El equilibrio genético es la condición de un alelo o genotipo en un acervo genético (como una población) en la que la frecuencia no cambia de generación en generación. [1] El equilibrio genético describe un estado teórico que es la base para determinar si las poblaciones pueden desviarse de él y de qué manera. El equilibrio de Hardy-Weinberg es un marco teórico para estudiar el equilibrio genético. Se estudia comúnmente utilizando modelos que toman como supuestos los de Hardy-Weinberg, es decir:
- No se producen mutaciones genéticas en ese locus ni en los loci asociados con el rasgo.
- Un gran tamaño de población
- Inmigración, emigración o migración limitada o nula (flujo genético)
- No hay selección natural en ese locus o rasgo
- Apareamiento aleatorio ( panmixis )
También puede describir otros tipos de equilibrio, especialmente en contextos de modelado. En particular, muchos modelos utilizan una variación del principio de Hardy-Weinberg como base. En lugar de que estén presentes todos los caracteres de Hardy-Weinberg, estos suponen un equilibrio entre los efectos diversificadores de la deriva genética y los efectos homogeneizadores de la migración entre poblaciones. [2] Una población que no está en equilibrio sugiere que se ha violado uno de los supuestos del modelo en cuestión.
Modelos teóricos del equilibrio genético
El principio de Hardy-Weinberg proporciona el marco matemático para el equilibrio genético. El equilibrio genético en sí mismo, ya sea Hardy-Weinberg o de otro tipo, proporciona la base para una serie de aplicaciones, que incluyen la genética de poblaciones, la conservación y la biología evolutiva. Con el rápido aumento de las secuencias de genoma completo disponibles, así como la proliferación de marcadores anónimos, se han utilizado modelos para extender la teoría inicial a todo tipo de contextos biológicos. [3] Utilizando datos de marcadores genéticos como ISSR y RAPD , así como el potencial predictivo de las estadísticas, los estudios han desarrollado modelos para inferir qué procesos impulsaron la falta de equilibrio. Esto incluye la adaptación local , la contracción y expansión del rango y la falta de flujo genético debido a barreras geográficas o conductuales, aunque el modelado del equilibrio se ha aplicado a una amplia gama de temas y preguntas.
Los modelos de equilibrio han dado lugar a avances en este campo. Debido a que la dominancia alélica puede alterar las predicciones de equilibrio, [4] algunos modelos han dejado de utilizar el equilibrio genético como supuesto y, en lugar de las estadísticas F tradicionales, utilizan estimaciones bayesianas. [5] Holsinger et al. desarrollaron un análogo de la FST, llamado theta. [6] Los estudios han demostrado que las estimaciones bayesianas son mejores predictores de los patrones observados. [7] Sin embargo, los modelos basados en el equilibrio genético siguen siendo una herramienta en la genética de poblaciones y de la conservación: pueden proporcionar información invaluable sobre procesos históricos anteriores. [4]
Sistemas de estudio biológico
El equilibrio genético se ha estudiado en varios taxones. Algunas especies marinas en particular se han utilizado como sistemas de estudio. La historia de vida de organismos marinos como los erizos de mar parece cumplir con los requisitos de modelado del equilibrio genético mejor que las especies terrestres. [8] Existen en grandes poblaciones panmícticas que no parecen verse fuertemente afectadas por barreras geográficas. A pesar de esto, algunos estudios han encontrado una diferenciación considerable a lo largo del rango de una especie. En cambio, cuando se busca el equilibrio genético, los estudios encontraron complejos de especies grandes y extendidos. [9] Esto indica que el equilibrio genético puede ser raro o difícil de identificar en la naturaleza, debido a cambios demográficos locales considerables en escalas de tiempo más cortas. [10]
De hecho, aunque un gran tamaño de población es una condición necesaria para el equilibrio genético según Hardy-Weinberg, algunos han argumentado que un gran tamaño de población puede en realidad retrasar el acercamiento al equilibrio genético. [11] Esto puede tener implicaciones para la conservación, donde el equilibrio genético puede usarse como un marcador de una población saludable y sostenible.
Referencias
- ^ "Equilibrio genético".
- ^ Duvernell, DD; Lindmeier, JB; Faust, KE; Whitehead, A. (2008). "Influencias relativas de las fuerzas históricas y contemporáneas que configuran la distribución de la variación genética en el pez killi del Atlántico, Fundulus heteroclitus". Ecología molecular . 17 (5): 1344–60. doi :10.1111/j.1365-294X.2007.03648.x. PMID 18302693. S2CID 27306569.
- ^ Shriner, D. (2011). "Pruebas aproximadas y exactas del equilibrio de Hardy-Weinberg utilizando genotipos inciertos". Epidemiología genética . 35 (7): 632–7. doi :10.1002/gepi.20612. PMC 4141651 . PMID 21922537.
- ^ ab Kramer, Koen; van der Werf, DC (2010). "Conceptos de equilibrio y desequilibrio en el modelado genético forestal: enfoques basados en poblaciones e individuos", Forest Systems , 19 (SI): 100–112.
- ^ Wilson, GA; Rannala, B. (2003). "Inferencia bayesiana de tasas de migración reciente utilizando genotipos multilocus" (PDF) . Genética . 163 (3): 1177–91. doi :10.1093/genetics/163.3.1177. PMC 1462502 . PMID 12663554.
- ^ Holsinger, KE; Lewis, PO; Dey, DK (2002). "Un enfoque bayesiano para inferir la estructura de la población a partir de marcadores dominantes". Molecular Ecology (manuscrito enviado). 11 (7): 1157–64. doi :10.1046/j.1365-294X.2002.01512.x. PMID 12074723. S2CID 11461448.
- ^ Ramp Neale, Jennifer M.; Ranker, TOM A.; Collinge, Sharon K. (2008). "Conservación de especies raras con distribuciones similares a islas: un estudio de caso de Lasthenia conjugens (Asteraceae) utilizando la estructura genética de la población y la distribución de marcadores raros". Biología de especies vegetales . 23 (2): 97–110. doi : 10.1111/j.1442-1984.2008.00211.x .
- ^ Palumbi, Stephen R. ; Grabowsky, Gail; Duda, Thomas; Geyer, Laura; Tachino, Nicholas (1997). "Especiación y estructura genética poblacional en erizos de mar del Pacífico tropical". Evolución . 51 (5): 1506–1517. doi : 10.1111/j.1558-5646.1997.tb01474.x . PMID 28568622..
- ^ Knowlton, Nancy (1993). "Especies hermanas en el mar". Revista Anual de Ecología y Sistemática . 24 : 189–216. doi :10.1146/annurev.es.24.110193.001201..
- ^ Whitlock, MC (1992). "Fluctuaciones temporales en parámetros demográficos y la varianza genética entre poblaciones". Evolución; Revista internacional de evolución orgánica . 46 (3): 608–615. doi :10.1111/j.1558-5646.1992.tb02069.x. PMID 28568658. S2CID 20983027.
- ^ Birky Jr, CW; Maruyama, T.; Fuerst, P. (1983). "Un enfoque de la teoría genética poblacional y evolutiva para genes en mitocondrias y cloroplastos, y algunos resultados" (PDF) . Genética . 103 (3): 513–27. doi :10.1093/genetics/103.3.513. PMC 1202037 . PMID 6840539.