Diversidade xenética

A diversidade xenética é o número total de características xenéticas na composición xenética dunha especie (xenes e alelos). Distínguese da variabilidade xenética, que describe a tendencia ou capacidade que teñen os caracteres xenéticos de variar.

A diversidade xenética serve para que as poboacións se adapten a ambientes cambiantes. Canta máis variación haxa é máis probable que algúns individuos da poboación posúan variantes de alelos que sexan adecuadas para ese ambiente. Eses individuos é máis probable que sobrevivan para producir descendentes que portarán ese alelo. A poboación continuará existindo durante máis xeracións debido ao éxito deses individuos.

En xenética de poboacións hai varias hipóteses e teorías sobre a diversidade xenética. A teoría neutralista da evolución propón que a diversidade é o resultado da acumulación de substitucións neutras de nucleótidos nos xenes. A selección diversificante é a hipótese que di que dúas subpoboacións dunha especie que viven en diferentes ambientes que seleccionan diferentes alelos dun locus determinado, fanse cada vez máis diferentes xeneticamente. Isto pode ocorrer, por exemplo, se unha especie ten unha ampla área de distribución en relación coa mobilidade dos individuos que viven nela. A selección dependente de frecuencia é a hipótese que di que se os alelos se fan máis comúns, as especies fanse máis vulnerables. Isto ocorre nas interaccións hóspede-patóxeno, nas que unha alta frecuencia dun mesmo alelo defensivo no hóspede significa que é máis probable que o patóxeno se espalle se pode superar ese alelo.

 Importancia da diversidade xenética 

Un estudo de 2007 realizado pola National Science Foundation atopou que a diversidade xenética e a  biodiversidade (en termos de diversidade de especies) son dependentes entre si, e que a diversidade dentro dunha especie é necesaria para manter a diversidade entre especies, e viceversa. Segundo o investigador Dr. Richard Lankau, "Se calquera tipo é retirado do sistema, o ciclo pode romper, e a comunidade queda dominada por unha soa especie."Study: Loss Of Genetic Diversity Threatens Species Diversity A diversidade xenotípica e fenotípica atopouse en todas as especies a nivel de proteínas, ADN e organismos; na natureza esta diversidade non é aleatoria, está moi estruturada e correlacionada coas variacións ambientais e estreses.

A interdependencia entre a diversidade de especies e xenética é delicada. Os cambios na diversidade de especies orixina cambios no ambiente, que levan á adaptación das restantes especies. Os cambios na diversidade xenética, como a perda de especies, orixinan unha perda de diversiade biolóxica. A perda de diversidade xenética en poboacións de animais domésticos foi tamén estudada e atribuída á ampliación dos mercados de globablización económica.Groom, M.J., Meffe, G.K. and Carroll, C.R. (2006) Principles of Conservation Biology (3rd ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. Website with additional information: http://www.sinauer.com/groom/ 

A importancia da diversidade xenética é dobre. Primeiro, o aumento da diversidade xenética é atribuída directamente á capacidade adaptativa dunha especie, e en segundo lugar, a fitness dunha poboación está estreitamente relacionada coa súa heterocigose, que é unha medida común da diversidade xenética.Reed, David H., and Richard Frankham. "Correlation between fitness and genetic diversity." Conservation biology 17.1 (2003): 230-237. O mellor modo de ilustrar a importancia da diversidade xenética é destacar o que ocorre cando hai unha falta de diversidade xenética. Asociada comunmente coa perda de diversidade xenética está a endogamia, que causa unha diminución na fitness reprodutiva dunha poboación debido á diminución da heterocigose despois de repetidos apareamentos entre individuos estreitamente relacionados.Frankham, Richard, David A. Briscoe, and Jonathan D. Ballou. Introduction to conservation genetics. Cambridge university press, 2002. A endogamia pode levar a unha depresión por endogamia candoa heterocigose é minimizda ata o punto en que os aelos deletéreos que reducen a fitness se fan máis frecuenctes.Charlesworth, D., and B. Charlesworth. "Inbreeding depression and its evolutionary consequences." Annual review of ecology and systematics 18.1 (1987): 237-268. A depresión por endogamia é unha tendencia en moitas plantas e animais con pequenos tamaños de poboación e incementa o risco de extinción.Newman, Dara, and Diana Pilson. "Increased probability of extinction due to decreased genetic effective population size: experimental populations of Clarkia pulchella." Evolution (1997): 354-362.Saccheri, Ilik, et al. "Inbreeding and extinction in a butterfly metapopulation." Nature 392.6675 (1998): 491.Byers, D. L., and D. M. Waller. "Do plant populations purge their genetic load? Effects of population size and mating history on inbreeding depression." Annual Review of Ecology and Systematics 30.1 (1999): 479-513.Ellstrand, Norman C., and Diane R. Elam. "Population genetic consequences of small population size: implications for plant conservation." Annual review of Ecology and Systematics 24.1 (1993): 217-242.

 Supervivencia e adaptación 

A diversidade xenética xoga un importante papel na supervivencia e adaptabilidade dunha especie. Cando cambia o hábitat dunha poboación, a poboación pode ter que adaptarse para sobrevivir; a capacidade da poboación para adaptarse ao ambiente cambiante determinará a súa capacidade de afrontar os retos ambientais. A variación na poza xénica dunha poboación permite que a selección natural actúe sobre os trazos que permiten que unha poboación se adapte a ambientes cambiantes. Canta máis diversidade xenética hai nunha poboación, máis probable é que a poboación poida adaptarse.  

A diversidade xenética é esencial para que evolucione unha especie. Nunha especie na que hai pouca diversidade xenética, a súa reprodución saudable faise cada vez máis difícil e a descendencia ten máis probabilidade de ter problemas resultantes da endogamia." Genetic Diversity." National Biological Information Infrastructure. NBII. 16 Mar. 2008 www.nbii.gov A vulnerabilidade dunha poboación a certos tipos de doenzas pode tamén incrementarse coa redución da diversidade xenética. A preocupación sobre o estado da diversidade xenética nunha especie é maior en animais grandes, debido ao seu pequeno tamaño de poboación e os importantes efectos na poboación causados polos seres humanos.

 En agricultura 

Cando os humanos empezaron a practicar a agricultura, utilizaron o cruzamento selectivo para transmitir as características desexables das plantas que cultivaban e eliminr as indesexables. O cruzamento selectivo levou a utilizar monocultivos: granxas enteiras nas que se cultivabn plantas xeneticamente idénticas. A pouca ou nula diversidade xenética fixo que as plantas de cultivo fosen extremadamente susceptibles á extensión de doenzas; as bacterias mutan e cambian constantemente e cando unha bacteria causante de doenzas cambia e consegue poder atacar unha variante xenética específica de planta, pode facilmente arrasar enormes extensións cultivadas con esa especie. Se a variación xenética na bacteria é mellor para atacar a variedade de planta que foi seleccionada para o cultivo polos humanos, poden perderse colleitas enteiras."Introduction to Genetic Diversity." Cheetah Conservation Fund. 2002. 19 Mar. 2008 www.cheetah.org

Algo similar ocorreu durante a Gran Fame das patacas en Irlanda entre 1845 e 1852. Como as novas plantas de pataca que plantaban non procedían da reprodución sexual senón de cachos de tubérculos das plantas parentais reproducidos asexualmente, non se desenvolveu diversidade xenética, e a colleita enteira era esencialmente un clon dunha soa planta, polo que era especialmente susceptible a unha epidemia. Na década de 1840, gran parte da poboación de Irlanda dependía das patacas para comer. Plantaban unha variedade de pataca susceptible a un oomiceto que causaba a súa podremia chamado Phytophthora infestans, o cal destruíu a maioría da colleita, e como resultado houbo un millón de persoas que morreron de fame e moitas outras emigraron a América.

A diversidade xenética en agricultura non só está relacionada coa enfermidade, senón tamén coa acción dos herbívoros. O monocultivo agrícola selecciona características que son uniformes en toda a parcela, e se este xenotipo é susceptible a certos herbívoros, isto podería ter como resultado a perda dunha gran porción da colleita.Matson, Pamela A., et al. "Agricultural intensification and ecosystem properties." Science 277.5325 (1997): 504-509.Andow, David A. "Vegetational diversity and arthropod population response." Annual review of entomology 36.1 (1991): 561-586. Unha forma coa que os agricultores evitan isto é por medio de interplantación de cultivos. Plantando filas de plantas de cultivo non relacionadas ou xeneticamente distintas como barreiras entre os herbívoros e as súas plantas hóspede preferidas, o agricultor reduce a capacidade dos herbívoros de espallarse por toda a parcela.Vandermeer, John H. The ecology of intercropping. Cambridge University Press, 1992.Risch, Stephen. "The population dynamics of several herbivorous beetles in a tropical agroecosystem: the effect of intercropping corn, beans and squash in Costa Rica." Journal of Applied Ecology (1980): 593-611.TONHASCA, ATHAYDE, and David N. Byrne. "The effects of crop diversification on herbivorous insects: a meta‐analysis approach." Ecological Entomology 19.3 (1994): 239-244.

 En gandería 

A diversidade xenética das especies de gando permite a produción animal en diversos ambientes e con diferentes obxectivos. Proporciona a materia prima para os programas de cruzamento selectivo e permite que as poboacións de gando se adapten aos cambios nas condicións ambientais.FAO. 2015. The Second Report on the State of the World's Animal Genetic Resources for Food and Agriculture.  Rome.

A biodiversidade do gando pode perderse como resultado de extincións de razas e outras formas de erosión xenética. En 2014, entre as 8 774 razas rexistradas no Sistema de Información de Diversidade dos Animais Domésticos (DAD-IS, do inglés Domestic Animal Diversity Information System), utilizado pola (FAO), o 17% eran clasificadas como en risco de extinción e o 7% xa estaban extintas.FAO. (2015). The Second Report on the State of the World's Animal Genetic Resources for Food and Agriculture. Rome. Agora está en marcha un plan global de acción para os recursos xenéticos animais que foi desenvolvido baixo os auspicios da Comisión sobre Recursos Xenéticos para a Alimentación e Agricultura en 2007, que proporciona un marco e directrices para a xestión dos recursos xenéticos animais.

A conciencia da importancia de manter os recursos xenéticos animais aumentou co tempo. A FAO publicou dous informes sobre o estado dos recursos xenéticos animais no mundo para a alimentación e agricultura, que fai unha detallada análise da diversidade de gando global e a capacidade de xestionla e conservala.

 Evitar a baixa diversidade xenética 

miniatura|esquerda|150px|Fotomontaxe de organismos planctónicos.
miniatura|150px|Un guepardo de Tanzania
O mundo natural ten varias maneiras de preservar ou incrementar a diversidade xenética. No plancto oceánico os virus axudan no proceso de desprazamento xenético. Os virus oceánicos que infectan o plancto, portan xenes doutros organismos ademais dos seus. Cando un virus que contén os xenes dunha célula infecta outra célula, a constitución xenética desta última cambia. Este constante cambio da constitución xenética das especies axuda a manter unha poboación saudable de plancto a pesar dos complexos e impredicibles cambios ambientais.

Os guepardos son unha especie ameazada. A súa baixa diversidade xenética e a resultante mala calidade do seu esperma fai que a súa reprodución e supervivencia sexa difícil para eles. Ademais, só un 5% dos guepardos sobreviven á idade adulta.Stephens, Tim. "Currents." University of California, Santa Cruz. 10 Aug. 1998. University of California. 19 Mar. 2008 www.ucsc.edu Porén, descubriuse recentemente que os guepardos femia poden aparearse con máis dun macho por cada camada de crías. Ao apareárense con moitos machos, a nai incrementa a diversidade xenética nunha mesma camada de crías.

 Medidas da diversidade xenética 
A diversidade xenética dunha poboación pode ser estimada por medio de medidas simples.
Diversidade xénica. É a proporción de loci polimórficos no xenoma.
Heterocigose. É a fracción dos individuos dunha poboción que son heterocigotos para un determinado locus.
Alelos por locus. Tamén se usan para demostrar a variabilidade.
Diversidade de nucleótidos. É a abundancia dos polimorfismos de nucleótidos nunha poboación, e mídese xeralmente por medio de marcadores moleculares como as secuencias micro- e minisatélites, ADN mitocondrial, e polimorfismos de nucleótido únicos (SNPs).

 Outras medidas de diversidade 
Alternativamente, poden estimarse outros tipos de diversidade nos organismos:
Diversidade de especies
Diversidade ecolóxica
diversidade morfolóxica
dexeneración

Hai amplas correlacións entre os diferentes tipos. Por exemplo, hai unha estreita ligazón entre a diversidade taxonómica e ecolóxica dos vertebrados.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
Variabilidade xenética
Variabilidade xenética humana
Proxecto Varioma Humano
Proxecto HapMap Internacional

 Ligazóns externas 
Implementing the Global Plan of Action on Animal Genetic Resources 
 Domestic Animal Diversity Information System 
 Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture

Categoría:Biodiversidade
Categoría:Xenética de poboacións