Mutaciones
Las mutaciones son la materia prima de la evolución. La evolución tiene lugar cuando una nueva versión de un gen, que originalmente surge por una mutación, aumenta su frecuencia y se extiende a la especie gracias a la selección natural o a tendencias genéticas aleatorias (fluctuaciones casuales en la frecuencia de los genes). Antes se pensaba que las mutaciones dirigían la evolución, pero en la actualidad se cree que la principal fuerza directora de la evolución es la selección natural, no las mutaciones. No obstante, sin mutaciones las especies no evolucionarían.
La selección natural actúa para incrementar la frecuencia de las mutaciones ventajosas, que es como se produce el cambio evolutivo, ya que esos organismos con mutaciones ventajosas tienen más posibilidades de sobrevivir, reproducirse y transmitir las mutaciones a su descendencia.
La selección natural actúa para eliminar las mutaciones desventajosas; por tanto, está actuando continuamente para proteger a la especie de la decadencia mutacional. Sin embargo, la mutación desventajosa surge a la misma velocidad a la que la selección natural la elimina, por lo que las poblaciones nunca están completamente limpias de formas mutantes desventajosas de los genes. Esas mutaciones que no resultan ventajosas pueden ser el origen de enfermedades genéticas que pueden transmitirse a la siguiente generación.
La selección natural no actúa sobre las mutaciones neutrales, pero las mutaciones neutrales pueden cambiar de frecuencia por procesos aleatorios. Existen controversias sobre el porcentaje de mutaciones que son neutrales, pero generalmente se acepta que, dentro de las mutaciones no neutras, las mutaciones desventajosas son mucho más frecuentes que las mutaciones ventajosas. Por tanto, la selección natural suele actuar para reducir el porcentaje de mutaciones al mínimo posible; de hecho, el porcentaje de mutaciones observado es bastante bajo.
La selección natural actúa para incrementar la frecuencia de las mutaciones ventajosas, que es como se produce el cambio evolutivo, ya que esos organismos con mutaciones ventajosas tienen más posibilidades de sobrevivir, reproducirse y transmitir las mutaciones a su descendencia.
La selección natural actúa para eliminar las mutaciones desventajosas; por tanto, está actuando continuamente para proteger a la especie de la decadencia mutacional. Sin embargo, la mutación desventajosa surge a la misma velocidad a la que la selección natural la elimina, por lo que las poblaciones nunca están completamente limpias de formas mutantes desventajosas de los genes. Esas mutaciones que no resultan ventajosas pueden ser el origen de enfermedades genéticas que pueden transmitirse a la siguiente generación.
La selección natural no actúa sobre las mutaciones neutrales, pero las mutaciones neutrales pueden cambiar de frecuencia por procesos aleatorios. Existen controversias sobre el porcentaje de mutaciones que son neutrales, pero generalmente se acepta que, dentro de las mutaciones no neutras, las mutaciones desventajosas son mucho más frecuentes que las mutaciones ventajosas. Por tanto, la selección natural suele actuar para reducir el porcentaje de mutaciones al mínimo posible; de hecho, el porcentaje de mutaciones observado es bastante bajo.
Recombinación genética-
La recombinación genética es un proceso que lleva a la obtención de un nuevo genotipo a través del intercambio de material genético entre secuencias homólogas de ADN de dos orígenes diferentes. La información genética de dos genotipos puede ser agrupada en un nuevo genotipo mediante recombinación genética. Por lo tanto la recombinación genética es otra forma efectiva de aumentar la variabilidad genética de una población.
Las ventajas de la recombinación genética son:
(i) Diferentes cepas superproductoras pueden ser reunidas en una sola cepa, de forma que el efecto acumulativo de estas mutaciones puede ser mayor que el efecto de una sola mutación. Sin embargo, la esperanza inicial de obtener un aumento significativo en el rendimiento por simple recombinación de dos mutantes de alta producción sólo ha sido conseguida en unos pocos casos. En la mayoría de los casos, la productividad de los recombinantes generalmente es intermedia entre los valores de las cepas parentales.
(ii) En el curso del desarrollo de cepas existe frecuentemente un descenso en el aumento del rendimiento después de cada etapa de mutación. Además de los mutantes que son enriquecidos selectivamente debido a su aumento en la productividad, existe un desarrollo de mutaciones que no se detectan que impiden un aumento adicional en la producción de metabolitos a través de influencias pleiotrópicas. Con cruces genéticos, estos alelos mutantes desfavorables pueden ser reemplazados por alelos de uno de los padres del cruce.
(iii) Las cepas de alta producción pueden realmente aumentar el coste de la fermentación debido al cambio de las propiedades fisiológicas (mayor producción de espuma, cambio en los requerimientos del medio de cultivo, etc.). Cruzando de nuevo la cepa con la cepa silvestre pueden obtenerse cepas de alta producción con propiedades mejoradas de fermentación.
Las ventajas de la recombinación genética son:
(i) Diferentes cepas superproductoras pueden ser reunidas en una sola cepa, de forma que el efecto acumulativo de estas mutaciones puede ser mayor que el efecto de una sola mutación. Sin embargo, la esperanza inicial de obtener un aumento significativo en el rendimiento por simple recombinación de dos mutantes de alta producción sólo ha sido conseguida en unos pocos casos. En la mayoría de los casos, la productividad de los recombinantes generalmente es intermedia entre los valores de las cepas parentales.
(ii) En el curso del desarrollo de cepas existe frecuentemente un descenso en el aumento del rendimiento después de cada etapa de mutación. Además de los mutantes que son enriquecidos selectivamente debido a su aumento en la productividad, existe un desarrollo de mutaciones que no se detectan que impiden un aumento adicional en la producción de metabolitos a través de influencias pleiotrópicas. Con cruces genéticos, estos alelos mutantes desfavorables pueden ser reemplazados por alelos de uno de los padres del cruce.
(iii) Las cepas de alta producción pueden realmente aumentar el coste de la fermentación debido al cambio de las propiedades fisiológicas (mayor producción de espuma, cambio en los requerimientos del medio de cultivo, etc.). Cruzando de nuevo la cepa con la cepa silvestre pueden obtenerse cepas de alta producción con propiedades mejoradas de fermentación.
Selección natural.
El proceso de la selección natural es la base de todo el cambio evolutivo. Se basa en los conceptos de la supervivencia del más apto y reproducción diferenciada. Supervivencia del más aptos declara que esos organismos adaptados lo más mejor posible a su ambiente son más probable sobrevivir; la reproducción diferenciada indica que los mejores organismos adaptados dejan a más descendientes en promedio.
La selección natural es el proceso por el cual los organismos lo más mejor posible adaptados desplazan lentamente organismos menos bien adaptados. Conduce a la acumulación lenta de cambios genéticos favorables en una población. La selección natural en la operación sobre muchas generaciones puede cambiar los atributos básicos de la población original de organismos. Esas adaptaciones que consultan las ventajas de la supervivencia a sus propietarios - y así conducen a la reproducción creciente en promedio - tienden para dominar el charco de genes debido a la selección natural. Cuando la selección natural funciona sobre un número extremadamente grande de generaciones, puede dar lugar a la formación de la nueva especie.
Un ejemplo de la selección natural viene de animales en el ártico. Si la población inicial tiene animales con la piel marrón y animales con la piel blanca, los depredadores verán - y por lo tanto comer - los animales marrones más con frecuencia. Tener piel blanca ayudará así a supervivencia, y el gene para la piel blanca vendrá dominar a la población. Si la población entonces emigra a a forested área, los animales con la piel oscura tiene una ventaja porque serán vistos menos fácilmente por los depredadores. Entonces el gene para la piel oscura comenzará a separarse a través de la población otra vez.
La selección natural es el proceso por el cual los organismos lo más mejor posible adaptados desplazan lentamente organismos menos bien adaptados. Conduce a la acumulación lenta de cambios genéticos favorables en una población. La selección natural en la operación sobre muchas generaciones puede cambiar los atributos básicos de la población original de organismos. Esas adaptaciones que consultan las ventajas de la supervivencia a sus propietarios - y así conducen a la reproducción creciente en promedio - tienden para dominar el charco de genes debido a la selección natural. Cuando la selección natural funciona sobre un número extremadamente grande de generaciones, puede dar lugar a la formación de la nueva especie.
Un ejemplo de la selección natural viene de animales en el ártico. Si la población inicial tiene animales con la piel marrón y animales con la piel blanca, los depredadores verán - y por lo tanto comer - los animales marrones más con frecuencia. Tener piel blanca ayudará así a supervivencia, y el gene para la piel blanca vendrá dominar a la población. Si la población entonces emigra a a forested área, los animales con la piel oscura tiene una ventaja porque serán vistos menos fácilmente por los depredadores. Entonces el gene para la piel oscura comenzará a separarse a través de la población otra vez.