P10 - Margarita Ortega Olivares

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Actividad didáctica
DERIVA GÉNICA. ERROR DE MUESTREO Y EVOLUCIÓN
Introducción
La mayoría de los organismos son diploides, es decir, tienen dos ejemplares de cada gen. Los gametos de estos organismos portan solo uno de los dos ejemplares (alelos) de cada gen. El que un gameto lleve un alelo u otro es una cuestión de azar, análoga a obtener “águila” o “sol” al tirar una moneda, por lo que la formación de gametos y su consiguiente unión para formar los huevos de la siguiente generación solo puede describirse como un proceso probabilístico, y por lo tanto es otro aspecto de la deriva génica.
Por ejemplo, en una población de una especie diploide de 50 individuos, para un gen con dos alelos, A y a, que estén en la misma frecuencia habrá 50 copias del alelo A y 50 del alelo a. Cuando estos individuos formen la siguiente generación, es tan improbable que la nueva generación tenga los mismos 50 alelos A y 50 a, como tirar una moneda 100 veces y obtener exactamente 50 caras y 50 cruces. Según este razonamiento, en cada generación esperamos una fluctuación al azar de las frecuencias alélicas en las poblaciones. Si en algún momento durante esta conducta fluctuante un tipo de los alelos no llega a transmitirse a la siguiente generación, entonces este alelo se habrá perdido para siempre. El resultado de la deriva suele ser la pérdida de variabilidad genética, siendo un proceso que contrarresta la entrada de variabilidad genética por mutaciones.
Objetivo
Que el alumno, mediante un juego, entienda la naturaleza aleatoria de la deriva génica.
Material por equipo
100 frijoles de color oscuro
100 frijoles de color claro
100 frijoles de color café
2 bolsas de plástico de color negro de 30 X 30 cm. aproximadamente o 1 recipiente
de plástico de ½ litro.
Procedimiento
1) Coloca 50 frijoles de color claro y 50 de color oscuro en el recipiente de plástico. En total, el recipiente debe contener 100 frijoles.
2) El juego inicia cuando tú tienes la oportunidad de sacar de la bolsa 10 frijoles (la elección de los frijoles debe ser al azar, o sea no mires el color de los frijoles cuando los saques)
3) Vamos a suponer que el color de los 10 frijoles que sacaste de la bolsa es de la siguiente manera: 6 claros y 4 oscuros. Entonces, vacía los frijoles de la bolsa y vuélvela a llenar, tomado en cuenta la proporción 6:4. Esto es 60 frijoles claros y 40 oscuros.
4) Otra vez saca al azar 10 frijoles de la bolsa y determina la proporción de frijoles claros y oscuros, para volver a llenar la bolsa con 100 frijoles en la proporción encontrada. El juego se podría esquematizar de la siguiente forma:
5) Continúa el juego hasta que llenes la siguiente tabla:
Total, de frijoles (que representan a los organismos de una población): 100
	GENERACIÓN
	No. de frijoles claros
	No. de frijoles oscuros
	PROPORCIÓN
	1
	50
	50
	5:5
	2
	70
	30
	7:3
	3
	40
	60
	4:6
	4
	40
	60
	4:6
	5
	20
	80
	2:8
	6
	10
	90
	1:9
	7
	30
	70
	3:7
	8
	40
	60
	4:6
	9
	40
	60
	4:6
	10
	30
	70
	3:7
Tabla 1.
¿Llegaste a obtener una proporción 10:0, o bien 0:10?
No, solo tuve 1:9
¿En términos biológicos qué significaría obtener una proporción 10:0, o 0:10? 
Que en cuestiones azarosas las condiciones de algunos frijoles se vuelven más optimas para seguir existiendo, tan solo el hecho de sacar algunos, determina la vida natural y como se desempeña cada organismo en ella. 
Nota: Es claro que la proporción entre los frijoles claros y oscuros fluctúa entre valores cercanos a 5:5. Esto es, pueden ser 6:4, 7:3, 4:6……. etc.
Este fenómeno ocurre en las poblaciones de organismos. Debido a muchos factores aleatorios, los genes de una población no se presentan en la misma proporción en la siguiente generación, y esto es lo que se conoce como deriva génica.
Por este error de muestreo, la deriva génica puede causar que las poblaciones pierdan variación genética.
El impacto de la deriva génica en poblaciones pequeñas.
6) Seguimos el juego, pero ahora utilizando 20 frijoles, 10 claros y 10 oscuros.
7) Ahora sólo puedes sacar 4 frijoles al azar, los cuales representarán la proporción de frijoles claros y oscuros de la siguiente generación. Así por ejemplo si obtienes 1 fríjol claro y 3 oscuros, la siguiente generación será de 5 claros y 15 oscuros. El esquema de abajo indica lo que puede suceder en el juego.
8) Al igual que en el ejercicio anterior, llena la siguiente tabla:
Total, de frijoles (que representan a los organismos de una población): 20
	GENERACIÓN
	No. de frijoles claros
	No. de frijoles oscuros
	PROPORCIÓN
	1
	10
	10
	2:2
	2
	15
	5
	3:1
	3
	10
	10
	2:2
	4
	5
	15
	1:3
	5
	0
	20
	0:20
	6
	
	
	
	7
	
	
	
	8
	
	
	
	9
	
	
	
	10
	
	
	
Ya no hay posibilidad para la existencia de frijoles claros, así que la tabla llega esta ahí.
Tabla 2
Se espera que la proporción que existe entre los frijoles cambie rápida y drásticamente, incluso que uno de los colores de la “población de frijoles” ya no aparezca, o sea que la proporción sea 4:0 o 0:4. Discute el significado biológico de obtener una proporción 4:0 o 0:4.
Como la población de frijoles se hizo muchísimo más pequeña, había muchísima más probabilidad de que una población se terminara extinguiendo, pues cada vez se vuelve más exigente la supervivencia y las condiciones para poder subsistir. 
Nota. Los mismos procesos operan en las poblaciones pequeñas. Todas las poblaciones presentan deriva, pero en las más pequeñas es más rápida y drástica.
Cuello de botella
Para ejemplificar el llamado cuello de botella realicemos el siguiente juego:
9) Coloca 100 frijoles en el recipiente o en una bolsa de plástico: 28 claros, 40 oscuros y 32 cafés.
10) Saca diez frijoles al azar, y de acuerdo con la cantidad y color de los frijoles extraídos determina la proporción de frijoles con los que vas a volver a llenar la bolsa.
Por ejemplo, si sacaste 2 frijoles claros, 5 frijoles oscuros y 3 cafés, la proporción será de 2:5:3. Y la bolsa se llena con 20 frijoles claros 50 oscuros y 30 cafés, los cuales nos dan un número de 100.
Saqué 2 claros, 4 oscuros y 4 cafés, la proporción es 2:4:4. Habrá 20 claros, 40 cafés y 40 oscuros.
11) Este paso representará el cuello de botella. Saca de la bolsa únicamente 3 frijoles, y establece la proporción que hay entre ellos. Una vez hecho esto, la bolsa se llena con sólo 12 frijoles de acuerdo con la proporción antes mencionada. 
Saqué 2 frijoles oscuros y 1 café, la proporción queda 0:2:1, habrá solamente 8 oscuros y 4 cafés.
Por ejemplo, si se sacaron de la bolsa 0 frijoles claros, 2 oscuros, y uno café, la proporción será 0:2:1. Por lo que llenamos la bolsa con 0 frijoles claros, 8 oscuros y 4 cafés.
12) Ya que pasamos por el cuello de botella, regresamos a las reglas anteriores. De la bolsa que contiene 12 frijoles, obtén de manera aleatoria 10 de ellos, establece la proporción entre frijoles y vuelve a llenar la bolsa con 100.
Saqué 6 frijoles oscuros y 4 cafés, la proporción queda 0:6:4 
13) Compara las proporciones que existen entre los frijoles de la primera y cuarta generación
Claramente fue cambiando, de ser casi iguales dos, uno termino por predominar, y otro tan solo dejó de existir.
El esquema ilustra lo que puede ocurrir:
“generación 1” “generación 2” “generación3” “generación 4”
6) Llena la siguiente tabla:
Total, de frijoles (que representan a los organismos de una población): 100
	GENERACIÓN
	No. de frijoles claros
	No. de frijoles oscuros
	No. de frijoles cafés
	PROPORCIÓN
	1
	28
	40
	32
	3:4:3
	2
	20
	40
	40
	2:4:4
	3
“cuello de botella”
	
0
	
8
	
4
	
0:2:1
	
4
	
0
	
60
	
40
	
0:6:4
Tabla 3
¿Existe mucha diferencia entre la proporción de frijoles de la primera generación con los de la cuarta generación? Si es así, trata de dar una explicación a esto si en vez de frijoles se tratara de individuos de una población.
Si, pues al principio se veía que claramente estaban casi con las mismas oportunidades de supervivencia, al final, al ocurrir el cuello de botella o sea un fenómenoque los sacó de la continuidad o condiciones en las que estaban, algunos se terminaron por extinguir, como es el caso aquí de los frijoles claros, y uno estuvo casi siempre con mayor número, que fueron los frijoles oscuros, pues aquí tenían “mejores condiciones” para seguir existiendo y para sobrevivir el cambio drástico por el que pasaron, el numero fue una de esas condiciones, pues al ser cada vez más pequeña la población, este color tenia más posibilidades de subsistir. 
¿Algunos de los colores no se encontró presente en la cuarta generación?
Si es así también trata de darle un sentido biológico.
El claro no sobrevivió, pues al ser de menor número, no pudo tener ese chance de sobrevivir en una población pequeña, así que después cuando a la población volvió a ser igual, este fenómeno no dejó que los frijoles claros siguieran en la población, claramente les afecto el número. 
Nota. En biología se dice que ocurre un cuello de botella cuando el tamaño de una población se reduce drásticamente en alguna generación, para volver a su tamaño posteriormente.
Como se mencionó anteriormente, la deriva génica actúa más drásticamente sobre poblaciones pequeñas, de tal forma que cuando una población pasa por un cuello de botella, su variación genética se puede reducir de manera importante.
En conclusión:
La deriva genética muestra cambios aleatorios dentro de las frecuencias de las poblaciones, la cual tiene lugar cuando no existe una relación entre el fitness y las características que está cambiando. Conforme pase el tiempo es normal que los alelos terminen perdiéndose o fijándose dentro de la población. Fitness es un término usado en la biología para referirse a la capacidad de un organismo de sobrevivir y poder reproducirse. Normalmente el parámetro se encuentra entre 1 y 0. De esta forma, la característica de la población que varía no tiene ninguna relación con la supervivencia y la reproducción del sujeto. El segundo efecto causado por la deriva genética se ve provo
cado por la pérdida de alelos, lo que lleva a la pérdida de heterocigosidad. 
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