Deriva genética: qué es y cómo reduce la variación genética en poblaciones
Deriva genética: qué es y cómo reduce la variación genética en poblaciones, efectos, ejemplos y su impacto en la biodiversidad y estrategias de conservación.
La deriva genética es un efecto aleatorio en las poblaciones biológicas. Su efecto es eliminar la variación genética de una población de organismos vivos.
En las poblaciones naturales hay una serie de fuerzas que actúan. Hay fuerzas que añaden variación heredable a la población, como la mutación y la recombinación. También hay factores que eliminan la variación de la población, y la deriva es uno de ellos.
Mecanismo y por qué ocurre
La deriva genética es el cambio aleatorio en las frecuencias de los alelos de una generación a otra causado por el muestreo finito de gametos en una población. En términos sencillos, cuando solo un número limitado de individuos contribuye a la progenie, ciertas variantes pueden transmitirse por casualidad más que otras, independientemente de si confieren ventaja o desventaja. Por eso la deriva es aleatoria con respecto a la selección natural.
- Efecto del tamaño poblacional: la deriva es más intensa en poblaciones pequeñas. Cuanto menor es el número de individuos reproductores (o el tamaño efectivo de población, Ne), mayor es la fluctuación aleatoria de las frecuencias alélicas.
- Efecto fundador: cuando un pequeño grupo se separa para formar una nueva población, las frecuencias alélicas de los fundadores pueden diferir mucho de la población original, reduciendo la variación.
- Cuello de botella: una reducción drástica y temporal del número de individuos (por ejemplo, por una catástrofe) puede eliminar alelos al azar y reducir la diversidad genética de forma duradera.
Consecuencias principales
- Pérdida de alelos: alelos raros tienden a perderse más fácilmente por azar.
- Fijación de alelos: un alelo puede llegar a frequency 1 (fijarse) por azar; la probabilidad de fijación de un alelo neutro es igual a su frecuencia inicial.
- Reducción de heterocigosidad: la diversidad dentro de la población disminuye con el tiempo; aproximadamente la heterocigosidad esperada decae según H_t ≈ H_0 (1 − 1/(2Ne))^t.
- Aumento de la diferenciación entre poblaciones: poblaciones separadas pueden divergir genéticamente solo por efecto del azar, lo que aumenta estadísticas como FST.
- Interacción con la selección: en poblaciones pequeñas la deriva puede desplazar o enmascarar la acción de la selección, permitiendo que alelos ligeramente perjudiciales persistan o que alelos beneficiosos se pierdan por azar.
Conceptos y cálculos útiles
- Tamaño efectivo (Ne): número idealizado que determina la fuerza de la deriva; suele ser menor que el número censal de individuos.
- Probabilidad de fijación de un alelo neutro: igual a su frecuencia inicial p.
- Tiempo esperado hasta fijación: para alelos neutrales, el tiempo típico hasta fijación o pérdida es del orden de 4Ne generaciones (dependiendo del modelo y de la frecuencia inicial).
Ejemplos y relevancia práctica
Casos clásicos incluyen poblaciones que han pasado por cuellos de botella o fundadores (por ejemplo, algunas poblaciones insulares o especies sometidas a fuertes reducciones demográficas) y poblaciones muy pequeñas en cautividad. Desde el punto de vista de la conservación, la deriva genera preocupaciones porque reduce la variación genética necesaria para la adaptación a cambios ambientales y aumenta el riesgo de inbreeding y depresión por endogamia.
Estrategias para mitigar la deriva en conservación
- Incrementar el tamaño efectivo de la población mediante protección de hábitats y aumento del número de individuos reproducientes.
- Facilitar el flujo génico entre poblaciones (corredores ecológicos, translocaciones) para reducir la diferenciación y recuperar diversidad.
- Monitoreo genético regular para detectar pérdidas de variación y planificar intervenciones tempranas.
Resumen
La deriva genética es una fuerza evolutiva aleatoria que reduce la variación genética dentro de poblaciones, especialmente cuando el tamaño efectivo es pequeño. Produce pérdida y fijación de alelos por azar, aumenta la diferenciación entre poblaciones y puede interactuar con la selección de formas que afecten la salud y la capacidad adaptativa de las especies. Entenderla y gestionarla es clave en genética de poblaciones y conservación biológica.
Resumen
En una especie, o en una población de mestizaje, suele haber una gran variación genética. Esta variación genética se presenta en forma de diferentes alelos en muchos loci (posiciones de los genes) en los cromosomas.
Los cambios en la frecuencia de los alelos son causados principalmente por la selección natural, es decir, por la supervivencia diferencial y la contribución a la siguiente generación. Pero a medida que las poblaciones se reducen, hay una tendencia a que cada generación sea más homocigótica, con menos variedad de alelos. Este es un efecto similar al de la endogamia: conduce a la uniformidad genética.
La deriva genética es el nombre que recibe esta pérdida de variación. Puede afectar a la evolución de forma sorprendente, pero sólo cuando las poblaciones son bastante pequeñas. Lo que significa "pequeño" dependerá del organismo. 50 individuos es pequeño, 5.000 no lo es, 500 quizás sí. El mecanismo básico de la deriva es que la variedad genética se reduce por el azar, haciendo que los individuos sean más parecidos entre sí y, por tanto, más vulnerables.
- La deriva reduce la variación genética en las poblaciones, reduciendo potencialmente la capacidad de una población para sobrevivir a nuevas presiones selectivas.
- La deriva genética actúa más rápidamente y tiene resultados más drásticos en las poblaciones pequeñas. Las poblaciones pequeñas suelen extinguirse.
- La deriva genética puede contribuir a la especiación, si el pequeño grupo sobrevive.
- Eventos de cuello de botella: cuando una gran población ve reducido su tamaño de forma repentina y drástica por algún evento, la variedad genética se verá muy reducida. Las infecciones y los acontecimientos climáticos extremos son causas frecuentes. Ocasionalmente, las invasiones de especies más competitivas pueden ser devastadoras.
♦ En los años 1880/90, la caza redujo al elefante marino del norte a sólo unos 20 individuos. Aunque la población se ha recuperado, su variabilidad genética es mucho menor que la del elefante marino del sur.
♦ Los guepardos tienen muy poca variación. Creemos que la especie se redujo a un pequeño número en algún momento reciente. Al carecer de variación genética, está en peligro por las enfermedades infecciosas. - Eventos fundadores: se producen cuando un pequeño grupo brota de una población mayor. El pequeño grupo vive entonces separado de la población principal. A menudo se cita que la especie humana ha pasado por este tipo de etapas, por ejemplo, cuando los grupos abandonaron África para establecerse en otros lugares (véase la evolución humana). Aparentemente, tenemos menos variación de la que cabría esperar por nuestra distribución mundial.
Los grupos que llegan a islas alejadas del continente también son buenos ejemplos. Estos grupos, en virtud de su pequeño tamaño, no pueden portar toda la gama de alelos que se encuentran en la población madre.
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Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la deriva genética?
R: La deriva genética es un efecto aleatorio en las poblaciones biológicas que reduce la cantidad de variación genética en la población.
P: ¿Cuáles son algunas de las fuerzas que añaden variación hereditaria a una población?
R: La mutación y la recombinación son dos fuerzas que añaden variación hereditaria a una población.
P: ¿Existen factores que eliminan la variación de una población?
R: Sí, la deriva genética es un factor que elimina la variación de una población.
P: ¿Cómo reduce la deriva genética la cantidad de variación genética en una población?
R: La deriva genética reduce la cantidad de variación genética en una población al eliminar aleatoriamente ciertos alelos o variantes genéticas de la reserva de genes con el paso del tiempo.
P: ¿Es la mutación un ejemplo de algo que añade variación hereditaria a una población?
R: Sí, la mutación es un ejemplo de algo que añade variación heredable a una población.
P: ¿Qué otra fuerza puede añadir variaciones heredables a las poblaciones además de la mutación y la recombinación?
R: No hay otras fuerzas conocidas además de la mutación y la recombinación que puedan añadir variaciones heredables a las poblaciones.
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