La presión evolutiva , presión selectiva o presión de selección es ejercida por factores que reducen o aumentan el éxito reproductivo en una porción de una población, impulsando la selección natural . [1] Es una descripción cuantitativa de la cantidad de cambio que ocurre en los procesos investigados por la biología evolutiva , pero el concepto formal a menudo se extiende a otras áreas de investigación.
En genética de poblaciones , la presión selectiva suele expresarse como un coeficiente de selección .
Se ha demostrado que poner un gen biosintetizador de aminoácidos como el gen HIS4 bajo presión selectiva de aminoácidos en levadura provoca una mejora de la expresión de genes adyacentes, lo que se debe a la co-regulación transcripcional de dos genes adyacentes en eucariotas . [2]
La resistencia a los medicamentos en las bacterias es un ejemplo de resultado de la selección natural . Cuando se utiliza un fármaco en una especie de bacteria, aquellas que no pueden resistir mueren y no producen descendencia, mientras que las que sobreviven potencialmente transmiten el gen de resistencia a la siguiente generación (transmisión genética vertical). El gen de resistencia también puede transmitirse a una bacteria a través de otra de diferente especie (transmisión genética horizontal). Debido a esto, la resistencia a los medicamentos aumenta con el paso de las generaciones. Por ejemplo, en los hospitales se crean entornos donde patógenos como C . difficile han desarrollado resistencia a los antibióticos. [3] La resistencia a los antibióticos empeora con el mal uso de los mismos. La resistencia a los antibióticos se fomenta cuando se usan antibióticos para tratar enfermedades no bacterianas y cuando los antibióticos no se usan durante el tiempo prescrito o en la dosis prescrita. [4] La resistencia a los antibióticos puede surgir de una variación genética permanente en una población o de mutaciones de novo en la población. Cualquiera de las vías podría conducir a la resistencia a los antibióticos, lo que puede ser una forma de rescate evolutivo . [ cita necesaria ]
Clostridium difficile , una especie de bacteria grampositiva que habita en el intestino de los mamíferos, es un ejemplo de un tipo de bacteria que es una de las principales causas de muerte por infecciones nosocomiales. [3]
Cuando las poblaciones simbióticas de flora intestinal se alteran (por ejemplo, por antibióticos ), uno se vuelve más vulnerable a los patógenos. La rápida evolución de la resistencia a los antibióticos ejerce una enorme presión selectiva sobre los alelos ventajosos de resistencia transmitidos a las generaciones futuras. La hipótesis de la Reina Roja muestra que la carrera armamentista evolutiva entre bacterias patógenas y humanos es una batalla constante por ventajas evolutivas para competir entre sí. La carrera armamentista evolutiva entre los factores de virulencia de las bacterias que evolucionan rápidamente y las prácticas de tratamiento de la medicina moderna requiere que los biólogos evolutivos comprendan los mecanismos de resistencia en estas bacterias patógenas, especialmente considerando el creciente número de pacientes hospitalizados infectados. Los factores de virulencia evolucionados representan una amenaza para los pacientes hospitalizados que están inmunocomprometidos debido a enfermedades o tratamientos con antibióticos. Los factores de virulencia son las características que las bacterias evolucionadas han desarrollado para aumentar la patogenicidad. Uno de los factores de virulencia de C . difficile lo que constituye en gran medida su resistencia a los antibióticos son sus toxinas: la enterotoxina TcdA y la citotoxina TcdB. [5] Las toxinas producen esporas que son difíciles de inactivar y eliminar del medio ambiente. Esto es especialmente cierto en hospitales donde la habitación de un paciente infectado puede contener esporas por hasta 20 semanas. [6] Por lo tanto, combatir la amenaza de la rápida propagación de las ICD depende de que las prácticas de saneamiento hospitalario eliminen las esporas del medio ambiente. Un estudio publicado en el American Journal of Gastroenterology encontró que para controlar la propagación de CDI el uso de guantes, la higiene de manos, los termómetros desechables y la desinfección del ambiente son prácticas necesarias en los centros de salud. [7] La virulencia de este patógeno es notable y puede requerir un cambio radical en los enfoques sanitarios utilizados en los hospitales para controlar los brotes de CDI. [ cita necesaria ]
El parásito de la malaria puede ejercer una presión selectiva sobre las poblaciones humanas. Esta presión ha llevado a la selección natural de eritrocitos que portan la mutación del gen de la hemoglobina falciforme ( Hb S), que causa la anemia falciforme , en áreas donde la malaria es un problema de salud importante, porque la condición otorga cierta resistencia a esta enfermedad infecciosa. [8]
Al igual que con el desarrollo de resistencia a los antibióticos en las bacterias, la resistencia a los pesticidas y herbicidas ha comenzado a aparecer con los productos químicos agrícolas de uso común . Por ejemplo:
La actividad humana puede provocar cambios no deseados en el medio ambiente. La actividad humana tendrá un posible efecto negativo sobre una determinada población, provocando que muchos individuos de dicha población mueran por no estar adaptados a esta nueva presión. Los individuos que estén mejor adaptados a esta nueva presión sobrevivirán y se reproducirán a un ritmo mayor que aquellos que estén en desventaja. Esto ocurre durante muchas generaciones hasta que la población en su conjunto se adapta mejor a la presión. [1] Se trata de selección natural en acción, pero la presión proviene de actividades realizadas por el hombre, como la construcción de carreteras o la caza. [10] Esto se ve en los siguientes ejemplos de golondrinas y alces. Sin embargo, no toda la actividad humana que provoca una presión evolutiva ocurre de forma involuntaria. Esto se demuestra en la domesticación de perros y la posterior cría selectiva que dio lugar a las distintas razas que se conocen hoy en día.
En áreas más pobladas (humanas) y con más tráfico, han aumentado los informes de serpientes de cascabel que no suenan. Este fenómeno se atribuye comúnmente a la presión selectiva de los humanos, que a menudo matan a las serpientes cuando las descubren. [11] Las serpientes que no cascabel tienen más probabilidades de pasar desapercibidas, por lo que sobreviven para reproducir crías que, como ellas, tienen menos probabilidades de hacer ruido. [ cita necesaria ]
Las poblaciones de golondrinas de Nebraska han mostrado cambios morfológicos en sus alas después de muchos años de vivir junto a las carreteras. [10] Al recopilar datos durante más de 30 años, los investigadores notaron una disminución en la envergadura de las poblaciones de golondrinas vivas, al tiempo que observaron una disminución en el número de golondrinas de acantilado muertas por los automóviles que pasaban. Las golondrinas de acantilado que murieron atropelladas por coches mostraban una envergadura mayor que la población en su conjunto. Se demostró que los efectos de confusión como el uso de la carretera, el tamaño del automóvil y el tamaño de la población no tienen ningún impacto en el estudio.
La presión evolutiva impuesta por los humanos también se observa en las poblaciones de alces . [12] Estos estudios no analizan las diferencias morfológicas, sino las diferencias de comportamiento. Se demostró que los alces machos más rápidos y móviles tenían más probabilidades de ser presa de los cazadores. Los cazadores crean un entorno en el que los animales más activos tienen más probabilidades de sucumbir a la depredación que los animales menos activos. [4] Las hembras de alce que sobrevivieron los últimos dos años disminuirían su actividad a medida que pasaba cada año, dejando más alces hembras tímidas que tenían más probabilidades de sobrevivir. [12] Las hembras de alce en un estudio separado también mostraron diferencias de comportamiento, y las hembras mayores mostraron el comportamiento tímido que uno esperaría de esta selección. [13]
Desde la domesticación de los perros , estos han evolucionado junto a los humanos debido a la presión de los humanos y del medio ambiente. [6] Esto comenzó cuando los humanos y los lobos compartían la misma área, con una presión para coexistir que finalmente condujo a su domesticación. La presión evolutiva de los humanos condujo a muchas razas diferentes que coincidían con las necesidades de la época, ya fuera para proteger el ganado o ayudar en la caza. [7] La caza y el pastoreo fueron algunas de las primeras razones por las que los humanos seleccionaron artificialmente rasgos que consideraban beneficiosos. [8] Esta cría selectiva no se detiene allí, sino que se extiende a los humanos que seleccionan ciertos rasgos que se consideran deseables en sus perros domesticados, como el tamaño y el color, incluso si no son necesariamente beneficiosos para el ser humano de una manera tangible. [9] Una consecuencia no deseada de esta selección es que los perros domesticados también tienden a tener enfermedades hereditarias dependiendo de la raza específica que abarquen. [14]
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)