CIENCIA. Genes, rasgos y la ley de segregación de Mendel

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Coleccionista de impresiones / Hulton Archive / Getty Images

¿Cómo se transmiten los rasgos de padres a hijos? La respuesta es por transmisión de genes. Los genes están ubicados en los  cromosomas  y consisten en  ADN . Estos se  transmiten de padres a hijos  a través  de la reproducción.

21 julio 2022.- Los principios que rigen la herencia fueron descubiertos por un monje llamado Gregor Mendel en la década de 1860. Uno de estos principios ahora se llama ley de segregación de Mendel , que establece que los pares de alelos se separan o segregan durante la formación de gametos y se unen aleatoriamente en la fertilización.

Hay cuatro conceptos principales relacionados con este principio:

1. Un gen puede existir en más de una forma o alelo.
2. Los organismos heredan dos alelos para cada rasgo.
3. Cuando las células sexuales se producen por meiosis, los pares de alelos se separan dejando a cada  célula  con un solo alelo para cada rasgo.
4. Cuando los dos alelos de un par son diferentes, uno es dominante y el otro es recesivo.

Experimentos de Mendel con plantas de guisantes

Evelyn Bailey - Imagen HD basada en la imagen original de Steve Berg

Mendel trabajó con plantas de guisantes y seleccionó siete rasgos para estudiar, cada uno de los cuales se presentaba en dos formas diferentes. Por ejemplo, un rasgo que estudió fue el color de la vaina; algunas plantas de guisantes tienen vainas verdes y otras tienen vainas amarillas. 

Dado que las plantas de guisantes son capaces de autofecundarse, Mendel pudo producir   plantas puras. Una planta de vaina amarilla pura, por ejemplo, solo produciría descendencia de vaina amarilla. 

Mendel luego comenzó a experimentar para descubrir qué sucedería si cruzaba una planta de vaina amarilla pura con una planta de vaina verde pura. Se refirió a las dos plantas parentales como la generación parental (generación P) y la descendencia resultante se denominó primera generación filial o F1.

Cuando Mendel realizó la polinización cruzada entre una planta de vaina amarilla pura y una planta de vaina verde pura, notó que toda la descendencia resultante, la generación F1, era verde.

La generación F2

Evelyn Bailey - Imagen HD basada en la imagen original de Steve Berg

Mendel luego permitió que todas las plantas F1 verdes se autopolinizaran. Se refirió a estos descendientes como la generación F2.

Mendel notó una proporción de 3:1  en el color de la vaina. Alrededor de 3/4  de las plantas F2 tenían vainas verdes y alrededor de  1/4  tenían vainas amarillas. A partir de estos experimentos, Mendel formuló lo que ahora se conoce como la ley de segregación de Mendel.

Evelyn Bailey - Imagen HD basada en la imagen original de Steve Berg

Como se mencionó, la ley de segregación de Mendel establece que los pares de alelos se separan o segregan durante la formación de gametos y se unen al azar en la fertilización. Si bien mencionamos brevemente los cuatro conceptos principales involucrados en esta idea, vamos a explorarlos con mayor detalle.

#1: Un gen puede tener múltiples formas

Un gen puede existir en más de una forma. Por ejemplo, el gen que determina el color de la vaina puede ser (G) para el color verde de la vaina o (g) para el color amarillo de la vaina.

#2: Los organismos heredan dos alelos para cada rasgo

Para cada característica o rasgo, los organismos heredan dos formas alternativas de ese gen, una de cada padre. Estas formas alternativas de un gen se denominan alelos .

Cada una de las plantas F1 en el experimento de Mendel recibió un alelo de la planta madre de la vaina verde y un alelo de la planta madre de la vaina amarilla. Las plantas de vaina verde puras tienen alelos (GG) para el color de la vaina, las plantas de vaina amarilla puras tienen alelos (gg) y las plantas F1 resultantes tienen alelos (Gg) .

La Ley de Conceptos de Segregación Continuación

Evelyn Bailey - Imagen HD basada en la imagen original de Steve Berg

#3: Los pares de alelos pueden separarse en alelos individuales

Cuando se producen los gametos (células sexuales), los pares de alelos se separan o segregan, dejándolos con un solo alelo para cada rasgo. Esto significa que las células sexuales  contienen solo la mitad del complemento de genes. Cuando los gametos se unen durante la fertilización, la descendencia resultante contiene dos conjuntos de alelos, un conjunto de alelos de cada padre.

Por ejemplo, la célula sexual de la planta de vaina verde tenía un solo alelo (G) y la célula sexual de la planta de vaina amarilla tenía un solo alelo (g) . Después de la fertilización, las plantas F1 resultantes tenían dos alelos (Gg) .

#4: Los diferentes alelos en un par son dominantes o recesivos

Cuando los dos alelos de un par son diferentes, uno es dominante y el otro es recesivo. Esto significa que un rasgo se expresa o se muestra, mientras que el otro se oculta. Esto se conoce como dominio completo.

Por ejemplo, las plantas F1 (Gg) eran todas verdes porque el alelo para el color verde de la vaina (G) era dominante sobre el alelo para el color amarillo de la vaina (g) . Cuando se permitió que las plantas F1 se autopolinizaran, 1/4 de las vainas de las plantas de la generación F2 eran amarillas. Este rasgo había sido enmascarado porque es recesivo. Los alelos para el color de la vaina verde son (GG) y (Gg) . Los alelos para el color amarillo de la vaina son (gg) .

Genotipo y Fenotipo

(Figura A) Cruce genético entre vainas de guisantes verdes y amarillas puras. Evelyn Bailey - Imagen HD basada en la imagen original de Steve Berg

De la ley de segregación de Mendel, vemos que los alelos de un rasgo se separan cuando se forman los gametos (a través de un tipo de división celular llamada meiosis ). Estos pares de alelos luego se unen aleatoriamente en la fertilización. Si un par de alelos para un rasgo son iguales, se les llama homocigotos . Si son diferentes, son  heterocigotos .

Las plantas de la generación F1 (Figura A) son todas heterocigotas para el rasgo de color de la vaina. Su composición genética o genotipo es (Gg) . Su fenotipo  (rasgo físico expresado) es el color de la vaina verde.

Las plantas de guisantes de la generación F2 muestran dos fenotipos diferentes (verde o amarillo) y tres genotipos diferentes (GG, Gg o gg) . El genotipo determina qué fenotipo se expresa.

Las plantas F2 que tienen un genotipo de (GG) o (Gg) son verdes. Las plantas F2 que tienen un genotipo de (gg) son amarillas. La proporción fenotípica que observó Mendel fue de 3:1 (3/4 plantas verdes a 1/4 plantas amarillas). La proporción genotípica, sin embargo, fue de 1:2:1 . Los genotipos para las plantas F2 fueron 1/4 homocigotos (GG) , 2/4 heterocigotos (Gg) y 1/4 homocigotos (gg) .

Conclusiones clave

• 1. En la década de 1860, un monje llamado Gregor Mendel descubrió los principios de la herencia descritos en la Ley de segregación de Mendel.
• 2. Mendel usó plantas de guisantes para sus experimentos, ya que tienen rasgos que se presentan en dos formas distintas. Estudió siete de estos rasgos, como el color de la vaina, en sus experimentos.
• 3. Ahora sabemos que los genes pueden existir en más de una forma o alelo y que la progenie hereda dos conjuntos de alelos, uno de cada padre, para cada rasgo distinto.
• 4. En un par de alelos, cuando cada alelo es diferente, uno es dominante mientras que el otro es recesivo.

Fuente: Reece, Jane B. y Neil A. Campbell. Campbell Biología. Benjamín Cummings, 2011.