problemas

Alfredo Isaac Ponce Arias Genética de Poblaciones 2016-1

Resumen capítulo 1

General Background and the diversity of genetic variation

El capítulo habla de manera general de las herramientas básicas necesarias para

la genética de poblaciones y describe su herramienta de estudio, la variación

genética. Comienza con una breve historia acerca del desarrollo tecnocientífico

de la genética de poblaciones, cómo se comenzó de manera empírica a describir

la variación y las posibles explicaciones de ésta, desde las alozimas hasta la

genómica de poblaciones moderna experimental. Muestra los retos que la

genética de poblaciones como cualquier ciencia natural enfrenta en el diseño

experimental, el tamaño de muestra, el poder estadístico, los organismos modelo

y su validez así como el marco teórico necesario para desarrollar empírica y

experimentalmente el conocimiento.

Después realiza un repaso acerca de conceptos básicos de genética y biología

molecular, desde alelo hasta SNP, pasando por desequilibrio de ligamiento y

mutación sinónima para que cualquier persona sin el menor conocimiento de

biología pueda leer el libro de una manera sencilla. Explica el código genético, su

degeneración y los cambios en las distintas posiciones de los codones y sus

repercusiones en los aminoácidos. Continúa con el dogma central de la biología

molecular y el concepto de genoma.

Conociendo lo básico en genética y biología molecular, el autor pasa hacia una

revisión breve de algunos conceptos básicos de estadística y probabilidad, desde

media aritmética hasta el teorema de Bayes pasando por matrices básicas e

intervalos de confianza.

Una vez entendido el objeto de estudio y conceptos clave, se repasa brevemente

la historia del pensamiento acerca de la variación genética, el modelo clásico y

balanceado principalmente y después entra al tema más importante del capítulo,

una revisión básica de las principales aproximaciones experimentales para

conocer la variación genética; alozimas, DNA (RFLPs, diversidad nucleotídica,

proporción de polimorfismos en secuencias, SNPs y DNA antiguo),

polimorfismos visibles, mutantes, letales y modificadores de la adecuación

(producción de líneas homócigas y letales, marcadores dominantes) y caracteres

poligénicos (identificación de genes candidato, heredabilidad). Hace una

descripción general del marcador, cómo medirlo y su interpretación básica, así

como numerosos ejemplos clásicos en los que su uso resultó exitoso.


Problemas

1.- Tercera posición codón CGC = 0, ningún cambio en la tercera posición

resultará en cambio de aminoácido ya que todos los cambios resultarán en R

(CGG, CGU, CGA).

Primera posición codón AGG = 𝟐

𝟑, AGG y CGG quedan en R, UGG cambia a W,

GGG cambia a G.

Tercera posición codón UUG = 𝟐

𝟑, UUG y UUA quedan en L, UUU y UUC cambian

a F.

2.- 𝑁𝑡 = 60, 𝑁𝑡+1 = 90, 𝑹 =𝟗𝟎

𝟔𝟎= 1.5, 𝑵𝒕+𝟑 = 𝑅3𝑁𝑡 = 1.5360 = 𝟐𝟎𝟐. 𝟓

3.- 𝑛 = 69, ∑ 𝑥𝑖 = 1978, �̅� = 𝟐𝟖. 𝟔𝟔𝟕, 𝑽𝒙 = 𝟏. 𝟕𝟐𝟓, 𝒔𝒅 = 𝟏. 𝟑𝟏𝟒,

𝒔𝒆 = 𝟎. 𝟏𝟓𝟖

4.- 𝑛 = 716, �̅� = 𝟏𝟒𝟑. 𝟐, �̅�𝒈 = 𝟏𝟎𝟒. 𝟕𝟐𝟗, �̅�𝒉 = 𝟓𝟗. 𝟏𝟗𝟒

5.- 𝑃(𝑥 = 0| 𝑁 = 5), 𝑞 = 0.5 , 𝑝 = 0.5, 𝑁 = 5, 𝑖 = 0, 𝑗 = 5,

𝑷(𝟎) =5!

5! 0!0.50 ∙ 0.55 = 𝟎. 𝟎𝟑𝟏𝟐𝟓

𝑃(𝑥 = 1| 𝑁 = 5), 𝑞 = 0.5 , 𝑝 = 0.5, 𝑁 = 5, 𝑖 = 1, 𝑗 = 4,

𝑷(𝟏) =5!

4! 1!0.51 ∙ 0.54 = 𝟎. 𝟏𝟓𝟔𝟐𝟓

6.- 𝑃(𝑥 = 3| 𝑁 = 3), 𝑞 = 0.52 , 𝑝 = 0.48, 𝑁 = 3, 𝑖 = 3, 𝑗 = 0,

𝑷(𝟑) =3!

3! 0!0.520 ∙ 0.483 = 𝟎. 𝟏𝟏𝟎𝟓𝟗𝟐

𝑃(𝑥 = 2| 𝑁 = 4), 𝑞 = 0.52 , 𝑝 = 0.48, 𝑁 = 4, 𝑖 = 2, 𝑗 = 2,

𝑷(𝟐) =4!

2! 2!0.522 ∙ 0.482 = 𝟎. 𝟑𝟕𝟑𝟖𝟎𝟎𝟗𝟔

7.- 𝑃(𝑥 = 0| 𝑁 = 500), 𝑞 = 0.001 , 𝑝 = 0.999, 𝑁 = 500, 𝑖 = 0, 𝑗 = 500,

𝑷(𝟎) =500!

0! 500!0.999500 ∙ 0.0010 = 𝟎. 𝟔𝟎𝟔𝟑𝟕𝟖𝟗𝟒𝟓

𝑃(𝑥 = 2| 𝑁 = 500), 𝑞 = 0.001 , 𝑝 = 0.999, 𝑁 = 500, 𝑖 = 2, 𝑗 = 498,

𝑷(𝟐) =500!

498! 2!0.999498 ∙ 0.0012 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟓𝟏𝟓𝟗𝟓


8.- 𝑷𝒓𝒐𝒃𝒂𝒃𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒂 𝒑𝒓𝒊𝒐𝒓𝒊 = 𝟎. 𝟐𝟓 = 𝑷(𝑨),

𝑷𝒓𝒐𝒃𝒂𝒃𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒂 𝒑𝒐𝒔𝒕𝒆𝒓𝒊𝒐𝒓𝒊

= 𝑷(𝑨|𝑩) =𝑷(𝑨)𝑷(𝑩|𝑨)

𝑷(𝑨)𝑷(𝑩|𝑨) + 𝑷(𝟏 − 𝑨)𝑷(𝑩|𝟏 − 𝑨)

=𝟎. 𝟐𝟓(𝟎. 𝟏)

(𝟎. 𝟐𝟓)𝟎. 𝟏 + (𝟏 − 𝟎. 𝟐𝟓)(𝟏)= 𝟎. 𝟎𝟑𝟐𝟐𝟓𝟖𝟎𝟔𝟒𝟓𝟏

Existe una probabilidad a priori de 0.25 que el niño sea homócigo (nn) ya que

hay un hijo homócigo (nn), la enfermedad es recesiva y los padres son normales

(Nn x Nn), pero dado que ya cumplió un año y no presenta los síntomas y sólo el

10% de los homócigos no presenta síntomas a pesar de ser homócigos, la

probabilidad de que sea homócigo se reduce drásticamente a ~3%.

9.- 𝑋 = (1 0.25 00 0.5 00 0.25 1

) , 𝑌 = (010

) 𝑿𝒀 = (𝟎 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎𝟎 + 𝟎. 𝟓 + 𝟎

𝟎 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎) = (

𝟎. 𝟐𝟓𝟎. 𝟓

𝟎. 𝟐𝟓)

𝑿 ∙ 𝑿𝒀 = (1 0.25 00 0.5 00 0.25 1

) (𝟎. 𝟐𝟓𝟎. 𝟓

𝟎. 𝟐𝟓) = (

𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟏𝟐𝟓 + 𝟎𝟎 + 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎

𝟎 + 𝟎. 𝟏𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟐𝟓) = (

𝟎. 𝟑𝟕𝟓𝟎. 𝟐𝟓

𝟎. 𝟑𝟕𝟓)

10.- La hipótesis balanceadora del genoma propuesta por Dobzhansky, dice que

la mayoría de los loci son heterócigos y un solo alelo dominante es el que se ve

beneficiado por lo que a un nivel en cada gen individual, los heterócigos tienen

una adecuación mayor que los homócigos y hay un continuo aporte de mutación

y migración favoreciendo la heterocigosis, que por selección balanceadora

favorecería a la misma. La hipótesis clásica explica lo contrario, que la mayoría

de los loci son homócigos y la variación que aporta la migración y la mutación es

baja y es eliminada por selección purificadora, que favorece a los homócigos al

tener mayor adecuación que los heterócigos. Es muy importante tener un marco

conceptual del cual comenzar una investigación en genética de poblaciones para

estimar la variación ya que los marcadores elegidos pueden mostrar evidencias

claras de una u otra teoría, aunque ahora se conozca de una manera más

detallada la constitución del genoma y su variación, es importante tener en

mente el organismo de estudio y sus particularidades, ya que puede que ninguna

teoría explique su poca o mucha variación, su variación neutra y las fuerzas

evolutivas involucradas en darle forma a dicha variación.

11.- Variación en el DNA, ya que la variación en alozimas es un reflejo de la

variación en el DNA pero de una manera más compleja, ya que pueden existir


alelos nulos que pueden dar malas interpretaciones, puede haber cambios en las

secuencias de DNA que no se vean reflejados en las alozimas en su migración

electroforética como cambios sinónimos u otros que impliquen variación

importante sin que la electroforesis muestre variación. Existen mejores métodos

estadísticos para evaluar la variación en el DNA que permiten obtener más y

mejor información acerca de x especie.

12.- Tratar de hacer cruzas entre individuos de entre una y otra colonia para

probar si el resultado de la diferenciación es la endogamia, eliminar la barrera

que separa las colonias para probar si se trata de subpoblaciones que están

aisladas e investigar si existen diferencias fisiológicas entre un alelo y otro para

probar si la adecuación de los animales cambia según el alelo y si el ambiente en

cada colonia es diferente y favorece la selección de uno u otro alelo.

13.- haplotipo 2 = SNP4 mayor, SNP8 mayor, haplotipo 3 = SNP4 menor, SNP8

mayor, el SNP10 sirve para diferenciar entre el haplotipo 3 y 5 ya que el 3 tiene

el alelo mayor y el 5 el menor.

14.- 30 sitios diferentes de 43 (49 contando inserciones y deleciones), la

proporción de sitios diferentes es 30

43= 0.69767 en el alelo S y 22 sitios diferentes

en el alelo F, la proporción de sitios diferentes es 22

43= 0.51162.

15.- Polimorfismo en el color de la piel humana, existe una correlación entre la

latitud y el color de piel, en el que latitudes cercanas al ecuador presentan

individuos con piel obscura (medida en reflectancia a la luz; Relethford, 1998) y

conforme se aleja de éste la piel es menos oscura. Para determinar la causa de

esta distribución espacial se tendría que averiguar la base genética del color de

la piel, el cual es un carácter cuantitativo y que depende de por lo menos 40 genes

y la variable de exposición al sol dada por la latitud. Al conocer todas las bases

genéticas se podría explicar por qué algún tipo de selección que favorece a la piel

oscura en exposición a mayor luz solar (cercana al ecuador) y viceversa, hay

algún mecanismo evolutivo que favorece la piel menos oscura en condiciones de

menos exposición a la luz solar (lejos del ecuador).

16.- Si una investigación muestra que algunos organismos presentan más

variación que otros, para comprobar ésta hipótesis habría que analizar lo más

posibles marcadores moleculares que sean posibles para demostrar que

realmente unos organismos presentan más variación que otros ya que una

investigación puede estar sesgada en uno o pocos marcadores que están bajo

fuertes mecanismos evolutivos que favorezcan la diversidad aunque el genoma


en su mayoría es estable y casi idéntico en la mayoría de los organismos, la mejor

alternativa sería secuenciar el genoma para validar completamente la hipótesis.

17.- 𝑃 = +1 +2⁄ × 𝑀1 𝑀2⁄ = +1 𝑀1,⁄ +1 𝑀2,⁄ +2 𝑀1,⁄ +2 𝑀2,⁄

𝐹1 = +1 𝑀1⁄ × 𝑀1 𝑀2⁄ = +1 𝑀1⁄ , +1 𝑀2⁄ , 𝑀1 𝑀1⁄ (𝑙𝑒𝑡𝑎𝑙), 𝑀2 𝑀1⁄

𝐹2 = +1 𝑀1⁄ × +1 𝑀1⁄ = +1 +1⁄ , +1 𝑀1⁄ , 𝑀1 𝑀1⁄ (𝑙𝑒𝑡𝑎𝑙)

𝑭𝟑 = +𝟏 +𝟏 (𝟎. 𝟑𝟑𝟑)⁄ , +1 𝑀1 (0.667)⁄ , 𝑀1 𝑀1⁄ (0, 𝑙𝑒𝑡𝑎𝑙)

0.333 tendrán genotipo silvestre homócigo en caso de no haber alelo letal

y si +𝟏 es letal no habrá individuos con genotipo silvestre homócigo ya que

+𝟏 +𝟏⁄ = 𝟎 y todos serán heterócigos +𝟏 𝑴𝟏 (𝟏)⁄ .

𝑃 = +1 +2⁄ × 𝑀1 𝑀2⁄ = +1 𝑀1,⁄ +1 𝑀2,⁄ +2 𝑀1,⁄ +2 𝑀2,⁄

𝐹1 = +1 𝑀1⁄ × 𝑀1 𝑀2⁄ = +1 𝑀1⁄ , +1 𝑀2⁄ , 𝑀1 𝑀1⁄ (𝑙𝑒𝑡𝑎𝑙), 𝑀2 𝑀1⁄

𝐹2 = +1 𝑀1⁄ × +1 𝑀1⁄ = +1 +1(𝑙𝑒𝑡𝑎𝑙)⁄ , +1 𝑀1⁄ , 𝑀1 𝑀1⁄ (𝑙𝑒𝑡𝑎𝑙)

𝐹3 = +1 +1(0, 𝑙𝑒𝑡𝑎𝑙)⁄ , +1 𝑀1 (1)⁄ , 𝑀1 𝑀1⁄ (0, 𝑙𝑒𝑡𝑎𝑙)

Se sabrá que +𝟏 es letal hasta 𝑭𝟑 ya que podrá surgir un zigoto homócigo

+𝟏 +𝟏⁄ y las frecuencias genotípicas se modificarán.

+𝟏 𝒏𝒐 𝒍𝒆𝒕𝒂𝒍

+𝟏 𝒍𝒆𝒕𝒂𝒍


18.-

Bibliografía

Relethford JH, 1998, Hemispheric Difference in Human Skin Color, Am J Phys

Anthropol, 104: 449–457.

Marcador Ventajas Desventajas

Alozimas

Barato, rápido, fácil interpretación, fácil de

intercambiar su método entre especies cercanas,

permite conocer procesos evolutivos en casos de

codominancia

Se tiene que tener conocimiento a priori de qué alozima analizar, baja

cobertura, alta o baja variación según enzima elegida, se debe conocer el tipo de herencia, datos sólo aplicable entre

poblaciones y subpoblaciones de la misma especie, no todas las enzimas

son alozimas

DNA

Cobertura a nivel genómico, no sesgos a

priori, permite identificar nuevos caracteres, permite

comparaciones con cualquier especie

No tan barato, necesario conocimiento bioinformático, puede generar más

datos de los necesarios, difícil intercambio de método entre especies

Polimorfismos visibles

Barato, fácil interpretación, permite correlacionar con fisiología/ecología, sólo es

necesario conocer el fenotipo

Pueden o no estar relacionados con el DNA o con algún proceso evolutivo

Letales

Barato, fácil interpretación, permite correlacionar con fisiología/ecología, sólo es

necesario conocer el fenotipo

Pueden o no estar relacionados con el DNA o con algún proceso evolutivo,

necesario conocer el tipo de herencia

Caracteres poligénicos

Cobertura a nivel genómico, permite

encontrar bases genéticas de caracteres poligénicos

No tan barato, difícil interpretación, necesarios muestreos muy grandes

problemas

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