Aislado genético

Un aislado genético es una población de organismos que presenta poca o ninguna mezcla genética con otros organismos de la misma especie debido al aislamiento geográfico u otros factores que impiden la reproducción . Los aislados genéticos dan origen a nuevas especies mediante un proceso evolutivo conocido como especiación . Toda la diversidad de especies actual es producto de los aislados genéticos y la evolución.

La distribución actual de las diferencias genéticas y el aislamiento dentro y entre poblaciones también está influenciada por procesos genéticos. La diversidad genética resultante dentro del área de distribución de una especie suele estar distribuida de forma desigual, y pueden producirse disparidades significativas cuando la dispersión y el aislamiento de las poblaciones son cruciales para la supervivencia de la especie. ^{[ 1 ]}

La interrelación entre la deriva genética , el flujo genético y la selección natural determina el nivel y la dispersión de las diferencias genéticas entre poblaciones y entre conjuntos de especies. ^{[ 2 ]} Los elementos geográficos y naturales también pueden contribuir a estos ciclos y dar lugar a ejemplos de variedad hereditaria, como diferencias genéticas que provocan aislamiento genético. ^{[ 3 ]} Las variaciones genéticas suelen estar distribuidas de forma desigual en la distribución geográfica de una especie, con diferencias entre poblaciones en el centro geográfico y los extremos del área de distribución. ^{[ 4 ]}

En las poblaciones centrales se produce un flujo genético significativo, lo que da lugar a uniformidad genética. Por el contrario, en las poblaciones periféricas se observa un flujo genético bajo, una deriva genética severa y diversas condiciones de selección, lo que aumenta el aislamiento genético y la heterogeneidad entre las personas. ^{[ 5 ]} La diferenciación genética resultante del aislamiento genético se produce a medida que se acumulan con el tiempo alteraciones significativas en las variaciones genéticas, como fluctuaciones en las frecuencias alélicas .

Se puede detectar una diversidad genética significativa hacia los límites del área de distribución de una especie, donde la fragmentación y el aislamiento de la población tienen mayor probabilidad de afectar los procesos genéticos. La división regional se produce por diversos factores, incluidos los procesos ambientales que modifican regularmente la distribución natural de una especie. ^{[ 6 ]} Por ejemplo, los cambios ambientales causados ​​por el ser humano, como la deforestación y la degradación de la tierra, pueden provocar cambios rápidos en la distribución de una especie, lo que conlleva una disminución de la población, segmentación y aislamiento regional. ^{[ 7 ]}

El aislamiento genético se refiere a una población de organismos que presenta poca o ninguna mezcla genética con otros organismos de la misma especie. Dicho aislamiento puede conducir a la especiación , pero esto no está garantizado. Los organismos genéticamente aislados pueden formar nuevas especies de diversas maneras:

• Especiación alopátrica , en la que dos poblaciones de la misma especie están geográficamente aisladas entre sí por una barrera extrínseca y desarrollan un aislamiento reproductivo intrínseco (genético) .
• Especiación peripátrica , en la que un pequeño grupo de una población se separa del resto y experimenta deriva genética .
• La especiación parapátrica , en la que dos poblaciones divergentes están separadas pero se superponen en cierta medida, se produce una separación parcial debido a la geografía, por lo que los individuos de cada especie pueden entrar en contacto de vez en cuando, pero la selección de comportamientos o mecanismos específicos puede impedir la reproducción entre los dos grupos.
• Especiación simpátrica , en la que las especies divergen mientras habitan el mismo lugar.

Entre los aislamientos genéticos provocados por el ser humano se incluyen la cría restringida de perros o una comunidad que vive aislada de otras, como Tristan da Cunha o las Islas Pitcairn . Otros aislamientos genéticos humanos más significativos y menos aislados son grupos de personas como los sardos o los finlandeses .

El aislamiento genético, en combinación con la disminución de la calidad del hábitat y una densidad poblacional limitada , probablemente resulte en el colapso de una población y su extinción final . ^{[ 8 ]} Se ha demostrado que la tasa de mutación aleatoria , la deriva genética, las altas tasas de endogamia, el flujo genético restringido y la extinción regional aumentan con el aislamiento. Las condiciones climáticas variables, como los cambios climáticos geográficos particulares, pueden causar presiones que alteran drásticamente la composición genética de una especie, generando diferencias genéticas a través de diferentes procesos de selección ^{[ 9 ]} , así como conduciendo a un mayor aislamiento genético dentro de las poblaciones. ^{[ 10 ]}

Históricamente, la heterogeneidad ambiental se ha identificado como una fuente vital de variaciones y distinciones genéticas debidas al aislamiento, y diversos estudios han encontrado correlaciones entre diferencias genéticas neutras, heterogeneidad ecológica y aislamiento genético. El aislamiento genético y las diferentes asociaciones en la heterogeneidad regional podrían citarse como evidencia de selección diversificadora que actúa en genomas completos, incluyendo genes manifiestamente neutros. Estos pueden utilizarse para predecir los efectos a largo plazo de los factores ambientales sobre la diversidad y el aislamiento genético. ^{[ 11 ]}

El fuerte flujo genético entre poblaciones puede favorecer la adaptación local al introducir nuevas variaciones genéticas en los grupos poblacionales, pero también puede obstaculizarla al saturar los genes localmente beneficiosos. El tamaño de la población, la diversidad genética y el entorno pueden influir en el resultado. El aislamiento por distancia (IBD), en el que las tasas de crecimiento poblacional y el número de inmigrantes son inversamente proporcionales a la distancia entre poblaciones, puede correlacionar los patrones de flujo genético con la distancia geográfica. El flujo genético también puede seguir patrones de aislamiento por hábitat, con mayores tasas de flujo genético entre una forma cada vez más común. Además, el flujo genético puede ser mayor entre áreas disímiles. ^{[ 12 ]} Cuando el tamaño de la población es limitado y los individuos están sujetos a una fuerte selección, el flujo genético puede aumentar el número de individuos, incluso si los fenotipos que surgen están generalmente mal adaptados. Esto puede conducir a un aumento de las diferencias genéticas que provocan aislamiento, permitiendo que se establezcan nuevas adaptaciones. ^{[ 13 ]}

En la mayoría de los casos, las especies altamente especializadas se limitan a una pequeña porción del entorno accesible. ^{[ 19 ]} Esta especialización ecológica, y por consiguiente la restricción geográfica de las poblaciones autóctonas, suele ir acompañada de una reducción del flujo genético, lo que resulta en poblaciones pequeñas y diferenciación genética. Como consecuencia, debido al aislamiento genético, dichas especies solo pueden sobrevivir si están adaptadas a un aislamiento genético mínimo. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

En la búsqueda de genes letales, los aislados genéticos con antecedentes de una pequeña población fundadora, aislamiento prolongado y cuellos de botella poblacionales son recursos invaluables. Se potencian trastornos monogénicos raros específicos, y las familias con numerosos miembros enfermos se vuelven lo suficientemente comunes como para emplearse en análisis de ligamiento para la identificación de loci. Además, la mayoría de los casos son causados ​​por la misma mutación, y los alelos enfermos exponen el ligamiento de desequilibrio con marcadores moleculares a grandes distancias genéticas, lo que facilita el reconocimiento del locus de la enfermedad en pequeñas muestras de estudio con pocos individuos afectados mediante una búsqueda de similitud para un genotipo compartido. La presencia de ligamiento de desequilibrio en los alelos de la enfermedad mejora el análisis de ligamiento y ayuda a determinar la posición precisa del locus de la enfermedad en la secuencia del genoma. ^{[ 22 ]}

Muchas especies se sitúan en algún punto intermedio entre generalistas y especialistas en el rango generalista-especialista. Estas especies suelen presentar una especialización ambiental moderada, sin ser ni generalistas puras ni especialistas puras, lo que da lugar a cambios fluidos que deben evaluarse al categorizar las especies. A pesar de su considerable especialización de hábitat, las especies de transición ambiental generalmente no presentan la baja diversidad genética observada en las especialistas puras, sino que exhiben diferencias genéticas específicas de la especie en la escala de las generalistas. Por el contrario, estos taxones se clasifican como mucho más amenazados de lo que sugeriría su grado de especialización. Este escenario puede ser perjudicial en la progresión del declive poblacional y puede ser uno de los promotores de la extinción en este caso, debido a la inestabilidad genómica de las poblaciones y la agregación impredecible de genes perjudiciales. ^{[ 23 ]}

• Aislamiento lingüístico
• desequilibrio de ligamiento