Ligamiento genético: definición, frecuencia de recombinación y mapas genéticos
El enlace genético (o ligamiento genético) se produce cuando los alelos de diferentes loci no se segregan al azar entre sí durante la formación de gametos; por tanto, la segunda ley de Mendel (ley de la distribución independiente) no se cumple para esos pares de genes. Esto ocurre porque los genes están ubicados en el mismo cromosoma y, por lo tanto, tienden a heredarse juntos durante la meiosis. Los alelos de genes en diferentes cromosomas, en cambio, suelen segregarse independientemente debido a la distribución independiente de los cromosomas homólogos.
Durante la meiosis pueden producirse cruces (intercambios de tramo de ADN) entre cromátidas homólogas. Estos cruzamientos pueden separar alelos que originalmente estaban en el mismo cromosoma, generando gametos recombinantes. La probabilidad de que ocurra un cruce entre dos genes depende de la distancia física que los separa: cuanto más separados estén en el cromosoma, mayor la probabilidad de que exista al menos un cruce entre ellos y, por tanto, mayor la frecuencia de recombinación.
La frecuencia de recombinación (RF) entre dos genes se calcula experimentalmente a partir de la descendencia de un cruzamiento y se expresa como:
- RF (%) = (n.º de recombinantes / n.º total de descendientes) × 100
Una frecuencia de recombinación del 1 % se define como 1 unidad de mapa genético (u.m.), también llamada centimórgano (cM). Es decir, 1 cM ≈ 1 % de probabilidad de recombinación entre dos loci en una sola meiosis.
Un punto importante: la RF tiene un límite superior práctico de 50 %. Cuando dos genes muestran una RF cercana al 50 %, su comportamiento es indistinguible del de genes en cromosomas distintos (distribución independiente). Por tanto, una RF de ~50 % no permite distinguir entre genes muy alejados en el mismo cromosoma y genes en cromosomas diferentes.
La cartografía genética clásica utiliza estas frecuencias de recombinación para construir mapas de ligamiento: se calculan distancias (en cM) entre pares de marcadores o rasgos y se ordenan para obtener un mapa de ligamiento. Para mejorar la precisión y detectar cruces dobles se emplean especialmente cruces de tres puntos y análisis de progenie grande. Evitar grandes huecos entre marcadores ayuda a reducir errores debidos a cruces múltiples.
Limitaciones y consideraciones prácticas:
- Los cruces múltiples (por ejemplo, cruzamientos dobles) hacen que la RF medida subestime la distancia física real entre dos genes. Para corregir esto se usan funciones de mapeo (p. ej., Haldane y Kosambi) que estiman la distancia genética a partir de la RF observada teniendo en cuenta la probabilidad de múltiples cruces.
- La interferencia: la ocurrencia de un cruce puede influir en la probabilidad de que ocurra otro cruce cercano. La interferencia se cuantifica mediante el coeficiente de coincidencia e interpone limitaciones a la multiplicidad de cruces esperada.
- Fase parental (acoplamiento vs repulsión): en cruzamientos entre individuos heterocigotos por dos o más loci hay que reconocer si los alelos están en fase de acoplamiento (ambientes parentales combinados) o repulsión (alelos alternos), porque esto afecta la clasificación de recombinantes y parentales.
Métodos avanzados y utilidad:
- Los cruces de tres puntos permiten determinar el orden de tres genes y detectar cruces dobles, aumentando la precisión del mapa.
- En estudios poblacionales, la asociación entre marcadores y rasgos (desequilibrio de ligamiento) se emplea para localizar genes causantes de enfermedades o rasgos complejos.
- Los mapas genéticos se complementan con mapas físicos (basados en pares de bases). La relación entre distancia genética (cM) y distancia física (pares de bases) no es lineal: existen zonas con alta o baja tasa de recombinación (hotspots y coldspots).
- Las tasas de recombinación pueden variar entre especies y entre sexos dentro de una especie (por ejemplo, en humanos suele ser mayor en mujeres que en hombres).
- Aplicaciones prácticas incluyen mapeo de genes responsables de enfermedades, selección asistida por marcadores en agricultura y estudios de evolución y filogenia.
En resumen, el ligamiento genético permite inferir la proximidad entre genes a partir de la frecuencia de recombinación entre ellos. Los mapas de ligamiento fueron la primera herramienta para ubicar genes en cromosomas y siguen siendo útiles hoy en día, aunque ahora se integran con datos de secuenciación y mapas físicos para obtener una imagen completa del genoma.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el ligamiento genético?
R: El ligamiento genético se produce cuando los alelos de diferentes loci no segregan al azar, rompiendo la segunda ley de Mendel. Los genes están ligados cuando se encuentran en el mismo cromosoma y tienden a permanecer juntos durante la meiosis.
P: ¿Cómo pueden separarse los alelos de un mismo cromosoma?
R: Los alelos del mismo cromosoma pueden separarse por entrecruzamiento del ADN durante la meiosis, cuando los cromosomas se segregan. La probabilidad de que esto ocurra aumenta si los alelos están muy separados en el cromosoma, ya que es más probable que se produzca un entrecruzamiento entre ellos.
P: ¿Qué técnica se utilizó para cartografiar los genes en los cromosomas?
R: La primera técnica utilizada para cartografiar los genes en los cromosomas consistió en calcular la distancia relativa entre dos genes utilizando la descendencia de un organismo que presentaba dos rasgos genéticos vinculados. Se anota el porcentaje de descendientes en los que los dos rasgos no van juntos, y los porcentajes más altos indican localizaciones más cercanas de los genes en un cromosoma.
P: ¿Qué es una unidad de mapa genético (u.m.) o centimorgan?
R: Una unidad de mapa genético (u.m.), o centimorgan, se define como la distancia entre genes para la que un producto de la meiosis de cada 100 es recombinante. Una frecuencia recombinante (FR) del 1% equivale a 1 u.m..
P: ¿Cómo se crea un mapa de ligamiento?
R: Un mapa de ligamiento puede crearse hallando las distancias cartográficas entre una serie de rasgos que estén presentes en el mismo cromosoma, evitando idealmente los huecos significativos entre los rasgos para evitar que se produzcan múltiples cruces simultáneamente.
P: ¿Qué ocurre si hay huecos significativos entre los rasgos al crear un mapa de ligamiento?
R: Si hay huecos significativos entre los rasgos al crear un mapa de ligamiento, aumenta la posibilidad de que se produzcan múltiples cruces simultáneamente, lo que podría dar lugar a que se obtuvieran resultados inexactos de la cartografía de las ubicaciones y distancias de los genes entre sí a lo largo de los cromosomas.
