Calculadora de flujo génico

El flujo génico mide la transferencia de genes entre poblaciones. Es crucial para entender la evolución y diversidad genética.

Este artículo detalla cómo calcular el flujo génico, sus fórmulas, variables y aplicaciones prácticas en biología y genética.

Calculadora con inteligencia artificial (IA) para Calculadora de flujo génico

• Calcular flujo génico entre dos poblaciones con migración anual del 5% y tamaño poblacional de 1000.
• Determinar el número efectivo de migrantes (Nm) con tasa de migración m=0.02 y tamaño poblacional N=500.
• Evaluar el impacto del flujo génico en la heterocigosidad con frecuencia alélica p=0.6 y q=0.4.
• Simular flujo génico en poblaciones con diferentes tamaños y tasas de migración para predecir diversidad genética.

Tablas de valores comunes para la Calculadora de flujo génico

Fórmulas esenciales para la Calculadora de flujo génico

El flujo génico se cuantifica mediante varias fórmulas fundamentales que relacionan variables poblacionales y genéticas. A continuación, se presentan las fórmulas más utilizadas, explicando cada variable y sus valores comunes.

1. Número efectivo de migrantes (Nm)

Esta fórmula estima el número de individuos migrantes que efectivamente contribuyen a la variabilidad genética en una población por generación.

• N: Tamaño efectivo de la población (individuos), comúnmente entre 100 y 10,000.
• m: Tasa de migración, proporción de individuos migrantes por generación, típicamente entre 0.001 y 0.1.

2. Relación entre Fst y flujo génico

El índice Fst mide la diferenciación genética entre poblaciones. Existe una relación inversa con el flujo génico, expresada como:

• Fst: Índice de diferenciación genética, varía entre 0 (sin diferenciación) y 1 (diferenciación completa).
• Nm: Número efectivo de migrantes por generación.

Esta fórmula asume un modelo de migración de isla y equilibrio entre deriva genética y flujo génico.

3. Cálculo de heterocigosidad esperada (He) y observada (Ho)

La heterocigosidad es un indicador de diversidad genética dentro de una población. Se calcula como:

• pi: Frecuencia del i-ésimo alelo en la población.

Para loci bialélicos, con frecuencias alélicas p y q:

La heterocigosidad observada (Ho) se obtiene mediante conteo directo de heterocigotos en la población.

4. Índice de diferenciación genética (Fst) a partir de heterocigosidades

• Ht: Heterocigosidad total en la población global.
• Hs: Heterocigosidad promedio dentro de subpoblaciones.

Este cálculo permite evaluar la estructura genética y el grado de aislamiento entre poblaciones.

Ejemplos prácticos de aplicación de la Calculadora de flujo génico

Ejemplo 1: Estimación del flujo génico en poblaciones de peces migratorios

Se estudian dos poblaciones de peces en ríos adyacentes. El tamaño efectivo de cada población es N = 1500 individuos. Se estima que la tasa de migración anual es m = 0.03 (3%).

Calcule el número efectivo de migrantes (Nm) y el índice Fst para evaluar la diferenciación genética.

• Calcular Nm:
Nm = N × m = 1500 × 0.03 = 45
• Calcular Fst:
Fst = 1 / (4 × Nm + 1) = 1 / (4 × 45 + 1) = 1 / 181 ≈ 0.0055

Interpretación: Un Fst de 0.0055 indica muy baja diferenciación genética, lo que sugiere un flujo génico alto entre las poblaciones.

Ejemplo 2: Evaluación de heterocigosidad y diferenciación en poblaciones de plantas

Se analizan dos subpoblaciones de una especie de planta con las siguientes frecuencias alélicas para un locus bialélico:

• Población 1: p1 = 0.7, q1 = 0.3
• Población 2: p2 = 0.5, q2 = 0.5

Calcule la heterocigosidad dentro de cada población (Hs), la heterocigosidad total (Ht) y el índice Fst.

• Calcular He para cada población:
He1 = 2 × 0.7 × 0.3 = 0.42
He2 = 2 × 0.5 × 0.5 = 0.5
• Calcular Hs (promedio):
Hs = (He1 + He2) / 2 = (0.42 + 0.5) / 2 = 0.46
• Calcular frecuencias alélicas totales:
pT = (p1 + p2) / 2 = (0.7 + 0.5) / 2 = 0.6
qT = 1 – pT = 0.4
• Calcular Ht:
Ht = 2 × pT × qT = 2 × 0.6 × 0.4 = 0.48
• Calcular Fst:
Fst = (Ht – Hs) / Ht = (0.48 – 0.46) / 0.48 ≈ 0.0417

Interpretación: Un Fst de aproximadamente 0.042 indica baja diferenciación genética, sugiriendo flujo génico moderado entre las subpoblaciones.

Aspectos avanzados y consideraciones en el cálculo del flujo génico

El cálculo del flujo génico puede complicarse debido a factores como la estructura espacial, selección natural, deriva genética y mutación. Por ello, es importante considerar:

• Modelos de migración: El modelo de isla es el más común, pero existen modelos de migración en cadena, en gradiente y otros que afectan el cálculo.
• Equilibrio genético: Las fórmulas clásicas asumen equilibrio entre deriva y migración, lo que puede no cumplirse en poblaciones reales.
• Tamaño efectivo poblacional (Ne): Es diferente del tamaño censal y puede variar con el tiempo, afectando Nm y Fst.
• Selección y mutación: Pueden alterar frecuencias alélicas y heterocigosidad, complicando la interpretación del flujo génico.

Para análisis más precisos, se recomienda el uso de software especializado como Arlequin, STRUCTURE o MIGRATE-N, que permiten modelar escenarios complejos y estimar parámetros genéticos con mayor exactitud.

Recursos y enlaces externos para profundizar en flujo génico

• Artículo en NCBI sobre flujo génico y diferenciación genética
• Publicación sobre estimación de Nm y Fst
• Capítulo de libro de evolución con explicación detallada de flujo génico
• Paquete R adegenet para análisis de flujo génico

En resumen, la Calculadora de flujo génico es una herramienta fundamental para biólogos y genetistas que permite cuantificar la transferencia genética entre poblaciones, evaluar la diversidad genética y comprender procesos evolutivos. Su correcta aplicación requiere conocimiento profundo de las variables involucradas y de los modelos poblacionales.