Presión evolutiva

La presión evolutiva, presión selectiva o presión de selección es ejercida por factores que reducen o aumentan el éxito reproductivo en una parte de una población, impulsando la selección natural. Es una descripción cuantitativa de la cantidad de cambio que ocurre en los procesos investigados por la biología evolutiva, pero el concepto formal a menudo se extiende a otras áreas de investigación.

En genética de poblaciones, la presión selectiva suele expresarse como un coeficiente de selección.

Se ha demostrado que poner un gen biosintetizador de aminoácidos como el gen HIS4 bajo presión selectiva de aminoácidos en levadura provoca una mejora en la expresión de genes adyacentes, lo que se debe a la co-regulación transcripcional de dos genes adyacentes en Eukaryota.

La resistencia a los medicamentos en las bacterias es un ejemplo de un resultado de la selección natural. Cuando se utiliza un medicamento en una especie de bacteria, las que no pueden resistirlo mueren y no producen descendencia, mientras que las que sobreviven pueden transmitir el gen de resistencia a la siguiente generación (transmisión genética vertical). El gen de resistencia también puede transmitirse de una bacteria a otra de una especie diferente (transmisión genética horizontal). Debido a esto, la resistencia a los medicamentos aumenta a lo largo de las generaciones. Por ejemplo, en los hospitales se crean entornos en los que patógenos como C. difficile han desarrollado una resistencia a los antibióticos. La resistencia a los antibióticos se agrava por el mal uso de los mismos. La resistencia a los antibióticos se fomenta cuando se utilizan antibióticos para tratar enfermedades no bacterianas y cuando no se utilizan durante el tiempo prescrito o en la dosis prescrita. La resistencia a los antibióticos puede surgir de la variación genética existente en una población o de mutaciones de novo en la población. Cualquiera de las dos vías podría conducir a la resistencia a los antibióticos, que puede ser una forma de rescate evolutivo.

Clostridium difficile, una especie de bacteria grampositiva que habita en el intestino de los mamíferos, es un ejemplo de un tipo de bacteria que es una de las principales causas de muerte por infecciones nosocomiales.

Cuando las poblaciones de la flora intestinal simbiótica se alteran (por ejemplo, por los antibióticos), la persona se vuelve más vulnerable a los patógenos. La rápida evolución de la resistencia a los antibióticos ejerce una enorme presión selectiva sobre los alelos ventajosos de resistencia que se transmiten a las generaciones futuras. La hipótesis de la Reina Roja muestra que la carrera armamentista evolutiva entre las bacterias patógenas y los seres humanos es una batalla constante por las ventajas evolutivas para superarse mutuamente. La carrera armamentista evolutiva entre los factores de virulencia de las bacterias, que evolucionan rápidamente, y las prácticas de tratamiento de la medicina moderna requieren que los biólogos evolutivos comprendan los mecanismos de resistencia en estas bacterias patógenas, especialmente si se considera el creciente número de pacientes hospitalizados infectados. Los factores de virulencia evolucionados plantean una amenaza para los pacientes hospitalizados, que están inmunodeprimidos por la enfermedad o el tratamiento con antibióticos. Los factores de virulencia son las características que las bacterias evolucionadas han desarrollado para aumentar la patogenicidad. Uno de los factores de virulencia de C. La principal causa de la resistencia a los antibióticos de la CDI son sus toxinas: la enterotoxina TcdA y la citotoxina TcdB. Las toxinas producen esporas que son difíciles de inactivar y eliminar del entorno. Esto es especialmente cierto en los hospitales, donde la habitación de un paciente infectado puede contener esporas durante hasta 20 semanas. Por lo tanto, combatir la amenaza de la rápida propagación de las CDI depende de las prácticas de saneamiento del hospital que eliminen las esporas del entorno. Un estudio publicado en el American Journal of Gastroenterology concluyó que para controlar la propagación de las CDI, el uso de guantes, la higiene de las manos, los termómetros desechables y la desinfección del entorno son prácticas necesarias en los centros de salud. La virulencia de este patógeno es notable y puede requerir un cambio radical en los enfoques de saneamiento utilizados en los hospitales para controlar los brotes de CDI.

El parásito de la malaria puede ejercer una presión selectiva sobre las poblaciones humanas. Esta presión ha llevado a una selección natural de eritrocitos portadores de la mutación del gen de la hemoglobina falciforme (Hb S), que causa la anemia falciforme, en áreas donde la malaria es un problema de salud importante, porque la afección otorga cierta resistencia a esta enfermedad infecciosa.

Al igual que con el desarrollo de la resistencia a los antibióticos en las bacterias, ha comenzado a aparecer resistencia a los pesticidas y herbicidas en los productos químicos agrícolas de uso común. Por ejemplo:

• En los EE.UU., los estudios han demostrado que las moscas frutales que infestan los arboles naranjas se estaban volviendo resistentes al malatión, un pesticida utilizado para matarlos.
• En Hawaii y Japón, la polilla de diamante desarrolló una resistencia a Bacillus thuringiensis, que se utiliza en varios cultivos comerciales Gran maíz, unos tres años después de que comenzó a ser utilizado fuertemente.
• En Inglaterra, las ratas en ciertas áreas han desarrollado una resistencia tan fuerte al veneno de ratas que pueden consumir hasta cinco veces más de él como ratas normales sin morir.
• El DDT ya no es eficaz para controlar los mosquitos que transmiten malaria en algunos lugares, hecho que contribuyó a un resurgimiento de la enfermedad.
• En el sur de Estados Unidos, la hierba Amaranthus palmeri, que interfiere con la producción de algodón, ha desarrollado una resistencia generalizada al glifosato herbicida.
• En el Mar Báltico, la disminución de la salinidad ha alentado el surgimiento de una nueva especie de algas marrones, Fucus radicans.

La actividad humana puede provocar cambios no deseados en el medio ambiente. La actividad humana puede tener un efecto negativo en una población determinada, provocando la muerte de muchos individuos de dicha población por no estar adaptados a esta nueva presión. Los individuos que estén mejor adaptados a esta nueva presión sobrevivirán y se reproducirán a un ritmo mayor que los que estén en desventaja. Esto ocurre a lo largo de muchas generaciones hasta que la población en su conjunto se adapte mejor a la presión. Se trata de la selección natural en acción, pero la presión proviene de la actividad humana, como la construcción de carreteras o la caza. Esto se ve en los ejemplos siguientes de golondrinas de acantilado y alces. Sin embargo, no toda la actividad humana que provoca una presión evolutiva ocurre de forma no intencionada. Esto se demuestra en la domesticación del perro y la posterior cría selectiva que dio lugar a las diversas razas que conocemos hoy en día.

En las zonas más pobladas y con más tráfico de personas, cada vez hay más casos de serpientes de cascabel que no emiten cascabeles. Este fenómeno suele atribuirse a la presión selectiva de los humanos, que suelen matar a las serpientes cuando las descubren. Las serpientes que no emiten cascabeles tienen más probabilidades de pasar desapercibidas, por lo que sobreviven para reproducir crías que, como ellas, tienen menos probabilidades de emitir cascabeles.

Las poblaciones de golondrinas de acantilado en Nebraska han mostrado cambios morfológicos en sus alas después de muchos años de vivir cerca de las carreteras. Tras recopilar datos durante más de 30 años, los investigadores notaron una disminución de la envergadura de las poblaciones de golondrinas vivas, al tiempo que notaron una disminución en la cantidad de golondrinas de acantilado que murieron atropelladas por automóviles. Las golondrinas de acantilado que murieron atropelladas por automóviles mostraron una envergadura mayor que la población en su conjunto. Se demostró que los efectos de confusión, como el uso de las carreteras, el tamaño de los automóviles y el tamaño de la población, no tuvieron ningún impacto en el estudio.

La presión evolutiva impuesta por los humanos también se observa en las poblaciones de alces. Estos estudios no analizan las diferencias morfológicas, sino las diferencias de comportamiento. Se demostró que los alces machos más rápidos y móviles tenían más probabilidades de caer presas de los cazadores. Los cazadores crean un entorno en el que los animales más activos tienen más probabilidades de sucumbir a la depredación que los animales menos activos. Las hembras de alce que sobrevivieron más de dos años, reducirían su actividad a medida que pasaran los años, lo que dejaría más hembras tímidas que tendrían más probabilidades de sobrevivir. Las hembras de alce en un estudio separado también mostraron diferencias de comportamiento, ya que las hembras mayores mostraban el comportamiento tímido que se esperaría de esta selección.

Desde la domesticación de los perros, estos han evolucionado junto con los humanos debido a la presión de los humanos y del medio ambiente. Esto comenzó cuando los humanos y los lobos compartían la misma área, y la presión de coexistir finalmente condujo a su domesticación. La presión evolutiva de los humanos dio lugar a muchas razas diferentes que se adaptaban a las necesidades de la época, ya fuera la necesidad de proteger al ganado o de ayudar en la caza. La caza y el pastoreo fueron un par de las primeras razones por las que los humanos seleccionaron artificialmente los rasgos que consideraban beneficiosos. Esta crianza selectiva no termina allí, sino que se extiende a los humanos que seleccionan ciertos rasgos que consideran deseables en sus perros domésticos, como el tamaño y el color, incluso si no son necesariamente beneficiosos para el humano de una manera tangible. Una consecuencia no deseada de esta selección es que los perros domésticos también tienden a tener enfermedades hereditarias según la raza específica a la que pertenezcan.

• Fitness (biología) – El éxito reproductivo esperado
• Supervivencia del más apropiado – Frase para describir el mecanismo de selección natural
• Secuencia conservada: secuencias similares de ADN, ARN o proteínas dentro de genomas o entre especies