Variación y herencia

En un estudio con personas de Jordania, el 26.1 por ciento de los genes del grupo sanguíneo ABO llevaba el alelo A; un cambio en un número así es lo que los biólogos llaman evolución.

La selección natural solo puede actuar sobre las diferencias entre individuos, y solo sobre las que se heredan. Un niño que crece alto porque come bien no tendrá por eso hijos más altos. Un músculo desarrollado en el gimnasio tampoco pasa a la siguiente generación. Darwin y Wallace sabían que mucha variación se heredaba, pero ninguno sabía cómo. La respuesta ya estaba publicada: Gregor Mendel dio a conocer sus experimentos con chícharos en 1866, pocos años después de El origen, pero casi nadie los leyó hasta 1900. Hacia la década de 1940, los biólogos habían unido la genética de Mendel con la selección de Darwin, una combinación conocida como síntesis moderna.

De dónde sale la nueva variación

Hay dos fuentes principales. La mutación, un cambio en el ADN, es la única fuente de alelos totalmente nuevos. Una mutación puede reducir la probabilidad de que un organismo sobreviva o se reproduzca, aumentarla o no cambiar nada; este último tipo se llama neutra, y muchas mutaciones lo son. La reproducción sexual es la segunda fuente. No crea alelos nuevos, pero cada óvulo y cada espermatozoide llevan una mezcla distinta de los alelos del progenitor, así que cada cría recibe una combinación nueva. En los animales hay una condición: una mutación en una célula de la piel o del hígado se queda en ese cuerpo. Solo los cambios en las células que forman óvulos o espermatozoides pueden llegar a la siguiente generación.

El laboratorio de abajo empieza con 100 escarabajos inventados, todos del tono intermedio, y con aves a las que no les importa el color (presión de selección 0). Presiona Siguiente generación unas cuantas veces. La mutación produce algunos escarabajos más claros y más oscuros, y sin selección su proporción sube y baja al azar de una generación a otra. Luego aumenta la presión de selección y verás cómo las barras empiezan a inclinarse hacia el color de la corteza.

Contar alelos en una población

La genética de poblaciones estudia una población entera en lugar de una sola familia. La frecuencia alélica es la proporción de todas las copias de un gen en la población que corresponden a un alelo concreto. OpenStax da un ejemplo real: un estudio en Jordania encontró los alelos del grupo sanguíneo ABO en 26.1 por ciento para A, 13.4 por ciento para B y 60.5 por ciento para O, que suman 100 por ciento. En genética de poblaciones, evolución significa un cambio en las frecuencias alélicas a lo largo de las generaciones. La selección natural es una de las formas en que esto ocurre. Otra es la deriva genética, un cambio puramente al azar, que es más fuerte en poblaciones pequeñas. Cuando unos pocos individuos fundan una población nueva, por ejemplo en una isla, sus alelos pueden no coincidir con los de la población original; este caso especial se llama efecto fundador.

Una población que no cambia

A comienzos de los años 1900, el matemático Godfrey Hardy y el médico Wilhelm Weinberg describieron cómo es una población cuando nada la está cambiando. Llamemos p a la frecuencia de un alelo y q a la del otro, de modo que p + q = 1. Si las parejas se forman al azar, los genotipos resultan en p² para el homocigoto dominante, 2pq para los heterocigotos y q² para el homocigoto recesivo, y p² + 2pq + q² = 1. El modelo supone una población enorme sin mutación, sin migración y sin selección. Ninguna población real cumple esas condiciones, y justamente de eso se trata: si los recuentos en el campo no coinciden con la predicción, algo está actuando sobre la población. En el ejemplo de OpenStax, una población de 500 plantas tiene p = 0.8 para el violeta V y q = 0.2 para el blanco v. El modelo predice 0.64 × 500 = 320 plantas VV, 0.32 × 500 = 160 Vv y 0.04 × 500 = 20 vv.

Las poblaciones que cambian rápido hacen que esto sea útil en la práctica. Los virus de la gripe se copian con rapidez y mutan a menudo, así que las cepas en circulación cambian de un año a otro. Cada año, los científicos estudian cómo han ido cambiando las cepas y eligen las que se incluirán en la siguiente vacuna; por eso la vacuna contra la gripe del año pasado puede no proteger bien este año.