La evolución es el proceso que cataliza los cambios genéticos dentro de una población de organismos. Por ejemplo, una especie de alga podría modificar sus proteínas que absorben la luz de verde a rojo para permitirles prosperar con más éxito en aguas más profundas. Pero el cambio visible en las características de las algas es un reflejo de un cambio en la frecuencia general de genes específicos en la población. En términos técnicos, esto se conoce como frecuencia alélica. Entonces, el cambio evolutivo no puede ocurrir sin cambios en la frecuencia de los alelos, mientras que un cambio en la frecuencia de los alelos es una indicación de que la evolución está ocurriendo.
Fenotipo y genotipo
El fenotipo se refiere al conjunto de rasgos físicos y de comportamiento observables de un organismo. Muchos de esos rasgos son expresiones directas del ADN de un organismo, que se llama genotipo. Aunque algunos elementos del fenotipo son impulsados por la interacción de los genotipos de un organismo con el medio ambiente, de una forma u otra el fenotipo está relacionado con el genotipo.
El genotipo de un organismo específico consiste en un conjunto de instrucciones genéticas para construir proteínas. Esas instrucciones suelen ser una especie de bolsa mixta. Por ejemplo, un alga verde puede tener algo de ADN que también dirige la síntesis de proteínas rojas. Pero otros genes podrían desactivar el gen de la proteína roja, o tal vez simplemente se esté produciendo mucha más proteína verde que proteína roja. Entonces, un organismo en particular podría tener un genotipo verde fuerte y un genotipo rojo débil.
Genética de poblaciones
Aunque la evolución está impulsada por la interacción del medio ambiente con un solo organismo, un solo organismo no puede evolucionar. Son las únicas especies que pueden evolucionar. Entonces, los genetistas observan la distribución general del fenotipo y genotipo dentro de una población. Son posibles muchas mezclas diferentes.
Por ejemplo, una población de algas verdes podría ser verde porque solo tienen genes para producir proteínas verdes. Pero también podrían ser verdes porque tienen genes para proteínas verdes y proteínas rojas, pero tienen otro gen que indica que las proteínas rojas deben descomponerse inmediatamente después de su fabricación. Por tanto, el gen que produce la proteína de color puede ser "verde" o "rojo". Las dos opciones se denominan alelos y una La medida de la composición genética de la especie viene dada por la frecuencia alélica entre todos los organismos en el especies.
Equilibrio
Imagínese un estanque de un par de pies de profundidad con algas creciendo por todas partes. Las algas cercanas a la superficie tienen mucha luz amarilla que su proteína verde absorbe muy bien. Pero las algas que se desplazan hacia abajo no tienen mucha luz amarilla: el agua absorbe el amarillo y deja pasar más luz azulada, por lo que las algas más profundas necesitan proteína roja para funcionar bien a mayores profundidades. Si tuviera que tomar muestras de las algas en la superficie, las más saludables serían verdes, mientras que las algas más saludables debajo de la superficie serían rojas. Pero todas las algas se reproducen entre sí, por lo que el porcentaje de genes de proteína verde y proteína roja sería bastante estable de generación en generación. La estabilidad de la frecuencia alélica se describe mediante el principio de Hardy-Weinberg.
Cambio
Ahora imagina que hay un año de fuertes tormentas. Las algas en el estanque se desbordan de las orillas y se propagan a los estanques vecinos. Uno de los estanques vecinos es muy poco profundo y el otro es mucho más profundo. En el estanque poco profundo, el gen de la proteína roja no es útil, por lo que las algas de proteína verde más puras tienen éxito. Eso tenderá a expulsar al gen de la proteína roja del acervo genético, es decir, reducirá la frecuencia alélica del gen de la proteína roja. En el estanque profundo puede ocurrir lo contrario. En aguas profundas, la proteína verde no ayuda. La diferencia en la profundidad de las algas verdes y rojas puede conducir a la disminución de los genes de la proteína verde en la población de algas que nunca se acercan a la superficie para reproducirse. La frecuencia de los alelos cambia en respuesta a la presión ambiental: la evolución está en funcionamiento.