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Carga de deriva

En genética y biología evolutiva , la carga de deriva , un tipo de carga genética , [ 1 ] [ 2 ] es la disminución de la aptitud en una población debido a la fijación de mutacion...

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En genética y biología evolutiva , la carga de deriva , un tipo de carga genética , [ 1 ] [ 2 ] es la disminución de la aptitud en una población debido a la fijación de mutaciones deletéreas por deriva genética . [ 3 ] [ 1 ] La carga de deriva generalmente disminuye en función del tamaño efectivo de la población , [ 4 ] [ 5 ] y es un mecanismo de depresión por endogamia . [ 6 ]

Si todos los individuos de una población se vuelven homocigotos para un alelo , ese alelo se fija y cualquier otro alelo en ese locus se pierde de esa población por el proceso evolutivo aleatorio de deriva genética. [ 7 ] A medida que la fijación de alelos deletéreos ocurre en más loci y se pierde variabilidad, la carga de deriva aumenta. [ 2 ] Con una carga de deriva creciente, las poblaciones se vuelven menos aptas con cada generación, [ 8 ] un colapso mutacional , que puede conducir a un vórtice de extinción . [ 9 ]

Las estrategias para abordar la carga de deriva en especies en peligro de extinción son un objetivo de la genética de la conservación . [ 7 ]

Cálculo de la carga de deriva

Para valores realistas denortemi{\displaystyle N_{e}}, el tamaño efectivo de la población yλD{\displaystyle \lambda _{D}}, el efecto medio sobre la aptitud de todas las mutaciones deletéreas fijas, la pérdida de aptitud en cada generación debido a la carga de deriva,ΔWD{\displaystyle \Delta {W_{D}}}, se puede calcular: [ 4 ]

ΔWD≅UD8nortemi2λD{\displaystyle \Delta {W_{D}}\cong {\frac {U_{D}}{8{N_{e}^{2}}\lambda _{D}}}}

Donde el número total de nuevas mutaciones deletéreas por cigoto diploide esUD{\displaystyle U_{D}}.

Esto demuestra que una mayor cantidad de alelos perjudiciales fijados en una población conlleva mayores reducciones en la aptitud, a menos que sean contrarrestados por poblaciones efectivas grandes o por efectos perjudiciales débiles en general.

Disminución de la carga de deriva

Los factores que disminuyen la carga de deriva, o contrarrestan sus efectos negativos sobre la aptitud de la población, incluyen la poliploidía , [ 10 ] [ 8 ] el flujo genético [ 11 ] y la selección purificadora . [ 12 ] [ 13 ] La carga de deriva aumenta más rápidamente en poblaciones pequeñas, por lo que los factores que tienden a mantener poblaciones grandes, como las altas tasas de reproducción [ 14 ] [ 15 ] y los bajos niveles de estrés biótico y abiótico [ 3 ] reducirán la incidencia de la carga de deriva.

Como objetivo de los conservacionistas que buscan asegurar la supervivencia a largo plazo de los animales en peligro de extinción, la carga de deriva genética se ha abordado directamente en proyectos de restauración genética en todo el mundo. [ 16 ] [ 17 ] Algunos investigadores [ 18 ] advierten que los beneficios a largo plazo de la restauración genética y el flujo genético asistido pueden ser dudosos, y estos programas tienen riesgos que aún no se comprenden bien. No obstante, varios proyectos han reportado éxito en la reducción de la carga de deriva genética en poblaciones silvestres. [ 16 ] [ 17 ] [ 19 ] [ 20 ]

Pantera de Florida

Pantera de Florida (Felis concolor coryi)
Pantera de Florida ( Felis concolor coryi )

Para 1995, la pantera de Florida ( Felis concolor coryi ), con un área de distribución local entre dos grandes ciudades y dividida por carreteras, se había reducido a una población de 20-25 individuos en estado salvaje. [ 16 ] Como resultado de la depresión por endogamia y la carga de deriva genética, las panteras de Florida exhibieron baja variabilidad genética y aptitud general, como se muestra en defectos cardíacos congénitos, alta carga de parásitos y patógenos y fertilidad masculina y viabilidad de los espermatozoides deterioradas. [ 16 ] [ 19 ] Aunque protegida de la caza como especie en peligro de extinción, los modelos predijeron un riesgo de extinción del 95% en 20 años. [ 19 ]

Se desarrolló un proyecto de restauración genética para lograr el flujo genético y un aumento de la variabilidad genética. [ 19 ] Ocho panteras hembras de Texas ( Felis concolor stanleyana ) fueron transportadas para unirse a las 22 panteras restantes de Florida y a 4 panteras originarias de los Everglades en su hábitat. Los resultados tras 15 años de monitoreo fueron una población triplicada, una heterocigosidad genética duplicada, una menor incidencia de trastornos congénitos y correlatos de endogamia, y una mayor supervivencia y aptitud. [ 19 ]

víbora común europea

Víbora común europea (Vipera berus berus)
Víbora común europea ( Vipera berus berus )

Una población de víboras ( Vipera berus berus ) en Smygehuk, Suecia, se había aislado reproductivamente debido a la invasión de su hábitat en una pequeña franja de pastizales costeros. Su número había disminuido, al igual que su aptitud; presentaban una grave depresión por endogamia y carga de deriva genética, evidenciada por una alta proporción de crías deformes o nacidas muertas y una variabilidad genética muy baja. [ 17 ] Los investigadores liberaron 20 víboras macho de otra población sueca en el hábitat de Smygehuk y, tras cuatro temporadas de cría, capturaron a las víboras visitantes y las transportaron de vuelta a su área de distribución nativa. La población creció drásticamente, de aproximadamente 18 a aproximadamente 64 individuos durante el estudio. La incidencia de defectos congénitos y muertes fetales disminuyó drásticamente, y la variabilidad genética aumentó considerablemente, medida mediante el polimorfismo en los genes MHC de clase I. [ 17 ]

Zorro ártico (Vulpes lagopus)
Zorro ártico ( Vulpes lagopus )

zorro ártico escandinavo

El zorro ártico escandinavo ( Vulpes lagopus ) fue cazado casi hasta la extinción para el comercio de pieles, sufriendo posteriormente un cuello de botella genético que, en la población más meridional de Noruega, dio lugar a un coeficiente de endogamia promedio más alto ( f = 0,14) que el de los cruces entre medios hermanos ( f = 0,125). [ 20 ] La liberación en 2010 de tres machos no emparentados procedentes de un programa de cría en cautividad en esta población resultó, en cinco años, en una duplicación de la población y una gran disminución de su coeficiente de endogamia promedio a f = 0,08, con una tasa de supervivencia de las crías en el primer año que casi se duplicó y un aumento del 41 % en la riqueza alélica. Cinco años después de su introducción, el 89 % de las camadas descendían de los tres inmigrantes. [ 20 ]

Referencias

  1. 1 2 Whitlock, Mc; Davis, B (2011), "Carga genética" , eLS , John Wiley & Sons, Ltd, doi : 10.1002/9780470015902.a0001787.pub2 , ISBN 978-0-470-01590-2, consultado el 6 de febrero de 2025
  2. 1 2 Grossen, Christine; Ramakrishnan, Uma (2024). "Carga genética" . Current Biology . 34 (24): R1216– R1220. Bibcode : 2024CBio...34R1216G . doi : 10.1016 / j.cub.2024.11.004 . ISSN 0960-9822 . PMC 7617687. PMID 39689685 .   
  3. 1 2 Schrieber, Karin; Lachmuth, Susanne (2017). "La paradoja genética de las invasiones revisitada: el papel potencial de las interacciones entre endogamia y ambiente en el éxito de la invasión" . Biological Reviews . 92 (2): 939– 952. doi : 10.1111/brv.12263 . ISSN 1469-185X . PMID 27009691 .  
  4. 1 2 Whitlock, Michael C. (2000-12-01). "Fijación de nuevos alelos y la extinción de poblaciones pequeñas: carga de deriva, alelos beneficiosos y selección sexual" . Evolution . 54 (6): 1855– 1861. doi : 10.1111/j.0014-3820.2000.tb01232.x . ISSN 0014-3820 . PMID 11209765 .  
  5. ↑ Willi, Y.; Griffin, P.; Van Buskirk, J. (2013). "Carga de deriva en poblaciones de tamaño pequeño y baja densidad" . Heredity . 110 ( 3): 296– 302. Bibcode : 2013Hered.110..296W . doi : 10.1038/hdy.2012.86 . ISSN 1365-2540 . PMC 3668656. PMID 23211785 .   
  6. ↑ Spigler, Rachel B.; Theodorou, Konstantinos; Chang, Shu-Mei (2017-01-01). "Depresión por endogamia y carga de deriva en poblaciones pequeñas en desequilibrio demográfico" . Evolution . 71 (1): 81– 94. doi : 10.1111/evo.13103 . ISSN 0014-3820 . PMID 27778313 .  
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  8. 1 2 Hodgins, Kathryn A.; Battlay, Paul; Bock, Dan G. (2025). "Los secretos genómicos de las plantas invasoras" . New Phytologist . 245 (5): 1846– 1863. Bibcode : 2025NewPh.245.1846H . doi : 10.1111/nph.20368 . ISSN 0028-646X . PMID 39748162 .  
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