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 mediante un proceso evolutivo conocido como especiación . Toda la diversidad de especies modernas es producto de aislamientos genéticos y de la evolución. [ cita necesaria ]
La distribución actual de las diferencias genéticas y el aislamiento dentro y entre las poblaciones también está influenciada por procesos genéticos. La diversidad genética resultante dentro del rango de distribución de una especie frecuentemente está distribuida de manera desigual, y pueden ocurrir disparidades significativas cuando la dispersión y el aislamiento de la población son críticos para la supervivencia de la especie. [1]
La interrelación de la deriva genética , el flujo de genes 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 sumarse a estos ciclos y conducir a ejemplos de variedad hereditaria, como diferencias genéticas que causan aislamiento genético. [3] Las variaciones genéticas a menudo se distribuyen de manera desigual en la distribución geográfica de una especie, con diferencias entre las poblaciones en el centro geográfico y los extremos del área de distribución. [4]
En las poblaciones centrales se produce un flujo genético significativo, lo que da como resultado uniformidad genética. Por el contrario, en las poblaciones de la periferia del área de distribución se producen un flujo genético bajo, una deriva genética grave y condiciones de selección diversas, lo que mejora 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 necesaria ]
Se puede detectar una diversidad genética significativa hacia los límites del área de distribución de una especie, donde es más probable que la fragmentación y el aislamiento de la población afecten los procesos genéticos. La división regional se produce por una variedad de factores, incluidos procesos ambientales que cambian periódicamente 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 provocar cambios rápidos en la distribución de una especie, lo que lleva a una disminución de la población, segmentación y 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. Tal aislamiento puede conducir a la especiación , pero esto no está garantizado. Los aislados genéticos pueden formar nuevas especies de varias maneras:
Los aislamientos genéticos impulsados por humanos incluyen la cría restringida de perros o una comunidad que vive aislada de otras, como Tristan da Cunha o las Islas Pitcairn . Aislados genéticos humanos más significativos y menos aislados incluyen grupos de personas como los sardos o los finlandeses . [ cita necesaria ]
Es probable que el aislamiento genético, en combinación con la disminución de la calidad del hábitat y una densidad de población limitada, resulte en el colapso de una población y, en última instancia, en su extinción . [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 cambios climáticos geográficos particulares, pueden causar presiones que cambian drásticamente la composición genética de una especie, generando diferencias genéticas a través de diferentes procesos de selección [9] y conduciendo 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 una selección diversificada que opera en genomas completos, abarcando genes manifiestamente neutrales. Se pueden utilizar para predecir los efectos a largo plazo de los factores ambientales sobre la diversidad genética y el aislamiento. [11]
Un fuerte flujo de genes entre poblaciones puede ayudar a la adaptación local al introducir nuevas variaciones genéticas en los grupos de población, pero también puede impedir la adaptación al abrumar genes localmente beneficiosos. 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 de genes con la distancia geográfica. El flujo de genes también puede seguir patrones de aislamiento por hábitat, con tasas más altas de flujo de genes entre una forma cada vez más común. Además, el flujo de genes puede ser mayor en áreas diferentes. [12] Cuando el tamaño de la población es limitado y los individuos están sujetos a una fuerte selección, el flujo de genes puede aumentar el número de la población, incluso si los fenotipos que surgen generalmente no están adaptados. Esto puede conducir a aumentos en las diferencias genéticas que conducen al aislamiento, permitiendo que se establezcan nuevas adaptaciones. [13]
El flujo de genes entre poblaciones se considera clave en la evolución de las adaptaciones y la especiación locales. Es necesario evaluar la separación genética por distancia 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 un IBD (aislamiento por distancia) leve debido a los efectos homogeneizadores del flujo de genes, mientras que las especies estacionarias tienen un flujo de genes limitado, lo que permite aislar a casi todas las poblaciones. La uniformidad genética se logra a pequeñas escalas geográficas en los dispersores intermedios, mientras que la dispersión limitada aumenta la variabilidad genética a través de grandes distancias. [ cita necesaria ] También se cree que la EII aumenta con la disminución de la variedad de alimentos, poniendo a prueba la teoría de que la especialización promueve la especiación al afectar la subdivisión genética de la población. En los estudios de EII, 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 poblacional. La selección sexual inducida por pleiotrópicos entre individuos de estas poblaciones genéticamente diversas puede ser causada por características biológicas seleccionadas en cada hábitat. Estas condiciones podrían facilitar la especiación simpátrica. Por ejemplo, las transiciones exitosas de huéspedes en insectos fitófagos proporcionan evidencia convincente de la diversificación ecológica en la especiación simpátrica. [15]
La estructura genética de las especies en una isla aislada está influenciada por una variedad de variables ambientales, algunas especies están influenciadas por contornos únicos y otras están influenciadas por muchas especies. Las especies hermanas y los congenéricos tienen varios elementos que contribuyen al aislamiento dentro de las especies. [16] Los individuos de varios tipos de vegetación en una isla a menudo están conectados genéticamente, lo que demuestra que los factores ecológicos y climáticos tienen un papel en la determinación de las configuraciones del flujo de genes en una isla pequeña. [ cita necesaria ]
El vínculo entre las diferencias genéticas estadísticas y el tamaño de la población ha recibido escasa atención científica, aunque las poblaciones pequeñas tienen menos variación genética en los loci marcadores. Los investigadores han demostrado que en metapoblaciones fragmentadas más pequeñas, la variación genética tanto neutral como cuantificable se reduce, y tanto la deriva como el cambio de selección se amplifican. [17]
Las especies con enormes amplitudes ecológicas, en su conjunto, tienen mucha diversidad genética. Por otro lado, las especies más especializadas con pequeña amplitud y frecuencia ecológica tienen una diversidad genética mínima. Las depresiones endogámicas pueden representar la mayor amenaza para las especies con demandas de hábitat moderadas y una diversidad genética sustancial. [18]
En la mayoría de las situaciones, las especies altamente especializadas están restringidas a una pequeña porción del entorno accesible. [19] Esta especialización ecológica y, en consecuencia, la limitación geográfica de las poblaciones indígenas, suele ir acompañada de una reducción en el flujo de genes, lo que da como resultado poblaciones pequeñas y 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 aislados genéticos con antecedentes de una población fundadora pequeña, aislamiento a largo plazo y cuellos de botella poblacionales son recursos invaluables. Se intensifican los trastornos monogénicos, raros y específicos, y las familias con numerosos miembros enfermos se vuelven lo suficientemente comunes como para emplearlas en análisis de vinculación de identificación de locus. Además de eso, la mayoría de los casos son causados por la misma mutación, y los alelos enfermos exponen la vinculación del desequilibrio con marcadores moleculares a grandes distancias genéticas, lo que facilita el reconocimiento del locus de la enfermedad en pequeñas muestras de estudio con pocos individuos afectados mediante una búsqueda de similitud de un genotipo compartido. La presencia de un enlace en desequilibrio en los alelos de la enfermedad mejora el análisis del enlace y ayuda a determinar la posición precisa del locus de la enfermedad en la secuencia del genoma. [22]
Muchas especies se encuentran en algún lugar entre generalistas y especialistas en el rango generalista-especialista. Estas especies generalmente exhiben una especialización ambiental moderada, no siendo ni generalistas puras ni especialistas puros, lo que resulta en cambios fluidos que deben evaluarse al categorizar las especies. A pesar de su considerable especialización en el hábitat, las especies ambientalmente transicionales generalmente no exhiben la baja diversidad genética que se observa en los especialistas puros, sino que exhiben diferencias genéticas específicas de cada especie a escala con los generalistas. Por el contrario, estos taxones están clasificados como mucho más amenazados de lo que sugeriría su grado de especialización. Este escenario puede ser perjudicial en la progresión de la disminución de la población 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]