Genética Molecular: Mapas Genéticos, Recombinación y Evolución

T6. Elaboración de mapas genéticos en eucariotas

Sobre cruzamientos y mapas genéticos: Alfred Sturtevant creó el primer mapa genético que incluía 5 genes del cromosoma X de Drosophila. Existen múltiples sitios de sobrecruzamiento o quiasmas entre 2 cromosomas homólogos (probabilidad de sobrecruzamiento igual en todo el cromosoma). Cuanto más alejados se encuentren dos loci ligados, mayor es la probabilidad de que se dé sobrecruzamiento entre ellos y se produzcan gametos recombinantes, resultando en una alta proporción de gametos recombinantes. Lo contrario también es cierto. El número de individuos procedentes de gametos recombinantes puede dar una idea de la distancia entre los loci implicados, lo que se conoce como distancia génica. Esta distancia se calcula como 100p = 100(nº indv de gametos recombinantes / nº total de descendientes). La unidad de la distancia génica es el centimorgan (cM), donde 1cM = 1% de recombinación.

Conociendo las distancias génicas, se puede construir un mapa génico: una representación gráfica de los loci ligados a lo largo de un cromosoma. En la cartografía de genes, el mapa de 3 puntos es crucial. Si se tienen 3 puntos, los loci se pueden disponer a lo largo del cromosoma de 3 formas distintas, y estos mapas determinan qué loci ocupa la posición central. Si se conocen los gametos recombinantes resultantes del doble sobrecruzamiento, se puede determinar cuál es el gen central. Estos se pueden detectar mediante las frecuencias alélicas de la progenie, ya que el doble sobrecruzamiento es menos probable que el sobrecruzamiento simple. Los individuos procedentes del sobrecruzamiento doble estarán en proporciones muy bajas.

Pasos para la cartografía de genes:

1. Determinar el gen central: Identificar la progenie de tipo parental, luego la progenie del doble sobrecruzamiento (los dos fenotipos con menor cantidad de individuos). Al comparar los dobles recombinantes con los parentales, el único alelo distinto es el gen central.
2. Calcular las distancias génicas al gen central.

Interferencia y coeficiente de coincidencia: Los valores obtenidos al sumar las distancias no suelen ser exactos debido a la interferencia: el grado en el que un sobrecruzamiento interfiere con sobrecruzamientos adicionales en la misma región del cromosoma. Interferencia positiva: la ocurrencia de un sobrecruzamiento en una región dificulta la ocurrencia de otro en su proximidad. Negativa si aumenta la ocurrencia de un segundo sobrecruzamiento.

Se debe calcular primero el coeficiente de coincidencia: CC= frecuencia de dobles recombinantes observados/ Frecuencia de dobles recombinantes esperados = frec DR observados / DG1*DG2. La interferencia indica la proporción de individuos doble recombinantes que se pierden: 𝐼 = 1 − 𝐶. 𝐶.

Las distancias génicas obtenidas experimentalmente están sobrestimadas. Cuanto más cercanos sean los genes (menor Dg), menor número de sobrecruzamientos posibles y mayor precisión del mapa génico (menor interferencia).

Mapas de cromosomas humanos

Método de puntuación Lod: Este método estima la probabilidad de que una genealogía dada refleje ligamiento:

• Primero se calcula la probabilidad de que se dé transmisión independiente entre los loci analizados.
• Luego se calcula la probabilidad de que esos mismos caracteres estén ligados con una frecuencia de recombinación dada.
• El cociente de ambas probabilidades expresa la probabilidad a favor o en contra del ligamiento.

Hibridación celular somática: Se puede inducir que dos células de especies diferentes se fusionen formando una célula híbrida denominada heterocarión, la cual tiene dos núcleos con un citoplasma común. Los núcleos acaban fusionándose, dando lugar a un sincarión. Con el paso del tiempo se van perdiendo gradualmente los cromosomas de una de las dos especies paternas.

Esta técnica se utiliza para localizar cromosomas humanos y genes concretos: se tiene un gen A que da lugar a un producto A, se analiza la línea celular y, si no se halla el producto, no está ese gen A. Si un producto está en todas las líneas, el gen se encuentra en todas y, por ello, se encuentra el mismo cromosoma en todas las líneas.

T7. Recombinación en virus. Genotipos virales

Los virus son agentes infecciosos muy simples constituidos por un ácido nucleico (ADN o ARN) rodeado de una cubierta proteica que poseen distintas formas y tamaños. Son parásitos intracelulares obligados.

Ciclo de vida del Bacteriófago:

• Ciclo lítico: El fago introduce su material genético en la bacteria huésped y el ADN bacteriano es digerido. El ADN del fago es replicado y se sintetizan los componentes proteicos de la cápside, se ensamblan y los nuevos fagos son liberados, provocando la lisis de la membrana plasmática bacteriana.
• Ciclo lisogénico: El ADN del fago se inserta en el ADN, se forma un profago y se replica. Se puede separar del cromosoma bacteriano, induciendo un ciclo lítico cuando las condiciones se vuelven favorables para la replicación del fago.

Recombinación tras infección mixta

Para detectar la recombinación entre fagos y utilizarla para realizar mapas de genes en estos virus, es necesario encontrar caracteres que puedan ser visualizadas o analizados fácilmente, generalmente mutaciones que originan variantes nuevas:

• El fago T2 produce una lisis lenta al infectar a E. coli, lo cual origina calvas pequeñas (r+). Sin embargo, un mutante de este fago produce una lisis rápida, lo cual origina calvas más grandes (r-) frente a las del fago silvestre.
• Otro mutante del fago T2 (h-) puede infectar las cepas B y B-2 de E. coli produciendo calvas transparentes, mientras que el fago silvestre (h+) solo puede infectar la cepa B produciendo calvas turbias. El fago silvestre genera cepas turbias.

En los mapas genéticos en bacteriófagos se utilizaron fagos T2 con genotipo h+ r-, que infectan solo a E. coli B (h+) produciendo calvas grandes y de bordes bien definidos (r-), y fagos con el genotipo h-r+ que infectan además las bacterias B2 (h-) y producían calvas normales, pequeñas y de bordes difusos (r+). Si se produce recombinación, se generan nuevas combinaciones cromosómicas h+ r+ y h- r-:

• Los fagos recombinantes h+ r+ producen calvas pequeñas y no infectan B2.
• Los fagos recombinantes h- r- producen calvas grandes e infectan B2.

Contabilizando el número de calvas de cada tipo se puede determinar la frecuencia de recombinación y, por ello, la distancia entre ambos genes. La frecuencia de recombinación F se calcularía como: 𝑭 = 𝒄𝒂𝒍𝒗𝒂𝒔 𝒓𝒆𝒄𝒐𝒎𝒃/ 𝒄𝒂𝒍𝒗𝒂𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆s. DG= 100F. Al haber una única molécula de ADN, los genes siempre están ligados.

Experimentos de Benzer: Un mutante del fago T4 (locus rll) produce calvas más grandes que el silvestre (rII+) cuando infectaba la cepa B de E. coli, pero es incapaz de lisar la cepa K12. Debido al enorme número de descendientes, es posible encontrar recombinantes para un único locus por azar.

Recombinación intragénica

Benzer provocó un gran número de mutaciones en el ADN del fago T4 seleccionando aquellas en el locus rII porque son incapaces de lisar la cepa K12. Se produjeron cambios en diferentes zonas del locus rII, obteniendo fagos rII con genotipos distintos: a +b -, a-b+ y los utilizó para infectar cepas B de E. coli. Se puede producir recombinación entre las dos moléculas de ADN, por lo que además de fagos con el genotipo de los parentales (a+b – y a-b + ), se pueden originar recombinantes (a+b + ), por lo que estos fagos serán capaces de lisar bacterias k12 y formar calvas.

Para determinar la frecuencia de recombinación intragénica, se infectaron simultáneamente cepas de K12 y B en placas separadas con mutantes rII a-b + y rII a+b -. Puede ocurrir recombinación dando fagos de ambos tipos: recombinantes (a+b + y a-b – ) como parentales (a-b + y a +b – ). Se realizaron disoluciones seriadas y análisis de las calvas producidas:

• La placa K12 permite determinar el número de recombinantes, genotipo a +b + : 4·10^3 /mL.
• Por otro lado, la placa con B determina el número total de fagos por mL, todos son capaces de infectar a esta cepa para el locus rII: 8·109 fagos rII/mL.

F: 2*calvas recombinantes/calvas totales, el cultivo con K12 solo se muestran los recombinantes con el genotipo silvestre, pero no los que poseen el genotipo mutante. 𝐹 = 2·4·10^3 /8·109 = 10^−6, DG=100F = 10^-4 unidades de mapa.

Mapas de deleción: Algunas mutaciones rII producían la eliminación de pequeños fragmentos (deleciones) en vez de mutaciones puntuales. En una infección mixta con un fago con deleción en la región a+ y otro con una mutación puntual en esa misma región (a- ), no hay recombinación (no se puede en área de delección), y no se producen calvas. Lo mismo ocurre si hay infección mixta de dos mutantes de deleción de regiones solapantes (a+ y a+ ). Este método permite localizar de forma aproximada pero muy rápidamente cualquier mutación dentro de la región que cubría la deleción. Se hacen mapas de deleción observando los fagos que recombinan y los que no recombinan.

En una infección mixta con un fago con deleción en una región (a+ ) y otro con una mutación puntual en otra región distinta (b- ), puede producirse una recombinación que genere descendientes recombinantes silvestres, que podrán infectar y producir calvas en la cepa K12. Igual en la infección mixta de dos mutantes de deleción de regiones no solapantes (a+ y b+ ).

Tres juegos de deleciones solapantes en el locus rII para localizar la posición de una mutación rII desconocida. Los resultados de las pruebas de infección mixta se muestran a la derecha: (+) si se produce recombinación entre el fago con el cromosoma entero y el que presenta la deleción; (-) si no se obtienen recombinantes. En la serie I solo recombinan los mutantes I6 e I7, por lo que la mutación estaría presente en la región A5, común a ambos mutantes. Al analizarlo se encuentra en la región A5c, la única que recombina de la serie II. Se hace una tercera serie y se determina que la región de mutación es la A5c3, ya que es común a los mutantes III1 y III3, recombinando ambos. De esta forma, se construye un mapa de deleción: a partir de unos datos de recombinación se puede determinar qué regiones están solapadas y cuales no, representando las distintas deleciones como si de un puzle se tratase.

Pruebas de complementación y delimitación de cistrones

El locus rII está formado por dos cistrones: A y B. Para comprobar si una mutación se encuentra en un citrón o en otro, se hacen pruebas de complementación, infección simultánea sobre la cepa K12 para comprobar si existe complementación de los dos cistrones y que, por ello, se puedan generar calvas o no. Se realiza la infección con un fago con el cistrón A mutado y con otro con mutación en el cistrón B. Si se produce lisis (calvas) dentro de una bacteria infectada, se han producido productos A y B funcionales que se complementan, restaurando la función de tipo silvestre.

Conclusión:

• Las mutaciones 1 y 2 se complementan si afectan a distintos cistrones.
• Las mutaciones 1 y 2 no se complementan al afectar al mismo cistrón (no calvas).

Diferencias entre complementación y recombinación genética:

• La complementación es inmediata (un solo ciclo de infección) mientras que la recombinación requiere dos ciclos de infección.
• La complementación produce un gran número de calvas mientras que aparecen pocas en la recombinación (pocos recombinantes silvestres).
• La complementación no es hereditaria (los fagos descendientes siguen siendo mutantes) mientras que los recombinantes silvestres son silvestres y lo transmiten a su descendencia.

Mapa parcial de las mutaciones del locus rII del fago T4 tras analizar más de 20.000 mutantes. En este mapa se delimitaron los cistrones A y B y se detectaron dos puntos calientes, uno en cada cistrón, donde se observaron muchas mutaciones.

T8. Recombinación en bacterias. Diseño experimental

Las bacterias se cultivan en geles de agar, donde se aíslan y forman colonias (Césped bacteriano). Previamente crecen en un medio líquido estéril. Medio de cultivo líquido, medio mínimo: fuente de carbono, elementos esenciales como nitrógeno y fósforo, vitaminas y otros nutrientes necesarios como aminoácidos esenciales.

• Bacterias protótrofas: Capaces de sintetizar sus componentes para crecimiento y reproducción con medio mínimo.
• Bacterias auxótrofas: Incapacidad para sintetizar alguno de sus componentes orgánicos con los compuestos del medio mínimo, por lo que requieren algún compuesto como suplemento al medio mínimo.

Fases del crecimiento bacteriano:

• Fase lag: Crecimiento inicial lento hasta alcanzar determinado número de bacterias.
• Fase log: Crecimiento exponencial, se dobla la población.
• Fase estacionaria: El crecimiento bacteriano se estabiliza por agotamiento de los nutrientes. Si estos no son repuestos, el cultivo comienza a morir y la población bacteriana decrece.

El número de colonias, en función de la dilución, representa el número de bacterias en el cultivo original. Ej: 10^-5 posee 15 colonias, inicialmente había 15·10^5 bacterias.

Los plásmidos: Mecanismos de intercambio genético en bacterias. Algunas bacterias tienen ADN circular (cromosoma bacteriano) + plásmidos: pequeñas moléculas circulares de ADN en muchas copias en o solo una o dos. Tienen su propio origen de replicación, lo que permite la replicación autónoma. Por ejemplo, contienen mutaciones de resistencia a los antibióticos. Contienen genes que proporcionan ventajas a las bacterias, aunque no son esenciales.

Conjugación. Factor F

Experimento de Lederberg y Tatum: Utilizaron cepas auxotróficas de E. coli:

• La cepa Y10 requiere de los aminoácidos Thr y Leu (thr- y leu-) y la vitamina B1 o tiamina (thi-).
• La cepa Y12 requiere de los aminoácidos Phe y Cys (phe-y cys-) y la vitamina biotina (bio-).

Mezclaron ambas cepas bacterianas, crecieron y las sembraron en una placa de Petri con un medio mínimo. Se observaron que algunas colonias habían crecido en el medio mínimo, había bacterias protótrofas. Se había producido algún tipo de transferencia o recombinación genética. Otra hipótesis era una mutación que hace que la ruta de síntesis produce los compuestos en déficit. Sin embargo, era muy improbable (dado que eran cistrones muy concretos). Entonces se sembraron por separado en medios mínimos no se produjo crecimiento de colonias (son autótrofas). La hipótesis de mutación era falsa porque se debería producir mutación aquí también.

El intercambio genético es debido a un contacto físico entre las bacterias a través de un tubo denominado pilus F (o pilus sexual), de la bacteria donadora a la bacteria receptora. Células F+ (de fertilidad) = c. donantes y células F– = células receptoras: la diferencia es la presencia del factor de conjugación factor F, si tienen (F+) o no (F-): es un plásmido que se puede replicar libremente o integrar en el cromosoma bacteriano, molécula de ADN circular, bicatenario y con unos 105 pb + origen de replicación + genes requeridos para la conjugación: el gen oriT es el origen de la transferencia.

Se forma el pilus sexual en la bacteria F+ hacia la bacteria F- y se produce la ruptura de una de las cadenas del factor F en el oriT, de forma que la cadena rota comienza a pasar a la bacteria F- por el extremo 5’ y pueden ocurrir dos sucesos mutuamente excluyentes:

• O pasa un fragmento que se replica y recombina con el cromosoma de la bacteria F- si es homólogo con este.
• O pasa la cadena entera, replicándose en ambas bacterias la hebra resultante.

Estirpe Hfr: Cepas Hfr o de alta frecuencia de recombinación. Factor F integrado en el cromosoma bacteriano. Cuando actúa como donante en conjugación, se puede introducir parte del genoma de la célula Hfr. Pero NUNCA la célula receptora F- se convierte en F+ debido a que el ADN que no recombina se degrada. Es muy probable que se produzca recombinación en la bacteria F-. El tiempo que tarda y el genoma que se introduce se sabe por experimentos de conjugación interrumpida. El hecho de que se pueda introducir parte del genoma de la célula Hfr puede ser útil para la realización de mapas genéticos.

Bacterias Hfr y F- , de genotipos:

• Genotipo Hfr:
  • strs (sensible a estreptomicina)
  • thr+ leu+ (protótrofas treonina y leucina)
  • aziR (resistente a la azida sódica)
  • tonR (resistente a la infección por fagos)
  • lac+ gal+ (capaces de degradar lactosa y galactosa)
• Genotipo F-:
  • strR (resistente a estreptomicina)
  • thrleu- (auxótrofas para treonina y leucina)
  • aziS (sensible a la azida sódica)
  • tonS (sensibles a la infección por fagos)
  • lac-gal- (incapaces de degradar lactosa y galactosa)

Se pusieron en contacto, podría producirse la conjugación. Si se interrumpe en un momento determinado la transmisión del genoma, pasan los primeros genes, en orden lineal. Para conocer ese orden, se analiza el resultado de la conjugación a diferentes tiempos. Con esos datos, se determina la posición de los genes respecto al OriT y elaborar mapas génicos de transferencia en bacterias, donde los minutos son los equivalentes a las distancias génicas.

Hay que tener en cuenta:

• El orden de la transferencia de los genes en cuatro cepas Hfr sugiere que el cromosoma de E. coli es circular.
• En cada cepa se indica el punto a partir del cual se origina la transferencia (o), variando de una cepa a otra. La transferencia puede ir en cualquier dirección (sentido horario o antihorario), dependiendo de la cepa. Sin embargo, el orden de estos genes en el cromosoma NO VARÍA, solo lo hace el orden de transferencia.
• Asimismo, la orientación del factor F en una cepa Hfr determina la dirección de la transferencia genética. El sentido de transferencia lo marca la flecha, que marca el orden de entrada.

El factor F’: Una célula Hfr se puede convertir en F’ cuando el factor F se separa del cromosoma bacteriano, llevándose con genes bacterianos. Cambios importantes con la conjugación: si célula F’ participa como donadora, en transferencia es completa, la célula receptora contine su genoma completo y el factor F completo con un tramo de más de la bacteria HFr (tramo duplicado) de forma estable y es parcialmente diploide, por lo que es merocigótica. Este proceso se denomina seducción.

Transformación

Es un proceso poco común, la bacteria impide que entre ADN externo. La situación que lo permite es el estado de competencia: una de las dos cadenas ADN que ha entrado está implicada en la transformación. Después de la transformación, el ADN de la bacteria tiene una región en la que las dos cadenas del ADN no son perfectamente complementarias ya que tienen orígenes distintos, región heterodúplex. Después de la división celular, se obtienen una célula no transformada y otra transformada, porque la replicación es semiconservativa: la bacteria con ADN con la región heterodúplex será la transformada.

Cotransformaciones: Transformación simultánea de varios genes de ADN exterior. A través del número de transformaciones, se hacen mapas en bacterias, ya que estos genes se encuentran más cercanos entre sí: fragmentos de ADN más pequeños entran más fácilmente a la célula, por lo que, si se encuentran en ese fragmento, son más pequeños y, por ello, están más pegados.

Para localizar el gen central en el cromosoma bacteriano, se observa cuál es el gen (+) en menor proporción y se comparan datos: recombinantes ACD frente a AC (el gen central sería el D, y se calcula la diferencia entre su presencia y su ausencia). Se toman pares de genes: AD y CD y se restan las proporciones dadas con la proporción ACD, determina qué gen está más cerca. Se debe comprobar qué genes no están ligados, lo suficientemente lejos del resto como para considerarlos no ligados. El gen B estaría lo suficientemente alejado como para no estar ligado a los otros en el mismo fragmento, dado que las bacterias obtenidas son muy poco numerosas, por lo que habrá un fragmento independiente de ADN y debe recombinar en dos puntos diferentes del cromosoma con la bacteria receptora, lo que es mucho menos probable.

Transducción

Se producían colonias protótrofas en ausencia de conjugación bacteriana utilizando una cepa con genotipo phe+ trp+ tyr+met-his- (cepa A) y otra con genotipo phetrptyr-met+his+ (cepa B). Al mezclar y sembrarlas en un medio mínimo observaron la aparición de unas pocas recombinantes protótrofas, se produjo conjugación. utilizando un tubo similar al de Davis, obtuvieron de nuevo protótrofas. Debía de haber algún agente capaz de transferir el ADN de una bacteria a la otra, un virus bacteriófago.

En el ciclo lítico de un virus, el cromosoma bacteriano se rompe en fragmentos al azar en el ensamblaje de los componentes del fago, se pueden incorporar fragmentos de ADN bacteriano que pueden transmitirse a otra bacteria en una infección posterior y producirse recombinación con el cromosoma bacteriano, generando una bacteria transductante. La transducción generalizada es la transferencia de ADN bacteriano de una bacteria a otra en el proceso de ciclo lítico de un fago, mientras que la especializada se da en el proceso de ciclo lisogénico.

La transducción generalizada puede utilizarse para cartografiar genes bacterianos:

• Transductantes individuales por recombinación, en los que se integra solamente un fragmento que contiene un gen.
• Cotransductantes, por la incorporación de un fragmento de ADN que porta 2 genes o más. Los genes más próximos tendrán más posibilidad de ser cotransducidos, por lo que la frecuencia de cotransducción es inversamente proporcional a la distancia entre los genes = más cerca, más frec de cotransduccion.
• No transductante: no se incorpora ADN del fago en el cromosoma bacteriano.

Transducción especializada: Durante el ciclo lisogénico de un virus, el ADN bacteriano es transferido a la progenie del fago. El fago introduce su ADN a una bacteria huésped, el ADN vírico se inserta en el cromosoma bacteriano (profago) y se replica. El profago puede separarse y entrará en el ciclo lítico, llevándose en esta escisión parte del ADN bacteriano. En el ensamblaje de los fagos, habrá fagos que presenten fragmentos de ADN bacteriano en su genoma.

Transducción especializada producida por fago λ

El ADN del fago λ contiene una secuencia similar a una de la bacteria (sitio att), puede recombinar e integrarse en el ADN de la bacteria para iniciar el ciclo lisogénico. Al escindirse para comenzar el ciclo lítico puede o no llevarse parte del genoma bacteriano adyacente (gen gal). Cuando el fago infecta a otra bacteria, el gen puede integrarse en el cromosoma bacteriano junto con el profago, lo que proporciona un cromosoma bacteriano dos copias del gen gal. Estos transductantes son inestables, el fago solo se puede integrar cuando en una bacteria ya se ha introducido previamente otro fago para que las regiones att sean homologas. Sin embargo, si el fago que transporta al gen gal en vez de insertarse en el cromosoma bacteriano se recombina con el gen gal de la bacteria, se podrán producir transductantes estables.

T9. Genética de los caracteres cuantitativos

La variación continua:

• Caracteres cualitativos: Fenotipos claramente distinguibles.
• Caracteres cuantitativos: Fenotipos superpuestos, difícilmente distinguibles, ej: peso de la población humana, producción de leche, etc. (características continuas).

Las características discontinuas y continuas difieren en el número de fenotipos exhibidos. En las poblaciones naturales, la variación de la mayoría de los caracteres es en forma de un espectro continuo de fenotipos siguiendo una distribución normal. Los caracteres cuantitativos dependen de varios loci con múltiples alelos (caracteres poligénicos). El estudio es complejo debido a:

• La presencia de muchos loci: hay muchos genotipos posibles, y cada uno produce un fenotipo ligeramente distinto (difícilmente distinguibles).
• Algunos de los genotipos posibles pueden producir el mismo fenotipo: cada genotipo puede producir un rango de fenotipos posibles, alguno de los cuales pueden superponerse con otros producidos por otro genotipo.
• La gran influencia del ambiente, condicionando al fenotipo (fenotipo = genotipo + ambiente).

Los caracteres cuantitativos normalmente vienen dados por un efecto aditivo de manera que según los alelos que tenga un genotipo se producirá un fenotipo determinado. Por ejemplo, si la altura de una planta está determinada por 3 loci y presenta una altura base de 10 cm, la agregación de un alelo + cada vez supone sumar 1 cm (así, la planta medirá 11 cm con un alelo + de los 6 posibles; 12 cm si tiene 2 alelos +, etc.), hasta tener 6 alelos +, es decir, plantas de 16 cm. El número total de genotipos diferentes en la F2 por el cruce en la generación P de dos fenotipos extremos es 3n, y el número de fenotipos posibles es de 2n +1; n = número de loci implicados. Para este caso, serían 27 genotipos posibles que definirían 7 fenotipos diferentes.

Si se comparan caracteres cuantitativos con caracteres poligenéticos, se obtienen dos tipos de selecciones en cada caso en F2: una selección de tipo disruptivo para los caracteres cualitativos, y una selección “estabilizadora” para los caracteres cuantitativos.

Base mendeliana de la variación continua: Experimento de Nilson-Ehle: experimentos para demostrar que el color del grano de trigo se hereda de acuerdo con los principios de Mendel: plantas con granos color púrpura x plantas de granos de color blanco = F1 de plantas con granos de color intermedio (rojo). Según los principios mendelianos, F2: proporción 1:2:1 de individuos con granos púrpura, rojos y blancos; respectivamente, que correspondería con un caso de dominancia incompleta. Sin embargo, proporciones fenotípicas obtenidas =1:4:6:4:1, apareciendo otro tono de rojo y un color rosado.

Hipótesis diferente: Había 2 genes con el mismo efecto, con dos alelos (A+A – y B+B – ) uno que producía un pigmento rojo y otro que no, con dominancia intermedia, que contribuyen de forma acumulativa al color final. De esta forma, los alelos A+B + serían los productores de pigmento y — no. Analizó cada locus por separado y en conjunto: en trigo, el color de los granos se hereda de acuerdo con los principios de Mendel que actúan sobre alelos en dos loci, segregación 1:4:6:4:1. Segregación fenotípica: (𝒑 + 𝒒)^�

Variación genotípica y ambiental: Experimento de johansen: teoría de las líneas puras

Demostró la influencia de los factores ambientales en los caracteres cuantitativos en judía. Seleccionó 19 judías de la variedad “princesa” con pesos entre 0,35 y 0,64 g que en conjunto formaban una distribución normal. De cada judía obtuvo una línea pura por autofecundación durante 6 generaciones (homocigotas para todos los genes). Se aprecia que la autofecundación conduce a la homocigosis: proporción de heterocigóticos disminuye:1/2^n, a medida que aumentan los homocigóticos: AA+aa=1-(1/2n ). Para x loci, se eleva la fracción en ambos casos a x: 1/2𝑥𝑛.

Las líneas puras mostraban diferentes pesos medios, diferencias genéticas. Cada línea tenía un genotipo específico diferente al resto. Selecciona varias judías con distinto peso de cada línea, las autofecundó y sembró. Observó variación en el peso de la descendencia lo cual no podría ser debido a una causa genética ya que todas son de una misma línea pura = son ambientales. El fenotipo es el resultado del genotipo + el medio ambiente.

Heredabilidad

• Heredabilidad en sentido amplio (H2 ): Variación fenotípica de una población que depende del genotipo de cada individuo. 𝐻 2 = 𝑉𝐺 / 𝑉𝑃, VG: variación en los factores genéticos y VP la variación en los factores fenotípicos.
• Heredabilidad en sentido estricto (h2): Variación fenotípica de una población que depende de los factores genéticos aditivos y que no tiene en cuenta otros factores como las interacciones entre genes o las relaciones de dominancia/recesividad de los diferentes alelos. Se usa mucho en estudios genéticos en humanos, psicología y psiquiatría.

Sin embargo:

• Es un dato estadístico, por lo que se refiere a poblaciones, no a individuos.
• Depende del carácter, población y del ambiente.
• No tiene sentido hablar de heredabilidad en aquellos caracteres para los que no existe variación.
• Si toda la variación se debe a causas genéticas o no hay varianza ambiental, H2 = 1

T10. Naturaleza del cambio evolutivo

. Terminología de los cambios genéticos: mutaciÛn: cambio gÈnico aleatorio, afecta a uno o m·s nucleÛtidos de una molÈcula de ADN (o ARN). La base de la evoluciÛn, NO es la variaciÛn genotÌpica, sino los cambios en las frecuencias alÈlicas en las poblaciones debido a mutaciones que introducen nuevos rasgos en la poblaciÛn. Dependiendo de su localizaciÛn: mutaciones som·ticas (no heredables) y mutaciones de la lÌnea germina únicas que tienen peso en la evoluciÛn, son heredables. Seg˙n su extensiÛn: puntuales (provocan cambios en la secuencia de nucleÛtidos de un gen), cromosómicas (afectan a la disposición del gen en el cromosoma) o genómicas (alteran el n˙mero de cromosomas tÌpico de la especie). Mutaciones puntuales (poco frecuente): por la sustituciÛn errÛnea de bases, por la inserciÛn de una base extra o bien por la deleciÛn de un nucleÛtido; produciendo en los dos ˙ltimos casos un corrimiento de la pauta de lectura. Por sustitución de bases: provocando un apareamiento errÛneo de bases. Solo afectan al triplete donde se encuentre la mutaciÛn y a veces coincide que codifica el mismo aa o similar. Pero son mutaciones graves si se pierde un codÛn de parada o si el amino·cido afectado est· en el centro activo de la enzima que codifican y cambia debido a la mutaciÛn. Tipos: • Transiciones: se cambia una base púrica por otra, y una pirimidÌnica por otra pirimidÌnica. • Transversiones: se cambia una base p˙rica por una pirimidÌnica, y viceversa. Inserciones y de elecciones (Más frecuente): son la inserciÛn o la deleciÛn de un desoxirribonucleótido en una de las hebras del ADN, pudiendo producir un corrimiento en la pauta de lectura al alterar el orden de los nucleótidos, por lo que alteran todos los codones que siguen a la mutaciÛn hacia el extremo 3’, en lugar de alterar solo el codÛn, se altera mucho más. Grave. Efecto según la localización de las mutaciones puntuales: solamente tienen efecto si se localizan en regiones gÈnicas. (en regiones intragÈnicas, solamente tendrÌan efecto las mutaciones indel si provocan un corrimiento en la pauta de lectura). En estas regiones gÈnicas se pueden producir efectos tanto en regiones codificantes como en regiones no codificantes (intrones), produciendo efectos como la pÈrdida (knockout)/ganancia de funciÛn, mutaciones neutras (sin efecto sobre el individuo), condicionales o letales

Efectos sobre otras mutaciones: mutaciones supresoras: act˙an sobre mutaciones previas, anulando su efecto. el fenotipo final es igual al fenotipo de partida, pero el genotipo es distinto (se forma un doble mutante). Entonces, una mutaciÛn supresora intragÈnica se produce en el mismo gen que contiene la mutaciÛn que est· siendo suprimida. De esta forma, si la secuencia original de la proteÌna posee Ser y una mutaciÛn en el ADN por transversiÛn cambia una base por otra, de forma que el codÛn codifique para Phe; puede ocurrir una segunda mutaciÛn en esa regiÛn del ADN que produzca otro codÛn que vuelva a codificar para Ser. Ej:mutaciones indel que desplacen la pauta de lectura de la cadena de ADN: deleciÛn en la cadena a partir de la cual la proteÌna codificada posea una estructura diferente, puede ocurrir en el mismo punto (o en otro) una inserciÛn de otro desoxirribonucleÛtido que desplace la secuencia de nucleótidos de nuevo hacia el extremo 3’ y los codones resultantes codifiquen para los mismos aminoácidos de partida o parte de ellos, pero para ello se debe introducir la base en un punto que permita restaurar toda la secuencia inicial o parte de ella (produzca un codÛn que codifique para el mismo aa de partida). Sin embargo, esta mutaciÛn NO es supresora si la proteÌna sigue siendo disfuncional, ya que no se anula el efecto de la mutaciÛn. Las mutaciones supresoras tambiÈn pueden darse en regiones intergÈnicas, que contienen la mutaciÛn inicial. De esta forma, si se produce una mutaciÛn en el gen que introduce un codÛn de parada en el ARNm, se puede producir otra mutaciÛn en otro gen que codifique para el ARNt (alterando el anticodÛn) y se pueda sintetizar la cadena polipeptÌdica completa y, por ello, la proteÌna completamente funcional (o al menos una isoforma de esta).

Tasa y frecuencia de mutación: • Tasa de mutaciÛn: determina el nivel de cambio que presenta una secuencia de ADN y suele expresarse como el número de mutaciones por unidad de tiempo (generaciÛn) o por n˙mero de cÈlulas (gametos, cÈlulas de un tejido u Ûrgano en concreto en eucariotas, bacterias o virus en procariotas). • Frecuencia de mutaciÛn: incidencia de una mutaciÛn en una poblaciÛn determinada. Ej: tasa de mutaciÛn de la acondroplasia es de 4·10-5 mutaciones/gameto, y su frecuencia de mutaciÛn en España es de 1 persona por cada 40000 (2,5·10-5)./ Tasa de mutaciÛn est· influida por varios factores: • frecuencia con la cual se producen cambios en el ADN (espont·neos e inducidos): en bacterias se producen entre 10-8 y 10-10 mutaciones por cÈlula; mientras que en eucariontes este valor est· entre 10-4 y 10-6 por gameto. • probabilidad de que una vez que se produce un cambio, este sea reparado. • capacidad para detectar la mutaciÛn, ya que hay mutaciones que son muy difÌciles de detectar. Mutación como proceso de azar. Características de las mutaciones desde el punto de vista evolutivo: •Aleatorias: cualquier alelo de cualquier cÈlula puede mutar en cualquier momento • Impredecibles: no es posible predecir en quÈ direcciÛn se producir·n (salvo que sean inducidas por ciertos agentes mutagÈnicos) • Desiguales en tasa de mutaciÛn: los genes de un mismo organismo presentan diferentes niveles de mutaciÛn • Preadaptativas: independientes de que puedan conferir al organismo alguna ventaja evolutiva. • Generalmente son más perjudiciales que beneficiosas, aunque la mayorÌa de ellas son neutras para la evoluciÛn (no son transmitidas a la descendencia). Carácter adaptativo de las mutaciones: experimento de Luria y Delbrück: procedimiento experimental que demostraba el car·cter preadaptativo de las mutaciones. tomaron cultivos diferentes de E. coli con 1000 bacterias/mL y los dejaron crecer hasta las 109 /mL (unas 20 generaciones). fueron sembrados en placas Petri y fueron infectadas con fago T1.

Lo que constataron los investigadores fue que algunas bacterias eran resistentes a la infecciÛn del fago, car·cter que se transmite a la descendencia. Sin embargo, esta mutaciÛn se produce antes de entrar en contacto con fago, por eso se dejaron crecer los cultivos hasta las 20 generaciones. De esta forma, habÌa placas con muchas calvas, placas con pocas calvas (habÌa bastantes colonias bacterianas resistentes, de forma que estas procedÌan de una bacteria resistente de por sÌ a la infecciÛn) e incluso placas sin calvas (si estas mutaciones se han producido en el propio cultivo, hay diferencias notorias en el n˙mero de calvas que se observan). De esta forma, se realizÛ el mismo experimento con las bacterias que habÌan estado en contacto con el fago y se obtuvo una media m·s alta de colonias resistentes y una varianza y coeficiente de variaciÛn mucho m·s bajos, por lo que las bacterias no resistentes murieron y se reprodujeron las resistentes, disminuyendo estas diferencias.// Cambios cromosómicos: Mutaciones cromosómicas: representadas en cromosomas no metaf·sicos, sino de una crom·tida. afectan a la secuencia de genes y provocan cambios en la estructura interna de los cromosomas: • Los cambios estructurales con mayor frecuencia durante la replicaciÛn y la recombinaciÛn a la hora de formar los gametos. • se deben producir una o dos roturas en la doble cadena de ADN que constituye cada cromosoma. • Las roturas son potencialmente letales a menos de que sean reparadas reuniendo los extremos rotos. • Si se re˙nen los extremos de la misma rotura se restablece el orden original. Si se re˙nen extremos distintos se originan las reordenaciones cromosÛmicas. • Los extremos de rotura inestables no se fusionan con extremos naturales o telÛmeros. • reordenaciones que sobreviven en meiosis y mitosis son los que producen molÈculas de ADN con un centrÛmero y dos telÛmeros. • Algunas reordenaciones conducen a la pÈrdida o duplicaciÛn de material genÈtico y ello puede causar un desequilibrio gÈnico que cause anomalÌas fenotÌpicas o letalidad.

Existen varios tipos b·sicos de cambios cromosÛmicos estructurales: deleciones, duplicaciones, inversiones y translocaciones. Duplicaciones: repeticiÛn de un fragmento del cromosoma. Durante el desarrollo embrionario, la duplicaciÛn de genes que regulan este proceso puede suponer la muerte del individuo en desarrollo, ya que este no serÌa viable. Sin embargo, pueden producir la apariciÛn de nuevos genes sin que se modifiquen los antiguos debido a mutaciones en el fragmento nuevo, lo que favorece la evoluciÛn. Un ejemplo son la mioglobina y la hemoglobina, resultado de la duplicaciÛn de un gen ancestral com˙n. Existen varios tipos de duplicaciÛn: • DuplicaciÛn en tándem: el fragmento duplicado se sit˙a adyacente al segmento original. • DuplicaciÛn inversa: el fragmento duplicado se orienta de forma inversa al fragmento original. • DuplicaciÛn desplazada: el fragmento duplicado se localiza a cierta distancia del original o en otro cromosoma. Deleciones: pÈrdida de un fragmento de un cromosoma, lo cual puede conllevar a consecuencias muy graves (como el sÌndrome del maullido de gato, por una deleciÛn en el cromosoma 5) o incluso la muerte. Inversiones: reordenamiento cromosÛmico de manera que un segmento del cromosoma se invierte realizando un giro de 180°. Dependiendo de si la inversiÛn incluye el centrÛmero o no reciben el nombre de pericÈntricas o paracÈntricas, respectivamente. El origen de la inversiÛn puede ser la formaciÛn de un lazo en el cromosoma y la posterior rotura y reuniÛn de los extremos del lazo. Las inversiones no suelen ser negativas para el individuo que las ha sufrido, pero sÌ para su descendencia. Translocaciones: un segmento cromosÛmico se mueve de un cromosoma a otro cromosoma no homÛlogo o a otro lugar en el mismo cromosoma.Tipo: recíprocas donde el intercambio es en ambos sentidos, o no recÌprocas, donde no hay intercambio entre ambos. EJ: brazo largo de un cromosoma acrocÈntrico se intercambia con el brazo corto de otro. asociado a varios sÌndromes, entre ellos algunos tipos de sÌndrome de Down: el intercambio del brazo q del cromosoma 14 con el brazo p del cromosoma 21 produce la pÈrdida de los brazos cortos en un cromosoma de cada pareja, produciendo uno de los tipos de sÌndrome de Down. Evolutivamente, se piensa que el cromosoma 2 humano proviene de una translocaciÛn robertsoniana a partir de dos cromosomas acrocÈntricos presentes en un ancestro primate

/ Mutaciones genómicas: cambios cromosómicos numéricos: aneuploidía: producen el cambio en el número de cromosomas del individuo. Existen varios tipos: monosomÌas, nulisomÌas, trisomÌas y tetrasomÌas. Por la no disyunciÛn de los cromosomas homÛlogos en la meiosis I o por no disyunciÛn de crom·tidas hermanas en meiosis II o incluso en mitosis. (a)Monosomías: pÈrdida de un único cromosoma en una de las parejas de homÛlogos. Se representa como 2n-1 y, en la especie humana, un individuo monosÛmico tendrÌa 45 cromosomas. sÌndrome de Turner, pÈrdida de un cromosoma X en los cromosomas sexuales en mujeres, X0. Se caracteriza por un retraso de crecimiento, falta de desarrollo en Ûrganos sexuales y esterilidad. (b)Nulisomías: pÈrdida de ambos miembros de un par de cromosomas homÛlogos. Se representa como 2n-2. solo es tolerada en algunas plantas, pero con grandes alteraciones respecto de los individuos normales. (c)Trisomías: ganancia de un solo cromosoma, 2n+1. • El sÌndrome de Down: trisomÌa en el par 21, discapacidad cognitiva, lesiones cardiovasculares y tendencia a la leucemia. • El sÌndrome de Klinefelter: afecta a hombres, presencia de dos cromosomas X (genotipo XXY), por lo que uno de ellos se encuentra heterocromatinizado para compensar la dosis gÈnica. tamaÒo reducido de los testÌculos y largas piernas frente a un torso corto. • El sÌndrome del duplo Y: afecta a hombres, genotipo XYY, elevada estatura, bajo CI, tendencia a la agresividad y comportamiento antisocial. • El sÌndrome del triple X: afecta a mujeres, que presentan genotipo XXX, Ifantilismo y escaso desarrollo mamario y de los genitales externos. TrisomÌas en plantas: los cambios en la morfologÌa del fruto del estramonio son producidos por la trisomÌa de 1 de los 12 cromosomas caracterÌsticos del genoma haploide. (d)Tetrasomías: ganancia de dos cromosomas homÛlogos, 2n+2. sÌndrome tetra X (genotipo XXXX), a mujeres; y la variante del sÌndrome de Klinefelter, en la que aparecen 2 copias extra del cromosoma X (genotipo XXXY). De esta forma, las primeras contarÌan con 3 corp˙sculos de Barr (correspondiente cada uno a un cromosoma X heterocromatinizado), y 2 los segundos. En plantas tambiÈn aparecen algunos casos de tetrasomÌas. 

. • Cromosomas homÛlogos: cromosomas con informaciÛn genÈtica idÈntica (mismos alelos) o similar (diferentes alelos) para cada gen localizado en esos cromosomas. La poliploidÌa es relativamente rara en especies animales, aunque se han descrito lagartijas, anfibios y peces poliploides, y ˙nicamente un mamÌfero poliploide, la rata de la Argentina. Sin embargo, la poliploidÌa es com˙n en las plantas. (a)Autopoliploidia: todos los conjuntos cromosÛmicos pertenecen a la misma especie. Puede originarse por la no disyunciÛn en la mitosis o la meiosis. fenÛmeno de no disyunciÛn en la primera mitosis-> tetraploide. Si esto ocurre durante la meiosis se pueden originar gametos diploides lo que podrÌa dar lugar a organismos triploides tras la fecundaciÛn. En la meiosis de un autotriploide, los cromosomas homÛlogos pueden aparearse o no de tres maneras posibles: • Se aparean solamente 2 de los 3 cromosomas homÛlogos, de forma que el producto de la meiosis II son gametos diploides y gametos haploides. • Se aparean los 3 cromosomas homÛlogos, obteniendo gametos haploides y diploides • No existe apareamiento, luego, en la meiosis II resultar·n gametos triploides y gametos sin informaciÛn genÈtica. se forman gametos desequilibrados a los que les falta informaciÛn genÈtica, inviables. (b)Alopoliploidía: Los juegos cromosÛmicos pertenecen a especies distintas. por la hibridaciÛn de dos especies seguida por la duplicaciÛn cromosÛmica. De esta forma, al hibridar dos especies diferentes 2n=6, se obtiene una F1 formada por individuos 2n=6 con cromosomas no homÛlogos, sino con un representante de cada uno de los gametos. • gametos desequilibrados que resultarÌan inviables. • Sin embargo, si no se produce disyunciÛn de crom·tidas hermanas en las primeras mitosis, se forma un individuo 4n=12, alotetraploide o anfidiploide, el cual puede formar gametos viables (n=6). Para generar un individuo hexaploide a partir de un anfiploide, se pasa 2 veces por este proceso.//

/ Transposones o elementos transponibles: secuencias de ADN mÛviles que forman parte del genoma de procariontes y eucariontes. Pueden desplazarse por el genoma, insert·ndose en muchos sitios diferentes y pudiendo causar mutaciones (translocaciÛn no recÌproca o transposiciÛn). Se desconoce su funciÛn real, pero son muy numerosos (el 50% del genoma humano est· relacionado con transposones). Tipos: • TransposiciÛn replicativa o “copia y pega”: el elemento se replica y la copia se inserta en una nueva posiciÛn. El n˙mero de elementos se duplica. • TransposiciÛn no replicativa o conservativa: el elemento se traslada de posiciÛn, por lo que no se duplica y, por ello, no varÌa el n˙mero de elementos en el genoma. Características: (a) Repeticiones directas flanqueantes: Los transposones quedan delimitados por repeticiones directas flanqueantes, que son secuencias de nucleÛtidos repetitivas de 3 a 12 pares de bases que van en el mismo sentido que la otra. no se desplazan con el transposÛn, se forman cuando el transposÛn se inserta en el ADN formando cortes escalonados para la inserciÛn del elemento transponible, los huecos que quedan alrededor de este en ambas hebras es rellenado por la ADN polimerasa, que sintetiza en sentido 5’-3’. (b) Repeticiones terminales invertidas: En muchos transposones, adem·s, hay presentes secuencias repetitivas terminales, de 9 a 40 pb, que pertenecen al transposÛn (por tanto, se transfieren con Èl) y son reconocidas por enzimas que cortan el transposÛn.// Elementos transportables en procariotas: (a) elementos transferibles de ADN simple: secuencias de inserción: (800-2000 pb) son los elementos transponibles m·s simples encontrados en bacterias. Poseen los dos tipos de repeticiones caracterÌsticas de los transposones y uno o dos genes que codifican transposasas, enzimas que hidrolizan el ADN para la liberaciÛn del transposÛn. (b) Elementos transferibles de ADN complejos: transposones no compuestos. Tn3 es un transposÛn no compuesto presente en las bacterias. 5000 pb y presenta los elementos caracterÌsticos de los transposones (secuencias flanqueantes directas y secuencias terminales invertidas), adem·s del gen de la transposasa y el gen AmpR . (

. (c) Elementos transferibles de ADN complejos: transposones compuestos. Tn10 es un transposÛn compuesto presente en las bacterias. 9300 pb y est· delimitado por repeticiones directas flanqueantes. Adem·s, en su estructura presenta 2 secuencias de inserciÛn (con sendas secuencias de repeticiÛn terminal invertidas y el gen de la transposasa en una de ellas, ya que el otro se halla heterocromatinizado). Estas pueden ser la misma (IS10) o no. Por ˙ltimo, tambiÈn contienen el gen tetR. // Elementos transferibles en Eucariotas: • Los transposones de ADN, similares a los bacterianos • Los retrotransposones, que usan ARN intermediario y tienen estructuras y movimientos similares a los de los retrovirus. (a)Elemento AC y Ds del maíz: elementos transponibles de maÌz descubiertos por Barbara McClintock capaces de transponerse en condiciones determinadas de estrÈs. • El elemento Ac contiene el gen de la transposasa y repeticiones terminales invertidas; y queda delimitado por repeticiones directas flanqueantes. • Los elementos Ds similares, pero con deleciones en el gen de la transposasa. no puedan movilizarse por sÌ solos grandes distancias. si est·n prÛximos a un elemento Ac, pueden hacerlo al reconocer la transposasa las secuencias terminales, por lo que lisan el elemento Ds y este puede insertarse en otra regiÛn del ADN. (b) Elemento P de Drosophila melanogaster: transposones de ADN que codifican para una transposasa y tambiÈn para un represor de la transposiciÛn, el cual controla la transposiciÛn de estos elementos. Consiste en dos repeticiones terminales invertidas (de 31 pb cada una) y una secuencia central de unos 2900 pb, la cual contiene 4 regiones codificantes y 3 intrones.// Retrotransposones: muy similares al genoma de los retrovirus; en muchos organismos eucariontes, se produce la coincidencia de genes entre estos y el genoma de los retrovirus: • El gen gag codifica para las proteÌnas de la c·pside vÌrica • El gen pol codifica para la retrotranscriptada y la integrasa • El gel env codifica para la envuelta del material genÈtico Un retrotransposÛn se transpone de forma replicativa a travÈs de un intermediario de ARN. Si el gen pol est· Ìntegro, se sintetiza ADN a partir de ARN gracias a la transcriptasa inversa (codificada por este gen). Este ADN de nueva sÌntesis a partir de ARN se inserta en otro cromosoma. 

. (a)Elementos TY de levaduras: retrotransposones comunes en levaduras. hasta 30 copias de este tipo de elementos. muchos Ty son defectuosos, lo que anula su capacidad de transposiciÛn. (b)Retrotransposón copia en drosophila melanogaster. OrganizaciÛn de un elemento transponible copia en Drosophila melanogaster, que muestra las repeticiones terminales. La inserciÛn de un retrotransposÛn copia en el gen white es responsable de color de ojos whiteapricot de Drosophila. (c)Principales retrotransposones humanos. Los hay autÛnomos (se pueden movilizar) y no autÛnomos. Casi el 50 % del genoma humano est· compuesto por secuencias derivadas de elementos transponibles, aunque hoy en dÌa la mayor parte son inactivos y no pueden transponerse. Se cree que la mayor parte del ADN repetitivo proviene de elementos transponibles (las secuencias LINE y SINE representan el 14 y 12%, respectivamente del genoma humano). (d)Elementos transponibles y evolución. HipÛtesis que tratan de explicar su presencia masiva en todos los organismos: • HipÛtesis de la funciÛn celular: los elementos transponibles cumplen una funciÛn beneficiosa dentro de la cÈlula, como por ejemplo el control de la expresiÛn de los genes o la regulaciÛn del desarrollo. • HipÛtesis de la variaciÛn genÈtica: los elementos transponibles se mantienen gracias a su actividad mutagÈnica y cierto grado de variaciÛn genÈtica es ˙til porque permite que las especies adquieran adaptaciones frente a los cambios ambientales. • HipÛtesis del ADN egoÌsta: los elementos transponibles no cumplen funciÛn alguna en la cÈlula y sÛlo existen porque son capaces de replicarse y de diseminarse. Los transposones juegan un papel determinante en la evoluciÛn, ya que han contribuido a la formaciÛn de los genomas actuales, son la causa de las mutaciones de disfuncionalidad (cuando se insertan en genes o en sus secuencias reguladoras causan su inactivaciÛn) y al encontrarse en m˙ltiples copias, proporcionan secuencias homÛlogas en distintos cromosomas (lo que puede causar recombinaciÛn ilegÌtima y reordenaciones genÛmicas)

t. 11.Requisitos de la ley de Hardy-Weinberg: • La poblaciÛn debe ser infinitamente grande, que en tÈrminos pr·cticos significa que la poblaciÛn sea lo suficientemente grande como para quÈ los errores de muestreo y efectos aleatorios sean despreciables. • El hecho de que los individuos se apareen al azar indica que cada genotipo se aparea en proporciÛn a su frecuencia, lo que no ocurre, pues hay procesos de selecciÛn sexual de por medio, por ejemplo. • Adem·s, los individuos de cualquier genotipo tienen tasas iguales de supervivencia con el mismo Èxito reproductivo, es decir no existe selecciÛn. Tampoco ocurre. • Tampoco pueden aparecer nuevos alelos, o que un alelo se convierta en otro por mutaciÛn. • Por ˙ltimo, no pueden darse procesos de migraciÛn de individuos de la poblaciÛn hacia otras o al contrario. Factores que alteran el equilibrio Hardy-weinberg. Apareamiento no aleatorio: • Apareamiento positivo: tendencia a aparearse con individuos similares, por ejemplo, en la especie humana se tiende a que personas altas se apareen con personas altas • Apareamiento negativo: tendencia para aparearse con individuos diferentes. • El apareamiento no aleatorio se refiere a un ˙nico rasgo y afectar· sÛlo a los genes que codifican para ese rasgo. • Consanguinidad o endogamia: ocurre cuando los individuos que se cruzan est·n m·s emparentados que cualesquiera dos individuos tomados al azar de la poblaciÛn, es decir es el cruce entre parientes. Afecta a todos los genes. La endogamia conduce a la homocigosis: Para determinar el n˙mero de generaciones hasta que se alcance el 100% de homocigosis en la poblaciÛn, se emplea un par·metro denominado coeficiente de endogamia, F. Es la probabilidad de que dos alelos sean idÈnticos por ascendencia, es decir, que derivan de un ˙nico alelo presente en un ancestro; Caso de autofecundaciÛn F=1 todos los alelos son idÈnticos por ascendencia; Caso de consanguineidad entre hermanos F=1/4 si el 25% de los alelos son idÈnticos por ascendencia. o Consanguineidad entre primos F=1/16 si el 6,25% de los alelos son idÈnticos por ascendencia. o F=0 si los apareamientos son aleatorios.

 Mutaciones: cambia las frecuencias alÈlicas de alelos ya existentes. Sin embargo, el cambio es ridÌculo en una sola generaciÛn, con lo que el efecto en el equilibrio de Hardy-Weinberg es despreciable, ya que μ (tasa de mutaciÛn) es prÛxima a 0. Migración: cambios en las frecuencias alÈlicas. Si se parte de dos frecuencias para el alelo a en dos poblaciones diferentes, q1 y q2, y migra una parte de la poblaciÛn 1 a la poblaciÛn 2 (poblaciÛn sumidero), estas frecuencias varÌan (q1’ y q2’) y esta variaciÛn depende del n˙mero de individuos migrantes y de la proporciÛn respecto de la poblaciÛn inicial. Si se da este valor de individuos migrantes, m: 𝑞2 ′ = 𝑞1 · 𝑚 + 𝑞2 (1 − 𝑚) efectos principales: • Produce una mayor similitud entre las dotaciones gÈnicas de dos poblaciones • Agrega variaciÛn genÈtica a las poblaciones sumidero por nuevos alelos que provengan de otra poblaciÛn. Deriva genética: cambios en las frecuencias alÈlicas al azar (unión de gametos al tuntun) durante la fecundaciÛn en una poblaciÛn limitada. frecuencias alÈlicas cambian pudiendo fijarse algunos alelos y desaparecer otros. muy influyente en poblaciones pequeÒas. En un experimento llevado a cabo en D. melanogaster se establecieron m·s de 100 poblaciones cada una compuesta por sÛlo 8 machos y 8 hembras. Se iniciÛ cada poblaciÛn con una frecuencia para los alelos bw75 y bw de 0,5 y se permitiÛ que dentro de cada poblaciÛn la fecundaciÛn fuese al azar, de manera que en cada generaciÛn se seleccionaban ocho hembras y ocho machos para la siguiente. Este experimento se realizÛ durante 19 generaciones al cabo de las cuales las frecuencias de ambos alelos eran muy diferentes a las frecuencias iniciales, llegando incluso a la pÈrdida total de uno de los alelos. Cuanto menor sea el tamaÒo de la poblaciÛn, mayor ser· la deriva genÈtica. n˙mero equivalente de adultos con capacidad reproductor

r varias causas: • Una poblaciÛn puede verse reducida de tamaÒo durante varias generaciones debido a limitaciones en el espacio, en los alimentos, etc. • Una segunda causa es lo que se conoce como efecto fundador, por lo cual una poblaciÛn se origina a partir de un n˙mero muy pequeÒo de individuos. • Otra forma de producirse deriva genÈtica es mediante la formaciÛn de lo que se denomina cuello de botella genÈtico. Esto se produce cuando una poblaciÛn sufre una reducciÛn dr·stica en el tamaÒo de la poblaciÛn, por causas ajenas a la selecciÛn natural. Selección natural:se produce por diferencia de los individuos en cuanto a la supervivencia o tasa de reproducciÛn. por la existencia de ciertas caracterÌsticas denominadas rasgos adaptativos, que, si son heredables y aportan ventajas reproductivas, se transmitir·n en mayor frecuencia a la descendencia. Como las tasas de supervivencia y reproducciÛn pueden ser diferentes entre individuos, el Èxito de cada genotipo, entendiÈndose como mayor contribuciÛn de su genotipo a las generaciones futuras, se denomina eficacia biolÛgica o fitness (W). // Especie: Darwin se basÛ en un planteamiento morfolÛgico para definir la especie. A mediados del siglo 20 se define como un grupo de poblaciones que se pueden cruzar real o potencialmente, dando lugar a descendencia fÈrtil, y que en la naturaleza est·n reproductivamente aisladas de otros grupos (concepto biolÛgico de especie). La especiaciÛn es la formaciÛn de nuevas especies a partir de poblaciones que van cambiando evolutivamente hasta el punto en que los miembros de una poblaciÛn no pueden cruzarse con Èxito con los miembros de la otra, es decir est·n reproductivamente aisladas, y se convierten en especies distintas, de acuerdo con el concepto biolÛgico de especie. Tipos: Especiación alopátrica: Se produce por el aislamiento de poblaciones normalmente debido a barreras geogr·ficas. Con el tiempo las poblaciones divergen genÈticamente y llega un momento en que son lo suficientemente diferentes como para que no se puedan cruzar entre sÌ. Un ejemplo de especiaciÛn es la apariciÛn del Cañón del Colorado, que separÛ a una poblaciÛn de ardillas del gÈnero Ammospermophilus. 

 El caÒÛn se volviÛ demasiado profundo para que pudieran cruzarlo las ardillas y un grupo de ardillas se aislÛ a cada lado. Debido a que las ardillas de los lados norte y sur estaban aisladas reproductivamente por la barrera de la profundidad del caÒÛn, al final se separaron en especies diferentes. Especiación simpátrica: sin separaciÛn geogr·fica y ocurre cuando algunos individuos de una poblaciÛn, aunque vivan en el mismo territorio, experimentan variaciones que impiden la reproducciÛn con sus congÈneres. Es la especiaciÛn gradual que una especie diversifica en dos subpoblaciones debido a la apariciÛn de mecanismos de aislamiento reproductivo que impiden el cruce. Un ejemplo es la formaciÛn de las moscas de la manzana como especie a partir de las moscas del majuelo gracias a la especializaciÛn al fruto del manzano. Las moscas han de sincronizar su ciclo biolÛgico con el del majuelo, dado que ponen los huevos en sus frutos (selecciÛn estabilizadora). Sin embargo, el manzano fructifica antes que el majuelo, por lo que se ha convertido contra todo pronÛstico en una combinaciÛn ganadora, ya que permite reproducirse antes (selecciÛn disruptiva). Sin embargo, el proceso quiz· m·s r·pido de especiaciÛn es mediante la poliploidÌa. En este caso se produce el cruzamiento entre dos especies distintas dando lugar a un hÌbrido que puede sufrir una duplicaciÛn del n˙mero de cromosomas mediante no disyunciÛn durante la meiosis, produciÈndose un tetraploide que serÌa fÈrtil. Esta nueva especie tetraploide tendrÌa una combinaciÛn de caracterÌsticas derivadas de las especies paternas y estarÌa aislada reproductivamente de ellas ya que los hÌbridos serÌan triploides y por ello estÈriles. Mecanismo de aislamiento reproductivo: dos tipos: Los precigÛticos act˙an antes de la formaciÛn del cigoto, impidiendo el apareamiento, la cÛpula o incluso la formaciÛn del cigoto. Los postcigÛticos, sin embargo, act˙an tras la formaciÛn del cigoto, impidiendo su formaciÛn por ser inviable, reduciendo su viabilidad o incluso formando hÌbridos estÈriles.