Después de mi reciente publicación en este blog, me pidieron que les diera un poco más de contexto y explicara qué es la genética de poblaciones. Es un cuerpo de teoría que nos permite transformar el conocimiento sobre la genética de individuos, familias y linajes; conocimiento como la herencia Mendeliana de los alelos, y el enlace debido a la recombinación cromosómica, más la mutación y la selección natural; en el conocimiento estadístico sobre la genética de las poblaciones, como la diversidad de nucleótidos, la estructura de bloques de haplotipos, las distribuciones de frecuencias de alelos y las distribuciones de correlación o vinculación.

En general, la genética de poblaciones no está interesada en lo que los genes significan o hacen, solo en cómo se distribuyen en una población. Como tal, es una teoría sobre la microevolución en acción. No es una teoría sobre macroevolución, por ejemplo, cómo un nuevo diseño o plan corporal podría surgir de mutaciones aleatorias. Solo puede describir cosas como cuánto tardaría en producirse las mutaciones adecuadas (destripe: a menudo un tiempo muy largo), cuántas de ellas se extinguirían (destripe: la gran mayoría de ellas) y cuánto tardaría en producirse las mutaciones adecuadas para establecerse como regla genética (destripe: un tiempo increíblemente largo, incluso para algunos casos aparentemente triviales).

Por lo tanto, no se relaciona directamente con el diseño inteligente. Pero se ha vuelto importante para que los teóricos del DI [Diseño Inteligente] piensen en ello. La mayoría de los teóricos del DI creen que la evolución darwiniana no funcionaría, sin importar cuánto tiempo le dediques. Esto se debe a principios como No Free Lunch y Conservation of Information, y algunos tienen razones adicionales. Sin embargo, dado que aún no todos están convencidos de eso, algunos de nosotros creemos que es instructivo demostrar con más detalle por qué la macroevolución no funcionaría incluso en escalas de tiempo de millones de años. Creemos que la genética de poblaciones es una de esas áreas de la ciencia evolutiva que puede ser realmente rigurosa y válida, y creemos que en realidad fortalece nuestro caso contra el mecanismo darwinista como una fuerza creativa; muestra que la macroevolución, incluso si funcionó, tomaría mucho más tiempo de lo que la gente supone.

Por otro lado, la genética de poblaciones también se ha utilizado para construir argumentos contra varias hipótesis de diseño inteligente. Por ejemplo, si crees en un diseñador, es bastante natural creer que los humanos fueron creados especialmente, aunque no todos lo hacemos. Pero algunos han acusado que la distribución de la información genética en los genomas humanos modernos es incompatible con esa hipótesis. Si tienen razón, esto no refutaría el diseño inteligente. Pero es inesperado, así que queríamos investigarlo un poco más.

En términos más generales, muchos evolucionistas creen que, a pesar de nuestra evidencia contra el supuesto poder de la selección natural, debemos estar equivocados ya que hay evidencia de patrones microevolutivos compartidos entre especies muy diferentes como los humanos, los chimpancés y los gorilas. Estos incluyen cosas como presuntos RVE (retrovirus endógenos, que se cree que son cicatrices genéticas de infecciones virales), SNP [Polimorfismo de nucleótidos único] compartidos (supuestamente debidos a mutaciones aleatorias y ordenación incompleta del linaje) y synteny (un término en inglés que hace referencia a estructuras de cromosomas compartidos). Una vez más, nada de esto realmente probaría que DI está equivocado; existen varias teorías de DI que son compatibles con la descendencia común (evolución preprogramada, o un diseñador de «retoques» que agrega genes continuamente a una población en evolución); pero de nuevo parece un poco incongruente para la mayoría de las personas. Además, esta parece ser la razón principal por la cual las personas ignoran o no creen los sólidos argumentos que hacen los teóricos del DI; creen que la evidencia de microevolución entre especies es evidencia de macroevolución y, por lo tanto, evidencia de que la selección natural es potente. Si piensas detenidamente, realmente no es así, pero creen que sí, así que vamos a ver si la corriente principal no se ha equivocado allí también. La genética de la población es importante para comprender la distribución de algunos de estos patrones.

Aquí hay algunos conceptos importantes que debe conocer, sin ningún orden en particular:

Deriva Genética

La evolución es principalmente aleatoria. La mayoría de las personas piensa en la evolución como un proceso impulsado por la selección natural, que depura las mutaciones que ocurren continuamente y selecciona las más beneficiosas, mejorando gradualmente la calidad del organismo. Sin embargo, los biólogos se han dado cuenta de que la mayoría de las mutaciones son casi neutrales y que la transmisión de información genética es estadísticamente aleatoria: la frecuencia esperada de copias de un alelo en la siguiente generación es la misma, pero la varianza no es cero, por lo que fluctúa hacia arriba o hacia abajo durante muchas generaciones. Esto se llama deriva genética.

Una consecuencia importante es que debido a que las mutaciones comienzan en una sola copia, la mayoría de ellas fluctúan en el olvido con bastante rapidez. También significa que puede decir algo acerca de la edad de una mutación: si es muy frecuente en la población ahora, usted sabe que no apareció ayer (por supuesto, que asume que es una mutación, y no un polimorfismo diseñado primordialmente ) Otra consecuencia importante es que las mutaciones se pueden «arreglar» sin ninguna selección natural. Esto ocurre más rápido en poblaciones más pequeñas (porque las fluctuaciones son mayores proporcionalmente al tamaño de la población) y más lento en poblaciones grandes, pero al final el efecto es el mismo: la mayoría de las mutaciones que se fijan en una población son cambios aleatorios neutros.

Ligamiento

A los genes les gusta viajar con amigos. Esto se debe a que los genes están dispuestos en cromosomas lineales, un poco como un tren. Cuando se copia un cromosoma, los genes tienden a copiarse juntos. Esto significa que cualquier propiedad estadística estará correlacionada. La recombinación es un proceso que separa los genes. Imagine si dos trenes sentados uno al lado del otro pudieran intercambiar manojos de vagones de tren. Es más probable que los pasajeros de los vagones cercanos viajen más en el mismo tren que los que están más alejados. Esto es un ligamiento. Los vagones en sí serían bloques de haplotipos y los pasajeros en el mismo automóvil serían genes que están completamente vinculados. En teoría, las estadísticas predichas por este proceso también pueden decirnos algo sobre cuánto tiempo han estado funcionando los trenes y han estado evolucionando los cromosomas; las correlaciones bajas entre bloques de haplotipos cercanos se pueden explicar fácilmente si la población es antigua y grande, pero difícil de explicar de otra manera.

Tamaño efectivo de la población

En un modelo genético de población ideal, cada individuo tiene las mismas posibilidades de producir progenie, y en poblaciones sexuales, las mismas posibilidades de aparearse con cualquier otro individuo del otro sexo. Estas suposiciones hacen que las matemáticas sean más fáciles de resolver. Sin embargo, las poblaciones reales no son tan simples. Por ejemplo, si las langostas encuentran un buen campo de grano, o si las bacterias encuentran una mancha nutritiva de mugre, la población se expandirá exponencialmente. Pero tan pronto como se termine la comida, la población colapsará. Solo un número relativamente reducido de individuos sobrevivirá al colapso. En lo que respecta a la genética de poblaciones, la gran mayoría de esas personas nunca existió; no dejan descendientes y por lo tanto no hay rastro en el registro genético. Otros problemas son la distribución geográfica o el aislamiento: no todos pueden acercarse físicamente entre sí para aparearse. Otro problema son las relaciones monógamas (los hijos de la misma madre tienen el mismo padre), o incluso la cría tipo harem (muchos hijos de madres diferentes tienen el mismo padre). Afortunadamente, todas estas complicaciones pueden combinarse con un parámetro llamado tamaño de población efectivo. En la mayoría de los casos, es más pequeño que el tamaño real de la población, pero no siempre, por ejemplo, si el tamaño real de la población cambia radicalmente. Eso resulta ser importante.

Coalescencia

Este es quizás el más genial de todos si le gustan las matemáticas y los modelos. Es más fácil explicarlo con bacterias porque son (en su mayoría) no sexuales, en cuyo caso un padre puede tener varios hijos, pero un niño no puede tener múltiples padres. Esto significa que en el futuro, las ramas del linaje; uno se convierte en muchos. Sin embargo, en la práctica, generalmente tenemos datos en el presente y queremos averiguar qué pudo haber sucedido en el pasado. Esto significa que tenemos que razonar hacia atrás en el tiempo, y si revierte la bifurcación a tiempo, obtiene coalescencia o fusión: muchos se convierten en uno. Una consecuencia importante de la fusión es que cuanto más retrocede en el tiempo, el número de linajes que son ancestrales a la población actual decae de manera bastante radical. En algún momento, el número de linajes se reduce a uno, y en ese punto, es imposible saber si usted tenía una población de uno, o una población de millones. Esto también ocurre con los humanos, pero hay que observar genes individuales o «haplobloques», ya que cada uno de ellos puede tener un ancestro muy diferente (porque, visto hacia atrás en el tiempo, la recombinación los separa). Esto permite algunos métodos de simulación realmente agradables, como este publicado por la revista BIO-Complexity.

Algunos han afirmado que para los humanos la unión a uno (o primer coalescente) no ocurre durante más de un millón de años en el tiempo, cuestionando la idea tradicional de un origen humano de pareja única. Esta parece ser una pregunta importante para muchas personas y vale la pena verificarla. Un error que ya se ha identificado es que una sola pareja tendría cuatro alelos, produciendo hasta cuatro linajes genéticos (por gen o bloque), no uno. No hay ninguna razón por la cual estos deberían ser idénticos (por ejemplo, un diseñador podría querer diversidad). Un segundo error es que ninguno de los modelos prueba realmente un modelo como este (pareja única a miles de millones de personas) para ver qué sucede. Puede haber otras formas en que los modelos tienen fallas y es por eso que estamos investigando.


Crédito de la foto: Debivort [GFDL o CC-BY-SA-3.0], a través de Wikimedia Commons.

Artículo originalmente publicado en inglés por Andrew Jones