Genética

Deriva genética: qué es, causas, efectos, ejemplos


¿Qué es la deriva genética?

La deriva genética o génica es un mecanismo evolutivo estocástico, que provoca fluctuaciones o variaciones aleatorias de las frecuencias alélicas de una población.

La selección natural de Charles Darwin y la deriva génica son los dos procesos más importantes implicados en el cambio evolutivo en las poblaciones. 

Al contrario que la selección natural, considerado un proceso determinístico y no aleatorio, la deriva génica es un proceso donde ocurren fluctuaciones aleatorias de las frecuencias alélicas en la población.

La deriva génica lleva a evolución no adaptativa. De hecho, la selección natural –y no la deriva génica– es el único mecanismo usado para explicar todas las adaptaciones de los organismos a distintos niveles (anatómicas, fisiológicas o etológicas).

Esto no significa que la deriva génica no sea importante. Una de las consecuencias más llamativas de este fenómeno se observan a nivel molecular, entre las diferencias en la secuencia de ADN y de proteínas.

Causas de la deriva génica

Las causas de la deriva génica son fenómenos estocásticos –es decir, aleatorios–. A la luz de la genética de poblaciones, la evolución se define como una variación en el tiempo en las frecuencias alélicas de la población.

La deriva se traduce en un cambio de estas frecuencias por sucesos aleatorios llamados “errores de muestreo”.

La deriva génica es considerada como un error de muestreo. Los genes que se incluyen en cada generación es una muestra de los genes que portan la generación anterior.

Cualquier muestra está sujeta al error en el muestreo. Es decir, la proporción de los diferentes ítems que encontramos en una muestra están sujetos a cambios por puro azar.

Imaginemos que tenemos una bolsa con 50 fichas blancas y 50 fichas negras. Si tomamos diez de estas, puede que por puro azar obtengamos 4 blancas y 6 negras, o 7 blancas y 3 negras.

Existe discrepancia entre los valores esperados teóricamente (5 y 5 de cada color) y los obtenidos experimentalmente.

Efectos de la deriva génica

Los efectos de la deriva génica se evidencian como cambios aleatorios en las frecuencias alélicas de una población.

Como mencionamos, esta tiene lugar cuando no existe una relación entre la característica que está variando y el fitness. Con el paso del tiempo, los alelos terminarán fijándose o perdiéndose de la población.

En biología evolutiva, el término fitness es ampliamente usado, y hace referencia a la capacidad de un organismo para reproducirse y sobrevivir. El parámetro varía entre 0 y 1.

Así, la característica que varía por deriva no está relacionada por la reproducción y la supervivencia del individuo.

La pérdida de alelos lleva al segundo efecto de la deriva génica: la pérdida de heterocigosidad en la población. La variación en cierto locus va a disminuir, y eventualmente se va a perder.

Ejemplos de deriva génica

Ejemplo hipotético: caracoles y vacas

Imaginemos una pradera donde coexisten caracoles y vacas. En la población de caracoles podemos distinguir dos coloraciones: una concha negra y una concha amarilla. Un factor decisivo en cuanto a la mortalidad de los caracoles son las pisadas de las vacas.

Sin embargo, si un caracol es pisado, no depende del color de su concha, ya que es un evento aleatorio. En este ejemplo hipotético, la población de caracoles inicia con igual proporción de colores (50 caracoles negros y 50 amarillos).

En caso de que las vacas eliminen a 6 negros y a solo 2 amarillos, la proporción de colores cambiaría.

Del mismo modo, puede que en un siguiente evento, mueran en mayor proporción los amarillos, ya que no existe relación alguna entre el color y la probabilidad de ser aplastado (no obstante, no existe ningún tipo de efecto “compensador”).

¿Cómo variará en el tiempo la proporción de caracoles?

Durante este proceso aleatorio, las proporciones de conchas negras y amarillas estarán fluctuando en el tiempo. Eventualmente, alguna de las conchas alcanzará alguno de los dos límites: 0 o 1.

Cuando la frecuencia alcanzada es 1 –supongamos que para el alelo de concha amarilla– todos los caracoles serán de este color. Y, como podremos intuir, el alelo para la concha negra se habrá perdido.

La única manera de tener nuevamente ese alelo en la población es que entre por migración o por mutación.

Deriva génica en acción: los guepardos

El fenómeno de la deriva génica puede observarse en poblaciones naturales, y el ejemplo más extremo son los guepardos. Estos rápidos y estilados felinos pertenecen a la especie Acinonyx jubatus.

Hace aproximadamente unos 10.000 años, los guepardos –y otras poblaciones de grandes mamíferos– experimentaron un suceso extremo de extinción.

Este evento provocó un “cuello de botella” en la población de guepardos, donde solamente sobrevivieron unos pocos individuos.

Los supervivientes del fenómeno catastrófico del Pleistoceno dieron origen a todos los guepardos de hoy en día. Los efectos de la deriva, aunado a la endogamia, han homogenizado la población casi por completo.

De hecho, el sistema inmunológico de estos animales es prácticamente idéntico en todos los individuos. Si por alguna razón, alguno de los integrantes necesitase una donación de un órgano, cualquiera de sus compañeros podría hacerlo sin llevar a ninguna probabilidad de rechazo.

Las donaciones son procedimientos que se realizan cuidadosamente y se necesita suprimir al sistema inmune del receptor para que no ataque al “agente externo”, así provenga de un familiar muy cercano –hermanos o hijos–.

Ejemplo en poblaciones humanas: los Amish

Los cuellos de botella y el efecto fundador también ocurren en las poblaciones actuales de humanos, y tienen consecuencias relevantes en el ámbito médico.

Los Amish son un grupo religioso. Están caracterizados por un estilo de vida simple, libre de tecnología y otras comodidades actuales –además de portar, en una frecuencia extremadamente elevada, enfermedades y patologías genéticas–.

Unos 200 colonizadores llegaron a Pensilvania (Estados Unidos), desde Europa, y empezaron a reproducirse entre los mismos integrantes.

Se especula que entre los colonizadores existían portadores de enfermedades genéticas autosómicas recesivas, entre ellos el síndrome de Ellis-van Creveld. Este síndrome se caracteriza por rasgos de enanismo y de polidactilia (número elevado de dedos, mayor a cinco dígitos).

La enfermedad se encontraba en la población inicial con una frecuencia de 0,001 y aumentó significativamente a 0,07.

Otros ejemplos

– El elefante marino del norte: estas focas sufrieron un cuello de botella intenso en 1820-1880, y luego se presentó la deriva genética. Debido a esto, tienen poca variedad genética.

– La tortuga Testudo hermanii tuvo un proceso similar al del elefante marino del norte, por lo que también cuenta con muy poca variedad genética debido a la deriva génica.

– La gaviota argéntea: es una especie de gaviota que presenta diferencias según el lugar donde se encuentre. En Cádiz presenta manchas, en América es completamente blanca, en Asia se ven motas en las alas, luego en Europa del Este abundan más las manchas hasta llegar de nuevo a Cádiz, donde entonces están las dos poblaciones, la moteada y la blanca, como si fueran dos especies distintas siendo la misma.

Referencias

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2004). Biología: ciencia y naturaleza. Pearson Educación.
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitación a la Biología. Ed. Médica Panamericana.
  3. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Análisis evolutivo. Prentice Hall.