Validación y consistencia de información en estudios de diversidad genética humana a partir de marcadores microsatélites

En los últimos veinte años en Colombia se ha dado un gran desarrollo en los estudios poblacionales, en buena parte por el auge de la genética forense de acuerdo con nuestra compleja realidad nacional, como producto derivado se ha dado la importación al país de tecnología suficiente para el desarrollo de nuevas técnicas en biología molecular. Sin embargo dos aspectos metodológicos como los cálculos de tamaño de muestra y la adecuada selección de las muestras no han tenido el mismo desarrollo en los estudios poblacionales, manteniéndose sin criterios específicos, en ocasiones generando resultados pocos claros y con estimaciones confusas sobre nuestras poblaciones. Buscando realizar un aporte en estas dos direcciones, en el presente trabajo se presenta un nuevo algoritmo para la determinación de tamaños de muestra en estudios poblacionales. Este además arroja estimaciones de frecuencias alélicas asociadas a intervalos de confianza, lo que permite aproximaciones más confiables a las realizadas por conteo directo. Junto a este algoritmo se propone un método fundamentado en el análisis genealógico y demográficopara mejorar la selección muestral. La evaluación del algoritmo, se realizó con la base de datos de los usuarios de pruebas de filiación, mientras que para el análisis demográfico se realizaron estudios de campo en las poblaciones del archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, en el Caribe colombiano y en la península de la Guajira, población con una fuerte ancestría de la comunidad indígena Wayuu. Los resultados obtenidos en los estudios muéstrales indican tamaños cercanos a las 700 personas en poblaciones grandes y con marcada influencia de múltiples grupos ancestrales, dada las altas de migración que caracteriza la población de Bogotá. Por otra parte los análisis demográficos permitieron la construcción de múltiples grupos poblacionales, de lo cual se generaronmodelos de estructuraa priori a los obtenidos con la información genética. El uso de variables demográficas permitió una gran definición de las poblaciones en el espacio y en el tiempo, independientes de las básicas clasificaciones político-administrativas, e incluso de las geográficas. Además, las variables demográficas, permitieron evaluar desde otra óptica los efectos de las diferentes fuerzas de cambio evolutivo en las poblaciones estudiadas. Luego en el trabajo se intento ir más allá, construyendo dos capítulos de reflexión, el primero dirigido a los principiantes en la genética de poblaciones, en el que se explora el origen de la disciplina desde “El origen de las especies”. El segundo dirigido a los investigadores que incursionan en las poblaciones y a quienes presentamos cinco propuestas sugeridas para diseñar e incorporar en sus estudios. Fue un reto lograr los muestreos en el trabajo de campo, por tanto consideramos que junto al refinamiento demográfico o la precisión matemática, se trata de un acercamiento humano, el cual debe ser cuidadosamente realizado y por sobre todo integrador entre una cultura científica y nuestras culturas ancestrales. En los capítulos de reflexión me he permitido plantear mi experiencia de trabajo y después de mucho pensarlo sin lugar a duda creo que esta tesis, so pena de ser extensa es el escenario para hacerlo. / Abstract: During the last twenty years, Colombia has greatly advanced in population studies, mainly for two reasons: (1) because necessary forensic genetics studies developed as a result of our complex national reality, (2) as a derived product as the country has enhanced in molecular biology tools. Nevertheless two methodological aspects including an adequate sample selection and sample size have not had the same development as the population studies. Instead, non-specific criteria exist, results may not be very clear or confusing estimates are generated about our populations. In order to contribute in further discussion on both issues, this thesis introduces a new algorithm to determine sample size in population studies. The output of the algorithm provides allelic frequencies associated to confidence intervals, which allows more reliable approaches to those performed by classical direct count. In addition, a new method, based on genealogical and demographic analyses is proposed in order to improve the selection of the sample. To evaluate the algorithm, a database corresponding to paternity and filiation tests were used, where as for the demographic analysis two field works were carried out (1) with human populations of the archipelago of San Andres, Old Providence and Santa Catalina Islands in the Caribbean and (2) with populations of Wayuu, an Amerindian ethnic group with strong genetic ancestry of the Guajira Peninsula in northern Colombia. The results obtained in the study samples suggest samples sizes of about 700 people for large populations influenced by multiple ancestral groups and large migration rates. Demographic studies allowed proposing a multi-population structure, providing different modelsa priori.The use of demographic variables, instead of administrative and political boundaries, provides a good scenario in time and space for population studies. They also provide elements to understand the effect of evolutionary forces and the quality of In this work, we tried to go beyond throughout two additional chapters of discussion and reflection on the issues of population studies. The first one is aimed to those interested in population enetics by exploring the origin of the discipline, even from Darwin’s “theorigin of species”. The second one is aimed to researchers in forensic genetics throughout fiveproposals suggested to incorporate in their studies. To get the samples for this work was a worthwhile challenge, but together with the demographic refining of the sampling and the proposed mathematical tool, it certainly provides an integrative approach of our scientific culture and our ancestral cultures.In the reflection chapters, ideas and thoughts come my own work experience for the last 10years, so I thought this thesis would be a good scenario to write them out.Doctorad

Diversidad genética de la población colombiana de ganado Cebú Brahman Americano Bos Indicus (Bovidae)

La raza Cebú Brahman Americano se encuentra en Colombia alrededor de 100 años. Todo ese tiempo, esta raza ha estado bajo un proceso continuo de selección artificial dirigida, reproducción endogámica, efectos de deriva genética causados por eventos fundadores, migraciones de ejemplares entre las fincas del país y animales importados desde otros países. Estos hechos hacen a esta raza interesante y particular desde el punto de vista de la genética de poblaciones. El objetivo de este trabajo es estudiar la estructura y diversidad genética de la raza Cebú Brahman americano. Se utilizaron 162 animales registrados en la asociación colombiana de criadores de ganado cebú (ASOCEBU) de 20 departamentos de Colombia. La genotipificación de los animales se llevó a cabo con el kit StockMarks® for cattle bovine genotyping de Applied Biosystems®, empleando 10 microsatélites dinucleótidos. Los resultados de los distintos análisis multivariados (Análisis de componentes principales y análisis de correspondencias múltiples), de inferencia bayesiana y distancias genéticas interindividuales, demuestran que no se presenta subestructura en la población, lo cual se explica por una alta tasa de migración de animales entre las diferentes fincas y regiones, que homogeniza las frecuencias en todo el país. Además, esta población posee un alto grado de heterocigocidad y diversidad alélica, comparado con otras razas, lo cual refleja su origen de mezcla multiracial. También se encontraron diferencias genéticas entre sexos, lo cual es causado por un proceso reproductivo diferencial, donde actúan diferentes criterios de selección entre sexos. Finalmente, al realizar un análisis de componentes principales para analizar las relaciones genéticas de Cebú Brahman americano colombiano con las razas cebuinas y taurinas, se determinó que esta raza se diferencia genéticamente de las demás razas cebuinas, debido a un aporte genético de razas taurinas europeas a esta raza

Caracterización cromatográfica de pigmentos oculares en mutantes de Drosophila melanogaster (Diptera: Drosophilidae)

Se reconocen los compuestos pteridínicos asociados con la pigmentación ocular del tipo silvestre y cuatro mutantes (Vermilion, Sepia, Plum y White) de Drosophila melanogaster, relacionando las rutas metabólicas de los pigmentos oculares y su modificación en la manifestación de la coloración ocular de cada mutante. Adicionalmente, se describe la ruta completa de biosíntesis de compuestos pteridínicos. La separación de pigmentos se realizó por medio de cromatografía en papel y el revelado de colores por transiluminación ultravioleta. El tipo silvestre y los mutantes Vermilion y Plum presentan el mismo patrón cromatográfico, mientras que en Sepia hay ausencia de drosopterina y en White el único pigmento revelado es xantopterina. La coloración ocular de Vermilion se debe a una alteración en la ruta de formación de omocromos (pigmento café), mientras que en Sepia hay un bloqueo de la pirimidodiazepina sintasa sin producción de drosopterina. El fenotipo de Plum es ocasionado por posible daño en los transportadores de los precursores de pteridinas. El mutante White expresa xantopterina como producto de procesos metabólicos alternos

Datos poblacionales de los microsatélites de adn humano d2s1338, d19s433, penta d, penta e y se-33 de la región central colombiana

RESUMENLos microsatélites o STR por su sigla en inglés (Short Tandem Repeat) son repeticiones de secuencias cortas de nucleótidos a través del DNA, de gran importancia debido a su carácter polimórfico que permite su utilización en la identificación genética de individuos o poblacionales. En este trabajo se investigaron los perfiles genéticos de una muestra de poblaciones humanas del altiplano cundiboyacense en Colombia; se usaron los marcadores STR’s D2S1338, D19S433, PENTA D, PENTA E y SE-33. Éstos cinco STR’s fueron amplificados mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR), corridos con electroforesis capilar, y tipificados con los programas Genscan y Genotyper. Como resultado se reportan las frecuencias alélicas de los cinco microsatélites (no reportados anteriormente para esta región). Se encontró que los loci D19S433 y SE-33 no están en equilibrio de Hardy-Weinberg; y que el Penta E tiene el mayor poder de discriminación. La distribución de las frecuencias alélicas para los cinco marcadores, en las dos poblaciones analizadas mostró que no existen diferencias estadísticas significativas entre ellas. Palabras clave: STR, D2S1338, D19S433, PENTA D, PENTA E, SE-33.ABSTRACTMicrosatellites (STR’s) are short tandem repeat sequences of nucleotides through DNA, very important for their polymorphic character that allow their utilization in population genetic identification. The STR’s markers D2S1338, D19S433, PENTA D, PENTA E y SE- 33 were used to do the genetic profiles of human populations from the Cundiboyacense region in Colombia. The five STR’s were amplified by PCR (polymerase chain reaction), indentified with capillary electrophoresis, and typified with Genscan and Genotyper software. Allelic frequencies of the five microsatellites are reported (not previously reported for this region). It was found that loci D19S433 y SE-33 are not in Hardy- Weinberg equilibrium; and Penta E provides the greatest power of discrimination. The allelic frequencies distribution to these five markers, in the two populations studied show that it does not exist statistically significant differences between them. Key words: STR, D2S1338, D19S433, PENTA D, PENTA E, SE-33

Mitochondrial DNA diversity in prehispanic bone remains associated to the Temple of the Sun in the Colombian eastern Andes

Introducción. El ADN antiguo que se extrae de los restos óseos humanos permite analizar la composición genética de las poblaciones precolombinas y determinar las dinámicas poblacionales que dieron origen a la diversidad de las poblaciones contemporáneas. Objetivo. Determinar la diversidad genética y la relación con otras comunidades contemporáneas y antiguas de América, de los restos óseos asociados al Templo del Sol en Sogamoso, Colombia. Materiales y métodos. Se analizaron 13 individuos pertenecientes al periodo precolombino muisca (siglos IX-XVI d. C.), provenientes de los alrededores del Templo del Sol en Sogamoso, Boyacá, Andes orientales colombianos. Se amplificó el ADN mitocondrial (ADNmt) y se determinaron los polimorfismos de la longitud de los fragmentos de restricción (Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP) para los cuatro haplogrupos amerindios (A, B, C y D). Además, se amplificaron y analizaron los marcadores autosómicos, incluida la amelogenina, y los marcadores de los polimorfismos de repeticiones cortas en tándem (Short Tandem Repeat, STR) del cromosoma Y. Resultados. El haplogrupo A fue el linaje mitocondrial más frecuente en esta población, seguido de los haplogrupos B y C; no se detectó el haplogrupo D. Los análisis de variación genética indicaron una diversidad semejante a la de las poblaciones pertenecientes a la familia lingüística chibcha, contemporánea en Colombia y Centroamérica. Se logró hacer la determinación molecular del sexo de los individuos estudiados y compararla con los datos osteológicos. Con una sola excepción, los datos bioantropológicos y moleculares concordaron. Conclusiones. Estos resultados aportan nuevos elementos a la hipótesis del origen centroamericano de los grupos chibchas del altiplano cundiboyacense con base en marcadores genéticos, y permitieron establecer el sexo y las relaciones de parentesco.Q3Artículo original548-560Introduction. The ancient DNA that is extracted from human bone remains allows analyzing the genetic composition of pre-Columbian populations and determining the population dynamics that gave rise to the diversity of contemporary populations. Objective. To determine the genetic diversity and the relationship with other contemporary and ancient communities of America, from the skeletal remains associated with the Temple of the Sun in Sogamoso, Colombia. Materials and methods. 13 individuals belonging to the pre-Columbian Muisca period (IX-XVI centuries AD), from the surroundings of the Temple of the Sun in Sogamoso, Boyacá, eastern Colombian Andes were analyzed. Mitochondrial DNA (mtDNA) was amplified and restriction fragment length polymorphisms (Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP) were determined for the four Amerindian haplogroups (A, B, C and D). In addition, autosomal markers, including amelogenin, and short tandem repeating polymorphisms (Short Tandem Repeat, STR) of the Y chromosome were amplified and analyzed. Results Haplogroup A was the most frequent mitochondrial lineage in this population, followed by haplogroups B and C; Haplogroup D was not detected. Genetic variation analyzes indicated a diversity similar to that of populations belonging to the Chibcha linguistic family, contemporary in Colombia and Central America. It was possible to make the molecular determination of the sex of the individuals studied and compare it with the osteological data. With only one exception, the bioanthropological and molecular data agreed. Conclusions These results contribute new elements to the hypothesis of the Central American origin of the Chibcha groups of the Cundiboyacense highlands based on genetic markers, and allowed to establish sex and kinship relations

Growth and development curves of the first colonizing insects (Diptera: Calliphoridae) on pig carcasses (sus scrofa) in Bogotá DC, Colombia

El objetivo del presente trabajo fue establecercurvas de crecimiento y desarrollo de las primerasespecies de dípteros colonizadores de un cadáverde cerdo doméstico (Sus scrofa), expuesto alproceso de descomposición en la finca San José deGuaúsa, Bogotá. Este conocimiento tiene aplicaciónen la determinación del intervalo postmortem. Seempleó como biomodelo el cadáver del cerdodoméstico, debido a la similitud en hábitos alimenticios,cantidad de vello y procesos de descomposición conlos cadáveres humanos. La colonización de los insectosse inició el mismo día del sacrificio del animal. Lasmasas de huevos encontradas en el cadáver en estadofresco, se recolectaron desde el primero hasta elquinto día y fueron criadas en condiciones delaboratorio hasta el estado adulto. Las especies queemergieron fueron Sarconesia magellanica (LeGuillou) (Diptera: Calliphoridae) y Compsomyiopsverena (Walker) (Diptera: Calliphoridae). La duraciónpromedio del estado de huevo hasta la emergenciadel adulto de la especie dominante, S. magellanica,fue de 40 días. Con base en los datos de variablesmorfométricas, estadío, tiempo de desarrollo decada estadío y variables ambientales se aplicó unageneralización del análisis multivariado de varianza,a partir del cual se elaboraron las curvas decrecimiento y desarrollo. Estos resultados son desingular importancia en la determinación del intervalopostmortem y pueden ser extrapolados a cadávereshumanos expuestos a similares condicionesambientales, para ayudar a resolver casos donde sedesconoce el tiempo de muerte de las víctimas enprocesos de investigación legalThe objective to this work was to make the growing anddevelopmental curves of the first species of dipteracollected from a infested carcass of domestic pig (Susscrofa), exposed to decomposition in the San José deGuaúsa farm, from Bogotá. These curves allow us toestimate precisely the postmortem interval. Domesticpig was the biomodel used because its alimentary habits,villous density and decomposing processes, similar tohuman. Insect colonization began the same day ofsacrifice of the pig. Egg masses found in the carcass infresh stage were collected from day first to fifth andthen sowed and reared in laboratory conditions untiladulthood. The emerged species were Sarconesiamagellanica (Le Guillou) (Diptera: Calliphoridae) andCompsomyiops verena (Walker) (Diptera: Calliphoridae).The mean time elapsed from egg to adult in dominantspecie, Sarconesia magellanica, was 40 days. Onmorphometric, instar time, and environmental data wasapplied a generalization of multivariate analysis ofvariance, from which growing and developmental curveswere made. These results are of singular importance todetermine the postmortem interval and may beextrapolated to human carcasses exposed to similarenvironmental conditions, to help resolve legal caseswhere time between finding the infested carcass andthe real time of death is unknow

Pueblos y paisajes antiguos de la selva amazónica

Durante algo más de 50 años antropólogos, arqueólogos, linguistas y geógrafos se han ocupado seriamente del pasado de la Amazonia. Más recientemente otros académicos, entre ellos genetistas y ecólogos, se han fascinado por el mismo. Durante más de 10.000 años los nativos han participado e interpretado esta historia. una historia que unos y otros leen y descifran a partir de diversas claves, como lo pueden ser las formas del paisaje, algunos objetos antiguos y los testimonios y tradiciones orales que tienen a su alcance. Los resultados son múltiples. Estos revelan tanto desacuerdos entre los especialistas como mundos insospechados. Se hacen evidentes caminos que se cruzan y se mezclan; en una dirección convergen y en otra divergen. El lector encontrará en este volumen una fracción de este universo, la misma va acompañada de una invitación a participar en un diálogo amplio que contribuya a enriquecer nuestra visión de un mundo por explorar