UNIDAD II
INFORMACIÓN GENÉTICA
CONTENIDO 1: La herencia, experimentos de Mendel.
Propósito:
- Reconocer los antecedentes históricos del trabajo de Mendel y las ventajas de su sistema experimental.
- Determinar las bases experimentales de las leyes de Mendel.
LA HERENCIA. EXPERIMENTOS DE MENDEL
ALGUNOS DATOS BIOGRÁFICOS DE MENDEL
Gregor Méndel, nació el 6 de enro de
1.822 en Heinzendorf en Silesia (antigua Checoslovaquia), en el seno de una
humilde y cristiana familia campesina. Desde niño se enamoró del mundo vegetal
por la influencia del cura párroco del pueblo, que además de religión y
catecismo enseñaba a los niños como podar, injertar los árboles frutales y
técnicas de cultivo, que unidas a las enseñanzas paternas, sin duda influyeron
para que los conocimientos que adquirió, los aplicara cuando durante 8 años se
dedicara en elm jardín del convento al cultivo de las plantas de guisantes con
los que hizo sus experimentos, de una forma muy cuidadosa y meticulosa. Cuando
cumplió 11 años, al finalizar los estudios primarios, su maestro consciente de
su capacidad, convenció a sus padres para que lo enviaran a la ciudad de
Troppau situada a 30 km de su pueblo para que continuara los estudios de
educación secundaria. Con muchos sacrificios lo mandaron, y él no les defraudó,
por el contrario demostró ser un estudiante brillante. La situación crítica de
la familia se complicó todavía más, cuando su padre fue víctima de un accidente
de trabajo y quedó incapacitado; parecía que sus anhelos y losa de su familia
se derrumbarían. Méndel mientras tanto, sintió la vocación sacerdotal y por
consejo de uno de sus profesores el Padre Frank, ingresó en el Monasterio de
los Padres Agustinos de Santo Tomás de Bünn, hoy día Brno. Para poder continuar
sus estudios científicos y eclesiásticos, su padre decidió vender la tierra en
la que cultivaba árboles frutales; su hermana renunció a su herencia para que
él pudiera cumplir sus anhelos vocacionales y de formación. fue ordenado
sacerdote el año 1847, dos años después, fue enviado como profesor de ciencias
naturales al liceo de Znaim, convirtiéndose en uno de los docentes más
apreciados por los alumnos y colegas; pero él nbo tenia aún titulo reconocido
por el estado para desempeñarse como profesional de la docencia, por lo que su
cátedra era provisional, hasta tanto rindiera y aprobara un examen para así
validar su cargo. Le suspendieron en dos oportunidades, porque le consideraban
un autodidacta, porque vestía hábito, talar y sobre todo porque mostraba saber
más que sus propios jueces. Desilusionado y humillado se retiró a su convento
en Brno donde disponía de una parcela de jardín en la que realizó sus famosos
experimentos con guisantes.
Durante el siglo XVIII y la primera
mitad del siglo XIX, algunos científicos intentaron experimentos de hibridación
de vegetales, semejantes a los que hizo Méndel, sin lograr obtener resultados
positivos; los más importantes fueron Kölreuter (1760) y Gaertner (1720-1850),
quienes solo pudieron llegar a la conclusión de que la reproducción cruzada era
normalmente beneficiosa para la descendencia y la auto fecundación perjudicial.
La causa de su fracasdo fue el pretender estudiar con simultaneidad varios
caracteres en las plantas seleccionadas, la falta desuficientes datos numéricos
y la ausencia de pruebas controladas que permitieron sacar conclusiones
válidas.
La experimentación, Méndel la
planteó de una manera muy sencilla, seleccionando 34 variedades de guisantes de
las cuales utilizó las que habían crecido mejor. Los experimentos duraron 8
años y fueron el resultado de una cuidadosa planificación, constancia y
laboriosidad. En el 1865 leyó en dos sesiones de la Sociedad de Ciencias
Naturales de Brno un relato de excepcional claridad y fundamentación
científica; el título de su exposición era
“Investigaciones sobre las
Hibridaciones de las Plantas”. El trabajo original fue publicado en 1866 en
una revista provincial; además tomó las provisiones de mandar su trabajo a
algunos estudiosos comno el profesor Karl Wilhelm Nageli se la Universidad de
Munich, quien era considerado como uno de los botánicos más eminentes de la
época. Su esfuerzo parecía perderse en el vacío pues no fue entendido o no le
prestaron atención que merecía. En el año 1868, fue elegido Abad del monasterio
de Brno desempeñándose en ese cargo hasta su muerte, hecho que ocurrió el año
1884.
El mérito de sus experimentos no fue
reconocido sino en el año 1900, 16 años después de su muerte, fecha en la que
De Vries en Holanda, Tschermack en Australia y Correns en Alemania llegaron
casi simultáneamente a los mismos resultados, redescubriendo las Leyes de
Méndel. Sus trabajos fueron publicados de nuevo, comentados y revalorados.
DESCRIPCIÓN DE LOS EXPERIMENTOS DE
MENDEL
El
éxito de los experimentos de Méndel tuvo como origen varias causas.
1. Su
forma matemática y biológica que detonaron una gran capacidad con la que pudo
interpretar adecuadamente los resultados de una manera correcta.
2. La
metodología simple pero rigurosa que utilizó para sus experimentos.
3. El
haber escogido para sus experimentos la arveja o guisantes (Pisum satibum), ya que esta variedad
ofrece grandes ventajas:
·
Es de fácil cultivo.
·
Permite estudiar la descendencia de
muchos pares de progenitores similares y así obtener un gran número de
descendientes para sacar conclusiones estadísticas.
·
La estructura de la flor favorece ern
forma natural la autopolinización, motivado a que los pétalos rodean al pistilo
y a los estambres, impidiendo que el, viento, los insectos, entre otros;
transporten el polen de una flor a otras, por lo que el polen (gameto
masculino) se une normalmente con el óvulo 8gameto femenino) de la misma flor
dando origen al cigoto del que posteriormente, mediante el proceso de
maduración dará origen a la semilla.
·
La estructura de la flor, también
facorece el proceso de polinización cruzada, la cual tuvo que hacerla en forma
artificial,es decir,transportando manualmente el polen de una flor hasta el
pistilo de otra.
Méndel
en sus experimentos realizó más de 10.000 polinizaciones.
4. El
haber elegido para sus cruces caracteres con apariencia contrastante y
limitarse a observar por separado un solo carácter o rasgo hereditario. Sus
predecesores lo hicieron con muchos rasgos simultáneamente. Los rasgos
contrastantes que él eligió fueron los siguientes:
5. El
haber tenido una gran intuición al suponer la existencia de lo que el llamó
“FACTORES”, (hoy genes), como los verdaderos responsables de la herencia.
Supuso que cada planta tenia un par de factores para cada carácter o rasgo
hereditario.
Méndel tenía conocimientos previos
de otros experimentos anteriores; de los resultados de sus predecesores se dio cuenta,
probablemente, de la enorme regularidad con que se presentan los caracteres en
que se diferencian los descendientes. Planteó sus experimentos de tal forma,
que esta regularidad pudiera expresarse en relaciones matemáticas, es decir, en
proporciones, por lo que necesitó contar cuidadosamente todos los
descendientes, de acuerdo a sus características llenando un registro durante
todo el tiempo (8 años) que duró el experimento.
PASOS QUE SIGUIÓ MÉNDEL EN SUS EXPERIMENTOS
Tabla 1. Caracteres estudiados y
parentados por Méndel
v
Logró variedades de guisantes puras con
relación a 7 rasgos o caracteres, que se propuso estudiar; para eso tuvo que
someter las plantas a procesos de autopolinización durante varias generaciones.
v
Sembró semillas puras para amarillas y
semillas puras para verde.
v
Al florecer eliminó los estambres para
evitar la autopolinización. Llevó el polen de las plantas de las semillas
amarillas a los pistilos de las plantas de las semillas verdes y repitió la
polinización en sentido contrario.
v
Cubrió las flores con bolsas de papel
para evitar la polinización por polen extraño. Cuando maduraron los frutos
ambos tipos de plantas produjeron todas arvejas amarillas. Al carácter que
desapareció lo llamó recesivo y al que se manifiestó dominante.
v
Al llegar la primavera sembró las semillas híbridas
(amarillas); cuando crecieron las plantas, florecieron y dejó que se fecundaran
solas (autofecundación); como en la generación anterior, recogió cuidadosamente
las semillas, las contó, las guardó en frascos y las identificó con etiquetas.
El resultado fue que obtuvo arvejas amarillas y verdes, en la proporción de 3 a
1, dominante- recesivo.
v
Sembró las semillas verdes de la segunda
generación dejando que se fecundaran solas a través de varias generaciones y
siempre obtuvo semillas verdes por lo cual estableció que se trataba para ese
carácter de una variedad pura u homocigoto. Simultáneamente sembró también las
semillas amarillas que obtuvo en la segunda generación dejando que se
autofecundaran. El resultado fue que 2 de cada 3 plantas produjeron semillas en
la proporción de 3 amarillas por 1 verde. El resto, es decir, 1 de cada 3 de
las plantas de semillas amarillas produjeron todas semillas amarillas.
Estos hechos le permitieron deducir
que la tercera parte de las plantas de semillas amarillas de la segunda
generación eran puras u homocigotas (AA), mientras que las dos terceras partes eran
impuras heterocigotos (Aa).
Méndel se pregunta. ¿Por qué este
resultado, si las semillas amarillas de la primera generación eran
aparentemente iguales a las de la segunda generación? La respuesta a este
interrogante le llevó a deducir la existencia de dos factores (actualmente genes) por cada carácter y que estos
factores se separan durante la formación de los gametos como unidades
individuales, por lo que los hijos heredan dos factores para cada
característica, una particular o factor de cada progenitor. Esos factores los
representó con letras; una letra mayúscula para el carácter dominante y una
letra minúscula para el carácter recesivo (A = Amarilla; a = verde).
GENES Y ALELOS
Las leyes de la genética que surgieron a partir de los trabajos de Mendel, y que se aplican a todos los individuos, postulan:
1. Los determinantes de la herencia son de naturaleza particulada (no por fusión, como se proponía hasta ese entonces), y Mendel los llamó “factores”. Hoy en día se llaman ‘genes’.
2. Cada organismo tiene dos copias de cada factor (dos variantes para cada gen). A las distintas variantes de cada gen se las llama alelos (por ejemplo, para el gen que determina color de semilla existe dos alelos, uno determina color verde y el otro determina color amarillo). Si un individuo tiene los dos alelos iguales el individuo es homocigota para esa característica, y si tiene alelos diferentes se denomina heterocigota o híbrido para esa característica. Los individuos homocigotas, a su vez, pueden ser homocigotas dominantes, si ambos alelos son los dominantes, u homocigotas recesivos. Así, los individuos F1 son heterocigotas y portan un alelo dominante y el otro recesivo, y su fenotipo muestra al dominante, y en la F2 se obtiene una mezcla de ¼ homocigotas dominantes, ½ heterocigotos y ¼ homocigotas recesivos.
3. Los dos factores correspondientes a un carácter (los dos alelos de un gen) segregan (se separan) con igual probabilidad a cada gameta. Consecuentemente, cada gameta lleva una sola variante de cada factor al azar (un solo alelo para cada gen).
4. La unión de las gametas para formar la cigota de un nuevo individuo ocurre al azar, es decir: las gametas se combinan indistintamente de la información que llevan.
Es decir que, en un individuo diploide, para cada gen existen dos fragmentos de ADN, o alelos, cada uno de los alelos en cada cromosoma del par homólogo correspondiente, y que son los que aporta cada progenitor en la fecundación a partir de la unión de sus gametas. Por lo tanto, cada gen está integrado por dos alelos, y cada alelo es una variante de un gen.
A la combinación de alelos que constituyen un gen se lo denomina genotipo. Y a la característica que se manifiesta en el individuo se la denomina fenotipo. De esto se concluye que el fenotipo para cada característica depende del genotipo.
La siguiente tabla representa los posibles genotipos para el color de semilla en las plantas de Méndel y los fenotipos correspondientes:
Genotipo
y fenotipo para el color de la semilla
