Herencia mendeliana: definición y leyes de la genética de Mendel
Descubre la herencia mendeliana: definición, experimentos de Mendel y sus leyes fundamentales de la genética, explicadas con ejemplos claros para entender la transmisión de rasgos.
La herencia mendeliana es un conjunto de reglas sobre la herencia genética que describen cómo se transmiten los rasgos de una generación a la siguiente. Estas reglas, formuladas por Gregor Mendel en el siglo XIX, constituyen la base de la genética clásica y siguen siendo útiles para entender muchos patrones de transmisión genética.
Las reglas básicas de la genética fueron descubiertas por primera vez por un monje llamado Gregor Mendel en la década de 1850, y publicadas en 1866. Durante miles de años, la gente había observado cómo los rasgos se heredan de los padres a los hijos. Sin embargo, el trabajo de Mendel fue diferente porque hizo experimentos con plantas y diseñó esos experimentos con mucho cuidado, usando líneas de cría puras, repeticiones y registro numérico de resultados.
Experimentos de Mendel con guisantes
Mendel trabajó principalmente con plantas de guisantes (Pisum sativum), seleccionando caracteres discretos y fácilmente observables —por ejemplo, altura de la planta (altos o bajos), color de semillas, forma de semillas, color de flores— y empleando cruzamientos controlados. Comenzó con líneas puras (homocigotas) y realizó cruces entre ellas; contó cientos o miles de descendientes y expresó sus resultados numéricamente. También usó cruces de prueba (test cross) para revelar la presencia y proporciones de caracteres recesivos.
Principales leyes de Mendel
- Primera ley — Ley de la segregación: cada individuo posee dos "factores" (hoy referidos como alelos) para cada carácter, uno heredado de cada progenitor. Estos alelos se separan (segregan) durante la formación de gametos, de modo que cada gameto recibe un solo alelo.
- Segunda ley — Ley de la distribución independiente: alelos de distintos genes se distribuyen en los gametos de manera independiente unos de otros, siempre que los genes estén en cromosomas distintos o suficientemente alejados (no ligados).
- Tercera ley — Ley de la dominancia (observada por Mendel): cuando un individuo heterocigoto posee dos alelos distintos para un carácter, uno de ellos puede dominar (hacer que aparezca) sobre el otro que queda enmascarado (recesivo).
Conceptos clave
- Alelo: cada una de las variantes de un gen.
- Genotipo: la composición genética de un individuo (por ejemplo, AA, Aa o aa).
- Fenotipo: la expresión observable del rasgo (por ejemplo, planta alta o baja).
- Homozygoto (homocigoto): individuo con dos alelos iguales (AA o aa).
- Heterozygoto (heterocigoto): individuo con dos alelos diferentes (Aa).
- Cruce de prueba (test cross): cruce de un individuo con fenotipo dominante pero genotipo desconocido con un homocigoto recesivo para revelar si el primero es heterocigoto o homocigoto.
Resultados numéricos y proporciones clásicas
Los resultados típicos que Mendel observó incluyen:
- En un cruce monohíbrido entre dos homocigotos (AA × aa): la generación F1 muestra solo el fenotipo dominante (todos Aa). Al cruzar F1 × F1, la F2 presenta una proporción fenotípica aproximada de 3:1 (dominante:recesivo) y una proporción genotípica de 1:2:1 (AA:Aa:aa).
- En un cruce dihíbrido (por ejemplo, AAbb × aaBB seguido de cruzamientos F1), Mendel observó en la F2 una proporción fenotípica aproximada de 9:3:3:1, que ilustró la distribución independiente de dos pares de alelos.
Limitaciones y excepciones
Aunque las leyes de Mendel explican muchos patrones hereditarios, existen numerosas excepciones y fenómenos más complejos:
- Dominancia incompleta y codominancia: en lugar de un alelo totalmente dominante, los heterocigotos muestran un fenotipo intermedio o ambos rasgos a la vez.
- Ligamiento: genes próximos en el mismo cromosoma tienden a heredarse juntos y violan la distribución independiente.
- Epistasis: interacción entre genes donde uno altera la expresión de otro.
- Herencia poligénica: rasgos controlados por muchos genes producen variación continua (por ejemplo, altura humana, color de piel).
- Influencia ambiental: el ambiente puede modificar la expresión fenotípica de ciertos genotipos.
Interpretación moderna
Con el desarrollo de la biología celular y molecular se comprendió que los "factores" de Mendel son genes localizados en los cromosomas y que la segregación corresponde a la separación de cromátidas homólogas durante la meiosis. La genética mendeliana sigue siendo un pilar para la genética clásica y la enseñanza, mientras que la genética moderna incorpora conceptos de ADN, mutaciones, recombinación y regulación génica para explicar patrones más complejos.
Importancia práctica
Las leyes mendelianas ayudan a predecir la herencia de rasgos simples y son la base para el mejoramiento de cultivos y la genética médica. Muchos trastornos humanos siguen patrones mendelianos —por ejemplo, enfermedades autosómicas dominantes o recesivas— por lo que comprender estas leyes es útil en genética clínica y el consejo genético.
En resumen, la herencia mendeliana describe principios fundamentales de cómo se transmiten los rasgos mediante alelos y gametos. Sus observaciones cuidadosas y su enfoque cuantitativo marcaron el inicio de la genética como ciencia experimental.
Gregor Mendel, padre de la genética moderna.
Genética mendeliana
Limitaciones
Las leyes de Mendel se aplican ampliamente, pero no a todos los seres vivos. Se aplican a cualquier organismo que sea diploide (tenga dos juegos de cromosomas emparejados) y que se reproduzca sexualmente. No se aplican a las bacterias, por ejemplo, ni a la reproducción asexual. Sí se aplican a la gran mayoría de plantas y animales.
Las leyes de Mendel
Mendel explicó los resultados de su experimento utilizando dos leyes científicas:
- 1. Los factores, más tarde llamados genes, se presentan normalmente en pares en las células corporales ordinarias, pero se separan durante la formación de las células sexuales. Esto ocurre en la meiosis, la producción de gametos. De cada par de cromosomas, un gameto sólo recibe uno.
Los factores (genes) determinan los rasgos del organismo y se heredan de sus padres. Al separarse el par de cromosomas, cada gameto sólo recibe uno de cada factor. Esto es lo que Mendel llamó la ley de la segregación. - Mendel también observó que las versiones de un gen podían ser dominantes o recesivas. A esas versiones diferentes las llamamos alelos.
- 2. Los alelos de los diferentes genes se separan independientemente unos de otros cuando se forman los gametos. A esto lo llamó la Ley de la selección independiente. Así pues, Mendel pensaba que los diferentes rasgos se heredan de forma independiente.
- La segunda ley sólo es cierta si los genes no están en el mismo cromosoma. Si lo están, entonces están vinculados entre sí. Este fue el siguiente gran descubrimiento después de Mendel: que los genes se encontraban en los cromosomas. Cuanto más cerca estaban en los cromosomas, menos probable era el cruce entre ellos.
Las leyes de Mendel explicaban los resultados que obtuvo con sus plantas de guisantes. Más tarde, los genetistas descubrieron que sus leyes también eran válidas para otros seres vivos, incluso los humanos. Los descubrimientos de Mendel a partir de su trabajo con las plantas de guisantes de jardín ayudaron a establecer el campo de la genética. Sus contribuciones no se limitaron a las reglas básicas que descubrió. El cuidado de Mendel hacia el control de las condiciones del experimento, junto con su atención a sus resultados numéricos, establecieron una norma para futuros experimentos.
Consecuencias
- Cuando los pares de cromosomas se separan en un gameto, se segregan al azar. Un gameto puede tener cualquier proporción, desde el 100% de cromosomas derivados de la madre hasta el 100% de cromosomas derivados del padre.
- En el entrecruzamiento, se intercambian secciones entre pares de cromosomas durante la meiosis. Esto aumenta el número de individuos genéticamente diferentes en una población, lo que es importante en la evolución.
- Como consecuencia de 1 y 2, salvo los gemelos idénticos, no hay dos hermanos que tengan una genética idéntica.
Ejemplos esquemáticos
- Las proporciones que aparecen en los diagramas siguientes son predicciones estadísticas. En un gran número de cruces, el número de descendientes con estos rasgos se aproximará a las proporciones indicadas.
Figura 1: Fenotipos dominantes y recesivos. (1) Generación parental. (2) Generación F1 . (3) Generación F2 . El fenotipo dominante (rojo ) y el recesivo (blanco) se parecen en la generación F1 y muestran una proporción 3:1 en la generación F 2
Figura 3: Los alelos de color de Mirabilis jalapa no son dominantes ni recesivos. (1) Generación parental. (2) Generación F1 . (3) Generación F2 . El alelo "rojo " y el "blanco" forman juntos un fenotipo "rosa" , lo que da lugar a una proporción 1:2:1 de rojo :rosa :blanco en la generación F .2
Preguntas y respuestas
P: ¿Quién descubrió las reglas básicas de la genética?
R: Las reglas básicas de la genética fueron descubiertas por primera vez por un monje llamado Gregor Mendel en la década de 1850.
P: ¿Cuándo se publicó el trabajo de Mendel?
R: El trabajo de Mendel se publicó en 1866.
P: ¿Qué plantas utilizó Mendel para sus experimentos?
R: Para sus experimentos, Mendel estudió cómo se transmitían los rasgos en las plantas de guisantes.
P: ¿Cómo diseñó Mendel sus experimentos?
R: Mendel diseñó sus experimentos con mucho cuidado. Comenzó sus cruces con plantas que se reproducían correctamente y contaba con caracteres que eran de naturaleza mixta (altos o bajos). Crió un gran número de plantas y expresó sus resultados numéricamente. Utilizó cruces de prueba para revelar la presencia y la proporción de los caracteres recesivos.
P: ¿Cuánto tiempo llevaba la gente notando cómo se heredan los rasgos de padres a hijos antes del trabajo de Mendel?
R: La gente había notado cómo se heredan los rasgos de los padres a los hijos durante miles de años antes del trabajo de Mendel.
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