cuello de botella poblacional

Según un modelo de 1999, un severo cuello de botella poblacional, o más específicamente una especiación completa , ocurrió entre un grupo de Australopithecus cuando se transformaron en la especie conocida como Homo erectus hace dos millones de años. Se cree que debieron haber ocurrido cuellos de botella adicionales desde que Homo erectus comenzó a caminar sobre la Tierra, pero los datos arqueológicos, paleontológicos y genéticos actuales son insuficientes para brindar mucha información confiable sobre tales cuellos de botella hipotéticos. ^{[ 8 ]} No obstante, un análisis genético de 2023 discernió un posible cuello de botella poblacional de ancestros humanos de entre 100 000 y 1000 individuos "hace aproximadamente 930 000 y 813 000 años [que] duró unos 117 000 años y llevó a los ancestros humanos cerca de la extinción". ^{[ 9 ] [ 10 ]}

La controvertida teoría de la catástrofe de Toba , presentada entre finales de la década de 1990 y principios de la de 2000, sugería que la erupción de un supervolcán en Indonesia hace aproximadamente 75 000 años provocó un cuello de botella poblacional humano que redujo la población a entre 10 000 y 30 000 individuos. ^{[ 11 ]} La hipótesis se basaba en la aparente coincidencia de evidencia geológica de un cambio climático repentino , evidencia de coalescencia de algunos genes ^{[ 12 ]} y el nivel relativamente bajo de variación genética en los humanos. ^{[ 11 ]} Sin embargo, investigaciones posteriores, especialmente en la década de 2010, parecieron refutar tanto el argumento genético como la magnitud del cambio climático en ese momento. ^{[ 13 ]}

En 2000, un artículo de Biología Molecular y Evolución sugirió un modelo de trasplante o un "cuello de botella prolongado" para explicar la limitada variación genética, en lugar de un cambio ambiental catastrófico. ^{[ 8 ]} Esto sería coherente con las sugerencias de que en el África subsahariana las poblaciones podrían haber descendido en ocasiones hasta 2000 individuos, durante quizás hasta 100 000 años, antes de que volvieran a expandirse en el Paleolítico Superior . ^{[ 14 ]}

El cuello de botella del cromosoma Y neolítico se refiere a un período alrededor del 5000 a. C. en el que la diversidad en el cromosoma Y masculino cayó precipitadamente en África , Europa y Asia , a un nivel equivalente a una reproducción con una proporción entre hombres y mujeres de 1:17. ^{[ 15 ]} Descubierta en 2015, la investigación sugiere que la razón del cuello de botella puede no ser una reducción en el número de varones, sino una disminución drástica en el porcentaje de varones con éxito reproductivo ^{[ 16 ]} en las culturas agropastoriles neolíticas , en comparación con los cazadores-recolectores anteriores . ^{[ 17 ]}

El bisonte europeo , también llamado wisent (Bison bonasus), se enfrentó a la extinción a principios del siglo XX. Los animales que viven hoy descienden de tan solo 12 individuos y presentan una variación genética extremadamente baja, lo que podría estar empezando a afectar la capacidad reproductiva de los machos. ^{[ 18 ]}

La población de bisontes americanos (Bison bison) disminuyó debido a la caza excesiva, lo que casi provocó su extinción alrededor del año 1890, aunque desde entonces ha comenzado a recuperarse (véase la tabla).

Un ejemplo clásico de cuello de botella poblacional es el del elefante marino del norte , cuya población se redujo a unos 30 ejemplares en la década de 1890. Aunque ahora cuenta con cientos de miles, el potencial de cuellos de botella dentro de las colonias persiste. Los machos dominantes pueden aparearse con el mayor número de hembras, a veces hasta 100. Dado que gran parte de la descendencia de una colonia desciende de un solo macho dominante, la diversidad genética es limitada, lo que hace que la especie sea más vulnerable a enfermedades y mutaciones genéticas.

El hámster dorado es una especie que también sufrió un cuello de botella poblacional, ya que la gran mayoría de los hámsteres domesticados descienden de una única camada encontrada en el desierto sirio alrededor de 1930, y quedan muy pocos hámsteres dorados salvajes.

Un ejemplo extremo de cuello de botella poblacional es el petirrojo negro de Nueva Zelanda , del cual todos los ejemplares actuales descienden de una sola hembra, llamada Old Blue. La población de petirrojos negros aún se está recuperando de su punto más bajo, cuando solo contaba con cinco individuos en 1980.

El genoma del panda gigante muestra evidencia de un cuello de botella severo hace aproximadamente 43 000 años. ^{[ 19 ]} También hay evidencia de que al menos una especie de primate, el mono dorado de nariz chata , también sufrió un cuello de botella en esa época. Se sospecha que un evento ambiental desconocido causó los cuellos de botella observados en ambas especies. Es probable que estos cuellos de botella hayan causado la baja diversidad genética observada en ambas especies.

Otros hechos pueden inferirse a veces de un cuello de botella poblacional observado. Entre las tortugas gigantes de las Islas Galápagos —que son un ejemplo claro de cuello de botella— la población relativamente grande en las laderas del volcán Alcedo es significativamente menos diversa que otras cuatro poblaciones de tortugas en la misma isla. Los análisis de ADN datan el cuello de botella en alrededor de 88 000 años antes del presente ( YBP ). ^{[ 20 ]} Aproximadamente 100 000 YBP el volcán entró en erupción violentamente, enterrando profundamente gran parte del hábitat de las tortugas en piedra pómez y ceniza.

Otro ejemplo se observa en el urogallo de las praderas , que fue común en Norteamérica hasta el siglo XX. Solo en Illinois , el número de urogallos de las praderas se desplomó de más de 100 millones en 1900 a unos 46 en 1998. ^{[ 21 ]} Esta disminución de la población fue consecuencia de la caza y la destrucción del hábitat , pero las consecuencias aleatorias también han provocado una gran pérdida de diversidad de especies. El análisis de ADN que compara las aves de 1990 y mediados de siglo muestra un marcado declive genético en las últimas décadas. La gestión del urogallo de las praderas ahora incluye esfuerzos de rescate genético, como la translocación de ejemplares entre leks para aumentar la diversidad genética de cada población. ^{[ 21 ]}

El cuello de botella poblacional también representa una grave amenaza para la estabilidad de las poblaciones de especies. Papilio homerus es la mariposa más grande de América y está en peligro de extinción según la UICN . La desaparición de una población central supone una grave amenaza de cuello de botella poblacional. Las dos poblaciones restantes se encuentran ahora geográficamente aisladas y se enfrentan a un futuro inestable con escasas oportunidades de flujo genético. ^{[ 22 ]}

Existen cuellos de botella genéticos en los guepardos . ^{[ 23 ] [ 24 ]}

También existen cuellos de botella genéticos entre animales de raza pura (por ejemplo, perros y gatos : carlinos , persas ) porque los criadores limitan su acervo genético a unos pocos individuos (ganadores de premios) por su apariencia y comportamiento. El uso extensivo de animales con características deseables, excluyendo a otros, puede generar un efecto de semental popular .

La cría selectiva de razas caninas provocó cuellos de botella restrictivos específicos de cada raza. ^{[ 25 ]} Estos cuellos de botella han dado lugar a que los perros tengan, en promedio, un 2-3% más de carga genética que los lobos grises . ^{[ 26 ]} Los estrictos programas de cría y los cuellos de botella poblacionales han provocado la prevalencia de enfermedades como cardiopatías, ceguera, cáncer , displasia de cadera y cataratas en perros domésticos. ^{[ 25 ]}

La selección genética para producir cultivos de alto rendimiento ha provocado cuellos de botella genéticos en estos cultivos y ha dado lugar a homogeneidad genética. ^{[ 27 ]} Esta menor diversidad genética en muchos cultivos podría conducir a una mayor susceptibilidad a nuevas enfermedades o plagas, lo que amenaza la seguridad alimentaria mundial. ^{[ 28 ]}

Las investigaciones demostraron que existe una diversidad genética increíblemente baja, casi indetectable, en el genoma del pino Wollemi ( Wollemia nobilis ). ^{[ 29 ]} La UICN encontró una población de 80 individuos maduros y alrededor de 300 plántulas y juveniles en 2011, y anteriormente, el pino Wollemi tenía menos de 50 individuos en estado silvestre. ^{[ 30 ]} El tamaño reducido de la población y la baja diversidad genética indican que el pino Wollemi sufrió un severo cuello de botella poblacional.

En la década de 1970, los esfuerzos de conservación de la especie en peligro de extinción Argyroxiphium sandwicense ssp . sandwicense provocaron un cuello de botella poblacional . ^{[ 31 ]} La pequeña población natural de Argyroxiphium sandwicense se incrementó durante la década de 1970 con individuos trasplantados. Se descubrió que todas las plantas trasplantadas eran descendientes de primera o posterior generación de solo dos fundadoras maternas. La baja cantidad de loci polimórficos en los individuos trasplantados condujo al cuello de botella poblacional, causando la pérdida del alelo marcador en ocho de los loci.