¿Qué tipo de evento haría que la Eva mitocondrial actual fuera reemplazada por una nueva?

Aparentemente todos los humanos vivos son descendientes matrilineales de una sola mujer que vivió hace 200.000 años. Se llama Eva mitocondrial.

Pero en el momento en que ella vivió, había un antepasado matrilineal diferente que todos los humanos vivos compartían. Y entre entonces y ahora me imagino que muchas otras mujeres han sido Evas mitocondriales de la población humana que vivió en un momento determinado.

Lo que me pregunto es qué tipo de eventos harían que un ancestro matrilineal diferente y más reciente se convirtiera en la Eva mitocondrial de todos los humanos vivos.

Un escenario que puedo imaginar es que la población humana está al borde de la extinción y, literalmente, solo unas pocas personas sobreviven. Debido a que hay tan pocas personas vivas, me imagino que la posibilidad de que compartan un antepasado matrilineal más reciente es alta.

¿Hay otros escenarios posibles? ¿Disminuye la posibilidad de que surja una nueva Eva mitocondrial si la población humana es grande (miles de millones) en lugar de pequeña (cientos o miles)? Supongamos que la población humana no disminuirá, ¿es probable que las futuras poblaciones humanas alguna vez tengan una Eva mitocondrial diferente a la población actual? ¿Depende de la cantidad de gente que migra?

Las mismas preguntas podrían plantearse para Y-Chromosomal Adam y el ancestro común más reciente de todos los humanos, supongo...

Una solución matemática a esta pregunta es el Proceso de Galton-Watson. Se formula en términos de apellidos y esta situación es muy similar. en.wikipedia.org/wiki/Galton%2DWatson_process
Parece que el Adán genético acaba de ser reemplazado... así que ahí lo tienes. newscientist.com/articulo/…

Respuestas (3)

Un escenario posible sería que una mujer en particular desarrolle una mutación que la haga mucho más 'apta' (en el sentido evolutivo) que sus pares. En aras del argumento, tomemos el caso muy simplista de una mutación recesiva ligada al cromosoma X que hace que las mujeres que la portan tengan, digamos, 10 hijos en cada parto. Si esta mutación se transfiere luego a la descendencia, se extenderá muy rápidamente a toda la población.

Si esto continúa durante algunas generaciones, la abrumadora mayoría de la población de la tierra serán los descendientes de esa mujer que portó la mutación original, ella sería la nueva Eva mitocondrial.

Quiero enfatizar que esto no es más que un experimento mental muy simplista. Tal mutación es i) muy improbable, probablemente imposible, ii) es probable que haga que el individuo portador sea menos apto en lugar de más, ya que cada nacimiento sería agotador, lo que aumentaría las posibilidades de morir durante el parto.


Actualizar:

He especificado que la mutación tiene que ser recesiva y ligada al cromosoma X. Esto significa que solo presentará un fenotipo en mujeres que sean homocigóticas para él, mujeres cuyos padres portaron la mutación. Esto se debe a que, como señaló muy correctamente mgkrebbs en los comentarios a continuación, de lo contrario, sus hijos se aparearían con mujeres que no son sus hermanas y sus hijos tendrían la mutación pero no su ADNm. Si el fenotipo solo se expresa cuando la mutación es homocigota, solo las mujeres cuya madre portara la mutación (y el mDNA de Eve) lo mostrarían y solo entonces surgiría una nueva mEve.

No es correcto, ya que tal mutación tendría que estar en el genoma nuclear, no en el genoma mitocondrial. Al estar en un cromosoma nuclear, se extendería a la descendencia de mujeres que no son sus descendientes mitocondriales y, por lo tanto, no se convertiría en una víspera mitocondrial.
@mgkrebbs, ¿eh? Por supuesto, la mutación estaría en el genoma nuclear y, por supuesto, por definición, solo pasaría a sus descendientes. ¿Qué son exactamente los descendientes mitocondriales? Cada óvulo femenino contiene tanto la mitocondria como el genoma del progenitor. Sí, la mutación no sería portada por sus mitocondrias, sin embargo, sus mitocondrias serían portadas por sus descendientes, por lo tanto, ella sería la nueva Eva mitocondrial (aunque, como señala shigeta, seguiría siendo descendiente de nuestra propia MEve) .
Pero estas mutaciones en última instancia también pueden transferirse a la descendencia a través de descendientes patrilineales, ¿verdad? ¿Qué factor hace probable que esta mujer se convierta en M-Eve? ¿Era nuestra M-Eve realmente tan diferente de otras mujeres vivas en ese momento?
@molf, no necesariamente no. El punto es que las mitocondrias provienen de la madre, no del padre. Por lo tanto, si una hembra tiene un éxito reproductivo mucho mayor que sus pares, y la descendencia de esa hembra también lo hace, eventualmente TODOS los individuos serán descendientes de esa hembra. Dado que las mitocondrias provienen exclusivamente de la madre, todos los individuos tendrán el mismo genoma mitocondrial. Su genoma nuclear será diferente ya que también está afectado por el padre, pero eso es irrelevante para el punto discutido.
Esto es cierto, pero no es necesario que una mujer tenga una forma física mucho mayor. Incluso si la aptitud fuera igual, la deriva produciría una víspera mitocondrial con el tiempo suficiente. Al igual que un jugador terminará con todo el dinero si el juego de póquer se prolonga lo suficiente, incluso si son jugadores iguales.
@DQdlM, no estoy seguro... La deriva afectará la propagación de genes a través de la población. No veo ninguna razón por la que debería afectar a MEve.
Así es como lo veo: si la población tiene 10 líneas M a igual frecuencia. y estado físico. En cada generación, las líneas se perpetuarán en función de su frecuencia. Sin desviar la frec. no cambiaría y ninguna línea se extinguiría, pero la deriva puede aumentar o disminuir la frecuencia. de una línea por casualidad, por lo que con el tiempo algunas líneas se volverán menos frecuentes y más vulnerables a la extinción y otras se volverán más frecuentes y menos vulnerables a la extinción. Dado el tiempo suficiente, solo quedará una línea. Este es MEve.
@DQdlM, OK, sí, veo tu punto. Sin embargo, todavía no estoy seguro de si la deriva es aplicable aquí. Incluso si las líneas M tienen la misma frecuencia. y aptitud, los genomas nucleares de los anfitriones no lo harán. Por lo tanto, la aptitud del genotipo nuclear afectará la propagación de las líneas M mucho más que la deriva. La única forma en que puedo ver la deriva genómica mitocondrial produciendo un nuevo MEve sería si los genomas tanto nuclear como mitocondrial estuvieran libres de cualquier presión selectiva y gobernados solo por la deriva.
Acordado. Por naturaleza, tanto la selección como la deriva van a actuar en conjunto y sería muy difícil separarlos. Sin embargo, mi comprensión del concepto MEve es que la estimación se basa en la acumulación de mutaciones neutrales en el mito. ADN, por lo que la <em>estimación</em> no supone selección y solo deriva. La selección debería acelerar el proceso y MEve sería más reciente (suponiendo que no cambie de dirección durante el proceso), como señala en su respuesta.
@terdon, dado que usted dice "Por supuesto que la mutación estaría en el genoma nuclear", es probable que el escenario no convierta a la mujer en particular en una Eva mitocondrial. Supongamos que tiene 5 hijos y 5 hijas, entonces la descendencia de los 5 hijos tiene la misma probabilidad de portar la mutación nuclear ventajosa y, por lo tanto, es probable que tenga descendientes sobrevivientes, pero los hijos de los hijos no portan su ADNm. La población no favorecerá especialmente a las descendientes femeninas de la mujer original, por lo tanto, no favorecerá sus mitocondrias y no favorecerá que se convierta en una M-Eve.
@mgkrebbs, entiendo lo que quiere decir, sin embargo, incluso si la mutación la lleva su descendencia masculina, no hará ninguna diferencia. Dado que las hembras de cada generación que portan la mutación siempre tendrán más descendencia, eventualmente la gran mayoría de las especies portarán la mutación. Por lo tanto, sus descendientes masculinos se aparearán con sus descendientes femeninas, propagando así su ADNm.
@terdon, sí, "las hembras de cada generación que llevan la mutación tendrán constantemente más descendencia, eventualmente la gran mayoría de las especies llevarán la mutación" es cierto, pero no es cierto que estas hembras necesiten tener su mDNA. Sus hijos se aparearon con no hermanas, por lo que todos sus descendientes, hijos e hijas, no tendrán su ADNm, pero tendrán la mutación ventajosa en la misma medida.
@mgkrebbs, ahora entiendo, tienes toda la razón. Cambié mi respuesta para hacer que la mutación hipotética ligada al cromosoma X sea recesiva.
Eso aumentaría la probabilidad de que pudiera convertirse en M-Eve, pero no lo asegura. En primer lugar, al ser recesivo, ninguno de los hijos de la mujer tendría ninguna ventaja portando la mutación, ya que se aparearían con no portadores y, por lo tanto, no mostrarían la ventaja. (Suponga para la discusión que ambos X tienen la mutación). Ahora observe que de sus nietos, la mitad de ellos serán portadores y la otra mitad no. Tenga en cuenta también que todas las hijas de los hijos serán portadoras (la X proviene de ella), mientras que [continúa en el siguiente comentario]
...mientras que solo la mitad de las hijas de la hija serán portadoras (más la mitad de los hijos de la hija). Esto significa que la primera aparición más probable de la ventaja de la fertilidad es entre primos: el hijo de una hija y la hija de un hijo de cualquier sexo de las mujeres originales (excluyendo los improbables apareamientos hermano-hermana). Dos tercios de estas últimas nietas son (probalísticamente) vía hijos; el otro tercio a través de hijas. Por lo tanto, 2/3 no llevarán el mDNA original y, por lo tanto, es menos probable que la mujer original se convierta en una M-Eve.
¿Cuál es un escenario más realista que podría suceder para permitir que solo sobreviva un linaje?

La nueva víspera mitocondrial está viva ahora mismo.

Cuando los humanos se reproducen, las madres pasan sus mitocondrias a sus hijos sin la contribución del padre. Como resultado, cada ser humano puede rastrear su linaje mitocondrial como una cadena ininterrumpida hasta una sola mujer individual en el pasado. A través del azar (deriva genética) o de la selección natural, las mujeres en algunas líneas mitocondriales pasarán descendencia a la próxima generación, mientras que otras no lo harán. Si una mujer no logra pasar la descendencia a la siguiente generación, entonces representa el final (es decir, la extinción) de un linaje mitocondrial en particular. A medida que pasa el tiempo, más y más linajes mitocondriales originales se extinguirán hasta que todos los humanos representen un linaje restante.

Tenga en cuenta que este es un proceso continuo ya que los linajes acumulan diferencias a través de la mutación del ADN mitocondrial. Esta mutación es la fuente de los diferentes linajes que irán adelante. Basándonos en la tasa estimada de mutación del ADN mitocondrial, podemos estimar cuánto tiempo tardarían las mitocondrias existentes en desarrollar las diferencias genéticas que vemos ahora.

Si toma una instantánea de este proceso en un punto en el tiempo (por ejemplo, los humanos contemporáneos), puede usar este tiempo estimado para decir cuánto tiempo llevaría acumular las diferencias actuales, es decir, cuando comenzó la línea. Debido a la extinción continua de las líneas mitocondriales existentes, hay algún punto en el futuro en el que si tuviéramos que tomar la instantánea, estimaríamos que la víspera mitocondrial estaba viva en este momento.

EDITAR basado en el comentario:

La tasa a la que se formaría una nueva víspera mitocondrial se basa en la acumulación de mutaciones en las regiones no codificantes del ADN mitocondrial (es decir, el reloj molecular), que depende del tamaño de la población solo en la medida en que la probabilidad de que una determinada línea mitocondrial sobrevivirá cuando todas las demás se extingan es básicamente su frecuencia inicial en la población. Entonces, en una población grande con más diversidad inicial, cada línea tendrá una menor probabilidad de éxito.

Además, si no hay selección a favor o en contra de una línea dada, los cambios en la frecuencia se deben al azar (deriva genética). En una población grande, el efecto de la deriva es menor que en una población pequeña. Entonces, si el tamaño de la población es pequeño, entonces la probabilidad de que una línea mitocondrial se extinga es mayor y la tasa de una sola línea mitocondrial que logra convertirse en la víspera mitocondrial es mayor.

Es cierto, no lo había pensado completamente ... Edité mi respuesta para eliminar las referencias a la especiación.
Esto suena justo, pero me pregunto si la tasa de extinción de los linajes mitocondriales depende de la población total. ¿A qué tasa obtienen los humanos un nuevo M-Eve y qué factores influyen en esa tasa?
@molf Edité mi respuesta para abordar tu comentario. Espero que ayude.
parece que espera que todos los linajes mitocondriales desaparezcan en el futuro. ¿Por qué sucedería eso? Nunca ha sucedido en el pasado.
@shigeta ha sucedido en el pasado. Los linajes mitocondriales se extinguen continuamente, pero surge una nueva diversidad debido a la mutación. Utilizando la tasa de mutaciones neutrales, podemos estimar cuánto tiempo le tomó a la población acumular esa cantidad de diversidad, que es el tiempo desde que esa diversidad fue 0, que es cuando surgió ese linaje, que es la estimación de la edad de la víspera mitocondrial .
la pregunta es qué se necesitaría antes de que la Eva mitocondrial fuera reemplazada. hay 7 mil millones de personas en el planeta. Tienes razón, podría haber sucedido antes de nuestra Eva actual, pero ¿realmente crees que sucederá en algún momento en el futuro?
La víspera mitocondrial posterior a la que tenemos ahora probablemente no esté viva en este momento. Si la especie existe el tiempo suficiente, alguien nacido hoy podría convertirse en la nueva víspera, o no. Imagina matar a todas las mujeres del mundo excepto a dos nativas americanas. Eso empuja a la víspera mitocondrial a quizás hace 15 mil años, 'saltando' 185 mil años de historia. Podríamos ser 'omitidos' de la misma manera.

¿Qué tendría que pasar para que el genoma mitocondrial de una sola mujer esté en todos los humanos vivos?

Todas las demás mujeres tendrían que ser eliminadas repentina o gradualmente del acervo genético. Ninguna otra mujer podría entrar en el acervo genético de esta futura humanidad. Entonces, el escenario más probable es uno en el que tendríamos que quedar reducidos a una sola mujer en algún momento.

Se mencionó el aislamiento genético, pero las palabras 'todos los humanos vivos' en realidad no significan 'aislamiento'. De forma aislada, hay otras personas que continúan en otro lugar. Aquí estamos hablando solo de aislamiento en el sentido de que los reproductores son los únicos que quedan para reproducirse.

Aun así, cualquier mujer humana seguirá siendo descendiente de MEve. Esa Eva original seguiría siendo la Eva mitocondrial, aunque el registro genómico que apunta a ella habría desaparecido.

Una Eva completamente nueva podría suceder si viniera una mujer sin relación con Mí , y su descendencia tuviera tanto más éxito que todas las demás mujeres que, con el tiempo, solo las hijas de esta mujer fueran elegidas como madres. Ella sería increíblemente exitosa, como si todos sus hijos midieran 6'6 "y fueran mucho más inteligentes, atractivos, etc., entonces el resto del acervo genético podría disminuir y dejar solo a la 'nueva Eva'. Esto podría suceder si tenemos algunos neandertales en marcha. Sin embargo, no parecen ser particularmente propensos a hacerse cargo .

Esto es similar al escenario en el que un linaje femenino simplemente supera a todos los demás linajes femeninos para asumir el manto de M-Eve. Esto me parece menos probable. Este linaje tendría que disfrutar de una ventaja que tendría que superar todas las variantes que existen en ese momento y que surgirían en las siguientes generaciones antes de la dominación final de nuestro nuevo M-Eve. Dada la cantidad de genes y variantes posibles, en todo el genoma, eso es estadísticamente muy improbable.

En cuanto a un nuevo Y Adam , este tipo de cosas casi le suceden a los hombres. Solo para recordar, el cromosoma Y se transmite exclusivamente de padre a hijo, por lo que un Adán Y sería el único ancestro de todos los hombres sobre la faz del planeta.

Una encuesta de genomas patrocinada por National Geographic encontró que en Asia central el 8% de todos los hombres tienen el mismo cromosoma Y. En toda la humanidad, el 0,5% de todos los hombres tienen el mismo cromosoma Y. La genética apunta al rey guerrero mongol, Genghis Khan, cuyas campañas a través de Asia hasta las puertas de Europa lo incluyeron acostándose con una o más mujeres diferentes de los pueblos conquistados todas las noches, una de las cuales tiene fama de haberlo matado . No matando incidentalmente a muchos hombres también, eliminando mucha competencia futura por su progenie.

Aún así, todo esto es una mera fracción del tipo de efecto del que estás hablando. El reemplazo del 100% por descendientes de un solo individuo es difícil de imaginar en menos de un escenario similar a la extinción. O una nueva raza de superseres provenientes de un solo individuo. Difícil de imaginar dados los miles de millones de personas en la faz del planeta ahora.

Es un poco más fácil de imaginar en el caso de un nuevo Adán solo porque un hombre puede tener cientos o incluso miles de descendientes durante su vida. Incluso entonces, la psicología masculina parece mencionarlo más de lo racional . Todavía es extremadamente improbable (no va a suceder).

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También vale la pena señalar que pocas especies han podido regresar de un acervo genético tan pequeño y un número ...

Aquí hay un árbol de cromosomas Y humanos. Puedes ver esa mancha gris gorda que son descendientes de GK.ingrese la descripción de la imagen aquí

Según el comentario de mi respuesta, eliminé la mención de aislamiento, por lo que eliminé su referencia a la parte de mi respuesta que ya no existe.
También estaba editando, creo que revisé tus cambios, pero eliminé la referencia a ti.
Esta noción parece entrar en conflicto con la hipótesis de que nuestra actual M-Eve no era la única mujer viva en ese momento. ¿No es así que otras mujeres contemporáneas de nuestra M-Eve sí tienen descendencia viva, pero no matrilineal?
Si hubiera un grupo de mujeres que no estuvieran relacionadas en absoluto en el momento del origen de la raza humana, deberíamos verlo en la versión mitocondrial del diagrama anterior: más de un árbol. Parece que la raza humana (y la especiación) comenzó con un solo evento. Por otro lado, es interesante que haya teorías de que los neandertales y los denisovanos se aparearon con humanos después de salir de África, pero no parece aparecer aquí. es.wikipedia.org/wiki/…
No se requiere que todas las demás mujeres sean eliminadas del acervo genético, sino que, con el tiempo, los linajes individuales de ADN mitocondrial (basados ​​en alguna variación inicial en un momento específico del pasado) se extingan.
¿Cómo hacer que un solo cromosoma se extinga mientras el resto de los cromosomas se reproducen?
La cuestión es que no hace falta que te reduzcas a una sola mujer en ningún momento. Si existen x líneas mitocondriales diferentes en este momento. A lo largo del tiempo, la proporción de descendientes de cada una de estas líneas variará (n/x) y algunas líneas se extinguirán (0/x). Con el tiempo suficiente, todas las líneas menos una se extinguirán (ya sea por selección o deriva) y todos los individuos de la población serán descendientes de una sola línea. Tenga en cuenta que la mutación de fondo significará que la variación existente no necesita disminuir con el tiempo.
Eso es cierto, aunque en realidad no quise decir que todas las mujeres tendrían que ser eliminadas al mismo tiempo, pero eventualmente tendrían que salir para lograr el escenario representado. Creo que esto es lo que dije, aunque es cierto, no en la parte superior de la entrada. Este MEve competitivo paralelo es mucho menos probable. Puedo enmendar mi respuesta para describir cuánto menos probable es eso, aunque todos estos escenarios son materia de ciencia ficción: más ejercicio de pensamiento que probable que suceda.
Realmente no creo que sea ciencia ficción tanto como una forma de pensar sobre la deriva genética. Básicamente es solo una deriva genética a la inversa. El MEve es solo una estimación de cuánto tiempo le tomó a la deriva eliminar la diversidad genética de la población.