Cómo la selección natural moldea las frecuencias alélicas
La selección natural es la supervivencia y reproducción diferenciales de organismos debida a variación heredable en aptitud. A nivel genético, este proceso cambia las frecuencias alélicas a lo largo de las generaciones, el mecanismo fundamental de la evolución adaptativa. Este simulador implementa el modelo clásico de un locus y dos alelos con selección por viabilidad, basándose en el marco Hardy-Weinberg establecido independientemente por G.H. Hardy y Wilhelm Weinberg en 1908.
El modelo de selección Hardy-Weinberg
En una población diploide con dos alelos (A y a) en un solo locus, las frecuencias genotípicas tras el apareamiento aleatorio siguen las proporciones de Hardy-Weinberg: frec(AA) = p², frec(Aa) = 2pq, frec(aa) = q², donde p es la frecuencia del alelo A y q = 1 - p. Cuando los genotipos difieren en aptitud (denotada w_AA, w_Aa, w_aa), la frecuencia alélica en la siguiente generación es:
p' = (p²·w_AA + p·q·w_Aa) / w̄
donde w̄ = p²·w_AA + 2pq·w_Aa + q²·w_aa es la aptitud media de la población. Esta ecuación engañosamente simple captura la esencia de la selección darwiniana a nivel molecular.
Tipos de selección
La selección direccional ocurre cuando un homocigoto tiene la mayor aptitud. Si w_AA > w_Aa > w_aa, el alelo A aumenta hasta la fijación. La tasa depende de la magnitud de las diferencias de aptitud — prueba w_aa = 0,8 para ver selección direccional moderada en acción.
La sobredominancia (ventaja del heterocigoto) surge cuando w_Aa > w_AA y w_Aa > w_aa. Esto mantiene un polimorfismo estable con ambos alelos persistiendo indefinidamente. El ejemplo clásico es la anemia falciforme: los portadores heterocigotos (Aa) resisten la malaria mejor que cualquier homocigoto. Prueba w_AA = 0,9, w_Aa = 1,0, w_aa = 0,7 para observar esto.
La subdominancia ocurre cuando el heterocigoto tiene la menor aptitud (w_Aa < w_AA y w_Aa < w_aa), creando un equilibrio inestable. La frecuencia alélica se moverá hacia el homocigoto al que esté más cercana.
Observaciones clave
Ajusta los valores de aptitud y la frecuencia inicial para explorar: (1) Cómo el coeficiente de selección afecta la velocidad del cambio en la frecuencia alélica — incluso pequeñas diferencias de aptitud se acumulan a lo largo de muchas generaciones. (2) Cómo importa la frecuencia alélica inicial — los alelos beneficiosos raros tardan más en establecerse. (3) La diferencia dramática entre selección aditiva, dominante y recesiva en sus dinámicas. El Teorema Fundamental de la Selección Natural de R.A. Fisher (1930) establece que la tasa de aumento de la aptitud media es igual a la varianza genética aditiva en aptitud, un principio directamente observable en esta simulación.