Actividad práctica de genética de poblaciones para alumnos de C.O.U

OTROS TRABAJOS j ACTIVIDAD PRACTICA DE GENETICA DE ' POBLACIONES PARA ALUMNOS DE C.O.U. CONDE DOMINGO, C. Ca ed d ico de Ciencias Na u ales del 1. B. «El iña». La Co uña. SUMMARY S a ing om wo popula ions wi h iden ical genic equencies, one o hem being balanced and he o he unba- lanced, and being hei genes ep esen ed by ((pieces o pape n ha may be aken ou a andom om a box o bag, we shall ob ain he same geno ypic equencies in bo h o hem, coinciding wi h hose o he balanced popula ion. S uden s mus deduce he necessa y condi ions o equilib ium in a popula ion by compa ing he di e en genic and geno ypic equencies o bo h o iginal popula ions wi h he popula ions esul ing om his expe imen . La Gené ica de Poblaciones es udia la he encia de los o ganismos que i en en libe ad en unas con- diciones na u ales, ocupándose de la ansmisión he edi a ia no solo de los indi iduos aislados sino de las en idades de g ado supe io : la población a la que pe enecen. Pa a es udia dicha ansmisión que a ec a a un g an núme o de genes en un conside able'núme o de indi iduos, es cómodo oma en los cálculos el e ec i o o al de la población como unidad y, ac o seguido, exp esa las ecuencias ela i as an o génicas como geno ípicas en las acciones de esa unidad. Los genes de una población ienen con inuidad, es deci , se man ienen de una gene ación a la si- guien e, ansmi iéndose a a és de los game os, mien as que los geno ipos son discon inuos, es deci , se o man cons an emen e combinaciones nue as de los genes del ondo común. Con es a ac i idad se p e ende deduci los p inci- pios básicos de la ansmisión he edi a ia en el seno de las poblaciones. Pa a ello, nos pond emos en el caso más sencillo posible: ansmisión de un sólo ca ác e geno ípico egido po una sola pa- eja de genes alelos. Pa i emos de di e sas pobla- ciones cuyos genes ep esen amos po « ozos de papel*; manipula emos su ansmisión de modo análogo a como és os lo ha ían en la na u aleza y consegui emos así unos esul ados numé icos de cuyo es udio e in e p e ación ob end emos unas conclusiones que nos se i án pa a es ablece los p incipios básicos en los que se undamen a la ge- né ica de poblaciones. Es os p incipios básicos, po o o lado, nos hacen islumb a las posibles causas de las a iaciones de las especies a lo la go de las sucesi as gene a- ciones, lo que da ía pie pa a in oduci se en el con o e ido ema de los mecanismos de la e olu- ción de las especies. METODOLOGIA 1. Equipos. Con end á di idi al gmpo de COU en equipos de 3 ó, 4 alumnos. 2. Tiempo. Pa a la ealización de es a ac i idad se calcula un iempo de 2 ho as. En la p ime a mani- pula án los genes («papeles*) y ano a án los esul- ados numé icos ob enidos pa a cada una de las poblaciones. En la segunda in e p e a án los esul- ados ob enidos, deduciendo las conclusiones. 3. Ma e ial. Cada equipo de alumnos necesi a á 320 ozos de papel de igual amaño que ob end án co ando olios en ein a y dos pa es. También necesi a án una u na o bolsa pa a ex acciones al aza . OBJETIVOS Como he señalado an e io men e se a a de dedu- ci los p incipios básicos en los que se undamen a la gené ica de las poblaciones. Es e obje i o gene- al puede desglosa se en los siguien es: l. Deduci la ley de equilib io en las poblaciones (Ley de Ha dy-Weinbe g). 1 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS. 1983, pp. 115-1 18 OTROS TRABAJOS 2. Deduci las condiciones pa a que dicha ley se cumpla. 3. Deduci los posibles casos de incumplimien o de la ley. 4. Aplica dicha ley al es udio de poblaciones y a la esolución de p oblemas. DESARROLLO DE LA ACTMDAD - Las poblaciones A y B (Tablas 1 y 2) nos an a se i de pun o de pa ida pa a el desa ollo de es a ac i idad. - Rep esen amos los genes de es as poblaciones po ozos de papel. Población A: - Genes H+ = 16 x 2 + 48 = 80 '(ma ca emos 80 papeles con el signo +) - Genes H- = 36 x 2 + 48 = 120 (ma ca emos 120 papeles con el signo +) Población B: - Genes H+ = 43 x 2 + 42 = 128 (ma ca emos 128 papeles con el signo +) - Genes W = 75 x 2 + 42 = 192 (ma ca emos 192 papeles con el signo +) - Indica emos los da os numé icos de las pobla- ciones A y B en ablas: abla 3 y 4 pa a la po- blación A, y 5 y 6 pa a la población B. - In oducimos los papeles que ep esen an los genes de la población A en una u na o bolsa bien e uel os. De es e modo ep esen amos los game os de dicha población. P ocedemos aho a a su ex acción de dos en dos, simulando de es e modo el c uzamine o al aza en e los game os de los indi iduos de la - población. Cada equipo ob end á un esul ado, y con los ob enidos po los o os equipos se calcula á la media a i mé ica de cada uno de los geno ipos ob enidos, al como se indica en la abla 7 que esume los esul ados que ob u ie on 9 equipos de un cu so de COU. La media ob enida ep esen a el núme o de cada uno de los geno ipos posibles en la pobla- ción descendien e de la población A que deno- mina emos Población A'. Los da os numé icos de la Población A' los consigna emos en ablas como las de las pobla- ciones A y B. (Tablas 8 y 9). - Realizando las misma ope aciones con los ge- nes de la población B ob enemos una población ilial, B' (Tabla 10) cuyos da os numé icos con- signamos en las ablas 11 y 12. ANALISIS DE LOS RESULTADOS Una ez que poseemos los da os numé icos de las ecuencias gené icas y geno ípicas de las pobla- ciones de pa ida (poblaciones A y B) y las de sus gene aciones iliales (poblaciones A' y B'), pode- mos analiza los pa a deduci conclusiones. Así, ácilmen e, se nos impone una p ime a con- clusión: cuando las ecuencias génicas de las que pa imos son iguales (poblaciones A y B), las e- cuencias geno ípicas ob enidas (poblaciones A' y B.) son ambién iguales. Pa a que es o se cumpla es necesa io que los c uzamine os se ealicen al aza , es deci , que no exis a selección en los c u- zamien os; y que los genes alelos se seg eguen en los game os con la misma p obabilidad según sus ecuencias, es deci , que no exis a selección en la seg egación de los genes du an e la o mación de los game os. Además, obse amos que las ecuencias geno ípi- cas esul an es se elacionan ma emá icamen e con las ecuencias génicas iniciales del modo si- guien e: F ec. Geno ipica H+ H+ = (F ec. génica ~+ , F ec. Geno ípica IT W = (F ec. génica H-Y F ec. Geno ípica H+ H- = 2 x F ec. génica H+ x F ec. génica W Gene alizando, si designamos «a» la ecuencia e- la i a de un alelo *A» y «b>> la ecuencia ela i a de su o o alelo *B», la p opo ción de geno ipos AA, BB, y AB se án las co espondien es a las del desa ollo del binomio (a + b)? = a* + bZ + 2ab. espec i amen e. Es as ecuencias, además, se man end án cons an es de gene ación en gene a- ción si se cumplen les equisi os ci ados an e io - men e. Po ejemplo: Poblaciones A y A'. A las poblaciones que cumplen es os equisi os se les denomina poblaciones en equilib io. En nues a ac i idad, las poblaciones A, A' y B' se encuen- an en equilib io, mien as que la población B no lo es á ya que sus ecuencias geno ípicas no se co esponden con las espe adas. Es con enien e hace no a , sin emba go, que el equilib io se ecu- pe a en una sola gene ación (población B') ob e- nida de la an e io cumpliendo los equisi os exigidos. Todas es as conclusiones ci adas se conocen en Gené ica de Poblaciones como la «Ley de equili- b io Ha dey-Weinbe g» que podemos enuncia así: Las ecuencias geno ípicas de una población se -man ienen cons an es de gene ación en gene ación siemp e que no haya ac o es que modi iquen su equilib io. Si dicha ley se cumpliese en la na u aleza las pobla- ciones pe manece ían in a iables en las sucesi as gene aciones. ¿Qué posibles mecanismos na u ales pueden modi ica dicho equilib io? ' Indudable- men e odos aquellos que hacen que las condicio- nes de la ley no se cumplan, bien modi icando las ecuencias génicas ela i as o in oduciendo la se- lección an o en los genes como en los geno ipos. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS I OTROS TRABAJOS i Así, podemos ácilmen e azona las siguien es -usas: 1. La selección na u al. Dis in os geno ipos nunca 1 son de ecundidad o almen e igual y ampoco es án igualmen e adap ados a un medio dado. 2. La mu ación. Aunque de alo absolu o escaso, modi ica las ecuencias ela i as de los alelos po lo que puede se impo an e a la go plazo. 3. La emig ación o inmig ación. La salida o Ile- gada de indi iduos a una población supone una pé dida o una ganancia de genes po lo que sus ecuencias ela i as quedan así modi icadas. 4. Po ul imo, si una población iene un núme o de indi iduos pequeño, las p e isiones de la ley no pod án ealiza se ya que es as se apoyan en p obabilidades que sólo se cumpli ían exac a- men e en poblaciones de e ec i o in ini o. Es e ac o , conocido con el nomb e de de i a gené- Cica, es o a de las causas de la a iabilidad en las poblaciones sob e odo si és as son de a- maño pequeño. La acción de odos es os ac o es, que en la na u- aleza ac úan simul áneamen e, al incidi , no sólo sob e un ca ác e geno ípico, sino sob e el genoma de la población, nos puede hace comp ende la causa de la eno me a iabilidad y de la e olución de las especies. CONCLUSIONES DE TIPO DIDACTICO Las conclusiones a las que nos ha lle ado es e a- bajo pueden se aplicadas a la esolución de p o- blemas an o eó icos como p ác icos sob e gené- ica de poblaciones. Un posible abajo p ác ico que puedan ealiza los alumnos es, po ejemplo, de e mina si la población de la ciudad en la que se encuen an se halla en equilib io. Pa a ello se ealiza á una encues a del H sanguíneo de sus ha- bi an es di e enciando po la edad a dos gene acio- nes consecu i as. Dicha ac i idad puede ealiza se en colabo ación con el semina io de Ma emá icas del cen o, con i iéndose aií en una ac i idad in e disciplina . Los abajos eó icos posibles pueden consis i en la esolución de p oblemas de la ma e ia, como, po ejemplo: de ennina qué poblaciones de las que se indican a con inuación se encuen an en equilib io: Población 1: H+ H+ = 20 indi iduos; H+ W = 160 indi iduos; H- W = 320 indi iduos. Población 2: H+ H+ = 40 indi iduos; H+ H- = 63 indi iduos; . H- H- = 7 indi iduos. Población 3: H+ H+ = 49 indi iduos; H+ H- = 42 indi iduos; H- H- = 9 indi iduos. En o o o den de cosas los alumnos, a a és de es a ac i idad pod án comp ende que las Ma emá- icas són una he amien a muy ú il pa a la esolu- ción de muchos p oblemas biológicos. Asimismo es a ac i idad les se i á de in oduc- ción al apasionan e y con o e ido ema de los mecanismos de la e olución de las especies. BIBLIOGRAFlA ALVARADO. S.. 1978, Biología pc a d COU. ESPINOSA, F. MIRALLES. K. MIRO. F. Y MURILLO BlNDER E.. 1970. La Gen4 ica de Poblaciones. (Oikos-Tau M.M., 1982. Biología COU. (Alha nb a). S.A. Ediciones: Ba celona). IBEAS. J.M. Y PEREZ, J.D.. Bilogia COU. (Nogue DUAL PEREZ, V., Biología. COU. (ECIR: Valencia). Didác ica). ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS . 117 OTROS TRABAJOS POBLAClON A iH* H' H* H' TOTAL IW TABLAS 1 POBLACION R Gmo ipa N" InJi,iJuu, n* H' iH' H' H' H' TOTAL 160 GENOTIPOS I'IIULACION A TOTAL an o po cKn o 0.48 1 GENOTIPO5 1 POOLACION A Ie -1 TOTAL 1 POLlLAClON B H' H. H' H' 1 H'iH. TOTAl. ' CENOTIPOS ú SL5 ' TOTAL i C ,i,l ,*. ! TUIAL 1 H' H' ,H iH' H' H' i I GENES 1 GENOTIPOS ' LQbIP<>S ~1'2~I]J~!l6~1~8~Y~ N" <~noilpo ! 16 48 10 100 1 linio poi cn o 16 48 16 IW I ccucnciu dccim 0.16 0.48 0.16 1 l ccu ncias dc im. j 0.a j 0.~1 iH* H' ¡ 18 I~IO pw wnio n + ,H. !u 11 1 14 l 1: 20 1 18 1 12 i6 1 14 54132!.~;411!u %!JK'J2! 48.44 1 :: 1 .,, '-i-e', 0.m i ~. IH- 3 3 J , 1 , 8 , 38 3 lb ! 14 / 13.7: , 1 .- POBLACION B' ENSEÑANZA DE LAS ClENClAS imio pa cien o lccucnciii d im. I GENOTIPOS 1 TUTAL 1 H' H. 25 11.62J 0.16 iH* H' 11 48.125 0.48 H- ,H. 58 16.25 0.16 160 ' 100 1 1