Variabilidad Genética
En esta clase vamos a hablar de la variabilidad y cómo ésta es un motor fundamental y una característica que incumbe a todos los procesos de evolución.
La variabilidad no es más que la riqueza genética de las poblaciones para que éstas puedan afrontar los diferentes cambios que se sucedan en sus nichos o en sus en sus ambientes de vida.
Para empezar, cabe decir que la variabilidad es probablemente la fuente principal de evolución, ya que es el sustrato sobre el que la evolución y la presión selectiva actúa ya que la evolución no es más que el cambio de alelos en la población, es decir, el cambio de secuencias genéticas que codifican para características concretas a lo largo del tiempo.
Unas variantes que se adaptan mejor a las condiciones actuales suceden a las variantes anteriores, es decir, las reemplazan.
Un concepto que viene del inglés y que tiene difícil traducción al castellano es el concepto de fitness.
El fitness en una población se resume en el éxito evolutivo, es decir, cuántos descendientes puede dejar una una población en concreto o un individuo en concreto, eso es lo que se conoce como fitness.
La variabilidad es algo que hasta el desarrollo de la biología molecular no se podía cuantificar pero tras su desarrollo es cierto que existen diversos métodos para poder cuantificarla.
El método más y más ingenioso y más utilizado es el método conocido como PCR o reacción en cadena de la polimerasa y la utilización de la técnica de la electroforesis.
La PCR, muy rápidamente explicada, es a través del uso de una enzima que se llama polimerasa, amplificar una región concreta de ADN.
Tras realizar esa amplificación, vamos a realizar lo que se denomina como un gel de electroforesis en el que nosotros vamos a cargar estas muestras de ADN y lo vamos a poder ver en una imagen en dos dimensiones como esta que tenemos aquí en esta diapositiva.
Aquí a la izquierda, en primer lugar, podemos ver lo que se conoce como un marcador de pesos moleculares en el cual cada una de las bandas codificaría para un tamaño en concreto de ADN.
Los siguientes carriles o columnas serían diferentes muestras, diferentes especies, diferentes individuos de una población y según el patrón de bandas que observemos en el en la electroforesis podemos concluir que existe una variabilidad entre los individuos.
Esta es una técnica ampliamente utilizada en genética evolutiva y en general, en biología molecular.
La variabilidad
y el fitness son, como comentamos, elementos muy importantes a tener en cuenta para entender la evolución y la selección natural actuando sobre estos.
Cabe decir que las variaciones genéticas, es decir, los cambios que se produzcan en los alelos de los individuos, van a afectar sin duda de forma fundamental o pueden afectar al fitness, es decir, a la capacidad de producir descendencia.
La selección natural con sus presiones, va a actuar sobre estas variaciones genéticas y sobre estos cambios de fitness y lo que va a suceder es que unas poblaciones van a desplazar a otras debido a variaciones en este fitness y a variaciones fundamentalmente genéticas que van a afectar a este fitness.
La variabilidad tiene unos orígenes muy complicados y muchas veces son difícilmente, difícilmente trazeables, pero sí que existen una serie de puntos que hay que tener en cuenta para entender de dónde viene la variabilidad.
El primero de ellos se puede decir que son las mutaciones.
Las mutaciones son cambios en las bases del ADN, cambios en el ADN, que van a venir fundamentalmente de errores en la replicación o en la reparación del ADN.
Cuando se produce la mitosis, la división celular o cuando se producen eventos de reparación de ADN por roturas se pueden producir errores.
Hay que decir que la variabilidad sólo afecta o sólo puede manifestarse en un proceso evolutivo cuando implica cambios heredables.
Las mutaciones son de diferentes tipos, pueden ocurrir en diferentes niveles.
Se puede hablar de mutaciones silenciosas, que son las mutaciones que no variarían el aminoácido que se produce según la secuencia de ADN.
Estas afectan menos o en principio no afectan inmediatamente a las poblaciones.
Hay mutaciones de cambio de sentido, lo cual quiere decir que sí que cambia el aminoácido.
Estas afectan bastante a las poblaciones, a los individuos y luego hay mutaciones que se denominan como sin sentido, que son las más perjudiciales, las que más cambian a las poblaciones y a los individuos porque digamos que truncan la producción de una proteína, por ejemplo, parando la en su mitad.
Una de las cosas que afecta más a la adición de variabilidad a una población es su capacidad de realizar la reproducción sexual.
Especialmente este proceso es muy importante en células eucariotas superiores que son capaces de reproducirse de esta forma, sexualmente.
El “secreto” entre comillas digamos, de la reproducción sexual, es un evento conocido como meiosis, la cual es una forma de división celular en la cual se producen recombinaciones y, por lo tanto, nuevas combinaciones entre las dotaciones genéticas parentales, es decir, los dos cromosomas de cada uno de los padres se entremezclan antes de generar las células haploides o gametos.
Por lo tanto, se producen como vamos a comentar nuevas combinaciones en los cromosomas, en las secuencias de ADN que se van a pasar a la descendencia.
Los procesos también muy importantes son los procesos exogámicos o de exogamia.
Esto quiere decir que los individuos salen de su nicho y se aparean con individuos con los que no están emparentados.
Por lo tanto, el cruce genético, la aparición de nuevas variantes, nuevas combinaciones es mucho más probable.
La naturaleza cabe decir que tiene mecanismos para favorecer esta exogamia.
Por ejemplo, en algunas plantas se dan mecanismos para evitar la autofecundación, a pesar de que las plantas puedan tener flores, órganos en las flores masculinos y femeninos, a veces los masculinos y los femeninos maduran en tiempos diferentes para evitar precisamente este efecto de autofecundación y promover la fecundación con plantas exógamas, es decir, de fuera de la genética en la que la planta está inmersa.
Otro mecanismo que tienen la vida para preservar la variabilidad es lo que se conoce como doble dotación cromosómica.
Esto quiere decir que, como por ejemplo tenemos los humanos, tenemos un doble, una doble representación de cada uno de los alelos en dos cromosomas.
Esto es muy importante ya que, como he comentado, preserva la variabilidad por un motivo que es que los cambios no se tienen por qué expresar de modo inmediato, no se expresan ya en el momento que ocurren, ya que un cambio de los que se denominan como recesivos, es decir, en el caso de la presencia de un heterocigótico que tendría un alelo dominante y uno recesivo, el alelo recesivo no tiene por qué expresarse pero probablemente continúe presente en la población y pueda dar lugar a nuevas variantes ocultas.
Esto ocurre por un fenómeno conocido como superioridad del heterocigoto, en el cual normalmente los individuos heterocigóticos son más viables, tienen un mayor fitness y, por lo tanto, la evolución o la selección natural los favorece.
Ya para finalizar, decir que la variabilidad es sin duda una garantía de estabilidad en las poblaciones, ya que es un reservorio de diferentes variantes génicas que pueden venir bien para afrontar determinados cambios en el ambiente en el que viven los animales y, por lo tanto, que los animales no sean tan susceptibles a ellos.
Por lo tanto, los animales y las plantas, por supuesto, ganan flexibilidad metabólica y versatilidad, pueden adaptarse de una forma más rápida a los cambios debido a ese a esa cantidad de variabilidad presente en las poblaciones.
Esto es, por lo tanto, una fuente de riqueza genética y, lo cual es más importante, o es muy importante para los seres humanos, tener ambientes con mucha variabilidad genética nos proviene muchas veces de soluciones médicas ya que estas variabilidades genéticas, estas variantes genéticas pueden significar rutas metabólicas que produzcan metabolitos específicos que nos ayuden por ejemplo, a curar enfermedades o dolencias.