7.6: Variación Genética

¿Qué ayuda a asegurar la supervivencia de una especie?

Variación genética. Es esta variación la que es la esencia de la evolución. Sin diferencias genéticas entre individuos, no sería probable la “supervivencia del más apto”. O todos sobreviven, o todos perecen.

Figura\(\PageIndex{1}\): Fotos de perfil

Variación Genética

La reproducción sexual da como resultado infinitas posibilidades de variación genética. En otras palabras, la reproducción sexual da como resultado descendencia genéticamente única. Se diferencian de ambos padres y también entre sí. Esto ocurre por una serie de razones.

• Cuando los cromosomas homólogos forman pares durante la profase I de la meiosis I, el cruce puede ocurrir. El cruce es el intercambio de material genético entre cromosomas homólogos. Da como resultado nuevas combinaciones de genes en cada cromosoma.
• Cuando las células se dividen durante la meiosis, los cromosomas homólogos se distribuyen aleatoriamente a las células hijas, y diferentes cromosomas se segregan independientemente entre sí. A este llamado se le llama surtido independiente. Da como resultado gametos que tienen combinaciones únicas de cromosomas.
• En la reproducción sexual, dos gametos se unen para producir una descendencia. Pero, ¿cuáles dos de los millones de gametos posibles serán? Esto es probable que sea una cuestión de azar. Obviamente es otra fuente de variación genética en la descendencia. Esto se conoce como fertilización aleatoria.

Todos estos mecanismos que trabajan juntos dan como resultado una increíble cantidad de variación potencial. Cada pareja humana, por ejemplo, tiene el potencial de producir más de 64 billones de niños genéticamente únicos. ¡No es de extrañar que todos seamos diferentes!

Crossing-Over

El cruce ocurre durante la profase I, y es el intercambio de material genético entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. Recordemos durante la profase I, los cromosomas homólogos se alinean en pares, gen por gen en toda su longitud, formando una configuración con cuatro cromátidas, conocidas como tétrada. En este punto, las cromátidas están muy próximas entre sí y algún material de dos cromátidas conmutan cromosomas, es decir, el material se rompe y se vuelve a unir en la misma posición en el cromosoma homólogo (Figura\(\PageIndex{2}\)). Este intercambio de material genético puede ocurrir muchas veces dentro del mismo par de cromosomas homólogos, creando combinaciones únicas de genes. Este proceso también se conoce como recombinación.

Figura\(\PageIndex{2}\): Cruce. Una cadena materna de ADN se muestra en rojo. Una cadena paterna de ADN se muestra en azul. El cruce produce dos cromosomas que no han existido previamente. El proceso de recombinación implica la rotura y reincorporación de cromosomas parentales (M, F). Esto da como resultado la generación de nuevos cromosomas (C1, C2) que comparten ADN de ambos progenitores.

Durante la profase I, los cromosomas se condensan y se hacen visibles dentro del núcleo. A medida que la envoltura nuclear comienza a descomponerse, los cromosomas homólogos se acercan entre sí. El complejo sinaptonémico, una red de proteínas entre los cromosomas homólogos, se forma en localizaciones específicas, extendiéndose para cubrir toda la longitud de los cromosomas. El apareamiento estrecho de los cromosomas homólogos se llama sinapsis. En la sinapsis, los genes en las cromátidas de los cromosomas homólogos están alineados entre sí. El complejo sinaptonémico también apoya el intercambio de segmentos cromosómicos entre cromátidas homólogas no hermanas en un proceso llamado cruce. Los eventos de cruce son la primera fuente de variación genética producida por la meiosis. Un solo evento de cruce entre cromátidas homólogas no hermanas conduce a un intercambio de ADN entre cromosomas. Después del cruce, el complejo sinaptonémico se descompone y también se elimina la conexión de cohesina entre pares homólogos. Al final de la profase I, los pares se mantienen unidos solo en los quiasmas; se llaman tétradas porque ahora son visibles las cuatro cromátidas hermanas de cada par de cromosomas homólogos.

Figura\(\PageIndex{3}\): Cruce entre cromosomas homólogos El cruce ocurre entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. El resultado es un intercambio de material genético entre cromosomas homólogos. Esto ocurre cuando los cromosomas homólogos se alinean. Las cromátidas de cada cromosoma pueden cruzarse y recombinarse (secciones de intercambio). Esto da como resultado dos cromosomas recombinantes y dos cromosomas no recombinantes.

Surtido Independiente y Fertilización Aleatoria

Durante la metafase I, las tétradas se desplazan a la placa metafásica con cinetocoros enfrentados a polos opuestos. Las parejas homólogas se orientan aleatoriamente en el ecuador. Este evento es el segundo mecanismo que introduce variación en los gametos o esporas. En cada célula que sufre meiosis, la disposición de las tétradas es diferente. El número de variaciones depende del número de cromosomas que componen un conjunto. Hay dos posibilidades de orientación en la placa metafásica. El número posible de alineamientos, por lo tanto, es igual a 2 ⁿ, donde n es el número de cromosomas por conjunto. Dados estos dos mecanismos, es muy poco probable que dos células haploides resultantes de la meiosis tengan la misma composición genética.

Figura\(\PageIndex{4}\): Meiosis I asegura gametos únicos El surtido aleatorio e independiente durante la metafase I se puede demostrar considerando una célula con un conjunto de dos cromosomas (n = 2). En este caso, hay dos posibles arreglos en el plano ecuatorial en la metafase I. El número total posible de diferentes gametos es 2n, donde n es igual al número de cromosomas en un conjunto. En este ejemplo, existen cuatro posibles combinaciones genéticas para los gametos. Con n = 23 en células humanas, hay más de 8 millones de combinaciones posibles de cromosomas paternos y maternos.

En humanos, hay más de 8 millones de configuraciones en las que los cromosomas pueden alinearse durante la metafase I de la meiosis. Es el proceso específico de la meiosis, dando como resultado cuatro células haploides únicas, lo que da como resultado estas muchas combinaciones. Este surtido independiente, en el que el cromosoma heredado ya sea del padre o de la madre puede clasificarse en cualquier gameto, produce el potencial de una tremenda variación genética. Junto con la fertilización aleatoria, existen más posibilidades de variación genética entre dos personas que el número de individuos vivos hoy en día. La reproducción sexual es la fecundación aleatoria de un gameto de la hembra usando un gameto del macho. Un espermatozoide, con más de 8 millones de combinaciones cromosómicas, fertiliza un óvulo, que también tiene más de 8 millones de combinaciones de cromosomas. Eso es más de 64 billones de combinaciones únicas, sin contar las combinaciones únicas producidas por el cruce.

Revisar

1. ¿Qué es el cruce y cuándo ocurre?
2. Describir cómo el cruce, el surtido independiente y la fertilización aleatoria conducen a la variación genética.
3. ¿Cuántas combinaciones de cromosomas son posibles a partir de la reproducción sexual en humanos?
4. Cree un diagrama para mostrar cómo ocurre el cruce y cómo crea nuevas combinaciones de genes en cada cromosoma.

Explora más

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Atribuciones

1. Estrategias de diversidad de proveedores por perfiles en Diversity Journal, CC BY 3.0 via Wikimedia Commons
2. Recombinación cromosómica por David Eccles (Gringer), con licencia CC BY 2.5 vía Wikimedia Commons
3. Cruce por OpenStax, con licencia CC BY 4.0
4. Surtido independiente de OpenStax, con licencia CC BY 4.0
5. Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0