¿Cómo puedo hacer que un rasgo genético beneficioso neto ocurra solo en una pequeña fracción de la población, de manera sostenida?

Para una especie en la que estoy trabajando, hay un rasgo genético específico que quiero introducir en la población. La naturaleza exacta de cualquiera de los dos no es importante para los propósitos de esta pregunta, pero el rasgo es de tal naturaleza que es visible en el fenotipo del individuo para otros de la especie y proporciona al individuo una ventaja bastante buena en ciertas situaciones sin viniendo a un costo demasiado alto.

Normalmente, dicho rasgo se propagaría fácilmente entre la población, ya que proporciona una ventaja neta y está claro para las parejas potenciales si un individuo en particular lo tiene o no, lo que lleva a que la mayoría de los individuos lo tengan después de un período de tiempo. Sin embargo, en mi mundo quiero que este rasgo:

  • aparecer (al menos aparentemente) al azar; incluso si ambos padres muestran este rasgo, es posible que su descendencia no muestre, e incluso si ninguno de los padres muestra el rasgo que podría mostrar su descendencia, por lo que no puede ser un modelo de herencia dominante o recesivo simple (¿tal vez poligénico?)
  • ocurrir en algo así como 0.01% a 0.1% de la población sostenida en el tiempo (esta es la parte difícil...)
  • aunque muestra alguna variación en el grado en que se manifiesta en el fenotipo de los individuos que lo tienen, existirá una marcada diferencia entre los individuos que lo tienen y los que no lo tienen.
  • existen, y tienen un efecto similar, tanto en hombres como en mujeres

Sin invocar magia o phlebotinum, ¿puedo hacer que eso funcione? ¿Cómo?

Suponga que la biología y los procesos evolutivos son similares a los de la Tierra.

Podría ser recesivo, o la población podría simplemente tener pocas presiones evolutivas que hagan probable que cambie. Por ejemplo, un rasgo recesivo hace que las personas puedan hacer flotar una moneda, sin embargo, no es como si las damas estuvieran haciendo fila para reproducirse con este tipo. Probablemente. Pero en los lobos, es diferente. Trabajan muy duro para cazar presas, por lo que un lobo cazador y luchador increíble puede convertirse fácilmente en el líder de su manada y tener montones, montones de cachorros.

Respuestas (10)

Podemos mirar a la anemia de células falciformes como ejemplo.

Tres cuartas partes de los casos de células falciformes ocurren en África. Un informe reciente de la OMS estimó que alrededor del 2% de los recién nacidos en Nigeria se vieron afectados por la anemia de células falciformes, dando un total de 150.000 niños afectados que nacen cada año solo en Nigeria. La frecuencia de la portadora oscila entre el 10 % y el 40 % en África ecuatorial, disminuyendo hasta el 1-2 % en la costa del norte de África y <1 % en Sudáfrica. Se han realizado estudios en África que muestran una disminución significativa en la tasa de mortalidad infantil, de 2 a 16 meses de edad, debido al rasgo de células falciformes. Esto sucedió en áreas que se sabía que eran áreas predominantes de casos de malaria.

El fenotipo heterocigoto puede ser el fenotipo "beneficioso", y el fenotipo homocigoto recesivo puede ser el fenotipo perjudicial. Siempre que haya un equilibrio de aptitud entre los dos, la presión de selección sobre el alelo en su conjunto debe estar equilibrada y permitir que haya una cantidad constante de personas con el fenotipo beneficioso. Mientras la población sea lo suficientemente grande, es poco probable que el gen se extinga.

Creo que esta es una buena respuesta (la mejor, potencialmente), pero necesita expandirse con quizás algunas explicaciones al estilo de la ciencia popular. No todos entienden "heterocigoto" frente a "homocigoto", por lo que creo que no está recibiendo muchos votos a favor.
Entonces, básicamente, mi rasgo diseñado sería lo opuesto a la anemia de células falciformes en términos de herencia. Si estoy leyendo Wikipedia correctamente, la SCA es causada, al menos en parte, por la herencia heterocigota del gen de la hemoglobina. Me parece que tal modelo de herencia, quizás además de ser un rasgo recesivo, podría funcionar muy bien. Me gusta la idea; definitivamente es plausible.
Y @NeilSlater, solo mira cuántos votos a favor obtienen las personas por usar L A T mi X en sus respuestas. :PAGS
@MichaelKjörling No es lo opuesto a SCA, sino exactamente el mismo mecanismo de herencia (en el sentido de que el heterocigoto tiene el rasgo beneficioso pero el homocigoto no). Puede agregar algunos otros genes para que salte generaciones a través de la herencia poligénica, pero el gen principal en cuestión funciona con la herencia mendeliana.
Incluí esta idea en mi propia respuesta, bastante ordenada ...
¿Está diciendo que el OP necesita agregar un fenotipo nocivo para equilibrar el fenotipo beneficioso para que el efecto neto no sea ventajoso? ¿O he entendido mal?
@AE Sí, esto es correcto. Si el efecto neto es ventajoso en términos de aptitud, el alelo cambiará de frecuencia por selección natural. La única manera de que la frecuencia del alelo permanezca fija es que haya una aptitud neta cero para el alelo. Bajo tal circunstancia, el único efecto que conduce a un cambio en la frecuencia alélica sería la deriva genética, que puede contrarrestarse con grandes tamaños de población.
Me parece que esto no encaja bien, ya que tener el rasgo de células falciformes tiene un enorme potencial negativo, que supera con creces el potencial en áreas sin malaria (razón por la cual no es universal).

Si es causado por una combinación de varios rasgos dominantes que de otro modo no estarían relacionados, cada uno de los cuales, por separado, también causa una ligera disminución de la fertilidad o un aumento de la mortalidad.

March Ho tuvo una idea interesante sobre los fenotipos heterocigóticos. Esto significa que el gen necesita dos alelos diferentes para tener el rasgo. El beneficio es que solo la mitad de los niños tendrán el fenotipo, lo que impide la creación de linajes de raza pura, lo que permitiría usar solo rasgos dominantes. La desventaja es que la mitad de los niños tendrían el rasgo, que sería perceptible por simple observación, después de lo cual se podrían producir nuevos niños con el rasgo simplemente sacrificando la otra mitad.

Sin embargo, al combinar esto con mi idea de requerir múltiples genes en diferentes cromosomas y hacer que las "versiones incompletas" sean ligeramente negativas... Terminarás con algo para lo que realmente no se puede criar.

Además, su rasgo compuesto es lo suficientemente raro como para que sea poco probable que sus componentes sean mucho más comunes, siempre que haya suficientes y algunos de ellos sean negativos.

Algo así probablemente sería sensible al estado mental y la salud.

Las generaciones humanas son bastante largas, por lo que mientras el equilibrio de probabilidades y presiones de selección sea más o menos correcto, nadie notaría ligeras variaciones.

¿Qué pasa si impregna la sociedad, pero no todos lo muestran?

Los genes en sí mismos no hacen nada, son las proteínas que describen las que hacen cosas interesantes. La producción de estas proteínas se regula al alza y a la baja constantemente. Podrías concentrarte en ellos.

Considere la posibilidad de crear un gen beneficioso para el que la regulación positiva sea complicada. Quizás esa sección del genoma solo esté activa durante la formación del tubo neural. Haga que el rasgo sea difícil de implementar... estropearlo podría ser fatal para el bebé. Si el bebé tiene los genes, podría ser una tirada de dados si el embrión los implementa correctamente. En caso de falla, podría simplemente regular a la baja el gen, salvando el embarazo.

Esto permitiría que el gen se propague por toda la sociedad (como esperamos de la evolución), pero los individuos solo tienen una pequeña posibilidad de beneficiarse de él.

  1. Tienes razón, es probable que sea una combinación de varios genes.

2-3 para mantenerlo en un % pequeño, la variación visible podría ser una gran pieza del rompecabezas. Los elementos visibles pueden ser muy poco atractivos para las parejas sexuales, o incluso más simple que también se combina con una capacidad reducida para procrear.

4b. No veo por qué tendría que haber alguna diferencia entre el efecto para hombres y mujeres. La procreación puede verse afectada por ambos lados. También podría haber algo que haga que el embarazo sea más probable que fracase. Tal vez también siempre nacen temprano, a menudo demasiado temprano.

4a. O el embarazo podría causar algún otro problema que a menudo podría resultar en la muerte de la madre. Esto los mantendría con las características visibles más de un paria, si las madres mueren a menudo, entonces será menos probable que las mujeres quieran tener hijos y los hombres serán menos deseables como pareja si sus hijos matan a sus madres.

No olvide que los humanos generalmente tienen dos linajes genéticos: el nuclear estándar que heredamos de ambos padres y el mitocondrial que obtenemos solo de nuestras madres. Este rasgo del que hablas podría llevarse a lo largo de algún análogo al linaje mitocondrial. Si observa las enfermedades mitocondriales, encontrará que algunas de ellas son extremadamente raras, mientras que otras son más frecuentes, dependen de varios factores, incluidas las interacciones con genes nucleares, y persisten obstinadamente de generación en generación.

Este mecanismo podría proporcionar suficiente espacio para crear un escenario plausible.

O... simplemente mire la prevalencia de algunas condiciones genéticas y concéntrese en las que tienen la prevalencia que desea y observe cómo funcionan.

Su rasgo, tal como lo ha descrito, tiene los mismos patrones de herencia que la mayoría de los cánceres, los trastornos mentales y la mayoría de los rasgos humanos. Estos fenotipos son el resultado de genes con penetrancia incompleta. La penetrancia es un término que usan los biólogos para describir rasgos genéticos que no siempre muestran su fenotipo correspondiente. Por alguna razón, ya sea ambiental u otros factores genéticos, solo un porcentaje de la población que tiene el genotipo para el rasgo muestra el rasgo fenotípicamente. El genotipo no determina completamente el fenotipo en un individuo, sino que influye fuertemente en la probabilidad del fenotipo.

En cuanto a cómo evitar que su rasgo sea seleccionado positivamente y se fije en la población, solo necesita que las personas con su rasgo no tengan más hijos que las personas sin el rasgo. Hay muchas formas de hacerlo, tanto social como biológicamente.

Aleatorio y raro: desea que sea una ventaja para la especie solo en esos números bajos.
Una vez que tenga eso, la evolución habrá hecho la conexión con los fenómenos que desencadenan/regulan el proceso, sin importar cuán ridícula nos parezca la conexión.

  1. El gen está presente en la mayoría de la población, pero se manifiesta raramente, Y causa problemas si se manifiesta demasiado densamente (evitando la selección para una mayor posibilidad de manifestación):

    • problemas sociales, posiblemente basados ​​en el instinto, o simplemente por tradición. No conviene tener demasiados líderes poderosos, y podría haber una razón (como la telepatía a larga distancia) para no dejar vivir a los rivales derrotados.
    • uso de recursos renovables que no es un problema de otra manera. Tal vez incluso afecte a seres 'normales', con una magnitud de daño/amenaza que crece exponencialmente con el número de elevados en el continente. Sin embargo, no hay problema si está regulado.
    • variante del uso de recursos: costoso intentar producir tal individuo (los estímulos son raros, pero renovables, por ejemplo, fenómenos peculiares astronómicos/atmosféricos/geológicos, impredecibles y costosos de reproducir; suena como magia, pero sucede en la naturaleza)
    • la presencia de un individuo elevado suprime el crecimiento de cualquiera que sea más débil (acaparamiento de recursos, feromonas, estado de ánimo).
    • manifestar el rasgo hace que sea menos probable que esté activo en la descendencia
    • una densidad demasiado grande traería enfermedades, dañando a los objetivos y a cualquier persona cercana (descendientes). Tal vez las personas afectadas tengan más probabilidades de atraer la atención de algo indeseable.
    • el rasgo permanece inactivo en muchas personas, pero la mayoría elige no activarlo (¿razones religiosas? ¿expectativa de un estilo de vida diferente? ¿Supresión del instinto de apareamiento?), o no tiene la oportunidad de hacerlo (¿experiencia traumática + tiempo de inactividad necesario?)
  2. Tener el rasgo sostenido en otra especie que tenga una relación simbiótica con el Jed... ugh. Es útil tener la capacidad de elevar a un anfitrión, pero los objetivos evolutivos del benéfico pueden preferir un uso poco frecuente.

    • ejemplo: bacterias intestinales para quienes los anfitriones que muestran el fenotipo incluso en el más mínimo grado son menos... hospitalarios. Las bacterias pueden funcionar, pero fuera de un huésped ya cambiado, la adaptación necesaria es una carga, por lo que son inferiores al resto de su especie. Esto los mantiene predeterminados en el modo "normal", pero la especie huésped, en general, se beneficia de esa peculiaridad ocasional, e indirectamente también lo hace el simbionte.
  3. "sin tener un costo demasiado alto" para el individuo adulto, supongo. Los padres son un asunto diferente, como lo es el infante.

    • esterilidad/enfermedad posterior
    • alto riesgo de fracaso (ningún efecto, muerte o efecto contrario)
    • el niño es indistinguible de un enano enfermizo hasta que comienza el crecimiento alternativo

La frase clave es "beneficioso en ciertas situaciones", siempre que esas situaciones sean raras, no se propagará rápidamente, si la mayoría de las personas pasarán por su vida sin encontrar esas situaciones aún mejor. si puedes hacerlo perjudicial en otra situación aún mejor. si la manifestación no está garantizada de nuevo, mejor aún, cuanto más turbios sean los beneficios del GEN, más lento se propagará el gen. Otra forma es condicionar los beneficios a factores no genéticos, tal vez necesite haber acumulado suficiente masa corporal o densidad ósea o vivir en un determinado tipo de entorno; de lo contrario, el efecto es perjudicial y no beneficioso.

Por ejemplo, los músculos súper fuertes son geniales a menos que no tengas huesos o tejidos que puedan soportar la tensión, entonces es muy perjudicial.

Otro ejemplo, la capacidad de leer la mente podría ser terriblemente perjudicial si se manifiesta en medio de una ciudad o pueblo, pero si sucede en medio de la naturaleza, es posible que puedas aprender a controlarlo antes de que el ruido constante te vuelva loco.

Una de las principales, si no la principal, teorías de cómo ocurre la especiación es la especiación alopátrica . Usted menciona cómo una gran población ahoga un nuevo rasgo antes de que pueda propagarse es un problema para usted, y también lo es en la teoría convencional. Este modelo postula que en el borde del rango de una especie, pequeños grupos formarán un grupo que se reproducirá principalmente internamente, lo que permitirá que un cambio favorable se haga cargo del grupo. Este grupo también tendrá una presión adicional por el ajuste marginal que tiene con el medio ambiente y, por lo tanto, una 'necesidad' de evolucionar. Entonces, si el entorno en general cambia para adaptarse a este grupo, puede extenderse por todo el rango.

Ehm... Te animo a que vuelvas a leer la pregunta. Mi problema, como se indica en la pregunta, es que, en la mayoría de las situaciones, un rasgo beneficioso neto se extendería por toda la población, lo que llevaría a que una gran fracción de la población tenga ese rasgo después de un tiempo; el objetivo de la pregunta formulada es mantener un rasgo dado (beneficio neto) en una pequeña fracción de la población. Su respuesta parece ser lo contrario de esto.

Si la población es consciente, pueden decidir restringirla. No importa cuán genéticamente beneficioso sea si se contrarresta, solo la familia de los reyes puede tenerlo, si no estás en la familia de los reyes, te matamos a ti, a tus padres, a tus primos y, solo para estar seguros, a tu pequeño. perrito también.

Los humanos no somos inmunes a la evolución, pero podemos influir en ella de manera única.