VECTORES DE CLONACIÓN

Un vector de clonación es una molécula de ADN que se utiliza para transferir un gen de un organismo a otro.
Los vectores tienen las siguientes características:
1. Son de pequeño tamaño, para facilitar su manipulación.
2. Tienen un origen de replicación, que les permite replicarse dentro de la célula hospedadora.
3. Contienen marcadores de selección, generalmente genes de resistencia a un antibiótico, que permiten seleccionar las células que lo han incorporado al ser tratadas con el antibiótico.
4. Tienen secuencias diana únicas, para una enzima de restricción.
5. Dichas secuencias están dentro de un gen con función indicadora, como el de la beta-galactosidasa, implicada en el metabolismo de la galactosa, que deja de expresarse al quedar interrumpido cuando se introduce en él el gen clonado, produciéndose un cambio fenotípico.

VECTORES DE CLONACIÓN EN BACTERIAS
1. Plásmidos. Ej. pUC18
 
Es un plásmido muy utilizado, ya que presenta unas características que son muy beneficiosas:
- Es derivado del plásmido pBR322, creado en 1977 en el laboratorio de Herbert Boyer, en California.
- Es pequeño, de modo que puede transportar fragmentos de ADN relativamente grandes (de unos 10.000 pares de bases).
- Tiene un origen de replicación y puede producir hasta 500 copias de los fragmentos de ADN insertado por célula.
- Se ha modificado para que presente muchas secuencias de reconocimiento para enzimas de restricción que se han agrupado en una región denominada polylinker o multiple cloning site (MCS), que está dentro del gen lacZ.
- Permite la identificación sencilla de los plásmidos recombinantes, ya que contiene un fragmento del gen bacteriano lacZ que produce colonias de color azul. Si se inserta un fragmento de ADN en el polylinker, se inactiva el gen lacZ, y da lugar a colonias de color blanco.

2. Fago lambda



 
El genoma del fago lambda se ha cartografiado y secuenciado completamente. Para ser utilizado de vector, el tercio central de su cromosoma puede ser reemplazado por ADN exógeno, sin que ello afecte a la capacidad del fago de infectar células y formar cápsides.
Para clonar ADN utilizando este vector, se purifica el ADN del fago y se corta con una enzima de restricción, con la misma enzima de restricción cortamos el fragmento de ADN de interés y los unimos con una ADN ligasa. Los vectores lambda recombinantes se empaquetan in vitro en las cápsides proteicas del fago, y se introducen en células hospedadoras bacterianas. Dentro de las bacterias, los vectores se replican y forman muchas copias del fago infectivo, llevando todas ellas el fragmento de ADN de interés en la clonación. Los vectores fágicos pueden transportar fragmentos de hasta 20 kb ( kilobases).

3. Cósmidos
Los cósmidos son vectores híbridos utilizando partes del cromosoma de lambda y de plásmidos. Tienen la secuencia cos del fago lambda, necesaria para el empaquetamiento del ADN del fago dentro de su cubierta proteica, además contienen secuencias plasmídicas necesarias para la replicación y genes de resistencia a antibióticos. Los cósmidos pueden transportar casi 50 kb de ADN insertado. 
 
Un cósmido consiste en un plásmido al cual se le han adicionado unos segmentos del genoma de un bacteriófago, el fago λ.
Un cósmido contiene:

• Del plásmido, el ori C y un gen de resistencia a un antibiótico, esto depende del tipo de plásmido del cual derive y, por tanto puede contener más segmentos como por ejemplo el gen LacZ, que permite la selección blanco/azul de las colonias.
• Del fago λ, los extremos COS, extremos complementarios del genoma del fago y que se emplean para la recircularización del mismo.

VECTORES EN CÉLULAS EUCARIÓTICAS

1. EN LEVADURAS: YAC (Yeast Artificial chromosomes)
Los YAC son cromosomas artificiales de levadura. Un YAC tiene telómeros en sus extremos, un origen de replicación y un centrómero. Estos componentes están unidos a genes marcadores de selección y a un grupo de enzimas de restricción para insertar ADN exógeno.
Estos cromosomas artificiales de levadura permiten clonar grandes trozos de ADN, de más de 1000 kb. Muy utilizado en el PGH al principio, por la facilidad para formar genotecas, pero para este uso ha sido sustituido posteriormente por otros vectores más modernos, como otros cromosomas artificiales derivados de ADN bacteriano o vírico.




  
 2. Vectores en células vegetales
Se utiliza mucho el TMV (Virus del Mosaico del tabaco):
  Es un virus de ARN que produce manchas en las hojas del tabaco:




 Otro vector vegetal es el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens:
 
 
 3. Vectores en células animales
Pueden ser diferentes virus como los retrovirus o el SV40. En humnaos se utilizan los HAC (cromosomas artificiales humanos):

LAS ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN

 ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN o RESTRICTASAS
El Premio Nobel de Medicina de 1978 fue concedido a los microbiólogos  Werner Arber (suizo), y los estadounidenses Daniel Nathans y Hamilton Smith por el descubrimiento de las endonucleasas de restricción lo que condujo al desarrollo de la tecnología de ADN recombinante. El primer uso práctico de su trabajo fue la manipulación de la bacteria E. coli para producir insulina humana para los diabéticos.

Algunas cepas (variedades) de la bacteria E. coli tienen unos sistemas enzimáticos que los protegen del ADN del fago lambda, mediante el corte en regiones interiores del ADN exógeno. Estas secuncias no son cualquier secuencia, sino unas secuencias específicas de entre 4 a 8 pn (pares de nucleótidos).

Las secuencias dianas de restricción son secuencias palindrómicas que pueden dejar los extremos romos o dejarlos cohesivos. Las que hacen esto último son las que tienen interés en Ingeniería Genética, como la enzima EcoRI (enzima de restricción I de E. coli). Los extremos cohesivos de diferente origen (por ejemplo bacteriano y humano) cortados con la misma restrictasa tienden a aparearse espontáneamente, formando moléculas híbridas (de ADN bacteriano y humano, por ejemplo), llamadas moléculas deARN recombinantes.

	Fuente	Secuencia de reconocimiento	Resultado del corte
EcoR1	Escherichia coli	5'GAATTC 3'CTTAAG	5'---G AATTC---3' 3'---CTTAA G---5'

INGENIERÍA GENÉTICA O TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE

Es la aplicación de los conocimientos de Genética a la manipulación del ADN y su transferencia a otros organismos.

¿Con qué trabaja la Ingeniería Genética?

La tecnología del ADN recomnbinante utiliza las siguientes herramientas moleculares:

¿Cuáles son las materias primas moleculares?

1. ADN que interesa (por ej. el gen de la GH, hormona del crecimiento).
2. Desoxirribonucleótidos.
3. Oligonucleótidos sintéticos, que permiten fabricar genes, o cebadores para la síntesis o secuenciación de un gen.
4. ARNm del gen, si se utiliza la transcriptasa inversa.

¿Qué enzimas se utilizan?

1. ADN polimerasas.
2. ARN polimerasas, incluida la primasa.
3. Transcriptasa inversa o retrotranscriptasa.
4. Ligasas.
5. Nucleasas, especialmente las Endonucleasas de restricción o restrictasas.

¿Qué son los vectores de clonación y cuáles hay?

Son moléculas en las que se inserta el gen para su posterior introducción en las células hospedadoras, en las cuales se replicará.

Para las células procarióticas hay tres tipos:
1. Plásmidos.
2. Virus bacteriófagos o fagos.
3. Cósmidos (combinación de plásmidos con secuencias víricas que contienen la región cos del fago lambda).

Para las células eucarióticas, depende del tipo de célula:
1. En levaduras (hongos) se usan plásmidos propios de levaduras o YAC (cromosomas artificiales de levaduras). Estos son muy útiles en la construcción de genotecas.
2. En células vegetales se usan el VMT (virus del mosaico del tabaco) y el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens.
3. En células animales, derivados de ADN viral, de retrovirus, o el virus de simios SV 40.

¿Qué células hospedadoras se utilizan?

La elección de la célula hospedadora depende del producto que se desee obtener, así como de la facilidad de multiplicarla en laboratorio y de desarrollar las técnicas de Ingeniería Genética en ella.

El organismo procariótico más utilizado es Escherichia coli. 
El organismo eucariótico más utilizado es la levadura Saccharomyces cerevisae.

La Tecnología del ADN recombinante es un conjunto de técnicas, como la hibridación para localización de genes, la secuenciación del ADN y la PCR o Reacción en Cadena de la Polimerasa, que permite amplificar exponencialmente una molécula de ADN.
Todas estas técnicas suelen culminar en la Clonación molecular, es decir, en la introducción de un gen de una procedencia en un segmento de ADN de diferente procedencia, y la obtención de numerosas células con ese gen introducido (el gen clonado).


Las aplicaciones son numerosas:

1. Creación de genotecas (genetic libraries) para:
   1.1. Aislamiento de genes.

   1.2.  Conservación de genomas de interés: restos arqueológicos (momias, ...), especies en extinción (genoma del Soledon dominicano, mamífero venenoso que sobrevivió al meteorito de Yucatán), individuos con enfermedades raras (El ADN del falso humanoide (ET) enano de Atacama)

   1.3. Secuenciación de genomas. Línea temporal de especies con los genomas secuenciados. El primer genoma de ADN secuenciado fue el del fago phiX-174, con una molécula de ADN circular de una cadena de 3,4 kb, en 1977, por el equipo de Sanger, con el método manual que él había desarrollado (método de Sanger).

 Habría que esperar 17 años(hasta 1995) para la secuenciación del primer genoma de un organismo celular: Haemophilus influenzae, bacilo que produce meningitis, con 1.800 kb (1,8 Mb). En el mismo año se secuenció otro genoma procariótico, esta vez de una arquea (una especie de metanógena termófila, Methanococcus). 

En 1996 se secuenció el primer genoma eucariótico, el de la levadura cervecera, con 12,1 Mb y n= 32 cromosomas. En 2001 se publicó la secuencia de 3.200 Mb (3,2 Gb) del genoma humano, con n=23 (más el cromosoma Y). Sin embargo, faltaba el 8% del gnoma humano, que se ha publicado el 31 de marzo de 2022 en la revista Science : https://www.dw.com/es/cient%C3%ADficos-descifran-finalmente-el-mapa-de-todo-el-genoma-humano-revelando-regiones-ocultas/a-61333578

Un año antes que el humano se secuenciaron otros tres genomas eucarióticos: uno de una planta cosmopolita, Arabidopsis thaliana, y dos de animales modelo, el nemátodo Caenorhabditis elegans y la mosca del vinagre. Desde entonces, al haberse acelerado mucho el proceso, con la PCR y la bioinformática, se han secuenciado y comparado multitud de genomas, incluidos genomas fósiles, como los de los neandertales y los denisovanos (subespecie presapiens que vivió en Asia Central y se hibridó con los sapines cuando estos llegaron allí).

2. Obtención de microorganismos recombinantes: E. coli productora de insulina, GH,...

3. Obtención de plantas o animales transgénicos (OGM: organismos genéticamente modificados) como el arroz dorado o los peces-cebra fluorescentes. Entre las numerosas aplicaciones están:

•  3.1. Investigación: para descubrir las funciones de ciertos genes. Una manera   de lograrlo es mediante la técnica Knockout de bloqueo de genes y observando el fenotipo resultante. Otra estrategia es unir el gen a un promotor muy activo y ver qué ocurre cuando se sobreexpresa. Se ha utilizado mucho para crear modelos animales para investigación de enfermedades humanas, como el cáncer. Muchos de los animales manipulados llevan insertado el gen de la GFP (Proteína Fluorescente Verde) procedente de una medusa, por lo que sus descubridores fueron premiados con el Nobel de Química en 2008, ya que esto facilita la visualización de la expresión de otras proteínas.
• 3.2 Fabricación de productos terapéuticos: insulina fabricada por bacterias con el gen dela insulina humana insertado en su cromosoma, levaduras modificadas que producen un Ag presente en la vacuna de la hepatitis B, etc.
• 3.3. Terapia génica: utiliza virus genéticamente modificados que introducen genes en embriones u organismos con genes mutantes. Se ha utilizado con un éxito relativo en el tratamiento de niños con inmunodeficiencia hereditaria combinada grave (generalmente ligada al cromosoma X o al 20). La terapia génica de células germinales es un tema muy controvertido, prohibido en algunas legislaciones, por sus efectos eugenésicos (mejora del pool génico de una población). En España está prohibida explícitamente la terapia génica de células germinales que no esté encaminada a curar una enfermedad genética grave: Legislación en España. Actualmente, la terapia génica hace más uso de la edición génica mediante la técnica CRISPR (cuyos fundamentos se deben al español Francis Mójica) que de la tecnología del ADN recombinante (ingeniería genética clásica). Noticias sobre terapia génica en elpais.com. En 2018 un cientifico chino logro obtener bebes modificados geneticamente mediante CRISPR.
• 3.4 Animales de compañía: creación de perros y gatos hipoalergénicos o de peces-cebra flourescentes.
• 3.5 Producción industrial : se creó la patata amflora, rica en amilopectina, para fabricar papel, pero una serie de cuestiones ambientales (que llevaba un gen de resistencia  a antibióticos y esto podría generar resistencia  a antibióticos en bacterias, la presencia de una variedad transgénica ilegal , la amadea, etc.) la hicieron fracasar.
• 3.6 Resistencia a plagas y herbicidas: los principales son las variedades de maíz y soja transgénicos RR (Roundup Ready) resistentes al herbicida glifosfato, que así mata a las malas hierbas, pero no al maíz o la soja. En 2007, científicos sudafricanos crearon una variedad de maiz resistente a un virus, habiéndose obtenido posteriormente híbridos de ambos resistentes, al herbicida y a la plaga vírica.
• 3.7 Alimentos mejorados o más eficientes: un ejemplo es el arroz dorado, que contiene caroteno (pro-vitamina A), recomendable para las poblaciones pobres de la India y SE asiático con alimentación basada en el arroz (dieta hipovitamínica). Sin embargo, el arroz dorado no se libra de la polémica que rodea a todos los alimentos transgénicos.
• 3.8 Control de plagas: un ejemplo es un mosquito (Aedes aegypti) que puede portar el virus del dengue. Se ha logrado introducir en estos mosquitos un gen letal, habiéndose reducido sus poblaciones en algunos casos hasta el 80%. 

 4. Realización de estudios forenses y de paternidad o parentesco, de las migraciones humanas, ...

5. Diagnóstico de enfermedades genéticas y víricas (PCR).

La era del ADN recombinante comenzó en 1973 cuando los científicos estadounidenses Boyer y Cohen consiguieron clonar un gen foráneo de resistencia a un antibiótico a E. coli, a lo que siguió  la clonación de la GH humana y de la insulina humana en la misma bacteria.

*químico británico con dos premios Nobel de Química (única persona en el mundo, tres más han recibido dos premios Nobel.

EVIDENCIAS O PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN

1. PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS

Se observa en el registro fósil un aumento progresivo de la complejidad de los organismos, así como un aumento de la biodiversidad, interrumpido por 5 extinciones masivas (la última fue hace 65 Ma, en la que se extinguieron los dinosaurios no alados, hoy estamos en la 6ª gran extinción por la acción humana).

   1.1. FORMAS INTERMEDIAS. Ej.1. Archaeopteryx  Forma intermedia,  de 150 Ma, entre los dinosaurios y las aves, descubierta en 1861 en las calizas litográficas de Solnhofen (Baviera), apoyando la teoría de Darwin, publicada dos años antes.











Ej.2. Australopithecus, forma intermedia entre los primates no humanos como los ardipitecos y los humanos:

 
Cráneo de A. afarensis. Este género, que vivió entre 4 y 2 Ma en África, fue establecido en 1925(Darwin publicó El Origen del Hombre en 1871). Este era el "eslabón perdido" que pedían los anti-evolucionistas y que Dart encontró.

Hoy día se han encontrado muchos eslabones entre los simios de hace 7 Ma y nosotros:

Los Simpson y los eslabones perdidos (vídeo)

   1.2. SERIES FILOGENÉTICAS.

Ej. Los équidos:
 
 

Otro ejemplo sería el mostrado anteriormente de los homínidos, pero realmente el concepto de serie filogenética como algo lineal y progresivo ha sido superado por los árboles filogenéticos, donde ramas separadas pueden incluso volver a encontrarse como pasó entre los sapiens que al salir de África se encontraron con los denisovanos en Asia y con los neandertales en Europa y Asia, de modo que actualmente los europeos llevamos como un 2% de ADN neandertal. También los habitantes de las islas de Andaman (India) y los aetas de las islas Filipinas llevan algo de ADN de alguna especie pre-sapiens.

2. PRUEBAS BIOGEOGRÁFICAS

Ya en el siglo XVII Rayleigh argumentó que la fauna americana no podía haber sido salvada en el Arca de Noé y que habría "evolucionado" a partir de las especies salvadas en el arca, tras alcanzar el continente americano, adaptarse a él y diversificarse.

Estas pruebas se basan en que cuanto más alejadas y separadas están dos zonas, más diferentes son su flora y su fauna, como pasa con la fauna australiana, que debido a la tectónica de placas, se separó antes del Pangea que los demás continentes (hace unos 200 Ma), quedando aislada desde entonces. Razón por la cual solo encontramos mamíferos monotremas en Australia (el ornitorrinco) y Nueva Zelanda (el equidna) y casi todas las especies marsupiales (canguros, koalas, etc.) en Australia. Los mamíferos placentarios surgieron después del aislamiento geológico de Australia, por lo que no forman parte de la fauna autóctona australiana.
 

 

Pinzones de Darwin, adaptados a las diferentes islas Galápagos y a diferentes tipos de alimentación. Pertenecen a una familia de pájaros americanos (Traúpidos, con 236 especies, de las que 14 viven en las Galápagos).
Los pinzones de Darwin muestran la evolución en directo (ABC, 2016) 

3. PRUEBAS EMBRIOLÓGICAS

Las hendiduras branquiales se siguen observando en los primeros estados embrionarios de todos los vertebrados. Haeckel, biólogo alemán que defendió la teoría de Darwin, estableció su Ley Biogenética: "La ontogenia recapitula la filogenia" (el desarrollo de un individuo recapitula las fases del desarrollo evolutivo de la especie). Aunque no es totalmente cierto, sí lo es que grupos emparentados comparten formas embrionarias o larvarias muy parecidas, como ocurre con la larva trocófora de Anélidos y Moluscos, mostrando un origen común:



4. PRUEBAS ANATÓMICAS

   4.1. ÓRGANOS HOMÓLOGOS. Tienen diferente forma externa pero la misma estructura interna , como ocurre con las extremidades de los vertebrados tetrápodos:


Son consecuencia de una divergencia o radiación adaptativa: las diferentes familias de una misma clase (por ejemplo, los mamíferos) han divergido por adaptación a diferentes ambientes :

Todos los mamíferos proceden de mamíferos mesozoicos parecidos a las musarañas, por adaptación a los diferentes ambientes que quedaron libres tras la extinción de los dinosaurios (65 Ma).

4.2. ÓRGANOS ANÁLOGOS
Tienen una forma externa parecida pero estructura interna totalmente diferente.
Son resultado de una convergencia adaptativa, que aunque no permite establecer relaciones de parentesco evolutivo, sí muestran que las especies adoptan soluciones parecidas para adaptarse al mismo ambiente.


4.3. ÓRGANOS VESTIGIALES
 
En el ser humano, el apéndice vermiforme podría tratarse de un órgano vestigial o atavismo de cuando nuestros antepasados eran más herbívoros (esta interpretación es controvertida, pues actualmente se tiende a pensar que no es un órgano vestigial, sino que tiene una función inmunológica). También la muela del juicio o 3º molar es un vestigio de cuando nuestros antepasados homínidos tenían mandíbulas mayores, con suficiente espacio para este 3º molar, que ayudaba en la masticación de una dieta más herbívora. Actualmente, la mandíbula menor hace que frecuentemente no haya espacio suficiente para un correcto desarrollo de esta muela y haya que extirparla. Por último, el pelo corporal es otro vestigio de nuestros antepasados.

 

 Lucy (Australopithecus)

 Homo erectus    

     

5. PRUEBAS BIOQUÍMICAS 

La comparación de las secuencias de aa de las proteínas o de nucleótidos del ADN de especies emparentadas, permite calibrar un reloj molecular:

 

   Además de establecer relaciones de parentesco, las pruebas bioquímicas, como que todos los seres vivos comparten los mismos tipos de moléculas, que tienen prácticamente el mismo código genético, y que sus rutas metabólicas son casi idénticas, han puesto de manifiesto, sin lugar a dudas, que todos los seres vivos proceden de un antepasado común: LUCA.
LUCA: Last Universal Common Ancestor. 

Resumiendo, un par de pruebas de cada tipo:

1. Paleontológicas: formas intermedias ("eslabones perdidos y encontrados") como el Archaeopteryx y series filogenéticas, como la del caballo.

2. Biogeográficas: fauna de mamíferos australiana y pinzones de Darwin.

3. Embriológicas: embriones de vertebrados y larvas de invertebrados.

4. Anatómicas: órganos homólogos vs análogos y órganos vestigiales.

5. Bioquímicas: secuencias de ADN y de proteínas (más parecidas cuanto más emparentadas evolutivamente están dos especies) y código genético (cuasi)universal.

DIFERENCIAS ENTRE DARWINISMO Y NEODARWINISMO

1. Darwin desconocía los mecanismos de la herencia biológica, admitiendo la herencia de los caracteres adquiridos, algo que se asocia a Lamarck, pero que Darwin admitía, pues desconocía los trabajos de Mendel. El neodarwinismo nace de la genética (Dobzhansky era del grupo de T.H. Morgan, en cuyo laboratorio de las moscas nació la Teoría Cromosómica de la Herencia: los genes están alineados en los cromosomas), fusionando sus principios con el concepto fundamental de Darwin: la Selección Natural. Por tanto, el neodarwinismo rechaza radicalmente la herencia de los caracteres adquiridos lamarckista y darwinista.

 El darwinismo se basó básicamente en observaciones naturalistas de especies actuales en las islas o en la selva tropical. El neodarwinismo incorpora los conocimientos no sólo de la Genética, sino también de la Paleontología (uno de los principales defensores de la Teoría Sintética fue el paleontólogo estadounidense George G. Simpson, quien en su obra de 1944, Tiempo y Modo en Evolución, confirma, en base al registro fósil, mucho mejor conocido que en época de Darwin, que la evolución es un proceso gradual), de la Taxonomía (clasificación de los seres vivos) y de la Biogeografía (estudio de las causas de la distribución geográfica de los seres vivos), iniciada por Wallace (darwinista, escribió un libro en 1889 llamado Darwinismo) y desarrollada por Mayr (neodarwinista, quien introdujo el concepto de población como unidad evolutiva).

Charles Darwin y los darwinistas (Alfred R. Wallace y Ernst Haeckel):

  

Theodosius Dobzhansky y otros neodarwinistas (George G. Simpson y Ernst Mayr):

  

2. El darwinismo (Teoría de la evolución por selección natural) es una teoría decimonónica (del siglo XIX: Darwin publicó El Origen de las Especies en 1859), creada simultánea e independientemente por dos naturalistas británicos (Charles Darwin y Alfred Wallace) que viajaron por el mundo y estudiaron a fondo los ecosistemas insulares y tropicales (Darwin las Islas Galápagos, pertenecientes  a Ecuador, y Wallace las selvas indonesias y amazónicas). El neodarwinismo (Teoría Sintética de la Evolución) es una teoría del siglo pasado (XX), entre los años 30 y 40, creada fundamentalmente por genetistas estadounidenses (como Dobzhansky)*

 

3. El darwinismo desconoce la genética de poblaciones y la propia existencia de mutaciones genéticas. El neodarwinismo considera la mutación la fuente primaria de variabilidad genética en las poblaciones (este concepto fue definido por el biólogo alemán Ernst Mayr, emigrado a EE UU en 1931, en su su libro Sistemática y el Origen de las Especies, uno de los libros fundamentales de la Teoría Sintética). Las mutaciones son aleatorias, siendo la mayoría de ellas perjudiciales, pero algunas (menos del 1%) pueden ser beneficiosas, dependiendo frecuentemente que sean beneficiosas o perjudiciales de las condiciones ambientales, como ocurre con la pigmentación melánica en humanos. Además, las mutaciones son preadaptativas: surgen como consecuencia de errores en la replicación del ADN y afectan a rasgos preexistentes, por lo que suelen ser perjudiciales, aunque ocasionalmente, pueden ser beneficiosas según las condiciones ambientales.

El neodarwinismo tiene en cuenta la genética de poblaciones (éstas son conjuntos de individuos de la misma especie que se pueden cruzar entre sí, compartiendo un pool o acervo o patrimonio genético, entendido éste como el conjunto de alelos en la totalidad de individuos de la población), pero yendo más allá de la ley de Hardy-Weinberg**, que calcula las frecuencias genotípicas en una población ideal (con apareamientos aleatorios, sin mutaciones, aislada genéticamente de otras, es decir, sin migraciones, y sin selección a favor o en contra de determinados alelos, además de que debe tener un tamaño infinitamente grande) ya que ésta es un modelo teórico que representa una situación estática.

 Sin embargo, los alelos mutan, están sometidos a deriva genética (fluctuación aleatoria o "error de muestreo" de las frecuencias alélicas de una generación a la siguiente, originado en el muestreo aleatorio en la reproducción, como consecuencia de la recombinación genética en la meiosis y el azar en la fusión de gametos durante la reproducción; este proceso es especialmente importante en poblaciones pequeñas, como los linces o los bisontes, donde se produce un cuello de botella genético por cuasi-extinción y posterior recuperación o un cuello de botella por efecto fundador, como ocurre con los islandeses, que proceden de unos cuantos vikingos que colonizaron Islandia hace un milenio, causando una disminución de la variabilidad genética).

El neodarwinismo también tiene en cuenta los flujos genéticos como consecuencia de las migraciones. Por otra parte, los apareamientos no son totalmente aleatorios dentro de la población: hay preferencias por los que comparten parentesco (apareamientos consanguíneos o endogamia), en los seres humanos, preferencia por los de la misma tribu, clase social, etc. Es decir, la realidad muestra que hay apareamientos selectivos (las personas eligen su pareja, las aves hembra eligen a los machos más vistosos, los mamíferos hembra se dejan cubrir por el macho alfa, etc.). La endogamia no altera las frecuencias alélicas pero sí las genotípicas, aumentando las frecuencias de homocigotos y disminuyendo las de heterocigotos. Las enfermedades recesivas como el albinismo aumenta en los descendientes de parejas endogámicas (así fue degenerando la casa real de los Austrias en España, culminando en la esterilidad de Carlos II el Hechizado).


 



4. La unidad de evolución darwinista es el individuo. La unidad de evolución neodarwinista es la población, como estableció Mayr.

5. El darwinismo introdujo el concepto de supervivencia de los más aptos en la lucha  (competencia) por la vida (Selección Natural), produciéndose así la adaptación de los organismos a su medio.
El neodarwinismo  entiende la Selección natural como cambios en las frecuencias alélicas de una población como consecuencia de una reproducción diferencial o diferente Eficacia biológica: la selección natural provoca cambios en las frecuencias alélicas siempre que haya una variación fenotípica heredable, que afecta a la supervivencia o a la capacidad reproductiva de los organismos, es decir, existe una correlación entre las variantes genotípicas/fenotípicas y el éxito reproductivo (número de descendientes) o eficacia biológica.

Hay una selección estabilizadora que no produce cambio evolutivo, como ocurre con los árboles Ginkgo biloba, que se han mantenido prácticamente invariables desde hace 270 Ma (es un fósil viviente). Esta selección actúa cuando la mayoría de individuos de la población vive en condiciones óptimas, de modo que en este caso la selección natural actúa sólo sobre los individuos con fenotipos extremos, los que se apartan de la norma, eliminándolos.


 Hojas fósiles del Jurásico      y      del Eoceno (56 a 40 Ma)
  Hoja actual Ginkgo

La selección diversificadora favorece los fenotipos extremos. es propia de medios poco uniformes, y con el tiempo lleva  a la especiación, como ocurrió con los pinzones de Darwin o pinzones de las Galápagos:

La selección diferencial favorece a los individuos que presentan uno de los fenotipos extremos cuando cambian las condiciones ambientales, como ocurrió con las polillas del abedul, Biston betularia:



6. El neodarwinismo explica la microevolución o cambios en las frecuencias alélicas en las poblaciones, que podría desembocar en la especiación (formación de nuevas especies a partir de una especie ancestral común) mediante mecanismos de aislamiento reproductor por barreras reproductoras pre- y post-cigóticas:

La macroevolución  es la formación de taxones superiores a la especie (nuevos géneros, familias, órdenes, clases o filos). Según la Teoría Sintética, las únicas diferencias entre micro- y macro-evolución se deben a la diferente escala espacio-temporal.

En resumen, 

El Darwinismo admite:
a) una ascendencia común para todos los organismos.
b) una capacidad reproductiva elevada en un medio con recursos limitados.
c) una lucha por la supervivencia, compitiendo los individuos de la misma especie.
d) una capacidad innata de variación: todos los individuos son diferentes.
e) una supervivencia del más apto, dejando más descendientes, a los que dejan sus características.
f) una evolución por selección natural, escogiendo las variaciones que confieren al individuo una ventaja adaptativa.
g) una herencia de los caracteres adquiridos.
h) el individuo es la unidad de evolución.

El Neodarwinismo admite los primeros postulados del Darwinismo pero difiere en los dos últimos:
a) Las mutaciones son una fuente primaria de variabilidad genética y la segregación cromosómica y la recombinación genética meióticas así como la aleatoriedad de la unión de gametos en la reproducción sexual aumentan dicha variabilidad.
b) La variabilidad genética se traduce en nuevos fenotipos.
c) Las variantes alélicas tienen diferente eficacia biológica o éxito reproductivo.
d) La selección natural actúa sobre la variabilidad genética, de modo, que generación tras generación, se modifican las frecuencias alélicas.
e) Los caracteres adquiridos no se heredan.
f) La unidad de evolución es la población.

Más sobre Variabilidad genética y evolución

* Dobzhansky, principal autor. había nacido en el Imperio Ruso pero en 1927 emigró a EE UU; es autor del famoso aforismo: "Nada tiene sentido en Biología si no es a la luz de la evolución", es decir, toda la Biología actual se explica por el paradigma de la evolución

**enunciada independientemente por estos dos científicos en 1908, 26 años después de la muerte de Darwin