¿La variación genética es realmente aleatoria?

La mutación en un locus genético dado en ausencia de selección natural es un proceso aleatorio . La probabilidad de cambio en un locus dado es la tasa de mutación de un gen en ese locus. Esta variación genética que surge de la mutación aleatoria (y la migración) es en lo que se centrará la selección natural para producir un cambio evolutivo.

La ventaja evolutiva de un alelo dado en un locus es la aptitud reproductiva de ese alelo. La aptitud de un alelo es su ventaja reproductiva en un entorno dado. Si el alelo tiene una aptitud negativa, tiene menos ventaja y la selección natural lo reducirá en una población. Si su aptitud reproductiva o darwiniana es positiva, entonces se incrementará el alelo. Por lo tanto, la evolución darwiana está operando para alterar la adaptación de la población en este lugar.

Si no hay variación genética en un locus, es decir, el alelo se fija como presente o ausente, entonces la selección natural no puede funcionar. De hecho, sin mutación y migración para agregar una nueva variación, la selección natural se comerá la variación genética disponible. La frecuencia de genes en un locus dado en una población grande está en equilibrio entre la mutación y la selección.

Por lo tanto, la mutación genética puede ser aleatoria, pero la variación genética NO es aleatoria si la selección natural está operando en un locus dado. Los cambios estocásticos en la frecuencia de genes en una población se denominan deriva genética aleatoria y es bien sabido que ocurren en pequeños, a menudo periféricos. y poblaciones fundadoras. La deriva aleatoria en poblaciones pequeñas puede producir una fijación aleatoria o estocástica de un alelo particular. Estos cambios algo pronunciados aumentan a medida que disminuye el tamaño de la población y aumenta la endogamia. Tales cambios estocásticos en la estructura genética de las poblaciones pequeñas se llama Efecto Sewell Wright después de uno de los padres de la teoría genética de la población. Ha sido ampliamente estudiado a nivel molecular siguiendo la teoría genética de la población temprana formulada por Wright y Motoo Kimura. Este último formuló la teoría neutral de la evolución molecular mientras estudiaba un doctorado en genética en la Universidad de Wisconsin y trabajaba bajo la dirección del profesor James F. Crow. La teoría neutral de la evolución ha sido muy importante para los estudios a nivel molecular.

Ahora es bien sabido por los estudios teóricos y experimentales que pueden ocurrir cantidades significativas de cambio evolutivo en una población pequeña, perferial y fundadora de animales y plantas. Esto es particularmente cierto en las islas oceánicas y otras.

Un caso en el que dicha fijación aleatoria de alelos o deriva aleatoria se vuelve muy importante ha sido en la producción de cepas genéticamente endogámicas en ratones. Hay varios cientos de cepas de ratones endogámicos disponibles en todo el mundo para los investigadores. Cada cepa endogámica es genéticamente única, ya que es homocigota para todo el genoma, excepto para mutaciones espontáneas aleatorias. Estas cepas son producidas por el apareamiento hermano x hermana (sib). Después de 20 generaciones de apareamiento entre hermanos, estas cepas se han sometido a una fijación genética aleatoria en cada una de ellas en aproximadamente el 95% de sus loci. El apareamiento entre hermanos generalmente continúa durante cientos de generaciones produciendo cientos de cepas donde cada miembro del cual es genéticamente idéntico. Pero cada cepa es bastante diferente. Cada cepa es genéticamente homocigota que ha resultado de la fijación aleatoria de los alelos en cada locus. Estas cepas endogámicas se encuentran entre las herramientas más importantes disponibles para los investigadores médicos, biológicos y afines. También hay muchas otras especies completamente endogámicas de ratas, Drosophila y muchas especies de plantas.

Respondiendo: “ ¿La variación genética es realmente aleatoria?

Mirando de nuevo la historia de los pinzones de Darwin, recibí estas preguntas. Si la variación genética es aleatoria, ¿por qué no hay evidencia de la extinción de pinzones sin cambios o muy variados cerca de esas islas? ¿Por qué las 14 especies variaron al mismo tiempo, según la edad geológica, no se supone que la variación aleatoria sea rara?

Para la pregunta principal, las mutaciones son bastante aleatorias. Puede ser que los genes en uso sean más susceptibles a la mutación, pero no hay evidencia obvia de que las mutaciones ocurran de manera predecible. Parecen mucho al azar.

¿Por qué no hay evidencia de extinción?” Las aves son pequeñas cosas. De los literalmente miles de millones de palomas mensajeras que volaron sobre América del Norte, los únicos fósiles que dejaron están en fosas de alquitrán, y estos no son lugares estándar de fosilización.

Los fósiles son estadísticamente improbables. Incluso en buenas condiciones, las especies que generalmente dejan fósiles son aquellas con una alta población. Para las aves se están adaptando a su nueva ubicación, su población probablemente no era alta.

¿No se supone que la variación aleatoria es rara?” Por lo tanto, las mutaciones individuales son raras. Aún así, nuestro genoma humano es tan largo que es probable que tenga algunas mutaciones que lo diferencien de sus padres. La mayoría o todas esas mutaciones ocurrieron en regiones no codificantes, por lo que tiene diferencias con respecto a sus padres en el genotipo pero no en el fenotipo (la forma en que los genes se expresan y lo hacen ver o actuar diferente).

Es difícil ser consciente de sí mismo. Dirigiré mi atención de los humanos a los pinzones. Tener una población grande significa que la población está bien encajada en su nicho, en su forma de supervivencia. La gran población de pinzones en América del Sur continental no estaba bajo un gran estrés para cambiar mucho. Pero en las Islas Galápagos, las cosas eran realmente diferentes. Había menos o ningún depredador, pero también había menos agua dulce. Las plantas allí producían semillas diferentes a las del continente. La variación y las nuevas estrategias fueron promovidas o alentadas por el medio ambiente de formas diferentes a las del continente.

Si un grupo de personas pesca con éxito, digamos pickerel (un delicioso pescado en Canadá) pero luego se encuentran en un lugar donde el lucio y el bajo son comunes, entonces los pescadores cambiarán sus estrategias. En la primera ubicación, no lo harán. La variación es a la misma velocidad pero la selección es diferente.

La variación genética es aleatoria con respecto a las necesidades del organismo individual. Es causada por mutaciones en el ADN durante la reproducción. Estas mutaciones surgen de una serie de factores, como la radiación, la exposición química e incluso errores simples de copia.

La idea de que las mutaciones son raras es una idea errónea. En realidad, cada individuo tiene un cierto número de mutaciones únicas, en el vecindario de aproximadamente 60. En una población de varios millones de individuos, esto se acumula rápidamente.

La gran mayoría de las mutaciones son neutrales y no tienen efecto sobre la capacidad del organismo para sobrevivir y reproducirse. Algunas mutaciones en la población son dañinas y tienen un efecto negativo en el individuo. Es por eso que no se ven especies “muy variadas”, porque los individuos con mutaciones dañinas generalmente no sobreviven para reproducirse. Los que sobreviven son aquellos que pueden funcionar bien dentro de la población.

Un tercer tipo de mutación es aquel que le da algún tipo de ventaja al individuo. Estas se llaman mutaciones beneficiosas, y aunque son bastante raras, tienden a transmitirse a la próxima generación con mayor frecuencia, ya que permiten que el individuo sobreviva mejor y se reproduzca más.

Las 15 especies de pinzones (en realidad, no son realmente pinzones, están más estrechamente relacionados con las tangaras) descendientes de una pequeña población de aves que colonizaron las Islas Galápagos en algún momento de los últimos 3 millones de años desde que las islas surgieron del Océano Pacífico. . Durante ese tiempo se diversificaron, extendiéndose de isla en isla y llenando diferentes nichos. Cuando no hay competencia, las especies pueden evolucionar con bastante rapidez para llenar los espacios disponibles.

Bueno, probablemente haya “mutaciones aleatorias”, si eso es lo que quiere decir … generalmente dicen “aleatorio con respecto a la función”. Pero, en mi humilde opinión, está cada vez más claro que los organismos alteran su propio genoma en función del desafío ambiental:

La respuesta de David Kincade a ¿Qué tiene de malo la teoría de la evolución por selección natural?

Mirando la pregunta de manera más general, claramente la variación genética no es aleatoria, incluso una simple “selección” de mutaciones aleatorias conduciría a una variación genética no aleatoria … se basaría en el medio ambiente.

A2A. Gracias. tú. No claro que no. Las mutaciones que pueden ocurrir están limitadas por las reglas de la química orgánica. Además, las mutaciones solo pueden ocurrir a los genes que están en el genoma de una planta o animal individual. Entonces no, no realmente al azar.

La fertilización implica una variedad aleatoria de todos los cromosomas entre usted y su pareja. La posibilidad de que tenga su huella genética es de uno en setenta mil millones.

Incluso se ha descubierto que los gemelos idénticos tienen ADN diferente. (La oxidación del ADN después del nacimiento ha podido identificar gemelos en casos de asesinato)