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2° bach · Ciencia y Tecnología
Análisis de biodiversidad · Estimación y agrupamiento de la biodiversidad

Frecuencias genotípicas y alélicas en una población

En una finca de café de Chalatenango, un técnico observa que algunas aves tienen el plumaje claro y otras oscuro. Quiere saber qué tan común es cada alelo del gen que controla el color. ¿Cómo se convierte un conteo de aves en un número que describa a toda la población? Eso es lo que aprenderás acá.

Genotipos y frecuencias genotípicas

Una población es un grupo de individuos de la misma especie que viven en un lugar y se reproducen entre sí. Para un gen con dos alelos, $A$ (dominante) y $a$ (recesivo), cada individuo tiene uno de tres genotipos: $AA$, $Aa$ o $aa$.

Para describir la población contamos cuántos individuos hay de cada genotipo y los dividimos entre el total $N$. Cada resultado es una frecuencia genotípica.

¿Por qué suman 1? Porque repartimos a los $N$ individuos en tres grupos sin que sobre ni falte nadie. Una frecuencia también puede escribirse como porcentaje: $0.25$ equivale a $25\,\%$.

Barra que representa a toda la población dividida en tres partes: D, H y R, que suman 1. D (AA) H (Aa) R (aa) D + H + R = 1 (toda la población)
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En una población de 200 mariposas de un bosque de Montecristo se contaron 80 individuos con genotipo $AA$, 80 con genotipo $Aa$ y 40 con genotipo $aa$. Calculá las…

En una población de 200 mariposas de un bosque de Montecristo se contaron 80 individuos con genotipo $AA$, 80 con genotipo $Aa$ y 40 con genotipo $aa$. Calculá las frecuencias genotípicas $D$ (para $AA$), $H$ (para $Aa$) y $R$ (para $aa$) de esta población, y comprobá que su suma es 1.

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En una colonia de 250 zancudos de laboratorio, 90 individuos son homocigotos dominantes ($RR$), 100 son heterocigotos ($Rr$) y el resto son homocigotos recesivos ($rr$).…

En una colonia de 250 zancudos de laboratorio, 90 individuos son homocigotos dominantes ($RR$), 100 son heterocigotos ($Rr$) y el resto son homocigotos recesivos ($rr$). Calculá $D$, $H$, $R$, $p$ y $q$, y explicá por qué el número total de alelos del gen en la colonia es el doble del número de individuos.

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Frecuencias alélicas p y q

La frecuencia alélica dice qué proporción de todas las copias del gen corresponde a cada alelo. Se usan dos símbolos:

  • $p$: frecuencia del alelo dominante $A$.

  • $q$: frecuencia del alelo recesivo $a$.

Como solo hay dos alelos, todas las copias son de uno u otro:

$$p + q = 1$$

Si conocés una de ellas, la otra sale restando: $q = 1 - p$.

Un individuo diploide tiene dos copias de cada gen, así que una población de $N$ individuos tiene $2N$ copias. Un $AA$ aporta 2 alelos $A$; un $Aa$ aporta 1 $A$ y 1 $a$; un $aa$ aporta 2 alelos $a$.

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Explicá con tus palabras qué representan la frecuencia alélica $p$ y la frecuencia alélica $q$ en una población con un gen de dos alelos, $A$ y $a$. Indicá además qué…

Explicá con tus palabras qué representan la frecuencia alélica $p$ y la frecuencia alélica $q$ en una población con un gen de dos alelos, $A$ y $a$. Indicá además qué relación matemática cumplen $p$ y $q$ entre sí.

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En una población de frijol de una parcela de Chalatenango, el alelo $A$ tiene una frecuencia $p = 0.7$. Calculá la frecuencia $q$ del alelo $a$ y escribí qué porcentaje…

En una población de frijol de una parcela de Chalatenango, el alelo $A$ tiene una frecuencia $p = 0.7$. Calculá la frecuencia $q$ del alelo $a$ y escribí qué porcentaje de los alelos de la población corresponde a cada uno.

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De las frecuencias genotípicas a las alélicas

Contemos alelos en una población de $N$ individuos. Los alelos $A$ son $2\,n(AA) + n(Aa)$ y el total es $2N$. Dividiendo:

$$p = \frac{2\,n(AA) + n(Aa)}{2N} = D + \frac{H}{2} \qquad q = R + \frac{H}{2}$$

El porqué es sencillo: cada homocigoto aporta solo un tipo de alelo, pero cada heterocigoto aporta la mitad de sus alelos a cada tipo, por eso entra $H/2$.

También se puede ir al revés. Con $D = 0.36$, $H = 0.48$ y $R = 0.16$ en 1,000 tortugas: $p = 0.36 + 0.24 = 0.60$, $q = 0.16 + 0.24 = 0.40$. Los individuos de cada genotipo son $N \cdot D = 360$, $N \cdot H = 480$ y $N \cdot R = 160$. Las copias de $a$ son $q \cdot 2N = 0.40 \cdot 2000 = 800$.

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Un grupo de estudiantes de un instituto nacional de Santa Ana estudia una población de 500 plantas de maíz con un gen de dos alelos, $B$ y $b$. Encontraron 200 plantas…

Un grupo de estudiantes de un instituto nacional de Santa Ana estudia una población de 500 plantas de maíz con un gen de dos alelos, $B$ y $b$. Encontraron 200 plantas $BB$, 200 plantas $Bb$ y 100 plantas $bb$.

  1. a) Calculá las frecuencias genotípicas $D$, $H$ y $R$.
  1. b) Calculá las frecuencias alélicas $p$ (de $B$) y $q$ (de $b$) a partir de las frecuencias genotípicas.
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En una población de 1,000 tortugas marinas de la bahía de Jiquilisco se analizó un gen con alelos $T$ y $t$. Las frecuencias genotípicas fueron $D = 0.36$, $H = 0.48$ y…

En una población de 1,000 tortugas marinas de la bahía de Jiquilisco se analizó un gen con alelos $T$ y $t$. Las frecuencias genotípicas fueron $D = 0.36$, $H = 0.48$ y $R = 0.16$.

  1. a) Calculá $p$ y $q$.
  1. b) Calculá cuántas tortugas hay de cada genotipo.
  1. c) Calculá cuántas copias del alelo $t$ hay en total en la población.
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Comparar poblaciones

Las frecuencias permiten comparar poblaciones aunque tengan tamaños distintos. Si se mezclan dos poblaciones, no se promedian las frecuencias a ciegas: se suman los conteos de cada genotipo y se calcula de nuevo.

Fijate que las frecuencias alélicas son parecidas ($0.60$ y $0.50$), pero las genotípicas se ven muy distintas: el cafetal tiene muchos más heterocigotos ($0.60$ frente a $0.30$). Poblaciones con los mismos alelos pueden organizarlos en genotipos diferentes.

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Dos poblaciones de la misma especie de orquídea viven en el bosque nuboso de Montecristo y en un cafetal cercano. Se estudió un gen con alelos $A$ y $a$. | Población |…

Dos poblaciones de la misma especie de orquídea viven en el bosque nuboso de Montecristo y en un cafetal cercano. Se estudió un gen con alelos $A$ y $a$.

Población $AA$ $Aa$ $aa$
Bosque 45 30 25
Cafetal 20 60 20
  1. a) Calculá $D$, $H$, $R$, $p$ y $q$ en cada población.
  1. b) Si ambas poblaciones se mezclaran en una sola, calculá las frecuencias alélicas de la población combinada.
  1. c) Argumentá si las dos poblaciones originales tienen frecuencias alélicas parecidas o distintas, y si sus frecuencias genotípicas dan la misma impresión.
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Estimar q desde el fenotipo recesivo

Si el alelo $a$ es recesivo, los individuos $AA$ y $Aa$ se ven iguales, y solo reconocemos a los $aa$. Entonces conocemos $R$ pero no $H$. Una estimación posible parte de la suposición $q^2 = R$, es decir, $q = \sqrt{R}$. Esa relación solo es válida si la población cumple ciertas condiciones; no sale de los conteos.

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En una población de 400 aves de una finca de café, el alelo recesivo $a$ causa un plumaje claro solo en homocigotos $aa$. Se observan 64 aves de plumaje claro. Un…

En una población de 400 aves de una finca de café, el alelo recesivo $a$ causa un plumaje claro solo en homocigotos $aa$. Se observan 64 aves de plumaje claro. Un técnico asegura que, si $q^2 = R$, entonces se puede estimar $q$ a partir de esa observación.

  1. a) Calculá $R$ y estimá $q$ y $p$ suponiendo que se cumple $q^2 = R$.
  1. b) Con esos valores, calculá las frecuencias esperadas $D$ y $H$ y el número esperado de aves de cada genotipo.
  1. c) Analizá qué condiciones debe cumplir la población para que esa estimación sea válida, y explicá qué pasaría si un grupo de aves de plumaje oscuro migrara a la finca.
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Resumen

  • Frecuencias genotípicas: $D = n(AA)/N$, $H = n(Aa)/N$, $R = n(aa)/N$, con $D + H + R = 1$.

  • Frecuencias alélicas: $p$ (alelo dominante) y $q$ (alelo recesivo), con $p + q = 1$.

  • Paso de unas a otras: $p = D + H/2$ y $q = R + H/2$.

  • Una población de $N$ individuos diploides tiene $2N$ copias del gen.

  • Para combinar poblaciones sumá los conteos; no promedies sin ponderar.

  • La estimación $q = \sqrt{R}$ solo vale si se cumplen ciertas condiciones.

Volvé al principio: el técnico cuenta las aves por genotipo, calcula $D$, $H$ y $R$ y de ahí obtiene $p$ y $q$, que describen toda la población.

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