA W• 1/10,000 probabilidad

En cambio, si introducimos la selección acumulativa:

•

1 generación:MDLDMNLS ITJISWHRZREZ MECS P

• 20 generacionesMELDINLS IT ISWPRKE Z WECSEL

•

30 generaciones:METHINGS IT ISWLIKE B WECSEL

• 43 generaciones: METHINKS IT IS LIKE A WEASEL


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Apareamiento no aleatorio

• :J2 $. 02* )&J$()(&J.* $. QR .* L/. 1&$&* O.J.J02 '(*'2 &H&K1/J($2$ $. 2H2K.2K*. )&J )/20L/(.K&1K&E

• %89.29:02;3< ;< 9=293? 21 @;9 [email protected] C2 =92D


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El apareamiento no aleatorio puede cambiar laestructura genética de la población … ¿Cómo?

GHI %%

HJI %9

GHI 99

!"#$%'() +#,

-'./0.)/, #+1+&/#,2

Frecuencia alélica:

JKH % JKH 9

GHI %%

LGKHI %%

GHI %9

LGKHI 99

GHI 99

; & * %% * . 2

H 2 K . 2 J ) & J

%%

;&* %9 *. H2K.2J )&J%9

9 9 * . 2H 2K . 2 ) & J 9 9

MNKHI %%

GHI %9

MNKHI 99

Generación 1 Generación 2

Frecuencia Alélica

JKH % JKH 9

El apareamiento no aleatorio puede llevar al exceso de homocigotes.

¿Qué sucede cuando el apareamiento no


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¿Qué sucede cuando el apareamiento noaleatorio continúa a través de las generaciones?


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Apareamiento positivo no aleatorio enlos humanos es muy común

Apareamientopositivo

Las parejas seescogen enbase acaracterísticas

similares


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¿ Cuál es el efecto del apareamiento no aleatorioen la variación dentro de una población?

¿Por qué es importante el apareamiento noaleatorio?

Los patrones del apareamiento no aleatorio puedeninfluir en las tasas de cambio de las frecuenciasalélicas mediante su interacción con otros

mecanismos evolutivos.


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Endogamia en nutrias de mar

•

California! 50 individuos (ahora 1,500) - Efecto cuellode botella.

• Es una baja densidad. Lidicker & McCollum (1997)investigaron si esto resulta en endogamia.

• N= 33 nutrias para el locus PAP, dos alelos S (slow ) y F( fast)

• SS 16

• SF 7

•

FF 10

• Aprox S= 0.6 y F = 0.4


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• Si estuviesen en equilibrio:•

SS = 0.6*0.6 = 0.36• SF =2*0.6*0.4 = 0.48• FF = 0.4*0.4 = 0.16

• PERO, las frecuencias reales eran•

SS= 0.485, SF= 0.212, FF =0.303

• Hay más homocigotes y menos heterocigotes que loesperado en una población que se aparea al azar.

• Habiendo considerado otras explicaciones para el

déficit de heterocigotos, Lidicker y McCollum(1997) concluyeron que las nutrias de marmostraban evidencia de endogamia.


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La endogamiaes un tipoespecial deapareameintono aleatorio

¿Consecuencias

genéticas de laendogamia?

4J$&Y2'(2 .J


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4J$&Y2'(2 .J

#/'2J&*

•

Protrusión de lamandíbula(Hapsburgo)

• Casa reinante de

Austria y España,1400’s-1700s

• Carlos II(1661-1700)

•

Hay una reduccióndel fitness causadapor endogamia(inbreedingdepression)


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¿Cuál es el efecto de cada unade las fuerzas evolutivas sobre

la variabilidad genética en laspoblaciones?

!"#$%&'()*


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ALLELE 1 ! Software que simula cada una de lasfuerzas de la evolución y el efecto que tienen sobrela frecuencia alélica.

Creado por Jon C. Herron

http://faculty.washington.edu/herronjc/SoftwareFolder/AlleleA1.html


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Q%#$+$?>%*R


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Modelo de Wright-Fisher

Modelo que describe la evolución de lasfrecuencias alélicas.

Se quiere ver el efecto de la deriva,incorporando un tamaño poblacional

FINITO.

Asumimos que:


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Asumimos que:

1. La población es finita y constante

2.

Apareamiento aleatorio ! panmixia

3. Un solo locus

4. No hay recombinación

5. Todos los individuos tienen el mismo fitness

6. Sólo una pequeña muestra de gametos seobtienen al azar del pool génico

7. Las generaciones no se superponen.

• Una muestra chica ! las frecuencias alélicas enla muestra pueden diferir mucho del pool génico

inicial.


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El modelo de Wright-Fisher

62;2.9E0F; L

Población de N individuos diploides y 2Nalelos.Asumamos que cada una de estos alelos esúnico.


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Generación 2


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Generación 3


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Generación 4


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7.derivagenica mutaciones 2016-i

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