3.10: Leyes de Mendel
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¿Te pareces a tus padres?
Probablemente tengas algunas características o rasgos en común con cada uno de tus padres. El trabajo de Mendel proporcionó las bases para comprender el paso de rasgos de una generación a otra.
Leyes y Genética de Mendel
Se podría pensar que los descubrimientos de Mendel habrían tenido un gran impacto en la ciencia tan pronto como los hizo. Pero te equivocarías. ¿Por qué? Porque la obra de Mendel fue ignorada en gran medida. Mendel estaba muy adelantado a su tiempo y trabajaba desde un monasterio remoto. No tenía reputación entre la comunidad científica y ningún trabajo previamente publicado.
La obra de Mendel, titulada Experimentos en Hibridación de Plantas, fue publicada en 1866, y enviada a destacadas bibliotecas de varios países, así como a 133 asociaciones de ciencias naturales. El propio Mendel incluso envió kits de experimentos cuidadosamente marcados a Karl von Nageli, el botánico principal de la época. El resultado -fue ignorado casi por completo. En cambio, Von Nageli envió semillas de hawkweed a Mendel, que pensó que era una planta mejor para estudiar la herencia. Desafortunadamente, el hawkweed se reproduce asexualmente, dando como resultado clones genéticamente idénticos del progenitor.
Charles Darwin publicó su libro histórico sobre la evolución en 1869, poco después de que Mendel descubriera sus leyes. Desafortunadamente, Darwin no sabía nada de los descubrimientos de Mendel y no entendía la herencia. Esto hizo que sus argumentos sobre la evolución fueran menos convincentes para muchas personas. Este ejemplo demuestra la importancia de que los científicos comuniquen los resultados de sus investigaciones.
Redescubriendo la obra de Mendel
La obra de Mendel era prácticamente desconocida hasta 1900. En ese año, tres científicos europeos diferentes —llamados Hugo De Vries, Carl Correns y Erich Von Tschermak-Seysenegg— llegaron independientemente a las leyes de Mendel. Los tres habían hecho experimentos similares a los de Mendel, llegaron a las mismas conclusiones que había sacado casi medio siglo antes. Sólo entonces se redescubrió la obra real de Mendel.
A medida que los científicos aprendieron más sobre la herencia -el paso de rasgos de padres a hijos- en las próximas décadas, pudieron describir las ideas de Mendel sobre la herencia en términos de genes. De esta manera, nació el campo de la genética.
Genética de la Herencia
Hoy en día, sabemos que las características de los organismos están controladas por genes en los cromosomas (ver la Figura a continuación). La posición de un gen en un cromosoma se llama su locus. En los organismos que se reproducen sexualmente, cada individuo tiene dos copias del mismo gen, ya que existen dos versiones del mismo cromosoma (cromosomas homólogos). Una copia viene de cada padre. El gen para una característica puede tener diferentes versiones, pero las diferentes versiones están siempre en el mismo locus. Las diferentes versiones se llaman alelos. Por ejemplo, en las plantas de guisante, hay un alelo de flor púrpura (B) y un alelo de flor blanca (b). Diferentes alelos explican gran parte de la variación en las características de los organismos.
Cromosoma, gen, locus y alelo. Este diagrama muestra cómo se relacionan los conceptos de cromosoma, gen, locus y alelo. ¿Cuál es la diferencia entre un gen y un locus? ¿Entre un gen y un alelo? Durante la meiosis, los cromosomas homólogos se separan y van a diferentes gametos. Así, los dos alelos para cada gen también van a diferentes gametos. Al mismo tiempo, diferentes cromosomas se asumen de forma independiente. Como resultado, los alelos para diferentes genes también se asumen de forma independiente. De esta manera, los alelos se barajan y recombinan en los gametos de cada padre.
Genotipo y Fenotipo
Cuando los gametos se unen durante la fertilización, el cigoto resultante hereda dos alelos por cada gen. Un alelo proviene de cada padre. Los alelos que hereda un individuo conforman el genotipo del individuo. Los dos alelos pueden ser iguales o diferentes. Como se muestra en la Tabla siguiente, un organismo con dos alelos del mismo tipo (BB o bb) se denomina homocigoto. Un organismo con dos alelos diferentes (Bb) se llama heterocigoto. Esto da como resultado tres posibles genotipos.
| Alelos | Genotipos | Fenotipos |
|---|---|---|
| BB (homocigoto) | flores púrpuras | |
| B (púrpura) | Bb (heterocigoto) | flores púrpuras |
| B (blanco) | bb (homocigoto) | flores blancas |
La expresión del genotipo de un organismo produce su fenotipo. El fenotipo se refiere a las características del organismo, como las flores moradas o blancas. Como puede ver en la Tabla anterior, diferentes genotipos pueden producir el mismo fenotipo. Por ejemplo, los genotipos BB y Bb producen plantas con flores moradas. ¿Por qué sucede esto? En un heterocigoto Bb, solo se expresa el alelo B, por lo que el alelo b no influye en el fenotipo. En general, cuando solo uno de los dos alelos se expresa en el fenotipo, el alelo expresado se denomina alelo dominante. Al alelo que no se expresa se le llama alelo recesivo.
Cómo Mendel trabajó hacia atrás para salir adelante
Mendel utilizó cientos o incluso miles de plantas de guisantes en cada experimento que hacía. Por lo tanto, sus resultados fueron muy cercanos a los que esperarías en base a las reglas de probabilidad (ver concepto “Probabilidad”). Por ejemplo, en uno de sus primeros experimentos con el color de las flores, hubo 929 plantas en la generación F2. De éstas, 705 (76 por ciento) tenían flores moradas y 224 (24 por ciento) tenían flores blancas. Así, los resultados de Mendel estuvieron muy cerca del 75 por ciento púrpura y 25 por ciento blanco que esperarías por las leyes de probabilidad para este tipo de cruz.
Por supuesto, Mendel solo tenía fenotipos con los que trabajar. No sabía nada de genes y genotipos. En cambio, tuvo que trabajar hacia atrás desde los fenotipos y sus porcentajes en la descendencia para entender la herencia. A partir de los resultados de su primer conjunto de experimentos, Mendel se dio cuenta de que debe haber dos factores que controlen cada una de las características que estudió, siendo uno de los factores dominante al otro. También se dio cuenta de que los dos factores se separan y van a diferentes gametos y posteriormente se recombinan en la descendencia. Este es un ejemplo de la buena suerte de Mendel. Todas las características que estudió pasaron a ser heredadas de esta manera.
Mendel también tuvo suerte cuando hizo su segundo conjunto de experimentos. Por casualidad escogió características que se heredan independientemente unas de otras. Ahora sabemos que estas características están controladas por genes en cromosomas no homólogos. ¿Y si Mendel hubiera estudiado características controladas por genes en cromosomas homólogos? ¿Serían heredados juntos? De ser así, ¿cómo crees que esto habría afectado a las conclusiones de Mendel? ¿Habría podido desarrollar su segunda ley de herencia?
Resumen
- La obra de Mendel fue redescubierta en 1900. Poco después de eso, se descubrieron genes y alelos. Esto permitió que las leyes de Mendel se expresaran en términos de herencia de alelos.
- El gen para una característica puede tener diferentes versiones. Estas diferentes versiones de un gen se conocen como alelos.
- Los alelos para diferentes genes se asumen de forma independiente durante la meiosis.
- Los alelos que hereda un individuo conforman el genotipo del individuo. El individuo puede ser homocigótico (dos de los mismos alelos) o heterocigótico (dos alelos diferentes).
- La expresión del genotipo de un organismo produce su fenotipo.
- Cuando solo se expresa uno de los dos alelos, el alelo expresado es el alelo dominante, y el alelo que no se expresa es el alelo recesivo.
- Mendel utilizó el porcentaje de fenotipos en la descendencia para entender cómo se heredan las características.
Revisar
- Si Darwin conocía la obra de Mendel, ¿cómo podría haber influido en su teoría de la evolución? ¿Crees que esto habría afectado lo bien que se aceptó el trabajo de Darwin?
- Explique las leyes de Mendel en términos genéticos, es decir, en términos de cromosomas, genes y alelos.
- Explicar la relación entre genotipo y fenotipo. ¿Cómo puede un fenotipo resultar de más de un genotipo?
| Imagen | Referencia | Atribuciones |
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[Figura 1] | Licencia: CC BY-NC |
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[Figura 2] | Crédito: Sam McCabe; Bosque y Kim Starr/Starr Ambiental; Mariana Ruiz Villarreal (LadyOfHats) para Fundación CK-12 Fuente: Fundación CK-12; www.flickr.com/photos/starr-environmental al/9196383877/ Licencia: CC BY-NC 3.0; CC BY 2.0 |