Mutación, selección natural y herencia
En un cultivo de papa de Boyacá, el agricultor fumiga una y otra vez contra un insecto. Los primeros años funciona muy bien. Después de varias temporadas, casi todos los insectos que quedan sobreviven al producto. ¿El insecticida «enseñó» a los insectos a resistir? ¿De dónde salió esa resistencia? En esta página lo descubres uniendo tres ideas: mutación, herencia y selección natural.
La mutación: fuente de variantes
Una mutación es un cambio en la secuencia del ADN de un organismo. Ya viste el mecanismo molecular en la replicación y en los tipos de mutación; aquí nos importa su consecuencia para las poblaciones.
Una mutación crea un alelo nuevo, es decir, una versión distinta de un gen. Por eso es la fuente original de variabilidad genética: sin mutaciones, todos los individuos tendrían exactamente los mismos alelos y no habría con qué «elegir». La reproducción sexual mezcla alelos que ya existen, pero solo la mutación fabrica alelos nuevos.
Las mutaciones ocurren al azar: no aparecen porque el organismo las «necesite». Por ejemplo, la radiación UV de la alta montaña (en Bogotá, a 2.600 m s.n.m., llega más intensa que a nivel del mar) puede dañar el ADN de la piel, pero no dirige el daño hacia ningún cambio útil.
Define con tus propias palabras qué es una mutación y explica por qué se considera una de las fuentes de variabilidad genética en una población. Menciona al menos un…
Define con tus propias palabras qué es una mutación y explica por qué se considera una de las fuentes de variabilidad genética en una población. Menciona al menos un ejemplo de agente que pueda causarla.
Efectos de una mutación
No todas las mutaciones afectan igual. Su efecto depende del ambiente en que vive el organismo y de qué parte del ADN cambió.
| Efecto | Qué ocurre | Ejemplo |
|---|---|---|
| Perjudicial | Reduce la supervivencia o la reproducción | Mutación que deja sin función una enzima esencial |
| Neutra | No cambia la supervivencia ni la reproducción | Cambio en una zona del ADN que no codifica, o que no altera la proteína |
| Beneficiosa | Aumenta la supervivencia o la reproducción en ese ambiente | Alelo de un insecto que le da resistencia a un insecticida |
Las más frecuentes son las neutras y las perjudiciales; las beneficiosas son raras, pero son las que la selección natural puede favorecer.
Mutaciones silenciosas
El código genético es redundante (degenerado): varios codones distintos codifican el mismo aminoácido. Por ejemplo, GAA y GAG codifican ambos ácido glutámico. Si una mutación cambia GAA por GAG, la proteína queda idéntica. Esta se llama mutación silenciosa. Como el fenotipo no cambia, la selección natural no puede «verla»: actúa sobre los fenotipos, no directamente sobre el ADN.
Un compañero de once afirma: «Las mutaciones siempre son perjudiciales para el organismo que las tiene». Indica si estás de acuerdo o no, y justifica tu respuesta…
Un compañero de once afirma: «Las mutaciones siempre son perjudiciales para el organismo que las tiene». Indica si estás de acuerdo o no, y justifica tu respuesta nombrando los tres posibles efectos de una mutación (perjudicial, neutra o beneficiosa).
Una secuencia de ADN codifica una proteína. Una mutación cambia una sola base nitrogenada, pero el aminoácido que se produce sigue siendo el mismo, porque el código…
Una secuencia de ADN codifica una proteína. Una mutación cambia una sola base nitrogenada, pero el aminoácido que se produce sigue siendo el mismo, porque el código genético es redundante. Explica cómo es posible esto, qué nombre recibe este tipo de mutación y por qué la selección natural no la «ve» en el fenotipo.
Mutación somática y germinal: ¿se hereda?
Dónde ocurre la mutación decide si pasa a los hijos.
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Mutación somática: ocurre en una célula del cuerpo (piel, hígado…). Afecta a esa persona y a las células que descienden de la célula mutada, pero no se transmite a los hijos.
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Mutación germinal: ocurre en una célula que forma gametos (óvulos o espermatozoides). Si ese gameto participa en la fecundación, la mutación pasa al hijo y aparece en todas sus células.
Por eso solo las mutaciones germinales tienen importancia evolutiva: la evolución es un cambio de las poblaciones a lo largo de generaciones, y eso exige que el cambio sea hereditario.
Una mutación ocurre en una célula de la piel de una persona por exposición excesiva a la radiación ultravioleta en una ciudad de alta montaña como Bogotá. Otra mutación…
Una mutación ocurre en una célula de la piel de una persona por exposición excesiva a la radiación ultravioleta en una ciudad de alta montaña como Bogotá. Otra mutación ocurre en un óvulo durante su formación. Explica cuál de las dos puede transmitirse a los hijos y cuál no, y por qué solo una de ellas puede tener importancia evolutiva.
La selección natural paso a paso
Charles Darwin y Alfred Wallace explicaron cómo cambian las poblaciones. La selección natural necesita cuatro condiciones:
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Variación hereditaria: los individuos de la población difieren en algún rasgo y esa diferencia se hereda (viene de los alelos).
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Presión ambiental: el ambiente impone limitaciones, como escasez de alimento, depredadores, enfermedades o un insecticida.
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Supervivencia y reproducción diferencial: los individuos con rasgos más favorables en ese ambiente sobreviven más y dejan más descendientes.
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Cambio en la población: de generación en generación aumenta la frecuencia de los alelos favorables.
Ordena de manera lógica los siguientes pasos de la selección natural y explica brevemente cada uno: (a) los individuos con rasgos favorables dejan más descendientes, (b)…
Ordena de manera lógica los siguientes pasos de la selección natural y explica brevemente cada uno: (a) los individuos con rasgos favorables dejan más descendientes, (b) existe variación hereditaria en la población, (c) el ambiente impone presiones como escasez de alimento o depredadores, (d) con las generaciones aumenta la frecuencia del rasgo favorable.
Cambio de frecuencias en una población
Volvamos al cultivo de papa. Antes de fumigar, un alelo de resistencia es muy raro: por ejemplo, 1 de cada 1.000 insectos lo lleva. Es resultado de una mutación al azar.
Al aplicar el insecticida, mueren casi todos los sensibles, pero los resistentes sobreviven y se reproducen. Sus hijos heredan el alelo. Tras varias aplicaciones, la frecuencia del alelo sube:
| Aplicación | Frecuencia del alelo de resistencia |
|---|---|
| 0 (antes) | 0,1 % |
| 1 | 2 % |
| 2 | 30 % |
| 3 | 85 % |
El insecticida no crea la resistencia: solo cambia quién deja más descendientes. Si el alelo no existiera en la población, el insecticida simplemente la mataría o la haría caer.
Ratones en dos ambientes
Piensa en ratones con un gen de color de pelaje con alelos para pelo oscuro y pelo claro, y depredadores que cazan con la vista.
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Roca volcánica oscura: los claros se ven más, los cazan más; sube la frecuencia del alelo oscuro.
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Arena clara: pasa lo contrario; sube la frecuencia del alelo claro.
Es la misma población original, el mismo gen y las mismas variantes, pero el ambiente decide qué alelo se vuelve más común. Ningún ratón cambia de color: lo que cambia es la proporción de ratones oscuros y claros generación tras generación.
En una población de insectos que vive en un cultivo de papa, aparece por mutación un alelo que da resistencia a un insecticida. Antes de aplicar el producto, el alelo es…
En una población de insectos que vive en un cultivo de papa, aparece por mutación un alelo que da resistencia a un insecticida. Antes de aplicar el producto, el alelo es muy poco frecuente. Describe qué ocurre con su frecuencia después de varias aplicaciones y explica por qué el insecticida no «crea» la resistencia, sino que actúa como presión de selección.
Una población de ratones vive en dos zonas: una de roca volcánica oscura y otra de arena clara. Hay ratones de pelaje oscuro y de pelaje claro, y el color depende de un…
Una población de ratones vive en dos zonas: una de roca volcánica oscura y otra de arena clara. Hay ratones de pelaje oscuro y de pelaje claro, y el color depende de un gen con variantes hereditarias. Los depredadores cazan por la vista. Argumenta cómo cambiarán las frecuencias de los alelos en cada zona, relacionando el ADN, el fenotipo, el ambiente y la herencia. Explica también por qué ningún ratón individual cambia de color «para adaptarse».
Variabilidad, ambiente cambiante y extinción
Samuel piensa que si un rasgo es muy ventajoso, la selección lo fija y la variabilidad deja de importar. Veamos por qué es un error.
1. La mutación nunca se detiene. Aunque un alelo se haya vuelto muy común, siguen apareciendo mutaciones nuevas en cada generación. Son la reserva de variantes para el futuro.
2. Lo ventajoso depende del ambiente. El alelo favorecido hoy puede ser perjudicial mañana: si cambia el clima, llega un depredador nuevo, un patógeno o un fungicida distinto. Una población con muchas variantes tiene más probabilidad de que alguna le sirva en el nuevo ambiente.
3. Poca variabilidad = vulnerabilidad. Si todos los individuos son casi genéticamente iguales, una sola enfermedad o un cambio brusco puede afectar a todos por igual y la población puede extinguirse. Pasa con cultivos de una sola variedad o con especies amenazadas reducidas a pocos individuos, como algunas poblaciones de fauna silvestre aisladas por la deforestación.
| Población | Variabilidad | Ante un ambiente que cambia bruscamente |
|---|---|---|
| A | Alta (muchos alelos) | Es probable que algunos individuos sobrevivan y repueblen |
| B | Muy baja (casi idénticos) | Puede morir casi toda, con riesgo de extinción |
Vuelve al principio: el insecticida no enseñó nada a los insectos. La resistencia ya existía en unos pocos por una mutación al azar; el producto eliminó a los sensibles y los resistentes dejaron la descendencia, así que el alelo se volvió común.
Samuel sostiene que «si un rasgo es muy ventajoso, la selección natural lo fijará en toda la población en pocas generaciones, y entonces la variabilidad dejará de…
Samuel sostiene que «si un rasgo es muy ventajoso, la selección natural lo fijará en toda la población en pocas generaciones, y entonces la variabilidad dejará de importar». Analiza esta afirmación: discute qué papel tiene la mutación como fuente continua de variantes, qué pasaría si el ambiente cambiara de forma brusca y por qué una población con poca variabilidad genética es más vulnerable a la extinción.