TÍTULO: GENÉTICA DE POBLACIONES

CARÁCTER: OPTATIVA

CURSO: CUARTO O QUINTO

NÚMERO DE CRÉDITOS: 9 (6 + 3 )

PROFESORES: José Martín y Joaquina de la Torre

DESCRIPTORES BÁSICOS:

Genética de poblaciones y Genética cuantitativa. Ecología y evolución de poblaciones.

CONTENIDOS:



TEORÍA

Tema 1.- INTRODUCCION. Biología evolutiva. Concepto y nivel poblacional. Genética de poblaciones: base teórica y experimental. Esbozo histórico. Teoría sintética de la evolución. Ecología de poblaciones. Tiempo ecológico y tiempo evolutivo. Construcción de modelos matemáticos: características y limitaciones de los modelos y de sus predicciones.

I. GENETICA DE POBLACIONES

Tema 2.- DIVERSIDAD FENOTÍPICA Y VARIACIÓN GENÉTICA. Caracteres de variación continua. Caracteres con base genética simple. La variabilidad molecular: sistemas de detección y medida. Electroforesis de proteínas. Polimorfismos alozímicos. Ventajas y limitaciones de los alozimas. El polimorfismo del DNA. Variación en sitios de restricción. Variación nucleotídica. Polimorfismo y Heterocigosidad. Aplicaciones de los polimorfismos genéticos. Estimadores del cambio evolutivo: tasas de sustitución alélica y de aminoácidos.

Tema 3.- POBLACIONES MENDELIANAS Y SU ESTRUCTURA GENETICA. Concepto de especie: tipológico y poblacional. La población como unidad básica de la evolución. El modelo de población mendeliana. Transmisión de genes en una población y concepto de acervo génico. Acervo génico y estructura genética. Descripción genética de poblaciones mendelianas: frecuencias génicas y genotípicas. Tipos de cruzamientos. Cambios en las frecuencias génicas: deriva genética y selección. Cambios evolutivos a largo plazo. Especiación.

Tema 4.- CRUZAMIENTOS AL AZAR Y EQUILIBRIOS GENETICOS. Condiciones de panmixia. Principio de Hardy-Weinberg. Aproximación al equilibrio genético. Un locus con dos alelos. Propiedades del equilibrio Hardy-Weinberg. Alelomorfos múltiples y genes ligados al sexo. Equilibrio genético para dos o más loci: ligamiento y recombinación. Equilibrio gamético. Aproximación al equilibrio para dos loci ligados. Desequilibrio de ligamiento y asociación de caracteres en población.

Tema 5.- ORIGENES DE LA VARIACION GENETICA. MUTACION. Mutación: base molecular. Mutaciones puntuales y estructurales. Mutación como origen de variabilidad: adaptación y evolución. Tasas de mutación. Cinética de la mutación. Mutaciones no recurrentes: probabilidades de fijación y pérdida. Mutación recurrente. Cambios en frecuencias génicas.

Tema 6.- DISPERSION, MIGRACION Y FLUJO GENICO. Conceptos de movilidad, dispersión y migración. Flujo génico, estructura de la población y diferenciación. Tasa de migración. Modelo insular de flujo génico. Equilibrios entre mutación y migración.

Tema 7.- CRUZAMIENTOS NO AL AZAR. Alteración de las condiciones de panmixia. Cruzamientos direccionales positivos y negativos. Alteración de las frecuencias genotípicas en el caso de un locus con dominancia. Consecuencias genéticas. Cruzamientos direccionales en la naturaleza. Aislamiento reproductivo y su base genética. Cruzamientos dependientes de la frecuencia.

Tema 8.- POBLACIONES FINITAS. DERIVA GENETICA POR AZAR. Procesos sistemáticos y dispersivos. Concepto de muestreo. Consecuencias de una población fragmentada en subpoblaciones. Modelo de deriva genética de Wright-Fisher y aproximación por difusión de Kimura. Cálculo de las frecuencias genotípicas. Efecto Wahlund. Probabilidad de fijación y pérdida de alelos.

Tema 9.- ENDOGAMIA EN POBLACIONES FINITAS. Concepto de endogamia y su estimación. Frecuencias genotípicas con endogamia. Endogamia y caracteres recesivos raros. Depresión por endogamia. Sistemas regulares de endogamia. La deriva genética como agente de consanguinidad. Endogamia en poblaciones reales y limitaciones del modelo. Tamaño efectivo de una población.

Tema 10.- VALOR EVOLUTIVO DEL PROCESO DISPERSIVO. Poblaciones pequeñas. Fragmentación de poblaciones. Ejemplos en poblaciones humanas. Efecto de fundadores. Efecto embudo y cuello de botella. Dispersión geográfica y aislamiento por distancia. Genealogías y coalescencia. Equilibrios entre procesos sistemáticos y dispersivos: mutación, migración y deriva.

Tema 11.- GENETICA DE POBLACIONES A NIVEL MOLECULAR. Teoría neutralista de la evolución molecular: principios teóricos de Kimura. Tiempo medio de fijación. Tasa de sustitución evolutiva y tasa de mutación neutra. Tasa de sustitución de aminoácidos. Tasa de sustitución de nucleótidos. El reloj molecular. Patrones de sustitución nucleotídica y aminoacídica. Construcción de filogenias. Evolución del DNA mitocondrial y cloroplástico. Evolución de familias multigénicas. Elementos transponibles. Discusión sobre neutralismo y seleccionismo. Evolución adaptativa y evolución neutra.

Tema 12.- VARIACION CUANTITATIVA. Componentes de variación y semejanza. Caracteres métricos. Parecido entre parientes. Origen de la variación: componente genético y ambiental. Poligenes, efectos aditivos e interacciones. Valores fenotípicos y genotípicos. Media poblacional. Efecto medio de un gen y de una sustitución génica. Valor de mejora. Interacción por dominancia e interacción por epistasia.

Tema 13.- COMPONENTES DE LA VARIACION FENOTIPICA. Varianza ambiental. Varianza genética: componentes aditivos y no aditivos. Interacciones genotipo-ambiente. Parecido entre parientes, covarianzas. Correlación padres-hijos. Heredabilidad. Estimaciones de la heredabilidad. Heredabilidad de la inteligencia humana. Cartografía de caracteres cuantitativos.

II. ECOLOGIA DE POBLACIONES

Tema 14.- DISTRIBUCION ESPACIAL. Factor limitante y límites de tolerancia. Principio de alocación. Nicho ecológico. Nicho fundamental y nicho realizado. Estructura espacial de la población. Modelos de dispersión. Distribución en ambientes heterogéneos. Territorialidad y organización espacial.

Tema 15.- CRECIMIENTO DE LA POBLACION. Crecimiento exponencial. Limitaciones al crecimiento de la población. Crecimiento logístico. Potencial biótico y resistencia ambiental. Curvas de crecimiento asimétricas. Tablas de vida. Estructura de edades. Evolución de caracteres demográficos. Estrategias r y k.

Tema 16.- RELACIONES INTERESPECIFICAS. PREDACION. Tipos de relación interespecíficos. Niveles tróficos. Dinámica y explotación de recursos. Predación. Alocación de energía en la predación. Ecuaciones de Lotka y Volterra. Principio de Volterra. Estudios experimentales y mejoras de la teoría. Evolución de la interacción predador-presa. Mecanismos de defensa y especialización del predador.

Tema 17.- RELACIONES INTERESPECIFICAS. COMPETICION. Interacciones en un nivel trófico. Principio de exclusión competitiva. Coexistencia. Fraccionamiento de recursos y estrategias alimentarias. Competición. Desplazamiento de caracteres y relajación ecológica. Evolución de la capacidad competitiva. Selección para r y k.

III. EVOLUCION DE POBLACIONES

Tema 18.- SELECCION NATURAL. Teoría Darwiniana y genética de la selección natural. Medida del valor adaptativo y del coeficiente de selección. Selección gamética. Modelo general de selección en diploides. Selección con dominancia y sin dominancia. Efectividad de la selección. Eugenesia. Selección contra heterozigóticos.

Tema 19.- EQUILIBRIO Y POLIMORFISMOS GENETICOS. Selección en favor de los heterozigóticos. Polimorfismos equilibrados. Lastre segregacional. Equilibrio entre mutación y selección. Lastre mutacional. Interacción entre loci. Supergenes.

Tema 20.- SELECCION EN CARACTERES CUANTITATIVOS. Respuesta a la selección. Selección natural y artificial. Teorema fundamental de la selección natural. Respuestas asimétricas.

Tema 21.- TIPOS DE SELECCION. Selección estabilizadora. Selección direccional. Lastre de sustitución. Selección disruptiva. Efecto Ludwig. Selección sexual. Selección dependiente de la frecuencia. Selección en ambientes heterogéneos. Selección de grupo y selección familiar.

Tema 22.- DIFERENCIACION DE POBLACIONES. Efectos genéticos de la subdivisión en poblaciones pequeñas. Subdivisión y deriva genética. Efecto de la migración. Migración y deriva genética. Migración y selección. Aislamiento por distancia. Estructura de las poblaciones.

Tema 23.- ADAPTACION DE POBLACIONES. Distribuciones génicas estables. Superficies adaptativas. Máximos adaptativos. Optimización con valores adaptativos variables. Adaptación a corto y largo plazo. Valor adaptativo de la variabilidad genética.

Tema 24.- ESPECIACION. Razas, semiespecies y especies. Diferenciación geográfica. Especialización ecológica y radiación adaptativa. Mecanismos de aislamiento reproductivo: precigóticos y postcigóticos. Especiación geográfica, alopátrida lenta y rápida. Revolución genética. Especiación parapátrida, simpátrida y estasipátrida. Velocidad de evolución.

PRÁCTICAS

1.- Estructura genética de una población fragmentada: Utilización del "estadístico F" de Wright y medidas de distancia genética.

2.- Efecto del muestreo en poblaciones pequeñas: deriva genética y endogamia.

3.- Filogenia molecular: Construcción de árboles filogenéticos basados en polimorfismos de DNA.

4.- Genética cuantitativa: Estimación de la Heredabilidad en poblaciones humanas.
 
 

DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS:

Los contenidos del programa se desarrollan en clases teóricas y de problemas, que se imparten durante el segundo cuatrimestre en 4 horas por semana.

Los contenidos prácticos se desarrollan en sesiones de prácticas de gabinete y laboratorio, de unas cuatro horas de duración cada una, que se imparten a grupos de alumnos mas reducidos que los de teoría.
 
 

CRITERIOS DE EVALUACIÓN:

Examen escrito de los contenidos teóricos y trabajo de prácticas.

REQUISITOS RECOMENDADOS:

BIBLIOGRAFÍA GENERAL DE CONSULTA:

FALCONER, D.S. & MACKAY, T.F.C. 1996. Introduction to quantitative genetics. Longman.

FONTDEVILA, A. & MOYA, A. 1999. Introducción a la genética de poblaciones. Editorial Síntesis.

FUTUYMA, D.J. 1998. Evolutionary Biology. Sinauer Associates.

GOTELLI, N.J. 1995. A primer of ecology. Sinauer Associates.

HARTL, D.L. 1988. A primer of population genetics. Sinauer Associates.

HARTL, D.L.. & CLARK, A.G. 1997. Principles of population genetics. Sinauer Associates.