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Genética de poblaciones - UMAG

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Text of Genética de poblaciones - UMAG

Présentation PowerPointEn bivalvio : Mytilus spp del archipielago de
Kerguelen
(Rey Jorge, Islas Shetland)
POBLACIÓN un conjunto de individuos que pertenecen a una especie dotada de reproducción sexual que constituyen una unidad reproductiva, es decir, que se reproducen mediante cruzamientos entre sus miembros.
Genética de poblaciones
1 : Medir la variación genética en las poblaciones naturales y describir los patrones de organización de la variación 2 : Explicar la origen, el mantenimiento y la evolución de la variación genética por efecto de las fuerzas evolutivas
Definiciones
Gen : una región del ADN que controla una caracteristica hereditaria. una secuencia traducida a una proteina o ARN. Los genes son unidades funcionales del ADN celular
Alelo : una de las formas variantes de un gen en un locus o de un marcador particular en un cromosoma
Locus viene del latín locus (plural: loci) que quiere decir lugar.
Estructuración espacial de la diversidad genética
ADN Nuclear Diploido
Genotipos y Fenotipos
• Genotipo = par de alelos presentes en un individuo diploide
• Homocigoto = genotipo compuesto por 2 alelos idénticos (YY o yy)
• Heterocigoto = genotipo compuesto por 2 alelos diferentes (Yy)
MODELO NULO - Población en equilibrio de Hardy-Weinberg (1908)
Población en PANMIXIA Tamaño infinitamente grande Sin mutación, migración ni selección natural
Las frecuencias alélicas (génicas) y genotípicas CONSTANTES de generación en generación, y las últimas (frec. Genotípicas) tendrán una relación directa con las frec. alélicas.
AA Aa aa
p2 2pq q2
Alteración o cambio en la información genética
• Mutaciones génicas o moleculares
Mutaciones génicas o moleculares
Mutación por inserción de nuevos nucleótidos
Mutaciones cromosómicas
Apareamiento desigual
Mutaciones cariotípicas o genómicas
Son las mutaciones que afectan al número de cromosomas o todo el genoma
• Poliploidía: Es la mutación que consiste en el aumento del número normal de “juegos de cromosomas”.
• Haploidía: Son las mutaciones que provocan una disminución en el número de juegos de cromosomas.
• Aneuploidía: Son las mutaciones que afectan sólo a un número de ejemplares de un cromosoma o más, pero sin llegar a afectar al juego completo ej. Síndrome de Down.
Causas de las mutaciones
crecimiento y del ambiente
generalmente conocido llamado agente mutágeno. Entre los agentes mutágenos
encontramos:
• Agentes químicos
• Agentes biológicos
Synpolydactyly phenotype with mutation in HOXD13 in heterozygous (left) and homozygous (hand and foot) individuals.
Ejemplo de mutaciones adaptatives: Hb de gansos
Ganso Hindú (Anser indicus)
PIUQUÉN (Chloephaga melanoptera)
Vive en Asia y puede volar hasta 9,000 m donde la presión partial de O2 corresponde al 30% del valor normal (nivel del mar)
Vive en la zona alta de los Andes, alrededor de 4,000-5,000 m (pp O2 <60% valor normal)
Bar-headed Goose -chain: Pro119-A Ala119-A
Andean Goose -chain: Leu55-A Ser55-A
Mutaciones en las cadenas y aumenta la afinidad al O2
FUERZAS EVOLUTIVAS
Selección natural
Flujo genético
Deriva genética
DERIVA GENETICA
Fluctuación aleatoria de las frecuencias alélicas como consecuencia del tamaño poblacional finito. • Esto se da porque en cada generación, hay un MUESTREO AL AZAR de los gametos para formar la generación siguiente. • La deriva puede conducir a la evolución sin selección, ya que los cambios que promueve son simplemente producto del azar.
El efecto de la deriva depende del tamaño de la población
Propiedades de la deriva genética
1. No tiene dirección
2. Su intensidad es inversamente proporcional al tamaño de la población
3. Provoca la pérdida y la fijación de alelos
Efectos Mutación + deriva = polimorfismo
Genética de poblaciones
1 : Medir la variación genética en las poblaciones naturales y describir los patrones de organización de la variación 2 : Explicar la origen, el mantenimiento y la evolución de la variación genética por efecto de las fuerzas evolutivas
En el ambiente marino el mantenimiento de genomas diferenciados en especies con larvas planktonicas, requiere mecanismos de aislamiento muy eficientes.
- Caso de una especie subantartica con larva planktonica: potencial de dispersión muy alto: Baja diferenciacion genética entre poblaciones vecinas
- Caso de una especie antartica incubante y con desarrollo directo: potencial de dispersión muy bajo: alta diferenciacion genética entre poblaciones vecinas
Estudio de genetica de población de Mytilus
del archipielago de Kerguelen
K. Gérard, N. Bierne, C. Roby, J.-P. Féral, A. Chenuil
Aislado
Origen volcanica
Alto tamaño
Hay diferenciacion de poblaciones de Mytilus en Kerguelen?
Analisis de genetica de poblacion usando 3 marcadores moleculares
Baja salinidad costera = Limita la mezcla de masas de agua AISLAMIENTO?
En este caso : - Barreras fisicas a flujo genico ? - Adaptacion a ambiente local?
Mytilus en Kerguelen
Glu-5’ Exon coding for an Adhesive Foot Protein (Inoue et al., 1995)
INDEL DIAGNOSTICO de las 3 especies Mytilus 3 alelos E, G, T
mac-1 1st intron of Mytilus Actin (Daguin, 2001 ; Bierne, 2002)
EN KERGUELEN : no hay poblacion pura alelos E y G de todas partes
EN KERGUELEN: (on agarosis) 2 tamanos allelicos A and C4.
Heterocigotos solo cerca de zonas hibridas
COI ADN mitochondrial : 83 sequences (Gerard et al. 2008)
Marcadores Molecular Kerguelen Mytilus
Gulf of Morbihan
Glu-5’ y mac-1: Frecuencias alelicas
Tipo de datos
AMOVA no es significativa
Solo 2 sitios diferenciados
Allele A
Allele C4
flujo genico
Allele E
Allele G
Glu-5’ Diferenciacion entre localidades
Aislamiento por distancia a lo largo de la Costa Noreste
Eddies retaining larvae on the shelf and then
dragging them from a site to another on relatively
short distance ?
Glu-5’: Fct: 0,07 ***
- Power simulation for Global Fct of 0,07 (Glu-5’: 2500 genotypes)
mac-1 (1500 genotypes) : 92,9%
COI (83 seq): 99,5%
Existe un nivel de diferenciación genética mucho mas alto a Glu-5’
que a mac-1 y COI
Acaso esta diferenciacion se relaciona con algunas condiciones
ambientales ?
Proteccion : sheltered / exposed
Salinidad : freshwater / oceanic
Macrocystis : absence / presence
Fondos planos arenosos estan generalmente en zonas
protegidas con menor salinidad y sin Macrocystis
Diferenciacion y Ambiente
Exposicion al oleaje
Associacion de variables con la frecuencia del allelo G (Glu-5’)
Diferenciacion y Ambiente
Fct: 0,024 *
Macrocystis: Presence/absence
Ningun valor de Fst, o AMOVAs estuvieron significativos a mac-1 or COI
Diferenciacion y Ambiente
only at Glu-5’
Patron similar para Aulacomya ater regia (Blot et al. 1988)
Circulacion de masas de agua como barreras al flujo genico
2) Diferenciacion genetica a muy pequena escala (500 m)
Contradiccion a la hipotesis de barrera al flujo genico
Seleccion a Glu5’ : adaptacion a las condiciones locales
Presencia de Macrocystis, exposicion al oleaje y salinidad
3) Associacion del habitat al polimorfismo de Glu-5’
Diversidad genetica y diferenciación a pequeña escala
en Abatus agassizii (Mortensen, 1910)
Un erizo incubante de Bahia Fildes Isla Rey Jorge
Karin GERARD, Claudia MATURANA,
The Challenger expedition (1872-1876)
Océano Austral
invertebrados marinos de Antartica
incubantes
invertebrados marinos de Antartica
Desarrollo
directo
Genero Abatus: 11 especies. Endemicas de zonas Subantarcticas y Antarticas
Consecuencias de la incubacion para la genetica de poblacion ?
Alto tamaño
Parches densos
Adultes
Juveniles
Consecuencias geneticas de la incubacion
Estructura genetica a pequena escala Entre parches
Aislamiento por distancia
Archipielago de Kerguelen
Ledoux J.B.et al. (Polar Biol. 2012): 3 microsatellites, 2 EPICS loci
IBD and differentiation over 10 m within patch
Poulin E., Féral J.P. (1994): 2 allozymes
IBD and differentiation between patches over few kms
Abatus agassizii
Zonas protegidas
Recoleccion en buceo
1) Evaluamos la diversidad
3) Prueba de aislamiento por distancia (Mantel test, Genetix 4.)
Diversidad genética entre muestras de diferentes sitios (Genetix 4.)
Localidad n Hnb Hobs Fis
Numero promedio
de alelos
China 41 0,70 0,61 0,13** 11,5
South China 33 0,69 0,62 0,12** 10,5
Global Fst = 0,09
North Shore 0,00999 0,01018* 0,01047* 0,00557 0,02186** 0,01509* 0,00132 0,04447**
Ardley 3 - 0 0,00466 0,00673 0,00355 0 0,00945* 0,01232*
Ardley 1 - 0,00094 0,00874 0 0,00173 0,01438* 0,01002
Ardley 2 - 0,0035 0,00811 0,01034 0,01355* 0,02814**
Ardley 4 - 0,00749 0,00586 0 0,0358**
Catedral Isl. - 0,0004 0,00908 0,0124*
North China - 0,00385 0,01726*
870 m
cruzando el istmmo de la Peninsula Ardley
Prueba de Mantel significativa
Fuente de Variación
Intra-pob. 1,33653 99,14***
Significance test (10100 permutaciones)
- La diversidad genetica se mantiene a la escala de la Bahia Fildes
- La diferenciacion genetica global es baja
- Los individuos entre sitios de muestreo estan poco
diferenciados : 4 grupos
A pesar del desarrollo incubante de Abatus
agassizii
Agradecimientos