Un aislado genético es una población de organismos que tiene poca o ninguna mezcla genética con otros organismos de la misma especie debido al aislamiento geográfico u otros factores que impiden la reproducción . Los aislados genéticos forman nuevas especies a través de un proceso evolutivo conocido como especiación . Toda la diversidad de especies modernas es producto de los aislados genéticos y la evolución. [ cita requerida ]
La distribución actual de las diferencias genéticas y el aislamiento dentro y entre poblaciones también está influida por procesos genéticos. La diversidad genética resultante dentro del rango de distribución de una especie con frecuencia está distribuida de manera desigual, y pueden producirse disparidades significativas cuando la dispersión y el aislamiento de la población son críticos para la supervivencia de la especie. [1]
La interrelación entre la deriva genética , el flujo genético y la selección natural determina el nivel y la dispersión de las diferencias genéticas entre poblaciones y entre conjuntos de especies. [2] Los elementos geográficos y naturales también pueden contribuir a estos ciclos y dar lugar a ejemplos de variedad hereditaria, como las diferencias genéticas que causan aislamiento genético. [3] Las variaciones genéticas suelen estar distribuidas de forma desigual a lo largo de la distribución geográfica de una especie, con diferencias entre las poblaciones del centro geográfico y los extremos del rango. [4]
En las poblaciones centrales se produce un flujo genético significativo, lo que da lugar a una uniformidad genética. Por el contrario, en las poblaciones periféricas se produce un flujo genético bajo, una deriva genética grave y condiciones de selección diversas, lo que aumenta el aislamiento genético y la heterogeneidad entre las personas. [5] La diferenciación genética resultante del aislamiento genético se produce a medida que se acumulan con el tiempo alteraciones significativas en las variaciones genéticas, como fluctuaciones en las frecuencias alélicas . [ cita requerida ]
Se puede detectar una diversidad genética significativa hacia los límites de distribución de una especie, donde la fragmentación y el aislamiento de la población tienen más probabilidades de afectar los procesos genéticos. La división regional se produce por una variedad de factores, incluidos los procesos ambientales que cambian regularmente la distribución indígena de una especie. [6] Por ejemplo, los cambios ambientales causados por el hombre, como la deforestación y la degradación de la tierra, pueden dar lugar a cambios rápidos en la distribución de una especie, lo que lleva a la disminución de la población, la segmentación y el aislamiento regional. [7]
El aislamiento genético es una población de organismos que tiene poca o ninguna mezcla genética con otros organismos de la misma especie. Este aislamiento puede conducir a la especiación , pero esto no está garantizado. Los aislamientos genéticos pueden formar nuevas especies de varias maneras:
Los aislamientos genéticos provocados por el hombre incluyen la cría restringida de perros o una comunidad que vive aislada de los demás, como Tristán da Cunha o las Islas Pitcairn . Los aislamientos genéticos humanos más significativos y menos aislados incluyen grupos de personas como los sardos o los finlandeses . [ cita requerida ]
El aislamiento genético, en combinación con la disminución de la calidad del hábitat y una densidad de población limitada, probablemente resulte en el colapso de una población y su extinción final . [8] Se ha demostrado que la tasa de mutación aleatoria, la deriva, las altas tasas de endogamia, el flujo genético restringido y la extinción regional aumentan con el aislamiento. Las condiciones climáticas variables, como los cambios climáticos geográficos particulares, pueden causar presiones que cambien drásticamente la composición genética de una especie, lo que produce diferencias genéticas a través de diferentes procesos de selección [9] y conduce a un mayor aislamiento genético dentro de las poblaciones. [10]
Históricamente, la heterogeneidad ambiental se ha identificado como una fuente vital de variaciones y distinciones genéticas debido al aislamiento, y varios estudios han encontrado correlaciones entre diferencias genéticas neutrales, heterogeneidad ecológica y aislamiento genético. El aislamiento genético y las diferentes asociaciones en la heterogeneidad regional podrían citarse como evidencia de la selección diversificadora que opera a lo largo de genomas enteros, abarcando genes manifiestamente neutrales. Pueden usarse para predecir los efectos a largo plazo de los factores ambientales sobre la diversidad genética y el aislamiento. [11]
Un flujo genético intenso entre poblaciones puede favorecer la adaptación local al introducir nuevas variaciones genéticas en grupos poblacionales, pero también puede impedirla al abrumar a los genes beneficiosos a nivel local. El tamaño de la población, la diversidad genética y el medio ambiente pueden afectar el resultado. El aislamiento por distancia (IBD), en el que las tasas de crecimiento de la población y las cifras de inmigración son inversamente proporcionales a la distancia de la población, puede correlacionar los patrones de flujo genético con la distancia geográfica. El flujo genético también puede seguir patrones de aislamiento por hábitat, con tasas más altas de flujo genético entre una forma cada vez más común. Además, el flujo genético puede ser mayor en áreas disímiles. [12] Cuando el tamaño de la población es limitado y los individuos están sujetos a una fuerte selección, el flujo genético puede aumentar las cifras de la población, incluso si los fenotipos que surgen están generalmente mal adaptados. Esto puede conducir a aumentos en las diferencias genéticas que conducen al aislamiento, lo que permite que se afiancen nuevas adaptaciones. [13]
El flujo genético entre poblaciones se considera clave para la evolución de las adaptaciones locales y la especiación. La evaluación de la separación genética por distancia es necesaria para determinar los impactos de la capacidad de dispersión y la amplitud de los alimentos en la estructura genética de la población. Los dispersores fuertes tienen una IBD leve (aislamiento por distancia) debido a los efectos homogeneizadores del flujo genético, mientras que las especies estacionarias tienen un flujo genético limitado, lo que permite que casi todas las poblaciones se aíslen. La uniformidad genética se logra a pequeñas escalas geográficas en los dispersores intermedios, mientras que la dispersión limitada aumenta la variabilidad genética a lo largo de grandes distancias. [ cita requerida ] También se cree que la IBD aumenta con la disminución de la amplitud de los alimentos, lo que pone a prueba la teoría de que la especialización promueve la especiación al afectar la subdivisión genética de la población. En los estudios de la IBD, el número de personas es más esencial que el número de alelos múltiples por locus. [ 14 ]
La adaptación a diversas posiciones y condiciones climáticas podría ser una fuente importante de diferencias genéticas y aislamiento de poblaciones. La selección sexual inducida por pleiotrópicos entre individuos de estas poblaciones genéticamente diversas puede ser causada por características biológicas seleccionadas en cada hábitat. Tales condiciones podrían facilitar la especiación simpátrica. Por ejemplo, las transiciones exitosas de hospedador en insectos fitófagos proporcionan evidencia convincente de la diversificación ecológica en la especiación simpátrica. [15]
La estructura genética de las especies de una isla aislada está influida por una serie de variables ambientales; algunas especies se ven influidas por contornos únicos y otras por muchas especies. Las especies hermanas y congéneres tienen varios elementos que contribuyen al aislamiento dentro de las especies. [16] Los individuos de varios tipos de vegetación de una isla suelen estar conectados genéticamente, lo que demuestra que los factores ecológicos y climáticos tienen un papel en la determinación de las configuraciones del flujo genético en una isla pequeña. [ cita requerida ]
El vínculo entre las diferencias genéticas estadísticas y el tamaño de la población ha recibido escasa atención científica, a pesar de que las poblaciones pequeñas tienen menos variación genética en los loci marcadores. Los investigadores han demostrado que en metapoblaciones fragmentadas más pequeñas, tanto la variación genética neutral como la cuantificable se reducen, y tanto la deriva como el cambio selectivo se amplifican. [17]
Las especies con amplitudes ecológicas enormes, en general, tienen una gran diversidad genética. Por otro lado, las especies más especializadas con amplitudes y frecuencias ecológicas pequeñas tienen una diversidad genética mínima. Las depresiones endogámicas pueden representar la mayor amenaza para las especies con demandas moderadas de hábitat y una diversidad genética sustancial. [18]
En la mayoría de las situaciones, las especies altamente especializadas se ven confinadas a una pequeña porción del entorno accesible. [19] Esta especialización ecológica, y en consecuencia la restricción geográfica de las poblaciones indígenas, suele ir acompañada de una reducción del flujo genético, lo que da lugar a poblaciones pequeñas y a una diferenciación genética. Como resultado, debido al aislamiento genético, dichas especies sólo pueden sobrevivir si se adaptan a un aislamiento genético mínimo. [20] [21]
En la búsqueda de genes letales, los aislamientos genéticos con antecedentes de una pequeña población fundadora, aislamiento a largo plazo y cuellos de botella poblacionales son recursos invaluables. Se potencian trastornos monogénicos raros específicos y las familias con numerosos miembros enfermos se vuelven lo suficientemente comunes como para ser empleadas en análisis de ligamiento de identificación de locus. Además de eso, la mayoría de los casos son causados por la misma mutación y los alelos enfermos exponen el ligamiento de desequilibrio con marcadores moleculares en grandes distancias genéticas, lo que hace que el reconocimiento del locus de la enfermedad sea más fácil en muestras de estudio pequeñas con pocos individuos afectados mediante una búsqueda de similitud para un genotipo compartido. La presencia de ligamiento de desequilibrio en los alelos de la enfermedad mejora el análisis de ligamiento y ayuda a determinar la posición precisa del locus de la enfermedad en la secuencia del genoma. [22]
Muchas especies se encuentran en algún punto intermedio entre generalistas y especialistas en el rango generalista-especialista. Dichas especies generalmente muestran una especialización ambiental moderada, no siendo ni generalistas puros ni especialistas puros, lo que resulta en cambios fluidos que deben evaluarse al categorizar a las especies. A pesar de su considerable especialización del hábitat, las especies en transición ambiental generalmente no muestran la baja diversidad genética observada en especialistas puros, sino que muestran diferencias genéticas específicas de la especie en la escala de los generalistas. Por el contrario, estos taxones se clasifican como mucho más amenazados de lo que su grado de especialización sugeriría. Este escenario puede ser perjudicial para la progresión del declive poblacional y puede ser uno de los promotores de la extinción en este caso, debido a la inestabilidad genómica de las poblaciones y la agregación impredecible de genes perjudiciales. [23]