Selección natural

Selección natural

Es considerada la principal fuerza evolutiva

Al igual que otras fuerzas, se modifican las frecuencias de los alelos.

Es la única fuerza evolutiva donde el cambio en la frecuencia de alelos tiende hacia la adaptación

FITNESS (APTITUD O ADECUACIÓN)= FITNESS (APTITUD O ADECUACIÓN)= EXITO REPRODUCTIVOEXITO REPRODUCTIVO

Componentes del fitness en organismos con reproducción asexual

• La probabilidad de que el genotipo sobreviva hasta la edad reproductiva

• Tasa de Fecundidad

COMPONENTES DEL FITNESS EN ORGANISMOS CON REPRODUCCIÓN SEXUAL

Selección del cigoto Viabilidad. Probabilidad de llegar a edad

reproductiva. Éxito reproductivo. Número de eventos

reproductivos que producen descendencia. Fecundidad. Número de gametos por individuo,

pero usualmente se mide como número de organismos viables producidas

Selección gamética Gametos viables Éxito en la Fertilización

Eficiencia Biológica Darwiniana (w) [Valor selectivo o valor adaptativo]

Coeficiente de selección (s), se define como s=1-W por lo tanto W=1-s. Mide la reduccion de la eficiencia biológica de cada genotipo.

Cálculo de las eficiencias biológicas de tres genotipos cuando se conoce el número de la

progenie producida por cada genotipo

A1A1 A1A2 A2A2 Total

Número de Cigotos en cada generación (a) 40 50 10 100

Número de cigotos producidos por cada genotipo en la siguiente generación (b)

80 90 10 180

Cálculo

Número promedio de descendientes por individuo en la sig. Generación (b/a)

80/40=2 90/50=1.8 10/10=1

Eficiencia Biológica (eficiente reproductiva W)

2/2=1 1.8/2=0.9 ½=0.5

Coeficiente de selección 0 0.1 0.5

Diferencias de la eficiencia biológica debido a diferencias en la tasa de

supervivencia

A1A1 A1A2 A2A2

Eficiencia Biológica de supervivencia

1 0.9 0.5

Eficiencia biológica de fertilidad

1 1 1

Eficiencia Biológica Neta

1x1=1 0.9x1=0.9 1x0.5=0.5

Diferencias de la eficiencia biológica debido a diferencias en

la fertilidadA1A1 A1A2 A2A2

Eficiencia Biológica de supervivencia

1 1 1

Eficiencia biológica de fertilidad

1 0.9 0.5

Eficiencia Biológica Neta

1x1=1 0.9x1=0.9 1x0.5=0.5

Diferentes casos de selección natural

Selección contra el alelo recesivo Selección contra el alelo dominante Selección contra un alelo sin dominancia Selección a favor de los heterocigotos Selección en contra de los heterocigotos

Selección contra el alelo recesivo

AA Aa aa Total Frecuencia de a

Frecuencia inicial p2 2pq q2 1 q

Eficiencia biológica 1 1 1-s

Contribución de cada genotipo a la siguiente generación

p2 2pq q2(1-s) 1-sq2

Frecuencias Normalizadas

p2

1-sq2

2pq

1-sq2

q2(1-s)

1-sq2

1 q1= q-sq2

1-sq2

Cambio en las frecuencias alélicas

∆q=-spq2

1-sq2

Biston betularia

ddDD o Dd

Selección contra el alelo dominante

AA Aa aa Total Frecuencia de A

Frecuencia inicial p2 2pq q2 1 p

Eficiencia biológica 1-s 1-s 1

Contribución de cada genotipo a la siguiente generación

p2 (1-s) 2pq (1-s) q2 1-s+sq2

Frecuencias Normalizadas

p2 (1-s)

1-s+sq2

2pq (1-s)

1-s+sq2

q2

1-s+sq2

1 p1= p(1-s)

1-s+sq2

Cambio en las frecuencias alélicas

∆p=-spq2

1-s+sq2

Selección contra un alelo sin dominancia

A1A1 A1A2 A2A2 Total Frecuencia de A2

Frecuencia inicial p2 2pq q2 1 q

Eficiencia biológica 1 1-s/2 1-s

Contribución de cada genotipo a la siguiente generación

p2 2pq (1-s/2) q2(1-s) 1-sq

Frecuencias Normalizadas

p2

1-sq

2pq (1-s/2)

1-sq

q2(1-s)

1-sq

1 q1= q-sq(1+q)/2

1-sq

Cambio en las frecuencias alélicas

∆q=-spq/2 1-sq

Selección a favor de los heterocigotos o superdominancia

AA Aa aa Total Frecuencia de a

Frecuencia inicial p2 2pq q2 1 q

Eficiencia biológica 1-s 1 1-t

Contribución de cada genotipo a la siguiente generación

p2 (1-s) 2pq q2(1-t) 1-sp2-tq2

Frecuencias Normalizadas

p2 (1-s)

1-sp2-tq2

2pq

1-sp2-tq2

q2(1-t)

1-sp2-tq2

1 q1= q-tq2

1-sp2-tq2

Cambio en las frecuencias alélicas

∆q=pq(sp-tq) 1-sp2-tq2

Anemia falciforme

HbA/ HbA HbS/ HbS

Anemia falciforme

La anemia de células falciformes, es una enfermedad que afecta la hemoglobina, una proteína que forma parte de los glóbulos rojos y se encarga del transporte de oxígeno. Es de origen genético y se da por la sustitución de un aminoácido en su conformación, esto provoca que a baja tensión de oxígeno la hemoglobina se deforme y el eritrocito adquiera apariencia de una hoz; la nueva forma provoca dificultad para la circulación de los glóbulos rojos, por ello se obstruyen los vasos sanguíneos y causan síntomas como dolor en las extremidades. Los glóbulos rojos también padecen de una vida más corta provocando anemia por no ser reemplazados a tiempo.

Plasmodium falciparum

Eficiencia biológica de los res genotipos de locus de la anemia

falciforme en una población en NigeriaHbA/ HbA HbA/ HbS HbS/ HbS Total Frecuencia de

Hbs (q)

Número observado 9365 2993 29 12387

Frecuencia observada

0.7460 0.2416 0.0023 1 0.1232

Frecuencia esperada

0.7688 0.216 0.0152 1 0.1232

Eficiencia de supervivencia (observada/esperada)

0.98 1.12 0.15

Eficiencia Biologica relaiva (supervivencia /1.12)

0.88 1 0.13

Selección contra los heterocigotos

AA Aa aa Total Frecuencia de a

Frecuencia inicial p2 2pq q2 1 q

Eficiencia biológica 1 1-s 1

Contribución de cada genotipo a la siguiente generación

p2 2pq (1-s) q2 1-2spq

Frecuencias Normalizadas

p2

1-2spq

2pq (1-s)

1-2spq

q2

1-2spq

1 q1= q-spq

1-2spq

Cambio en las frecuencias alélicas

∆q=spq(q-p) 1-2spq

Modelo general de selección e un locus simple

AA Aa aa Total Frecuencia de a

Frecuencia inicial p2 2pq q2 1 q

Eficiencia biológica w1 w2 w3

Contribución de cada genotipo a la siguiente generación

p2 w1 2pq w2 q2 w3 w= p2 w1+ 2pq w2+

q2 w3

Frecuencias Normalizadas p2 w1

w

2pq w2

w

q2 w3

w

1 q1=q(pw2+qw3)

w

Selección Natural

“Supervivencia del más fuerte” (Darwin) “Supervivencia del más apto” (Darwin) Perpetuación diferencial no fortuita de

genotipos variantes (Mettler y Gregg)

Creación positiva de un nuevo o estabilizado patrón de variación mediante la perpetuación diferencial de algunos genotipos

Pérdida de la variación por eliminación preferencial de otros genotipos.

Ambos son aspectos mutuos en un solo proceso

Caracteres asociados con las selección natural La fuerza del individuo Mayor capacidad de huida Mayor capacidad de triunfo en el combate Aumento en las resistencia a las enfermedades Semillas más aerodinámicas para su

diseminación Altruismo Mejor camuflaje Oportunismo

Drosophila mullieri

0.15 normales

0.85 Inversión paracéntrica

2000 individuos

20 generaciones después

(610 días)

0.0075 mutantes

Modos de selección natural

Selección estabilizadora

Genotipos perfectamente adaptados. Siempre existe selección, elimina

mutaciones, efectos de migración, segregación y recombinación.

Ejemplo: peso de neonatos, gorriones, humanos, número de huevos en nidadas.

Selección direccional

La resistencia a los insecticidas es un ejemplo. El DDT fue un insecticida ampliamente usado. Luego de unos años de uso intensivo, el DDT perdió su efectividad sobre los insectos. La resistencia al DDT es un carácter genético (raro en un comienzo) que se convierte en un carácter favorable por la presencia de DDT en el medio ambiente. Solo aquellos insectos resistentes al DDT sobreviven dando origen a mayores poblaciones resistentes al DDT.

Selección disruptiva o diversificadora

Ejemplos:

Biston betularia

Papilio dardanus

Salmón del Atlántico

Hembra del salmón del atlántico

machos Cortejo

Vironero