Genética Humana

Este elemento es una expansión del contenido de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs] La genética humana es una rama de la genética que se ocupa específicamente del genoma humano. Como ciencia interdisciplinar, combina el diagnóstico médico, la terapia y la prevención de las enfermedades hereditarias con la metodología biológica molecular y la investigación de la ortología y la patología de la herencia humana.

Datos verificados por: Henry Ger

Genética de poblaciones

Estudio de las consecuencias tanto experimentales como teóricas de la herencia mendeliana en el ámbito de la población. La genética de poblaciones es el estudio de la variación genética dentro de las poblaciones y se ocupa de los tipos de formas genéticas alternativas (alelos) dentro de una población. En general, el campo de la genética de poblaciones se contrapone a la genética clásica (que se ocupa de la descendencia de padres específicos a nivel familiar). La genética de poblaciones investiga las frecuencias de genes, genotipos y fenotipos, así como el tipo de sistemas de apareamiento. También estudia las fuerzas que pueden alterar la composición genética de una población en el tiempo (como la mutación recurrente, la migración y la mezcla entre grupos), la selección resultante de la fecundidad diferencial genotípica y los cambios aleatorios en los que incurre el proceso de muestreo en la reproducción de una generación a otra. El estudio de la genética de poblaciones contribuye a la comprensión del paso elemental de la evolución biológica. Véase también: Alelo; Biometría; Evolución; Gen; Genética; Genética humana; Mendelismo

Poblaciones mendelianas

Una población mendeliana es la unidad de estudio de la genética de poblaciones. En concreto, una población mendeliana es un grupo de individuos que se cruzan entre sí según un determinado sistema de apareamiento y forman una comunidad reproductora. Estos individuos comparten un acervo genético común que es el contenido genético total del grupo. La población puede ser muy grande o muy pequeña, y se distingue de las especies o variedades, que pueden consistir en numerosas poblaciones mendelianas aisladas o parcialmente aisladas. Población mendeliana es un término genético y no taxonómico. Las poblaciones mendelianas se diferencian entre sí por su contenido genético o su organización cromosómica; no difieren necesariamente en sus características taxonómicas. El término deme, definido originalmente como un conjunto de individuos estrechamente relacionados desde el punto de vista taxonómico, se ha utilizado como sinónimo de población mendeliana. Sin embargo, el término gamodeme, es decir, un deme que forma una comunidad local aislada e intracriada, sería un mejor sustituto. Véase también: Ecología de poblaciones

Presión de mutación

Las mutaciones genéticas surgen de vez en cuando en la naturaleza. Las causas de la mutación no se conocen del todo, por lo que puede decirse que las mutaciones surgen “espontáneamente”. El efecto de un nuevo gen mutante es imprevisible, por lo que se dice que el gen muta “al azar”. Se ha establecido una propiedad de la mutación, a saber, que es recurrente. Cada tipo de gen muta a un ritmo determinado por generación. La tasa suele ser baja -alrededor de 1 mutante por cada 105-108 genes de un tipo determinado- y varía de un locus a otro en los cromosomas, incluso en condiciones uniformes. Las radiaciones ionizantes, diversas sustancias químicas, el calor y algunos otros agentes aumentan la tasa de mutación. Véase también: Mutación

Sea μ la tasa de mutación de un alelo A a otra forma a por generación. Si una fracción p de los genes de una población es A en una generación, entonces la frecuencia de A en la siguiente generación disminuirá en la cantidad pμ, por lo que la nueva frecuencia de A será p(1 – μ). La cantidad de cambio, pμ, se dice que se debe a la presión de mutación. Si esta presión no tiene oposición generación tras generación, el gen A desaparecerá gradualmente de la población. Por lo tanto, para todos los genes existentes, debe haber algún tipo de mecanismo de compensación que apoye su presencia continua en la naturaleza. Un problema importante en genética de poblaciones es el mecanismo de mantenimiento de un gen en una población o su cambio de frecuencia de generación en generación.

Además de la mutación de A a, puede haber una mutación inversa de a a A. Si las alteraciones de mutaciones opuestas se anulan mutuamente, no habrá ningún cambio en la frecuencia del gen, a pesar de las mutaciones recurrentes. Este estado de cosas se dice que está en equilibrio.

En la naturaleza, y en condiciones artificiales, las tasas de mutación pueden no permanecer constantes en todas las generaciones, sino que pueden fluctuar dentro de un cierto rango de vez en cuando. En estos casos, en lugar de un único punto de equilibrio fijo, habrá una distribución de equilibrio dentro de un cierto rango, y el cambio aparente en la frecuencia de los genes de una generación a otra puede ser un fenómeno puramente estocástico sin tener necesariamente un significado a largo plazo. Véase también: Proceso estocástico

Migración y entremezcla

Si una fracción m de una población con una frecuencia génica q está formada por inmigrantes de fuera, y el grupo de inmigrantes tiene una frecuencia génica q(inm), la nueva frecuencia génica de la población será q1 = (1 – m)q + mq(inm) = q – m[q – q(inm)]. Así, la cantidad de cambio en la frecuencia génica en una generación es Δq = q1 – q = -m[q – q(imm)]. Esta expresión para Δq tiene la misma forma que la de la mutación. Si los inmigrantes tienen la misma frecuencia génica que la población, no habrá ningún cambio en la frecuencia génica, a pesar de las migraciones. La mezcla continuada de poblaciones vecinas acabará por hacerlas homogéneas en términos de frecuencias génicas. Por lo tanto, si una población grande se divide en una serie de subpoblaciones parcialmente aisladas, las migraciones entre los grupos acabarán haciendo que todas las subpoblaciones tengan la misma frecuencia génica q(inm), que entonces denota la media de toda la población en ausencia de otros factores perturbadores. Si las poblaciones locales están diferenciadas genéticamente, debe haber algún mecanismo (por ejemplo, la selección local) que contrarreste el efecto de agrupación de las migraciones para que se alcance una condición de equilibrio. El cambio en la frecuencia génica debido a la migración es independiente del sistema de apareamiento practicado en la población.

Sistemas de apareamiento

En un pool de genes con respecto a un locus, si una proporción p de los genes es A y una proporción q de los genes es a, las proporciones genotípicas en la población siguen siendo desconocidas hasta que se especifica el patrón de apareamiento. El patrón de apareamiento es un sistema por el cual los genes se asocian en pares para formar los genotipos diploides. Los sistemas de apareamiento varían mucho en la naturaleza según los distintos organismos y poblaciones. Así, el trigo puede tener un 1% de polinización cruzada y un 99% de autofecundación, mientras que el maíz practica lo contrario. Uno de los sistemas más sencillos y más ampliamente estudiados es el apareamiento aleatorio, que también se conoce como panmixis.

Panmixis

El apareamiento aleatorio entre individuos equivale a una unión aleatoria de gametos. Así, si los gametos (pA, qa) de un sexo se unen al azar con los gametos (pA, qa) del sexo opuesto, la matriz genotípica resultante será p2(AA), 2pq(Aa) y q2(aa). Estas proporciones genotípicas sólo se darán en poblaciones muy grandes. Véase también: Fórmula de Hardy-Weinberg

Consanguinidad

La endogamia se refiere al apareamiento entre individuos genéticamente relacionados. En los casos de endogamia, la frecuencia con la que se unen dos gametos A será mayor que p2, y una situación similar es cierta para el gen a. En consecuencia, la endogamia conduce a un aumento de la homocigosis a expensas de la heterocigosis.

Una endogamia estrecha y continuada conduce finalmente a una homocigosis completa. La población estará entonces formada por pAA y qaa; es decir, un gameto A se unirá siempre con otro gameto A, y un gameto a con otro gameto a. La endogamia entre parientes remotos no conduce necesariamente a una homocigosis completa, sino que sólo disminuye la heterocigosis por debajo del nivel de apareamiento aleatorio hasta cierto punto.

El coeficiente de consanguinidad es un índice destinado a medir la cantidad o el grado de consanguinidad que se ha producido en una población. Se pueden construir varios índices.

Valores selectivos del genotipo

Dentro de una población grande, no todos los individuos producen el mismo número de descendientes. En la situación que se va a considerar, se estudia el número medio de descendientes vivos nacidos de cada uno de los genotipos de la población, mientras que se ignora la fluctuación aleatoria del número de descendientes de una familia a otra. Además, se supone que la población es tan grande que sólo interesan las frecuencias relativas de los distintos genotipos y genes de la población.

La selección natural

La doctrina de la supervivencia del más apto necesita una aclaración desde el punto de vista genético. Los valores reproductivos genotípicos relativos se refieren a la composición genética de la generación descendiente en relación con la de la generación parental. Estos valores incluyen todas las causas de reproducción diferencial, como la fecundidad, la fertilidad, la madurez y la capacidad sexual, la supervivencia y la viabilidad, la duración de la vida reproductiva y muchas otras, según los detalles del ciclo vital del organismo. Además, el valor, que a veces se denomina brevemente aptitud relativa, no está necesariamente correlacionado con ninguna característica morfológica observable, por muy deseables que puedan parecer a los humanos. Desde el punto de vista genético, sólo cuentan los que se reproducen. Por tanto, la selección natural no tiene ningún propósito particular, salvo perpetuar a los que son aptos para reproducirse en las condiciones dadas. Sólo cuando una característica disminuye la capacidad reproductiva del organismo, tiene un efecto genético sobre las generaciones siguientes.

Presión de selección y equilibrio

El efecto de la selección puede describirse en términos de cambios en la frecuencia de los genes. La población después de la selección es la población parental de la siguiente generación mediante apareamiento aleatorio.

Estabilidad de un equilibrio

Un punto de equilibrio estable conduce a un polimorfismo genético equilibrado, es decir, a la coexistencia de alelos en una población. Por el contrario, la presión de selección contra el heterocigoto conduce a la eliminación de uno de los alelos. En situaciones más complicadas, puede haber más de un valor de equilibrio estable o inestable en una población, o ambos. El estudio de los efectos de la selección puede extenderse a casos con alelos múltiples, alelos ligados al sexo, autopoliploides y poblaciones endogámicas. Véase también: Polimorfismo (genética)

Selección de gametos

La tasa efectiva de funcionamiento de los gametos A y a puede no ser la misma; es decir, la selección puede operar en el estadio gamético en lugar de operar en el estadio genotípico diploide. Si las acciones selectivas para el genotipo aa, por ejemplo, y el gameto a están en direcciones opuestas, puede resultar un equilibrio.

La deriva aleatoria

La deriva aleatoria (deriva genética) de las frecuencias génicas en poblaciones finitas tiene una gran importancia. La frecuencia génica de cualquier generación viene determinada por la unión de los gametos producidos por los padres de la generación anterior. Si el número de progenitores es limitado y constituye una muestra aleatoria de toda la población, la frecuencia génica de la siguiente generación no permanecerá exactamente igual a la de la generación anterior, sino que estará sujeta a una fluctuación aleatoria a causa del proceso de muestreo. En una población de apareamiento aleatorio de N individuos, de los cuales la mitad son machos y la otra mitad hembras, y manteniendo el mismo tamaño de población, la varianza de la frecuencia génica basada en 2N gametos es q(1 – q)/2N. La frecuencia de los genes puede ser un poco más alta o un poco más baja en la siguiente generación; en particular, cuanto más pequeña es la población, mayor es la varianza. Este proceso aleatorio seguirá operando en todas las generaciones. En un tiempo suficientemente largo, el valor de q alcanzará el valor terminal 0 o 1. Por lo tanto, la deriva aleatoria conduce finalmente a la homocigosis completa para poblaciones pequeñas. También puede demostrarse que la tasa límite para alcanzar el estado 0 o 1 es de ¼ por generación, por lo que la tasa total de “decaimiento” de la variabilidad genética es de ½N por generación. Los naturalistas han encontrado numerosas colonias pequeñas y aisladas (por ejemplo, caracoles en valles de montaña) con características no correlacionadas con las condiciones ambientales para fundamentar la teoría de la fijación aleatoria (no adaptativa).

El tamaño efectivo de una población es el número real de individuos que producen descendencia y, por tanto, son responsables de la constitución genética de la siguiente generación. La población de apareamiento aleatorio con la mitad de machos y la mitad de hembras, y que produce el mismo número de descendientes, es un modelo idealizado. Cualquier desviación de la situación ideal tendrá una varianza de muestreo y una tasa de descomposición diferentes. Si se equiparan a la varianza “estándar” q(1 – q)/2N o a la tasa de decaimiento ideal ½N, se obtiene un N equivalente para la población ideal. Este último número se conoce como el tamaño efectivo de una población.

Distribución

Una distribución estacionaria de las frecuencias génicas es el resultado de dos fuerzas opuestas: las presiones sistemáticas (mutación, migración y selección) que tienden a hacer que la frecuencia génica alcance un determinado valor fijo, y la variación aleatoria debida al muestreo que tiende a hacer que la frecuencia génica se aleje de cualquier valor fijo. El resultado de estas tendencias opuestas no es un único valor de equilibrio de la frecuencia génica, sino una distribución estacionaria de las frecuencias génicas. Esta distribución puede considerarse de tres formas diferentes: como la distribución de q para un locus concreto en una población en un largo periodo de tiempo; como la distribución de las frecuencias alélicas de todos los loci sujetos a las mismas presiones en una población en un momento dado; y como la distribución de q de un locus entre un gran número de poblaciones del mismo tamaño y con las mismas presiones en un momento dado.

En relación a algunas formas de la distribución en diversas condiciones, la distribución conjunta de más de un locus es naturalmente muy complicada. Además, si las tasas de mutación y los coeficientes de selección también varían en lugar de ser constantes, la descripción matemática del proceso estocástico se vuelve muy laboriosa.

Las formas de distribución de las frecuencias génicas dependen de las magnitudes relativas de los distintos factores que provocan los cambios poblacionales. En las grandes poblaciones de apareamiento aleatorio, todas las frecuencias génicas permanecen cerca de sus valores de equilibrio estables, que están determinados por las presiones contrapuestas (pero sistemáticas) de la mutación, la selección y la migración. No habrá más cambios genéticos a no ser que las condiciones ambientales cambien y definan nuevos puntos de equilibrio. La evolución en estas grandes poblaciones está guiada esencialmente por la selección intragrupo, y el progreso es muy lento.

En las poblaciones pequeñas y completamente aisladas, la mayoría de las frecuencias génicas se acercan a 0 o 1 debido al proceso de deriva aleatoria que domina la situación. La selección es ineficaz, y se impide que los loci se fijen completamente mediante mutaciones ocasionales o inmigrantes. El destino final de estas pequeñas poblaciones homocigóticas es probablemente la extinción, ya que no se adaptan y son incapaces de responder a las nuevas condiciones.

En las poblaciones de tamaño intermedio, todos los factores -tanto aleatorios como sistemáticos- entran en juego y la población responde mejor al cambio evolutivo. Si una población grande se subdivide en muchos grupos parcialmente aislados con migraciones entre ellos, habrá cierta diferenciación entre los grupos. Una parte será adaptativa y otra no, pero hay muy poca fijación. El efecto de selección, que varía de una localidad a otra, opera entonces en gran medida sobre una base intergrupal, lo que es más eficiente que la selección intragrupal dentro de una sola población grande. Si los grupos son pequeños, algunos de ellos serán eliminados por la selección, mientras que otros prosperarán. Esto proporciona la condición más favorable para el éxito evolutivo de la especie en su conjunto. La conclusión es que no existe un factor único e importante en la evolución. El avance evolutivo depende de la interacción y el equilibrio de todos los factores.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Selección de dos locus

Todas las propiedades mencionadas anteriormente se aplican estrictamente a un locus, o a loci distribuidos independientemente. Cuando la selección actúa directamente sobre un genotipo de dos locus, los genes de dos loci, vinculados o no, no suelen estar distribuidos de forma independiente, ni siquiera en una gran población de apareamiento aleatorio. En la selección que afecta a más de un locus, es inadecuado considerar las frecuencias de los genes en los distintos loci por separado, y es necesario considerar las frecuencias de los gametos. En general, la falta de independencia de los genes en los distintos loci hace que el problema de la selección natural y sus consecuencias evolutivas sean mucho más complicados de lo que muestran los modelos matemáticos simples.

Datos verificados por: Thompson
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Especialidades

Suiza

La Asociación de Médicos Suizos hace la siguiente definición en el programa de formación continua para el “Especialista en Genética Médica” del 1 de enero de 1999 a partir de 2011

“La genética médica es el área de la genética humana que se ocupa de los efectos de la variación genética humana en la salud y la enfermedad. Incluye el reconocimiento de las enfermedades genéticamente determinadas, es decir, cromosómicas, monogénicas, multifactoriales, mitocondriales, respectivamente las predisposiciones subyacentes a las mismas, su diagnóstico y clasificación pre y postnatal (incluido el presintomático) mediante métodos de examen genealógico, clínico, bioquímico, genético molecular y/o citogenético. Esto también incluye el diagnóstico diferencial con las enfermedades no genéticas”.

Austria

En Austria, el título de “Facharzt/ärztin für Medizinische Genetik” (especialista en genética médica) se introdujo con el Reglamento de Formación Médica a partir del 1 de enero de 2007 para permitir la “designación de zona euroconforme para especialistas en el campo de la genética humana”. El “especialista en biología médica” fue rebautizado a tal efecto. La ordenanza utiliza la siguiente definición:

“La especialidad de la genética médica comprende el diagnóstico de las enfermedades genéticas, la determinación del riesgo de enfermedad, el asesoramiento genético de los pacientes y sus familias, así como la investigación básica y aplicada de temas específicos, en particular mediante la aplicación de la citogenética, métodos bioquímicos y de genética molecular, así como la aplicación de los conocimientos sobre el curso y las leyes de las funciones biológicas en los seres humanos, la etiología y la patogénesis de las enfermedades hereditarias y contributivas, la genética humana general, la citogenética, la genética molecular, la dismorfología, la genética clínica, incluida la sindromología, la genética de poblaciones y la epidemiología genética. ”

Alemania

En Alemania, el “Especialista en Genética Humana” es una autoridad. La normativa de formación continua de los colegios de médicos estatales de Alemania incluía inicialmente la siguiente definición de “especialista en genética médica”:

“La genética médica incluye el diagnóstico clínico y el diagnóstico diferencial de las enfermedades genéticas, teniendo en cuenta las posibilidades de diagnóstico del laboratorio, así como la identificación del riesgo y el asesoramiento genético de los pacientes y sus familias.”

Según la definición de las asociaciones médicas alemanas, actualmente se aplica la siguiente definición desde el punto de vista médico:

“El campo de la genética humana comprende la educación, la detección y el tratamiento de las enfermedades genéticas, incluido el asesoramiento genético de los pacientes y sus familias, así como de los médicos que trabajan en la asistencia sanitaria”.

Datos verificados por: Henry Ger

Recursos

Notas y Referencias

Véase También

Distinción genotipo-fenotipo
El dilema de Haldane
Genética evolutiva humana
Genoma humano
Lista de rasgos mendelianos en humanos
Variación genética humana
Experimentos de laboratorio sobre la especiación
Lista de proyectos de genética de poblaciones
El trinquete de Muller
Cuasiespecies virales

Bioderecho, Bioética, Biología, Biomedicina, Bioquímica, biotecnología, Ciencia, Ciencias biológicas, Ciencias naturales y aplicadas, Derecho Médico, Ética, Filosofía de la Biología, Genética, Ingeniería genética, Medicina Ética, Análisis demográfico, Ciencias Ambientales, Demografía y población, Desarrollo demográfico, Ecología, Geografía Humana, Población humana global,

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