El efecto de autostop genético , también llamado arrastre genético o efecto de autostop , [1] es cuando un alelo cambia de frecuencia no porque él mismo esté bajo selección natural , sino porque está cerca de otro gen que está experimentando un barrido selectivo y que está en la misma cadena de ADN . Cuando un gen pasa por un barrido selectivo, cualquier otro polimorfismo cercano que esté en desequilibrio de ligamiento tenderá a cambiar también sus frecuencias alélicas . [2] Los barridos selectivos ocurren cuando mutaciones recién aparecidas (y por lo tanto todavía raras) son ventajosas y aumentan en frecuencia. Los alelos neutros o incluso ligeramente deletéreos que están cerca en el cromosoma "hacen autostop" junto con el barrido. Por el contrario, los efectos sobre un locus neutro debido al desequilibrio de ligamiento con mutaciones deletéreas recién aparecidas se denominan selección de fondo . Tanto el autostop genético como la selección de fondo son fuerzas evolutivas estocásticas (aleatorias), como la deriva genética . [3]
El término autostop fue acuñado en 1974 por Maynard Smith y John Haigh. [1] Posteriormente, el fenómeno fue estudiado por John H. Gillespie y otros. [4]
El autoestopismo se produce cuando un polimorfismo está en desequilibrio de ligamiento con un segundo locus que está experimentando un barrido selectivo. El alelo que está vinculado a la adaptación aumentará en frecuencia, en algunos casos hasta que se fija en la población. El otro alelo, que está vinculado a la versión no ventajosa, disminuirá en frecuencia, en algunos casos hasta la extinción . [5] [6] En general, el autoestopismo reduce la cantidad de variación genética. Una mutación autoestopista (o mutación pasajera en biología del cáncer) puede ser en sí misma neutral, ventajosa o perjudicial. [7]
La recombinación puede interrumpir el proceso de autostop genético, finalizándolo antes de que el alelo neutro o deletéreo que realiza el autostop se fije o se extinga. [6] Cuanto más cerca esté un polimorfismo de autostop del gen que se está seleccionando, menos posibilidades hay de que se produzca una recombinación. Esto conduce a una reducción de la variación genética cerca de un barrido selectivo que está más cerca del sitio seleccionado. [8] Este patrón es útil para utilizar datos de población para detectar barridos selectivos y, por lo tanto, para detectar qué genes han estado bajo selección muy recientemente.
Tanto la deriva genética como el reclutamiento genético son procesos evolutivos aleatorios, es decir, actúan de forma estocástica y de una manera que no está correlacionada con la selección en el gen en cuestión. La deriva es el cambio en la frecuencia de un alelo en una población debido al muestreo aleatorio en cada generación. [9] El reclutamiento es el cambio en la frecuencia de un alelo debido a la aleatoriedad de con qué otros alelos no neutrales se encuentra asociado .
Suponiendo que la deriva genética es la única fuerza evolutiva que actúa sobre un alelo, después de una generación en muchas poblaciones idealizadas replicadas , cada una de tamaño N, cada una comenzando con frecuencias alélicas de p y q, la varianza recién agregada en la frecuencia alélica en esas poblaciones (es decir, el grado de aleatoriedad del resultado) es . [3] Esta ecuación muestra que el efecto de la deriva genética depende en gran medida del tamaño de la población, definido como el número real de individuos en una población idealizada . El borrador genético da como resultado un comportamiento similar a la ecuación anterior, pero con un tamaño de población efectivo que puede no tener relación con el número real de individuos en la población. [3] En cambio, el tamaño de población efectivo puede depender de factores como la tasa de recombinación y la frecuencia y fuerza de las mutaciones beneficiosas. El aumento de la varianza entre poblaciones replicadas debido a la deriva es independiente, mientras que con el borrador está autocorrelacionada, es decir, si una frecuencia alélica aumenta debido a la deriva genética, eso no contiene información sobre la próxima generación, mientras que si aumenta debido al borrador genético, es más probable que aumente que disminuya en la próxima generación. [9] El borrador genético genera un espectro de frecuencias de alelos diferente al de la deriva genética. [10]
El cromosoma Y no sufre recombinación , lo que lo hace especialmente propenso a la fijación de mutaciones deletéreas mediante autoestopismo. Esto se ha propuesto como explicación de por qué hay tan pocos genes funcionales en el cromosoma Y. [11]
El autostop es necesario para que la evolución de tasas de mutación más altas se vea favorecida por la selección natural en la capacidad evolutiva . Un mutador hipotético M aumenta la tasa de mutación general en el área que lo rodea. Debido al aumento de la tasa de mutación, el alelo A cercano puede mutarse en un alelo nuevo y ventajoso, A*
--M------A-- -> --M------A*--
El individuo en el que se encuentra este cromosoma tendrá ahora una ventaja selectiva sobre otros individuos de esta especie, por lo que el alelo A* se propagará a través de la población mediante los procesos normales de selección natural . M, debido a su proximidad a A*, será arrastrado a la población general. Este proceso solo funciona cuando M está muy cerca del alelo que ha mutado. Una mayor distancia aumentaría la probabilidad de que la recombinación separe a M de A*, dejando a M solo con cualquier mutación deletérea que pueda haber causado. Por esta razón, se espera generalmente que la evolución de mutadores ocurra en gran medida en especies asexuales donde la recombinación no puede alterar el desequilibrio de ligamiento. [12]
La teoría neutral de la evolución molecular supone que la mayoría de las nuevas mutaciones son perjudiciales (y rápidamente eliminadas por la selección) o neutrales, y muy pocas son adaptativas. También supone que el comportamiento de las frecuencias de alelos neutrales puede describirse mediante las matemáticas de la deriva genética. Por lo tanto, el autostop genético se ha visto como un desafío importante para la teoría neutral y una explicación de por qué las versiones de la prueba de McDonald-Kreitman para todo el genoma parecen indicar que una alta proporción de mutaciones se vuelven fijas por razones relacionadas con la selección. [13]
