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Genética de la Conservación

Seminario Final de Genetica
by

Susana Prieto

on 21 November 2012

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Transcript of Genética de la Conservación

Donde estamos y a dónde vamos en genética
de la conservación Por:
Miguel A. Correa.
Susana Prieto
Camila Yepes Qué es genómica de la conservación? Uso de nuevas técnicas genómicas para resolver problemas en biología de la conservación. Las técnicas se pueden agrupar en tres clases: Genotipado basado en marcadores Secuenciación de ADN restringida Secuenciación del genoma completo BIOINFORMÁTICA Estimación de N. m y s
Reducir mezcla en poblaciones híbridas
Identificación de unidades de conservación
Minimizar adaptación al cautiverio
Predecir viabilidad de poblaciones
Predecir habilidad para adaptarse Problemas genéticos en conservación que puede solucionar la genómica Técnicas para detectar variación en la secuencia de ADN Marcadores tradicionales
qPCR Chips en base a SNP
SNP chip de alta densidad
Secuenciación de DNA dirigida
Secuenciación de DNA anónimo
Re-secuenciación del genoma Marcadores Neutrales Uno de las mayores contribuciones será al incremento de la precisión en la medición de parámetros poblacionales
El uso de este tipo de marcadores también facilitará la estimación de la dirección de una migración
También será posible la estimación de múltiples parámetros poblacionales
Sin embargo, puede ocurrir que la precisión de los parámetros disminuya si no se tiene cuidado con la no-independencia o enlace entre loci Descripción de relaciones de parentesco y de pedigrí La construcción de pedigrís en algunas poblaciones silvestres será posible. Ello mejorará los estimados de los efectos de la endogamia y la exogamia sobre el fitness. Examinar grandes cantidades de loci aumentará la precisión de las relaciones de parentesco. Ello permitirá proponer correlaciones entre fenotipos y relación genética, lo que a su vez permitirá medir la heredabilidad en poblaciones naturales Genética de poblaciones basada en individuos Este método tiene menos sesgos a la hora de delinear poblaciones
El aumento en el número de loci examinados permite identificar poblaciones (por ejemplo, grupos étnicos) y la proporción de mezcla entre grupos
Se pueden monitorear las migraciones contemporáneas sin supuestos como el equilibrio mutación-migración-deriva Este enfoque permitiría la valoración de la influencia de las características del paisaje sobre el flujo de genes y la dispersión Depresión por endogamia Entender el número de loci involucrados y el mecanismo de los efectos de este fenómeno podría permitir la predicción del potencial éxito de una purga. Este fenómeno es la pérdida del vigor y del fitness por el aumento de la homocigosis, causado por la endogamia Adaptación local Uno de los aspectos más prometedores de la aplicación de herramientas genéticas a la conservación es la estimación simultánea de los procesos neutrales junto con la determinación de las regiones del genoma que responden a la selección. El análisis más apropiado para estimar la adaptación local se basa en la diferenciación en las frecuencias alélicas entre poblaciones. Dentro de una población, el espectro de frecuencias alélicas puede indicar regiones bajo selección Métodos para la valoración de la adaptación local Ejemplo de caso : Detección de división críptica y adaptación local en especies marinas Poblaciones grandes Pequeñas migraciones Diferenciación en
loci adaptativos Selección eficiente VS Deriva débil Cantidad de divergencia valores relativos de m y s No diferenciación genética en 9 loci microsatélite. Suficiente diferenciación en un locus bajo selección natural. Gadu morhua Cambio climático y otros desafíos antropogénicos Los enfoques genómicos pueden permitir la identificación de la variación adaptativa relacionada a rasgos clave, como la tolerancia a la desecación, para que el manejo pueda enfocarse en mantener el potencial adaptativo
La genómica del paisaje permite el mapeo de las asociaciones existentes entre regiones adaptativas del genoma y gradientes ambientales en el espacio y el tiempo.
La genómica también permitiría el monitoreo de los cambios genéticos dañinos, para identificarlos a tiempo y limitar o revertir los efectos sobre las poblaciones (ej: la cosecha) Hacer frente a los impactos del cambio climático sobre la biodiversidad es un reto importante que requiere la investigación y las acciones de manejo Hacer frente a los impactos del cambio climático sobre la biodiversidad es un reto importante que requiere la investigación y las acciones de manejo.
La detección de loci sujetas a la selección natural
Recursos son limitados, por lo que es importante decidir las prioridades Unidades de conservación e hibridación Este proceso es importante para que los programas de manejo y monitoreo puedan ser apuntados hacia poblaciones independientes. La identificación de unidades taxonómicas y poblacionales para la protección y el manejo es esencial para la conservación de la diversidad biológica Lo anterior permitiría establecer cuotas para la cosecha, evitar introducir individuos a poblaciones con diferencias adaptativas. Unidades de conservación Su descripción se basa generalmente en dos pasos:
Estimar la cantidad de flujo de genes entre poblaciones
Evaluar la cantidad de divergencia adaptativa
El mapeo de loci neutrales permitirá obtener mejores estimados de los patrones de aislamiento reproductivo y de la historia demográfica de las poblaciones.
El estudio de genes funcionales proveerá la oportunidad para evaluar la cantidad de divergencia genética entre poblaciones. La genómica del paisaje puede ayudar a identificar unidades de manejo delineando los límites en el paisaje que separan grupos demográficamente independientes Hibridación La genómica tiene el potencial de identificar los efectos de la hibridación sobre el fitness y para distinguir entre hibridación natural y antropogénica. El valor para la conservación de las poblaciones mezcladas ha sido controversial. Detección de hibridación Aunque se puede identificar este proceso de mezcla entre poblaciones que divergen a nivel genético con el análisis de algunas decenas de loci.

Sin embargo, para la descripción apropiada de las dinámicas de la hibridación se requieren muchos mas loci.

Para la estimación de la proporción de mezcla entre individuos, se requerirán incluso más marcadores. Depresión por exogamia La depresión por exogamia puede resultar por incompatibilidades génicas o cromosómicas entre los grupos que se hibridizan; o por adaptación reducida a las condiciones ambientales locales.

Los enfoques genómicos podrían predecir la probabilidad de cualquiera de las fuentes de la depresión por exogamia La cuestión sin resolver más importante la en biología de la conservación es hacer frente a las cuestiones genéticas en la gestión de los fragmentados de poblaciones silvestres de especies amenazadas.

El temor a la depresión exogámica están obstaculizando la gestión racional de genética de poblaciones fragmentadas.

La búsqueda de loci de especiación debe ser una actividad prioritaria dentro de la genómica de conservación.

Falta de un consenso en el concepto de especie
'Genes de especiación' podría ser identificados al punto que permitan predecir el grado de aislamiento reproductivo en cruzamientos entre poblaciones. Análisis de viabilidad poblacional (PVA) se aplica comúnmente para estimar el riesgo de extinción y la ayuda en la priorización de las opciones de gestión para la conservación de especies. En la actualidad existe una amplia evidencia de que la endogamia tiene efectos deletéreos sobre la aptitud reproductiva. Cría en cautiverio y migración asistida La genómica podría ayudar al manejo de poblaciones ex situ y las reintroducciones mediante parámetros poblacionales más precisos e identificando loci de importancia, esenciales para los individuos fundadores.
Manejo de la depresión por endogamia Se podrían manejar ciertos loci en situaciones de conservación. Por ejemplo, individuos con una variante en partículas podría ser escogido para ser reintroducido o para el rescate genético. Algunos rasgos se pueden seleccionar en contra de rasgos dañinos, mientras se minimiza la perdida de diversidad genética en otras partes del genoma. Una de las mayores preocupaciones es la adaptación al cautiverio que se presenta en ocasiones, ello reduce el fitness de los individuos reintroducidos a condiciones silvestres
Genética evolutiva y molecular a la conservación de la biodiversidad.

Gestionar explícitamente los poblaciones para reducir al mínimo la adaptación genética al cautiverio, de manera que sus efectos perjudiciales para la reintroducción se reduzcan al mínimo.

Optimizados en base a simulaciones y experimentos de laboratorio. Restauracion: rescate genetico Identificar loci especificos para permitir el manejo genetico direccionado de una poblacion.
El cóndor de California Alta frecuencia de un alelo recesivo letal
Marcador para identificar portadores
Programas de reproducción que seleccionen los heterocigotos.
Minimizar perdida de diversidad genética
Escogiendo un acercamiento… SNP chips (arreglos)
Secuanciacion restringida y del genoma completo Las prioridades en la aplicación de la genética en la biología de la conservación: Manejo de especies amenazadas en la naturaleza, especialmente para las poblaciones fragmentadas
Manejar las poblaciones en cautiverio de especies amenazadas para minimizar la adaptación genética (junto con minimizar la pérdida de la diversidad genética).
Aplicar los principios genéticos en los esfuerzos para mitigar los impactos del cambio climático sobre la biodiversidad.
Aplicar los principios genéticos en la evaluación de los impactos de las especies invasoras y en el control de estas
Aplicar los principios genéticos para recuperar las poblaciones de especies con sistemas de apareamiento diferentes 1.Desarrollar métodos para predecir el riesgo de depresión exogámica
2. Llegar a un acuerdo de una definición de especie con fines de conservación
3. Recoger bastante bibliografía sobre la ocurrencia de la depresión exogámica y evaluar predictores de riesgo
4. Investigar el impacto del cambio climático sobre la biodiversidad, sus consecuencias adaptativas y la conveniencia de las translocaciones para hacer frente a ella.
5. Optimizar los procedimientos de gestión para minimizar la adaptación genética al cautiverio
6. Obtener más cálculos cuantitativos acerca del costo de la endogamia en las poblaciones silvestres en la naturaleza
7. Obtener mucha más información sobre la contribución relativa de los factores genéticos en comparación con otros de riesgo de extinción en estado silvestre
8. Definir y poner a prueba los medios para gestionar variación adaptativa en especies amenazadas
9. Obtener muchas estimaciones de la variación genética cuantitativa de especies amenazadas
10. Mejoras incrementales en medicina forense de vida silvestre
11. Probar métodos moleculares para la obtención de información de los atributos biológicos de especies amenazadas ya que son importantes para su conservación Principales necesidades científicas para la conservación genética Perspectivas Las aproximaciones genómicas tienen el potencial de transformar el manejo para la conservación de las poblaciones.
La genómica también provee el potencial para entender las bases genéticas de las interacciones entre especies, lo que podría mejorar la capacidad de manejar comunidades en lugar de especies individuales.
Quizá uno de los aportes más importantes a la conservación es el monitoreo preciso de las frecuencias alélicas para cuantificar los efectos de la deriva genética, selección natural e hibridación en poblaciones silvestres y en cautiverio
La epigenética es un campo que posiblemente tenga un rol importante en la genética de la conservación.
Las herramientas de la genómica por si solas no pueden ayudarnos a mejorar las estrategias de conservación. Es necesario hacer la conexión entre estas dos áreas del conocimiento. Frankham, R. (2010). Where are we in conservation genetics and where do we need to go? . Conservation genetics , 661-663.
Allendorf, F. Hohenlohe, P. and Luikart, G. (2010) Genomics and the future of conservation genetics. Nature Reviews. Vol.11, 697-707. Bibliografía
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