La diversidad genética es el número total de características genéticas diferentes entre los individuos de una especie. Es el componente básico de la biodiversidad. Representa la capacidad para encontrar individuos que suplan a otros afectados por dolencias congénitas, malformaciones, debilidad ante patógenos y otros problemas hereditarios. Cuanto mayor diversidad genética, mayores probabilidades tienen las especies de sobrevivir los cambios del medio ambiente
P. J. la define como:
Según el mismo autor, la diversidad genética se ha estudiado mucho en organismos de tierra firme, especialmente la referente a los bosques tropicales. Menos en organismos marinos, centrándose principalmente en los mamíferos y las aves, escaseando la documentación sobre la diversidad genética de los peces. La pérdida de diversidad y la consiguiente endogamia puede constituir una causa de extinción en todos los grupos taxonómicos.
El estudio de la genética de poblaciones incluye varias hipótesis y teorías acerca de la diversidad genética. La teoría neutralista de la evolución propone que la diversidad es el resultado de la acumulación de mutaciones neutrales. La selección disruptiva es la hipótesis de que dos subpoblaciones de una especie viven en ambientes diferentes que seleccionan diferentes alelos de un mismo locus. Esto puede ocurrir, por ejemplo, si la especie tiene una distribución geográfica extensa comparada a la movilidad de los individuos dentro de ella. La selección según la frecuencia es la hipótesis de que a medida que los alelos se vuelven más comunes, llegan a ser más vulnerables. Esto ocurre en las interacciones patógeno-huésped donde una alta frecuencia del gen defensor en el huésped significa que, si el patógeno se adapta a esa defensa, todos los que tienen ese alelo se vuelven vulnerables. thumb|Mariposas Heliconius del trópico del hemisferio occidental, ejemplos clásicos de mimetismo mülleriano. Cuatro morfos de H. numata, dos morfos de H. melpomene y dos morfos de H. erato mímicos.Meyer A. 2006. Repeating patterns of mimicry. PLoS Biol 4 (10): e341 doi:10.1371/journal.pbio.0040341 Importancia de la diversidad genética
Un estudio financiado por la Fundación Nacional para la Ciencia (National Science Foundation, NSF) en 2007 muestra que la diversidad genética y la diversidad biológica o biodiversidad (en términos de diversidad de especies) son interdependientes. La diversidad dentro de cada especie es necesaria para mantener diversidad entre las especies y viceversa. Según el autor principal de este estudio, Richard Lankau, de la Universidad de California en Davis, «si se extrae del sistema uno u otro tipo de diversidad, el ciclo puede romperse y la comunidad puede quedar dominada por una sola especie».Study: Loss Of Genetic Diversity Threatens Species Diversity Se ha encontrado diversidad genotípica y fenotípica en todas las especies y en todos los niveles: proteína, ADN y organismo. En la naturaleza esta diversidad no ocurre al azar sino que está fuertemente estructurada y se correlaciona con las variaciones ambientales y con el estrés ambiental.
La interdependencia entre la genética y la diversidad de las especies es delicada. Los cambios en la diversidad de especies acarrean cambios en el ambiente, que a su vez inducen adaptaciones de las especies restantes. Las pérdidas de diversidad genética llevan a la pérdida de diversidad biológica. Se ha estudiado la reducción de la diversidad genética en las poblaciones de animales domésticos y se la atribuye a las demandas del creciente mercado y a la globalización de la economía.Groom, M.J., Meffe, G.K. and Carroll, C.R. (2006) Principles of Conservation Biology (3rd ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. Website with additional information:
La diversidad genética es importante por dos razones. Primero, la adaptación biológica contribuye a un aumento de la diversidad genética y segundo la eficacia biológica está íntimamente relacionada con la heterocigosis (diversidad de genes alelos), una medida común de diversidad genética.Reed, David H., and Richard Frankham. "Correlation between fitness and genetic diversity." Conservation biology 17.1 (2003): 230-237. Una forma de comprender la importancia de la diversidad genética es ver lo que pasa cuando esta sufre una severa reducción. Los repetidos apareamientos entre parientes cercanos o la autofecundación (o sea la endogamia) traen como consecuencia una pérdida de heterocigosis.Frankham, Richard, David A. Briscoe, and Jonathan D. Ballou. Introduction to conservation genetics. Cambridge university press, 2002. La endogamia a su vez lleva a la depresión endogámica con pérdida de eficacia biológica. Los genes deletéreos predominan y esto puede llevar a la extinción.Charlesworth, D., and B. Charlesworth. "Inbreeding depression and its evolutionary consequences." Annual review of ecology and systematics 18.1 (1987): 237-268. Esto puede ocurrir cuando se trata de poblaciones muy pequeñas.Newman, Dara, and Diana Pilson. "Increased probability of extinction due to decreased genetic effective population size: experimental populations of Clarkia pulchella." Evolution (1997): 354-362.Saccheri, Ilik, et al. "Inbreeding and extinction in a butterfly metapopulation." Nature 392.6675 (1998): 491.Byers, D. L., and D. M. Waller. "Do plant populations purge their genetic load? Effects of population size and mating history on inbreeding depression." Annual Review of Ecology and Systematics 30.1 (1999): 479-513.Ellstrand, Norman C., and Diane R. Elam. "Population genetic consequences of small population size: implications for plant conservation." Annual review of Ecology and Systematics 24.1 (1993): 217-242.
Importancia agrícola Desde los comienzos de la agricultura se han usado métodos de selección artificial para transmitir los rasgos deseables de las cosechas y descartar los desventajosos. La selección artificial puede llevar a monocultivos: grandes granjas con un solo tipo de plantas genéticamente idénticas. La carencia de diversidad genética puede producir cosechas sumamente vulnerables a una enfermedad y contribuir a la difusión de la misma. Las bacterias continuamente están evolucionando; así cuando una variedad de bacteria encuentra plantas con una vulnerabilidad correspondiente, el resultado es que las bacterias pueden atacar a todas las plantas de esa variedad y multiplicarse en grandes cantidades destruyendo la cosecha entera."Introduction to Genetic ." Cheetah Conservation Fund. 2002. 19 Mar. 2008 www.cheetah.org
Un caso bien conocido fue la Gran hambruna irlandesa de la patata. Como las nuevas plantas de patata no provienen de semillas sino de trozos de la planta madre, son todas clones con el mismo acervo genético y carentes de diversidad. Así son todas susceptibles a los mismos patógenos. En la década de 1840, la mayoría de la población de Irlanda dependía de patatas para su alimentación. Plantaban la variedad llamada "lumper" que era muy susceptible a un protista oomiceto llamado Phytophthora infestans. Este oomiceto destruyó la mayor parte de la cosecha de patatas causando tal hambruna en la población que se calcula que uno de cada ocho habitantes fallecieron por esta causa.
La diversidad genética en agricultura es importante no solamente con los patógenos, sino también con los herbívoros, especialmente insectos herbívoros. Como en el ejemplo anterior la agricultura de monocultivos selecciona rasgos uniformes para todas las plantas de un campo de cultivo. Si este genotipo es susceptible a ciertos herbívoros, estos se multiplican y pueden llegar a destruir la cosecha entera o gran parte de ella.Matson, Pamela A., et al. "Agricultural intensification and ecosystem properties." Science 277.5325 (1997): 504-509.Andow, David A. "Vegetational diversity and arthropod population response." Annual review of entomology 36.1 (1991): 561-586. Los agricultores usan el método de alternancia de cosechas o cultivos asociados en los campos para reducir la diseminación de herbívoros. Plantan diversas cosechas en hileras alternadas dentro de un mismo campo o también usan la rotación de cultivos. Esto reduce la efectividad de los herbívoros porque encuentran más difícil ir de unas a otras plantas.Vandermeer, John H. The ecology of intercropping. Cambridge University Press, 1992.Risch, Stephen. "The population dynamics of several herbivorous beetles in a tropical agroecosystem: the effect of intercropping corn, beans and squash in Costa Rica." Journal of Applied Ecology (1980): 593-611.TONHASCA, ATHAYDE, and David N. Byrne. "The effects of crop diversification on herbivorous insects: a meta‐analysis approach." Ecological Entomology 19.3 (1994): 239-244.
Importancia en la ganadería La diversidad genética de las especies de ganado permite la producción de animales en una variedad de hábitats y con gran variedad de objetivos. Proporciona la materia bruta para programas de selección artificial. Permite que las poblaciones de ganado se adapten a condiciones ambientales cambiantes.FAO. 2015. The Second Report on the State of the World's Animal Genetic Resources for Food and Agriculture. Rome.
La diversidad genética del ganado se puede perder como resultado de la extinción de razas y por otras formas de erosión del acervo genético. En junio de 2014 la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (Food and Agriculture Organization, FAO) calculó que de las 8.774 razas de animales domésticos 17% están en riesgo de extinción y 7% posiblemente extintas. El conocimiento de la importancia de mantener los recursos genéticos va creciendo. Hoy en día existe un plan global de acción de recursos genéticos animales que fue desarrollado bajo los auspicios de la FAO en 2007. Proporciona guías para el manejo de recursos genéticos de animales domésticos con el propósito de mantener su diversidad.
Deriva genética La deriva genética es un cambio genético aleatorio, en donde habrá cambios en las frecuencias alélicas en el momento de la fecundación de los gametos si llegan a fertilizarse. Es decir, es probable que no se produzca los mismos resultados en diferentes poblaciones. Ocurre cuando por casualidad sólo ciertos miembros de una población se reproducen y transmiten sus alelos a la generación siguiente. Las frecuencias alélicas en el acervo genético de la siguiente generación pueden ser muy diferentes de las generaciones anteriores.
Por otra parte, cuando una mutación nueva surge dentro de una población su frecuencia está representada por una única copia dentro de los genes de la población. La probabilidad de que esa mutación sobreviva y pueda transmitir de una generación a la siguiente, está determinada tanto por el azar (casualidad probable), como por los fenómenos de selección natural. En este caso dependerá sólo de probabilidades, la frecuencia del alelo mutante variará de generación en generación.
Es aún más notoria en poblaciones pequeñas, debido a que el grupo no es representativo desde el punto de vista genético dentro del grupo poblacional mayor, y puede ser causada porque los individuos poseedores de un alelo determinado no se reproducen o lo hacen en baja proporción, por lo que en la siguiente generación de este alelo desaparece o disminuye su frecuencia. La deriva genética entonces, tiende a aumentar la variabilidad genética entre las poblaciones.
Efecto cuello de botella thumb|300x300px En ocasiones, una especie llega casi a punto de extinguirse debido, por ejemplo, a un desastre natural o a la caza o pérdida de su hábitat que producirá una reducción en la población. Es como si gran parte de la población quedara atrás y entonces, sólo una parte sobrevive impidiendo que la mayoría de los genotipos participen en la producción de la siguiente generación. Provocan cambios considerables en las frecuencias de alelos y de la variabilidad genética Efecto del fundador