Genética

Flujo de genes: qué es, mecanismos, consecuencias, ejemplos


¿Qué es el flujo de genes?

El flujo de genes o flujo genético, en biología, hace referencia al movimiento de genes de una población a otra. Generalmente, el término es usado como sinónimo del proceso migratorio, en su sentido evolutivo.

En su uso común, la migración describe el movimiento estacional de individuos de una región a otra en busca de mejores condiciones, o con finalidades reproductivas. Sin embargo, para un biólogo evolutivo, la migración implica la transferencia de alelos de un conjunto de genes entre poblaciones.

A la luz de genética de poblaciones, la evolución se define como el cambio de las frecuencias alélicas en el tiempo.

Siguiendo los principios del equilibrio de Hardy-Weinberg, las frecuencias van a variar siempre que exista selección, mutación, deriva y flujo génico. Por esta razón, el flujo de genes es considerado una fuerza evolutiva de gran importancia.

Mecanismos del flujo de genes

Los mecanismos y las causas que originan el movimiento de genes en una población se encuentra fuertemente ligado a las características inherentes del grupo de estudio.

Puede ocurrir por la inmigración o emigración de ciertos individuos en estado de reproducción, o bien resultar del movimiento en los gametos.

Por ejemplo, un mecanismo puede ser la dispersión ocasional de las formas juveniles de una especie animal a poblaciones lejanas.

En el caso de las plantas, los mecanismos son más fáciles de puntualizar. Los gametos de las plantas son transportados de diferentes maneras. Algunos linajes usan mecanismos abióticos, como el agua o el viento, que puede llevar los genes a poblaciones distantes.

Del mismo modo, existe la dispersión biótica. Muchos animales frugívoros participan en la dispersión de las semillas. Por ejemplo, en los trópicos, las aves y los murciélagos poseen un papel crucial en la dispersión de plantas de gran importancia para los ecosistemas.

En otras palabras, la tasa de migraciones y flujo génico depende de la capacidad de dispersión del linaje estudiado.

La migración y el equilibrio de Hardy-Weinberg

Para estudiar el efecto de la migración en el equilibrio de Hardy-Weinberg suele emplearse el modelo de isla como simplificación (modelo de migración isla-continente).

Como la población de la isla es relativamente pequeña, comparada con la población de tierra firme, cualquier paso de genes desde la isla al continente no tiene efecto alguno en las frecuencias genotípicas y alélicas del continente.

Por esta razón, el flujo de genes tendría efecto solamente en una dirección: del continente hacia la isla.

¿Varían las frecuencias alélicas?

Para entender el efecto del suceso migratorio a la isla, consideremos el ejemplo hipotético de un locus con dos alelos A1 y A2. Debemos averiguar si el movimiento de genes a la isla causa variación en las frecuencias alélicas.

Vamos a suponer que la frecuencia del alelo A1 es igual a 1 –lo que quiere decir que está fijado en la población–, mientras que en la población continental es el alelo A2 el que se encuentra fijado. Previo a la maduración de los individuos de la isla, migran 200 individuos a esta.

Posterior al flujo de genes, las frecuencias se modificarán, y ahora el 80% será “nativa”, mientras que el 20% es nuevo o continental. Con este ejemplo tan simple, podemos demostrar cómo el movimiento de genes conduce al cambio de las frecuencias alélicas –concepto clave en evolución–.

Consecuencias del flujo de genes

Cuando existe un flujo de genes marcado entre dos poblaciones, una de las consecuencias más intuitivas es que dicho proceso se encarga de diluir las posibles diferencias existentes entre ambas poblaciones.

De esta manera, el flujo de genes puede actuar en dirección contraria a otras fuerzas evolutivas que buscan mantener diferencias en la composición de los reservorios genéticos. Como el mecanismo de la selección natural, por ejemplo.

Una segunda consecuencia es la diseminación de los alelos provechosos. Supongamos que por mutación surge un nuevo alelo que otorga cierta ventaja selectiva a sus portadores. Al existir la migración, el alelo novedoso es transportado a nuevas poblaciones.

Flujo de genes y concepto de especie

El concepto biológico de especie es ampliamente conocido y, ciertamente, el más usado. Esta definición se ajusta al esquema conceptual de la genética de poblaciones, ya que involucra el acervo genético –unidad donde las frecuencias alélicas cambian–.

De este modo, por definición, los genes no pasan de una especie a otra –no hay flujo génico– y por esta razón las especies exhiben ciertos caracteres que permiten diferenciarlas.

Siguiendo esta línea de ideas, el flujo de genes explica por qué las especies forman un cluster, o agrupación fenética.

Además, la interrupción del flujo de genes tiene consecuencias cruciales en biología evolutiva: conduce en la mayoría de los casos a eventos de especiación o formación de nuevas especies.

El flujo de genes puede interrumpirse por distintos factores, como la existencia de una barrera geográfica o por preferencias a nivel del cortejo, entre otros mecanismos.

Lo contrario también es cierto: la existencia de flujo génico contribuye a que todos los organismos de una región se mantengan como una sola especie.

Ejemplo de flujo de genes

Nerodia sipedon

La migración de la serpiente Nerodia sipedon constituye un caso bien documentado de flujo de genes desde una población continental hacia una isla.

La especie es polimórfica: puede presentar un patrón de bandeado significativo o no presentar ninguna banda. En una simplificación, la coloración está determinada por un locus y dos alelos.

En términos generales, las serpientes del continente se caracterizan por exhibir el patrón de bandas. En contraste, las que habitan las islas no las poseen.

Los investigadores han llegado a la conclusión de que la diferencia morfológica se debe a las distintas presiones selectivas a las que está sometida cada región.

En las islas, los individuos acostumbran a tomar el sol en la superficie de las rocas, cerca de la orilla de la playa. Se demostró que la ausencia de bandas facilita el camuflaje sobre las rocas de las islas. Esta hipótesis pudo comprobarse usando experimentos de marcaje y recaptura.

Por esta razón adaptativa, esperaríamos que la población de la isla estuviese formada exclusivamente por organismos sin bandas. Sin embargo, esto no es cierto.

Cada generación llega un nuevo grupo de organismos con bandas desde el continente. En este caso, la migración está actuando como una fuerza contraria a la selección.

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.