Qué es la deriva genética?

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1 Grado 11 Ciencias naturales Unidad 2 De qué está hecho todo lo que nos rodea? Tema Qué es la deriva genética? Nombre: Curso: Copito el Gorila Alvino Copito de nieve fue un gorila albino símbolo del zoologico de Barcelona España y de la ciudad. Fue la portada de National Geografics en 1967 por la rareza de su tipo. Gracias a su color los cazadores Fang que lo encontraron en la Selva de Nko (Guinea Ecuatorial) no lo sacrificaron y prefirieron venderlo al profesor Jordi Sabater Pi que después lo trasladó al Zoologico de Barcelona en Tuvo 22 hijos, de los que sobreviven tres (un macho y dos hembras), once nietos (cuatro machos y siete hembras) y 3 bisnietos (un macho y dos hembras) pero de su descendencia ninguno fue albino. El albinismo es un defecto frecuentemente autosómico recesivo, el cual se conoce como herencia horizontal, lo que sucede en estos casos es que solo una hermandad de una generación es afectada y esta tiene una proporción del 25% de manifestar albinismo. Para que este se vea manifestado los progenitores del afectado o afectados están emparentados con mayor frecuencia a la que se espera en poblaciones naturales, por lo cual el defecto es raramente manifestado. Se estima que la frecuencia del albinismo en la población humana es de aproximadamente 1 entre individuos o de 1 dividido (1/10.000) lo que nos da como resultado un número menor que uno, donde la frecuencia alélica representada por q2 es igual a 0,0001 dejando a los individuos portadores y sanos el de probabilidades. 1 Qué es la deriva genética?

2 Debido a que copito fue un animal tan famoso en el mundo y dentro de la comunidad científica, los genes de este fueron guardados y se conservan en el museo de España. Por medio de muestras se determinó que copito era el resultado de una cruza entre parientes muy cercanos, lo indico que habría ocurrido endogamia el cual es un comportamiento poco frecuente en condiciones naturales, al igual que en humanos. Hasta el momento Copito de Nieve es el único gorila albino del que el mundo tenga noticia. A partir de lo que sabes y has visto hasta el momento, determina cuáles son los posibles objetivos que creen que alcanzaran a través de esta unidad»» Evaluar la interpretación numérica dentro de las teorías de evolución de los seres vivos Con las siguientes actividades podrás aplicar y entender algunos conceptos básicos de biomatemática aplicados a la genética de poblaciones, genómica y evolución. Actividad 1: El lago Para entender los términos relacionados con ecología de poblaciones como: estocasticidad, mortalidad, natalidad, población, e individuo plantearemos el siguiente problema: En cierto lago existe una población de patos, un investigador llega al lugar y por medio de la observación obtiene los siguientes datos durante un rango de tiempo de un año (ver imagen): 2 Qué es la deriva genética?

3 1 año Natalidad: 36 patos Población inicial: 15 patos Mortalidad: 13 patos Supongamos que: P t representa el tamaño de la población en el tiempo t. P t+1 es el tamaño de población una unidad de tiempo más tarde. N t representa en número total de nacimientos en el intervalo de tiempo entre t y t+1. M t representa el número total de muertes en el mismo intervalo de tiempo. Si asumimos que la población está cerrada a la inmigración, emigración y otras variables, C + O₂ CO₂ (Ecuación 1) 3 Qué es la deriva genética?

4 Si asumimos que N (nacimientos toales) y M (muertes totales) está regulado por la tasa de natalidad (bn t ) y mortalidad por persona (bm t ), entonces podemos sustituir, y reescribir la P t+1 = P t + bn t bm t (Ecuación 2) Para encontrar la tasa de natalidad tomamos los datos iniciales: P t = 15 patos N t = 36 patos bn t = Nt / Pt = 2.4 P t = 15 patos M t = 13 patos bm t = M t / P t = 0.8 Tomamos de nuevo la ecuación 2 y reemplazamos P t+1 = P t +N t M t Ecuación 1 P t+1 = P t+1 = 38 patos Si de nuevo pasara otro año, tendríamos un Pt+2 en el que aplicaríamos la ecuación numero 2. P t+2 = P t + bn t bm t Ecuación 2 P t+2 = Pt+1 + (P t+1 * bn t ) (P t+1 * bm t ) P t+2 = 38 + (38*2.4) (38*0.8) P t+2 = P t+2 = 98,8 patos Si seguimos encontrando los datos para años consecutivos podríamos concluir que la población está presentando un crecimiento exponencial representado de la siguiente forma: 4 Qué es la deriva genética?

5 Pero en la naturaleza el azar juega un papel fundamental en el mantenimiento de las poblaciones haciendo que los datos de proyecciones futuras sean algo relativo que dependerá de muchas variables como por ejemplo: La llegada o partida de patos al lago, posibles enfermedades o pestes en determinado momento, mutaciones presentes en la población, catástrofes o sequias, la llegada de especies introducidas o nuevos depredadores etc. Que pueden hacer decrecer o aumentar la población de manera abrupta. A esta propiedad ecológica es a lo que se le llama estocasticidad y la hay de varios tipos: Estocasticidad demográfica: son los cambios en la relación mortalidad y natalidad en una población debido al azar o efectos ocasionales que no están necesariamente relacionados. Estos cambios ocurren en la dinámica presa-predador Estocasticidad regional: afectación esporádica que ocurre desde una escala reducida hasta varias hectáreas. Ejemplo: incendio forestal Estocasticidad ambiental: disturbios generados por condiciones ambientales de improviso en un momento determinado, como huracanes, erupciones volcánicas, tsunamis. Estocasticidad genética: son las mutaciones o disturbios genéticos al azar. 5 Qué es la deriva genética?

6 Trabaja por equipos las siguientes situaciones y luego socialízalos con tus compañeros. 1. Determina el tamaño de la población para los siguientes 10 años y realiza una gráfica con los datos obtenidos. 2. Si después de 10 años al lago ingresa un pez omnívoro el cual extingue los peces e invertebrados de los cuales los patos se estaban alimentando. Cuál de estas graficas representaría las poblaciones de peces y patos en el lago: 6 Qué es la deriva genética?

7 3. Representa mediante una gráfica una un suceso estocástico ambiental en el lago. 7 Qué es la deriva genética?

8 Actividad 2: Drophy la Mosca y las frecuencias alélicas Resuelve los siguientes ejercicios teniendo en cuenta los conceptos de fenotipo, genotipo, cuadro de Punet y frecuencias fenotípicas. Para ello has una breve descripción con tus propias palabras de cada uno de los siguientes conceptos: Fenotipo: Genotipo: Cuadro de Punnett:: 8 Qué es la deriva genética?

9 Frecuencias Alélicas: Tarea problema: Drophy es una comunidad de moscas de la especie Drosophyla melanogaster, es el plato favorito de la rana la cual controla la población de estas mediante la depredación. Entre la comunidad de moscas Drofhy hay distintas variedades de ellas, entre las que se resaltan las de ojos rojos y las de ojos negros. El carácter ojos negros es dominante sobre el carácter ojos rojos. Representa en los siguientes cuadros todos los posibles fenotipos que se pueden obtener de la anterior información sobre la comunidad Drofhy. Posibles genotipos y sus frecuencias fenotípicas p= ojos rojos q = ojos negros Ejemplo: A A A AA AA A AA AA p = 0 q = 1 Todas las moscas negras 9 Qué es la deriva genética?

10 A a A AA Aa A AA Aa p = 0 q = 1 Todas las moscas negras a A A p = q = a p = q = p = q = p = 0,25 q = 0,75 Luego de completar los cuadros responde las siguientes preguntas. Antes de empezar determina una característica fenotípica en tus compañeros de clase, ya sea color de cabello, color de ojos, estatura etc. 10 Qué es la deriva genética?

11 1. Asigna dos valores cualitativos a esa característica. Ejemplo: altos-bajos, ojos claros-ojos oscuros etc.? 2. Determina el número de estudiantes que pertenecen a cada grupo ejemplo: 3. Por ultimo determina las frecuencias fenotípicas de esas características 11 Qué es la deriva genética?

12 4. En el pacífico caucano en Colombia, hay una gran incidencia de enfermedades genéticas como el albinismo. Cómo podría explicarse históricamente el efecto fundador en esta población? Argumenta. 12 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

13 Actividad 3: Cuello de botella (práctica en clase) En grupo o individualmente consigue los siguientes materiales y llévalos a la clase realizaremos una práctica experimental. Una botella trasparente plástica o de vidrio Objetos de igual forma y distintos colores que puedan entrar a la botella. (canicas, chicles, chocolates, semillas, etc.) Un recipiente de cualquier tipo Ya teniendo todos los materiales y los grupos de trabajo establecidos, realiza los siguientes pasos: Paso 1. Nombra Asigna un nombre diferente a cada uno de los objetos que conseguiste para tu experimento (chocolates, chicles). Todos pertenecen a una misma especie pero tienen características fenotípicas distintas. 13 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

14 Paso 2. Caracteriza Ahora, define una característica a cada color de los objetos que conseguiste Paso 3. Calcula Llena la botella con los objetos de diferentes colores, contando cuántas unidades llevan de cada color y asígnales un porcentaje de acuerdo a un total de individuos. Este porcentaje debes expresarlo en números de cero a uno (0 a 1). Paso 4. Calcula Sirve un poco de su botella y de nuevo cuentan cuántos individuos alcanzaron a salir y, haz de nuevo los cálculos de los porcentajes de la nueva población. Consigna tus datos en las siguientes tablas: 14 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

15 Color Caracteristica Frecuencia inicial Frecuencia Final 15 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

16 Al final lee el siguiente texto y responde las preguntas correspondientes: Cuello de botella En el efecto cuello de botella se produce una selección intensiva de determinados caracteres que pasan a ser mayoritarios en los individuos supervivientes, mientras que otros menos favorables se reducen o desaparecen por completo (a menos que el cuello de botella haya sido causado de forma no natural, por ejemplo, mediante la caza o tala masiva). Esto puede generar que se acelere la deriva genética, lo cual podría tener consecuencias a largo plazo en la evolución de la población. 1. Investiga y resume casos en los cuales se ha descrito que una especie ha sufrido un cuello de botella. 16 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

17 2. Cómo puede afectar un cuello de botella a una población de individuos de una misma especie? Explica. 3. Qué características presenta una población que ha pasado recientemente por un cuello de botella? Explica. 4. Cuál es la relación entre un cuello de botella y la deriva genética? Explica.. 17 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

18 Actividad 4: Copito y las frecuencias alélicas. Retomando la lectura inicial de Copito el Gorila Alvino y los conceptos de frecuencia alélica y Principio de Hardy-Weinberg o PHW resuelve los interrogantes planteados al final. Frecuencias alélicas y Principio de Hardy-Weinberg o PHW. Frecuencia alélica y frecuencia genotipicas: Las características del acervo genético de una población X, se puede describir por medio de parámetros estadísticos. Estos parámetros representarían la frecuencia o proporción en la que se encuentran los diferentes alelos y combinaciones genéticas dentro de dicha población X. Principio de Hardy-Weinberg o PHW: Durante el apareamiento y reproducción de los organismos de una población, que ocurre en cada generación de los organismos diploides hay determinadas combinaciones genotípicas. Pero dichas combinaciones no incluyen pues un cambio en la composición general del reservorio génico de una población. Para que una población se encuentre en equilibrio de Hardy-Weinberg se necesitan las siguientes condiciones: No hallan mutaciones, ni inmigración y emigración. Se reproduzca sexualmente, bien monoicamente o dioicamente Tenga generaciones discretas Existe apareamiento aleatorio en la población (a este tipo de población se le conoce como población panmíctica ) La población tiene un tamaño infinito (o lo bastante grande para minimizar el efecto de la deriva genética) La población no experimenta: selección, mutación, migración (flujo genético) Después de trabajar los conceptos de frecuencias alélicas y ecuación de Hardy-Weinberg, en el material del estudiante resuelve junto con tu docente las siguientes preguntas: Las siguientes preguntas suponen que las poblaciones son ideales o que cumplen con el equilibrio de Hardy-Weinberg 18 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

19 1. La frecuencia del albinismo en la población humana (considerando que está en equilibrio) es de 1 entre Calcula: a. La frecuencia de individuos homocigotos b. La frecuencia del alelo para el albinismo c. La proporción de individuos heterocigotos 2. Cuál es la frecuencia de los heterocigotos Aa en una población con apareamiento aleatorio, si la frecuencia del fenotipo recesivo aa es 0,09? 3. Cuál es la frecuencia de los heterocigotos Aa en una población con apareamiento aleatorio, en la que la frecuencia del fenotipo dominante es 0,19? 19 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

20 4. En una población particular de seres humanos que se supone ha alcanzado el equilibrio Hardy-Weinberg, la frecuencia de alcaptonuria, causado por la homozigosis de un gen recesivo, es de uno por millón. Cuál es la probabilidad de que sea producida una descendencia afectada por: a. El apareamiento de dos individuos normales no emparentados b. El apareamiento de una persona que padece alcaptonuria y un individuo normal no emparentado c. El apareamiento de un individuo normal con progenitores normales, que tiene un hermano alcaptonúrico y un individuo normal no emparentado 5. Señala un carácter fenotípico entre los compañeros de tu salón, determina si es recesivo o dominante y con esa información, determina las frecuencias alélicas para la población de compañeros de tu salón. 6. Al probar los tipos sanguíneos de 2047 cabezas de ganado encontró las siguientes frecuencias para los genotipos de los alelos codominantes Z y z: 542 ZZ, 1043 Zz y462 zz. Determina las frecuencias alélicas para cada uno de los genotipos. 20 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

21 La interpretación Numérica dentro de la teoría de la evolución de los seres vivos fue estudiada por Estudiarón Hardy - Weinberg Que dedujerón Poblaciones La composición genética de una población permanece en equilibrio mientras no actúe la selección natural, ni ningún otro factor y no se produzca mutación Aplicado a: Genetica de poblaciòn Que estudia Prevalencia de un gen en la Que es Frecuencias alelicas 21 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?

22 Escoge una enfermedad genética e investiga: a. Las características de la persona enferma b. Las características de la persona portadora c. Su incidencia en la población d. Aplica los conceptos de frecuencias alélicas y la ecuación de Hardy-Weinberg a los datos encontrados sobre esa enfermedad e. Por ultimo expone a tus compañeros tus resultados Lista de referencias Curtis, H., Schnek, A. (2008). Curtis Biología. Madrid: Editorial médica Panamericana. Maldonado. E. (2002). Biología molecular en medicina. Barcelona: Editorial Limusa. BBC MUNDO (2013). Descubren por qué Copito de Nieve era blanco. Consultado el 18 de agosto de 2015 en: copito_ar 22 Cuál es el significado de los coeficientes estequiométricos en las ecuaciones químicas?