Flujo génico y estructura de población

Clase 8

Diversidad

Mutación+

Deriva-

Selección

+/-

Migración

+

Diversidad Genética

Migración fuerza homogeneizante• Diferenciación es inversamente

proporcional a tasa de migración

• Nivel de diferenciación se puede utilizar para estimar niveles históricos de flujo génico

• Flujo génico impacta tamaño efectivo de población

• Estimativa flujo génico importante para genética de conservación, forense y evolución

Flujo génico femenino

• Sociedades matrilocales mujeres se quedan en lugar y hombres se dispersan

• Loci mitocondriales baja diversidad dentro de poblaciones y mucha diferenciación entre poblaciones

• Loci cromosoma Y tendrá patrón inverso

mt

mt

mt

mt

mt

mt

mt

mt

mt

mt

mt

mt

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

YY

Y

Y

• Poblaciones matri-locales y patri-locales en thailandia

Modelo Isla continente de estructura génica

• Equilibrio se alcanza cuando– qm = qo

qm

m

q0

1-m

mmqqmq 01 )1(

)( 0

01

mqqm

qqq

m: fracción de población originada por migrantes

Equilibrio de migración

mtt

t qmqmq ])1(1[)1( 0

Equilibrio se alcanza cuando q0 se aproxima a qm.

Efecto Wahlund

Sub-poblaciones:

HE = 2pq = 2(1)(0) = 2(0)(1) = 0

HE depende definición población

HE SIEMPRE aumenta cuando se mezclan poblaciones: Efecto Wahlund

Excepción : frecuencias alélicas iguales en todas sub-pobs

Sub-poblaciones juntas:

HE = 2pq = 2(0.5)(0.5) = 0.5

Cuantificar el efecto Wahlund

• Para un grupo k de sub-poblaciones, con frecuencias alélicas pi

• Para todas las poblaciones

21ipk

P

iiqpkH 2

1

21iqk

Q

k

iiqk

q1

1

Efecto Wahlund

q

i

i

V

qqk

qqk

qQ

2

222

)(1

1

qi VqQ 2

Efecto Wahlund se debe a la varianza en frecuencias alélicas entre poblaciones

Relacionado a nivel de diferenciación entre poblaciones

Efecto Wahlund y Endogamia

• Ambos efectos son similares

• Se distinguen por efecto sobre diferenciación

qi VqQ 2 fpqqQ 2

Estadísticas F• Cuantifican la estructura genética poblacional• Estima porporción de diversidad genética en la población

total (T), en las sub-poblaciones (S) y en los individuos (I)

ST

Estadísticas F

• Miden estructura poblacional

• FST: diferenciación entre sub-poblaciones

• FIT: desviaciones de HWE en población total

• FIS: desviaciones de HWE en sub-poblaciones

)1)(1(1 ISSTIT FFF

S

OSIS H

HHF

T

OTIT H

HHF

T

STST H

HHF

HT es la heterocigosidad promedio

esperada en la población total

HO es la heterocigosidad observada dentro de una sub-población

HS es la heterocigosidad promedio esperada en las sub-poblaciones

Cálculo de FST

Sub-Población A1A1 A1A2 A2A2 p q

1 10 20 10 0.5 0.5

2 25 10 5 0.75 0.25

Total 35 30 15 0.63 0.37

HS = (∑2piqi)/2 = ((2*0.5*0.5)+(2*0.75*0.25))/2 = 0.437

HT = 2pq = 2(0.63)(0.37) = 0.466

FST = (HT-HS)/HT =

(0.466 - 0.437)/ 0.466 = 0.063

6.3% de la variación genética está entre poblaciones

La heterocigosidad esperada aumentará en un 6.3% cuando sub-poblaciones se junten

FST

• FST se calcula para cada locus y se promedia entre loci

• FST es partición de varianza– V(q) es varianza q entre

poblaciones– Denominador es varianza

máxima que puede ocurrir entre poblaciones

qp

qVFST

)(

Otras estimativas de FST: GST

• Diversidad genética de Nei– Generalización para

múltiples loci con múltiples alelos

– GST = DST/ HT

– DST = HT – HS

– HS es HE promedio para m subpoblaciones, calculado para i alelos con frecuencia pi.

)1(1

1 1

2

m

i

n

jiS p

mH

21 iT pH

totalpoblación en alélica frec esip

Otras estimativas de FST: RST

• Se utiliza para microsatélites– Asume mutación

escalonada (“Stepwise”)– Mutación alta en

microsatélites

• ia es largo alelo a, n es número de loci

• S es variación• S barra es varianza total

y Sw es varianza dentro de poblaciones

n

iiS

n

ia

2

1

)(