Genética y Mendel 2011

Los principios mendelianos fueron un aporte que sigue vigente hasta hoy. ¿Cómo se hereda de una generación a otra las características que nos hacen ser?Nos situaremos en el siglo XIX. En esa época, donde Mendel publicó sus trabajos, no se tenía la menor idea de cuál era la naturaleza del DNA. El modelo que se les viene a la mente (doble hélice) no existía, ni como se transmitía, ni que era la mitosis, nada. Así también, los trabajos de Mendel no se conocieron hasta 34 años después cuando los redescubrieron.

Mendel descubre por inferencia los principios que regían la transmisión de los caracteres.¿Cuáles fueron sus experimentos?

El método que empleó es casi tan relevante como sus conclusiones. Eligió adecuadamente el material y el método. Utilizó plantas de arvejas, que eran organismos favorables pues eran autofecundables, se reproducían en un tiempo razonable y se podía controlar su cruzamiento. Cuando el realizó cruzamientos consideró solo 1 o 2 caracteres (de un total de 7).1 En la imagen, las 7 características que consideró.2

En el método, cruzó las plantas y contó el número de descendientes y estableció proporciones entre los caracteres estudiados. Cuantos eran de un tipo en una generación, y cuantas del otro. Eso le permitió obtener distintas proporciones en las generaciones. Y lo más importante que una vez obtenido los resultados se pusieron a pensar, y eso le permitió sacar las conclusiones tan generales que rigen hasta ahora.

Una característica muy importante de los cruzamientos dirigidos fue que los individuos que el tomaba para los cruzamientos iniciales eran individuos puros, los que los obtenía de entrecruzamiento largo entre plantas de las mismas características.El primer experimento se inicia:Plantas altas x plantas bajasLo que obtuvo fue una primera generación (F1) en la que todas las plantas eran altas. Una vez que obtuvo esta generación, realizó un segundo experimento que fue cruzar F1 entre sí.Obtuvo en F2 plantas altas y bajas en una proporción de 3:1

A ese carácter que se mostraba 100% en F1 lo llamó carácter dominante. Y si había uno dominante, también había un carácter recesivo.También, había un carácter que no se hacía aparente en el fenotipo, sin embargo no desaparecía.Y otra conclusión es que estos no se mezclaban, no había una planta que fuera intermedia.

Dadas las observaciones en estos experimentos, Mendel concluyo que:- Debían haber dos “factores” por cada carácter los que debían existir en las células que producían los gametos.

Aquí el carácter sería “altura” y los “factores” serían alto o bajo. - En la formación de los gametos, los dos factores de cada carácter se debían separar e ir a diferentes gametos.

Estos “factores” provenientes de los padres se unen en la fecundación. Este propuesto pasó a ser el “principio de segregación”

1 Si no se entendió esto quiere decir que al realizar un cruzamiento se fijaba en una sola característica por vez. “ahora veré que pasó con el color, luego la vaina” etc.2 Sin embargo, la altura no tiene la herencia mendeliana clásica. Pero en los experimentos de Mendel si lo eran porque tomo dos alturas extremas, donde si funcionaba.

Un tercer experimento donde cruzó una planta de F1 alta, con una planta parental baja. Obtuvo de esto la mitad de las plantas altas y la otra mitad baja. Esto se llamó cruzamiento de prueba, que reconoce no es posible predecir los descendientes observando a los padres. Este cruzamiento permite indagar si una cepa es pura (homocigota) o hibrida (heterocigota) al tomar un individuo de fenotipo conocido pero genotipo desconocido y cruzarlo con el homocigoto recesivo. La proporción de “fenotipos” permite inferir el “genotipo”.

Hizo este experimento de cruza en todos los otros caracteres y encontró que el carácter dominante aparecía en el 100% de los casos en la F1. Luego realizo el mismo procedimiento anterior para obtener F2, y se volvió a obtener la proporción 3:1.

Mendel amplió su análisis, ahora cruzando con dos caracteres a la vez:- Superficie de la vaina: lisa, arrugada. Liso es dominante.- Color de la semilla: amarillo, verde. Amarillo es dominante

Al cruzarlos obtuvo individuos lisos y amarillos. (F1)A tomar los F1 y cruzarlos, obtuvo esa gran tabla que todos hemos visto:

La proporción obtenida 9:3:3:1, no solo demuestra que se mantienen una proporción y se conservan las características fenotípicas, sino que además para que eso funcione la asociación entre un par de caracteres no tuvo que ver en el otro par.Eso dio pie para el otro principio llamado “asociación independiente”

En la imagen se muestran dos cruzamientos de prueba. En el primero, si el recesivo es cruzado con el individuo con genotipo desconocido y resulta mitad Alta, mitad baja, entonces la planta es heterocigota.

En el segundo caso, si del cruzamiento resultan dos plantas altas, la planta será homocigota dominante.

Los caracteres no se heredan juntos.En la formación de gametos, los “factores” de dos caracteres se asocian independientemente uno del otro.

El estudio citológico de los cromosomas

Comenzando el siglo XX se conocía que:- Los cromosomas existen en las células en pares, uno de origen paterno y otro materno.- Mitosis: duplicación e igual redistribución de los cromosomas en las células hijas.- Meosis: división celular reduccional en la producción de gametos. Cada gameto recibe un cromosoma de cada

par.

Morgan, otro científico, era un escéptico que no creía mucho en las teorías que involucraran cosas no visibles.Trabajo con moscas, pues poseen pocos cromosomas, el 61% de los genes de enfermedades humanas que se conocen tienen una contrapartida identificable en su genoma, el 50% de sus proteínas son análogas a mamíferos, se conoce el mapa completo de su genoma y posee alrededor de 13600 genes codificantes.

En 1910 Morgan observó en una botella de cultivo algo sorprendente: las drosophila normalmente tiene los ojos rojos.El observo que algunas de las moscas tenían los ojos blancos. Se le ocurrió que en esos animales que encontraba una característica alternativa podía hacer un cruzamiento mendeliano.

Tomo machos ojos blancos x hembras ojos rojos = machos y hembras ojos rojos. Por lo tanto concluyó que rojo era carácter dominanteLuego cruzo machos rojos F1 x hembras ojos rojos F1 = en F2 obtuvo 3 individuos de ojos rojos y 1 individuo de ojos blancos.Al analizar el sexo se dio cuenta que todos los machos eran los de ojos blancos y las hembras eran ojos rojos. Aquí influía el sexo ¿Qué tenía que ver?Uno de quienes pensaron que los cromosomas tenían algo que decir en la herencia fue E.B Wilson (colega de Morgan), el y otros estaba estudiando cromosomas de distintas especies. Descubrieron lo que ahora se conoce como los cromosomas sexuales X e Y, que tenían que ver con el sexo de los individuos.La evidencia que aporto Wilson fue que había una diferencia cromosómica entre machos y hembras que podían ligar el resultado obtenido por Morgan.

Entonces a Morgan se le ocurrió que este cruzamiento no había sido mendeliano en su totalidad. Asumió que el factor color de ojos era parte del cromosoma X, entonces no daba lo mismo si los aportaba el macho o la hembra. Los machos

al tener un solo cromosoma X expresaban solo el factor recesivo. Entonces hizo una prueba haciendo ese supuesto.

Su patrón de herencia fue llamado herencia ligada al sexo. Mostro elementos físicos de asiento a la herencia mendeliana. Los “factores” no fueron ya solo abstracciones.

Cruzamiento reciproco: cada vez que vea una proporción que se escapa de la mendeliana, a lo mejor están involucrados los cromosomas sexuales. Entonces se hace este tipo de cruzamiento, en el que se usan los mismos caracteres

fenotípicos, pero se cambia el sexo del individuo portador de ella.

Teórica cromosómica de la herencia: se forma cuando se integran estos conocimientos:- Principios mendelianos- Observaciones de Morgan- Conocimiento citológico de la meiosis: - Conocimiento de los cromosomas sexuales

Herencia mendeliana en el hombre

En el hombre no solo tenemos la herencia mendeliana. No todos los genes están determinados por un par de factores, sino que hay muchos genes; y también hay que considerar que el ambiente influye en el cariotipo. El ambiente afecta poco a la herencia mendeliana, pero si mucho a la no mendeliana.

La mayoría de los fenotipos/enfermedades son el resultado de la interacción entre muchos genes y el ambiente.En cuanto a la distribución de fenotipos, vamos a encontrar los que tienen 100% participación genético (como el sexo, síndrome de down) y los que tienen participación mixta de genotipo, ambiente, hasta llegar a una participación muy poderosa del ambiente. El genotipo tiene mucho que decir de la expresión fenotípica.

Una forma de estudiar una herencia es a través de la genealogía. Allí se organizan esquemáticamente individuos emparentados de una misma familia en los que se anota si tienen o no un determinado rasgo que se pretende estudiar. De acuerdo a la presencia o no del afectado se puede deducir cual es el tipo de herencia que está presente.

Enfermedades de herencia mendeliana nos han enseñado que la conducta que siguen a través de las generaciones los individuos afectados o no se pueden identificar en cuatro tipos:

- Autonómicas dominantes, recesivas.

- Ligadas al sexo dominante o recesivo.

El análisis de las genealogías lo usamos para discernir qué tipo de herencia presentan.3

Dominante autosómica:- El rasgo se transmite en forma continua de generación en generación- Cada descendiente afectado proviene de un progenitor con dicha afección ( a excepción de los mutantes)4

- Ambos sexos se encuentran afectados en la misma proporción en la población general.

Recesiva autosomica:- Si el carácter es poco frecuente todos los familiares del afectado excepto sus hermanos son generalmente

normales.- Dos progenitores que representen el rasgo dan una descendencia 100% afectado- Matrimonios entre normales heterocigotos dan una descendencia de afectados-no afectados 1:3- La frecuencia de afectados es mayor entre los hijos de matrimonios consanguíneos.- Ambos sexos se encuentran afectaos en la misma proporción en la población general.

Dominante ligada al X- Madre heterocigota trasmite característica a la mitad de sus hijas e hijos- Los varones afectados transmiten el carácter solo a sus hijas.- Los hijos afectados tienen una madre afectada con excepción de los mutantes.- La frecuencia poblacional de mujeres afectadas es mayor que la de hombres afectados.

Recesiva ligada a X- Si el carácter es poco recuente los padres y otros parientes afectados no lo presentaran con excepción de los

tíos maternos y otros parientes varones de la línea materna.- Los varones afectados no transmiten el carácter a sus hijos, pero tienen hijas portadoras.- Las portadoras no son afectada y trasmiten el carácter a la mitad de sus hijas que serán portadoras y a la mitad

de sus hijos que serán afectados.- Cada varón afectado es hijo de una madre portadora a excepción de los mutantes- Las mujeres afectadas provienen de un padre afectado y de una madre portadora.

C.S

3 Sin embargo, para descartar una u otra herencia no se usan estas características, sino que debe hacerse fijándose en un individuo de la genealogía en particular. Ej: “esta herencia no es tal porque el individuo II3 debería tener padre afectado y no lo tiene” etc.4 Con mutante se refiere a los primeros que expresaron la enfermedad.