Tenemos la segunda parte del texto.
Es muy sencillo y continua con la explicación de la ecuación a la que llegaron los investigadores Hardy y Weiberg.
Para el grupo del miércolesen la tarde, es sólo realizar el resumen por equipo, como habíamos quedado o individual si no fueron a clase y entregármelo antes de las 7 en el salón. Ahí estaré para recibir sus resúmenes.
Les de Hardy-Weinberg (continuación)
La ecuación a la que ambos llegaron es un binomio cuadrado perfecto:
(p + q)^2\quad=p^2 + 2pq + q^2\quad=1 (Ecuación 1)
Lo que imaginaron es un par de alelos, uno de los cuales tiene la probabilidad de manifestarse p, mientras que el otro se manifiesta con una probabilidad q, el total de la población (equivalente a 1), estará definida por el total de individuos; es decir p + q. Si esta población se cruza aleatoriamente, se obtendría una matriz de (p + q)\; por\; (p + q), lo que da (p + q)^2\quad
Supongamos el caso de un gen que tiene dos alelos: A y a con igual valor selectivo (ninguno tiene ventaja sobre el otro en cuanto a la posibilidad de supervivencia del individuo en un ambiente determinado). Si suponemos que el apareamiento es aleatorio; es decir, que no hay preferencia para aparearse con los portadores de A o a, entonces obtendremos la siguiente tabla de fecundación entre espermatozoides y óvulos:
Figura 4. Tabla de fecundación entre espermatozoides y óvulos
.
Lo que origina una composición genética para la siguiente generación:
q^2\quad (AA) + 2pq (Aa) + p^2\quad (aa) de acuerdo a la regla binominal.
En un ejemplo sencillo, de ninguna manera considerado poblacional realizado a partir de estudiantes de grupos académicos del CCH, podemos considerar la posibilidad de enrollar la lengua (hacerla "taquito", ver figura 5), característica genética en donde la capacidad para enrollarla es dominante (A) sobre la incapacidad para hacerlo (a). El número de estudiantes que puede enrollar la lengua es de 365 contra 71 alumnos incapaces de hacerlo. Puesto que 1 se corresponde con el total de 436, 365 personas (p) con 0.85 (ya que por regla de tres, 436 es a 1 como 365 es a X; a su vez q = 1 - p, o sea q = 1 - 0.84 = 0.16
Figura 5. La capacidad para enrollar la lengua es dominante sobre la incapacidad de hacerlo.
Así tenemos:
(0.84)^2\quad + 2(0.84)(0.16) + (0.16)^2\quad= 1
0.7056 +0.2688 + 0.0256=1
Lo cuál significa que en la siguiente generación de esta hipotética población, 70.56% de los hijos serían homocigotos dominantes, 26.88% serán heterocigotos y 2.56% van a ser homocigotos recesivos.
Dadas las condiciones ideales establecidas por Hardy - Weinberg, el significado de esto es que si siempre se cumplen tales condiciones, entonces la
evolución no ocurriría. Por el contrario, si alguna de las condiciones no se cumple, entonces ocurren cambios en la frecuencia de los alelos que pueden llevar a procesos evolutivos. En general, las poblaciones viven constantemente bajo la acción de fuerzas opuestas; en ocasiones manteniéndose casi sin variaciones y cambiando en otras, promoviéndose así la evolución.
La deriva génica
Se ha mencionado que en una población la frecuencia de los alelos permanecerá constante bajo ciertas condiciones, según se deduce de la ley de Hardy - Weinberg. Una de las principales excepciones al cumplimiento de dicha ley, es el tamaño de la población. Por ejemplo, si por una razón desconocida una parte de la población se aísla del resto, resulta difícil que la proporción de los alelos sea idéntica a la de la población original.
En una población pequeña, la influencia del azar en los apareamientos puede hacer que la frecuencia génica de algún alelo de la generación siguiente sea mayor o menor que en la generación precedente y resulta probable que en una sucesión de varias generaciones, las desviaciones en éstas pequeñas muestras se acumulen. Esta
deriva génica aleatoria puede permitir que los genes que antes eran variables, lleguen a fijarse; uno u otro de los alelos presentes en la población original terminará en condición homocigótica en todos los individuos de la muestra, mientras que el otro desaparecerá.
Desde luego, las presiones de selección resultarán menos eficaces conforme el tamaño de la población disminuya y las fluctuaciones fortuitas de la frecuencia de los genes se incremente. A través de la deriva génica los alelos favorecidos pueden fijarse. En las poblaciones grandes, aún las más pequeñas ventajas y desventajas selectivas se harán efectivas a través del tiempo, pero para superar el factor aleatorio en las poblaciones pequeñas, se requiere de una selección mucho más rigurosa.
Uno de los estudios más interesantes es el realizado por Steinberg entre los Huteritas. Los Huteritas constituyen una secta religiosa originaria de Suiza, de donde emigraron a Rusia y de allí a USA, donde hay colonias prácticamente cerradas reproductivamente en Dakota y Montana. En estas colonias, el grupo sanguíneo O se encuentra presente en el 29% de los individuos, mientras que en las poblaciones europeas y americanas tiene una abundancia de 40%: El grupo sanguíneo A tiene una frecuencia de 43%; superior al 30 – 40% en europeos y americanos. El grupo sanguíneo B, llega en dos de las colonias estudiadas a 0%.
La deriva génica es más importante y radical en el caso del “Principio del Fundador, que ocurre cuando una población se establece a partir de unos pocos fundadores, que poseen solo unos cuantos alelos de la poza genética original de la especie, por lo que tal población resultante genera individuos de gran uniformidad genotípica. Estos casos se presentan cuanto pocos individuos, o incluso una sola hembra preñada colonizan
hábitats nuevos, o cuando unos cuantos sobrevivientes a una situación devastadora (situación llamada de “Cuello de Botella”), recolonizan su hábitat.
La importancia evolutiva de éste fenómeno es grande, ya que a través de la deriva génica se presentan procesos de
especiación. Es muy posible que en lugares como el archipiélago de las Galápagos, la diversidad de especies de una isla a otra se deba a éste proceso.
La adaptación y la extinción.
Hemos discutido ya que la selección natural es la fuerza que "modela" a las especies, y hemos aclarado también que tal situación está igualmente determinada por las opciones genéticas que la propia especie genera. Así, la armonización entre los organismos y su ambiente es posible por las combinaciones de genes que en los individuos de cada generación se presentan.
¿Pero qué significa que los individuos de la población se encuentren en armonía con su ambiente? De una gran cantidad de individuos producidos en cada generación, un elevado porcentaje morirá debido a diversos factores ambientales, ya sean bióticos como la depredación y la competencia o abióticos como el frío y la sequía. Los sobrevivientes tendrán información genética adecuada para superar estos inconvenientes por lo menos hasta después de la reproducción; para señalar este hecho, se dice que estos individuos están adaptados. Se entiende que la reproducción (si es cruzada), será entre individuos aptos, quienes heredarán estas características a sus descendientes. Este hecho se repetirá sucesivamente, de modo que los especimenes que pueden verse en su ambiente natural, han estado sujetos a este hecho un considerable número de generaciones, por lo que su
adaptación es muy significativa.
Existe un interesante ejemplo en una planta mexicana de zonas áridas: el pitayo (Stenocereus queretaroensis). En la zona en donde fue estudiado el pitayo por Eulogio Pimienta y sus colaboradores, en el estado de Jalisco, el agua es uno de los factores de selección más intensos, tanto por la escasa precipitación pluvial, como por una alta tasa de evaporación favorecida por la presencia de fuertes vientos secos. Entre las principales adaptaciones de éste vegetal de deliciosos frutos a las condiciones de sequía, se encuentran una baja tasa fotosintética, crecimiento vegetativo lento, crecimiento reproductivo asincrónico, cutícula gruesa y baja densidad de estomas en los tallos fotosintéticos.
Veamos las estrategias que tiene para conservar el agua: La presencia de una cutícula gruesa, evita la desecación; con seguridad, recuerdas que los estomas son estructuras que las plantas tienen en las hojas y sirven para realizar el intercambio gaseoso y transpirar; en éste caso, la baja densidad de estomas evita la pérdida de agua. El proceso fotosintético requiere de agua (y CO2) para realizarse; pues en este caso, a pesar de una abundancia de energía lumínica, la planta tiene una baja tasa de fotosíntesis como una manera de economizar agua. Debido a la baja tasa fotosintética, el pitayo crece lentamente; aunque éste período de crecimiento anual nunca coincide con la producción de estructuras reproductivas (flores y fruto) como una manera de separar ambos gastos del preciado líquido.
Pero surge otra pregunta ¿qué pasa cuando una especie no genera las combinaciones genéticas necesarias para persistir en un ambiente determinado? En tal situación, los factores de selección avasallan a la especie, eliminando a todos los individuos de la población, presentándose el proceso de extinción. En la perspectiva de nuestro esquema de selección natural, ocurriría que los factores de selección presionarían con tal intensidad que el círculo de la población se reduciría hasta desaparecer. El proceso de extinción es común y natural en todos los ambientes. De hecho, se considera que en la actualidad existe aproximadamente el 1 por ciento de todas las especies que han existido en la historia de la Tierra.
Como puede verse, muchos de los cambios ambientales que causan extinción no requerirían de una respuesta adaptativa simplemente por que no imponen una presión selectiva nueva. Por ejemplo, en especies con recursos limitados muchos individuos son eliminados debido a esta insuficiencia de recursos. Si el recurso limitante disminuye, la población decrece, pero ahora los individuos mueren a una tasa mayor por la misma razón que antes. La causa de mortalidad, a la que la especie estaba lo más posiblemente adaptada, sigue siendo la misma; por lo que no hay selección de nuevos genotipos, aún cuando el recurso sea tan escaso que la población se extingue.
Los paleontólogos consideran que las especies tienen un promedio de vida de un millón de años basándose en datos recopilados del registro fósil; por ejemplo, algunas especies de bivalvos del Jurásico duraron 20 millones de años en promedio, mientras que en algunas especies de amonitas del cretásico sobrevivieron un promedio de solo unos 500 000 a 700 000 años. De estos datos y otros derivados del estudio de extinciones en islas, algunos investigadores consideran que la tasa de extinción en los ecosistemas naturales debería ser constante y mensurable.
Asimismo, se considera que al extinguirse una
especie, otra especie evoluciona y ocupa el nicho ecológico desocupado por la extinción previa. De este modo, los seres vivos ocupan la mayor cantidad de nichos ecológicos.
No obstante, la tasa de extinción no siempre ha sido constante en la historia de la Tierra. Ha habido momentos geológicos en los que se han presentado las llamadas Extinciones Masivas, que son épocas en las que por catástrofes diversas, porcentajes considerables de la biota planetaria desaparece (hasta el 90% de los seres vivos). Por ejemplo, las divisiones del tiempo geológico en Eras y Períodos se basan en extinciones masivas, siendo dos de las más considerables las que separan las eras Paleozoica - Mesozoica y Mesozoica - Cenozoica.
En la actualidad, muchos investigadores consideran que nos encontramos en medio de una extinción masiva, aunque en este caso, la catástrofe no es debida al choque de cometas o meteoritos con el planeta, ni a la actividad volcánica simultánea de decenas y hasta cientos de volcanes, sino al crecimiento de la población humana y al uso intensivo de los recursos naturales que hacemos.
En los casos documentados de extinciones masivas, siempre ha ocurrido que los sobrevivientes han logrado evolucionar y diversificarse para recolonizar el planeta y generar en cada caso, seres con adaptaciones más sofisticadas, como ocurrió con la
evolución de mamíferos y aves a partir de la extinción masiva que separa al mesozoico del cenozoico, cuando desaparecieron gran diversidad de especies acuáticas y terrestres incluidos los dinosaurios
