La meiosis y las leyes de Mendel
Natalia y su hermano Camilo tienen los mismos papás, pero ella tiene el pelo liso y él rizado, y uno es más alto que el otro. ¿Por qué hijos de la misma pareja no son iguales? Mendel descubrió las proporciones con sus guisantes de olor, pero no sabía qué pasaba dentro de las células. La respuesta está en la meiosis, el proceso que fabrica los gametos.
Cromosomas, n y 2n
Las células del cuerpo (somáticas) tienen los cromosomas en pares de homólogos: en cada par, un cromosoma viene de la mamá y otro del papá. Los dos llevan los mismos genes en los mismos lugares, aunque pueden tener alelos distintos. Una célula con pares se llama diploide y se escribe $2n$. Una célula con un solo cromosoma de cada par se llama haploide y se escribe $n$.
Los seres humanos tenemos $2n = 46$ cromosomas, o sea 23 pares. Por eso cada gameto (óvulo o espermatozoide) debe tener $n = 23$.
¿Por qué la mitad? Porque en la fecundación se unen dos gametos. Si cada uno trajera $2n$, el cigoto tendría $4n$ y el número se duplicaría en cada generación.
Observa esta situación: una célula de un animal tiene $2n = 8$ cromosomas. Indica cuántos cromosomas tiene cada gameto que se forma por meiosis y cuántos tendrá el…
Observa esta situación: una célula de un animal tiene $2n = 8$ cromosomas. Indica cuántos cromosomas tiene cada gameto que se forma por meiosis y cuántos tendrá el cigoto cuando se unan dos gametos en la fecundación. Explica en una frase por qué esto mantiene constante el número de cromosomas de la especie.
Las dos divisiones de la meiosis
La meiosis parte de una célula diploide y, con dos divisiones seguidas, termina en cuatro células haploides. Antes de empezar, el ADN se duplica una sola vez, así que cada cromosoma tiene dos cromátidas hermanas.
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Meiosis I: se separan los cromosomas homólogos. De una célula $2n$ salen dos células $n$ (cada cromosoma aún con dos cromátidas).
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Meiosis II: se separan las cromátidas hermanas, como en una mitosis. De cada célula salen dos, y en total quedan cuatro células $n$.
La meiosis es el proceso por el cual se forman los gametos. Explica con tus palabras cuántas divisiones celulares ocurren en la meiosis, cuántas células resultan a…
La meiosis es el proceso por el cual se forman los gametos. Explica con tus palabras cuántas divisiones celulares ocurren en la meiosis, cuántas células resultan a partir de una célula inicial y cuántos cromosomas tiene cada una respecto a la célula original.
La segunda ley de Mendel y la anafase I
Mendel observó que, en un híbrido como $Bb$, los dos alelos se separan al formarse los gametos: la mitad lleva $B$ y la otra mitad lleva $b$. Esa es la segunda ley (ley de la segregación). Él no sabía por qué ocurría. Hoy lo explica la meiosis.
Los alelos $B$ y $b$ están en el mismo lugar de dos cromosomas homólogos. En la anafase I, los homólogos se van a polos opuestos de la célula. Así, $B$ queda en una célula hija y $b$ en la otra. Al terminar, de los cuatro gametos, dos llevan $B$ y dos llevan $b$.
Por eso, del genotipo $Bb$ salen gametos $B$ y $b$ en proporción 1 : 1 (50 % cada uno).
La segunda ley de Mendel, o ley de la segregación, dice que los dos alelos de un gen se separan al formarse los gametos. Una célula tiene genotipo $Bb$. Escribe qué…
La segunda ley de Mendel, o ley de la segregación, dice que los dos alelos de un gen se separan al formarse los gametos. Una célula tiene genotipo $Bb$. Escribe qué alelos tendrán los gametos que se formen y en qué proporción aparecerá cada uno.
Explica qué ocurre con los cromosomas homólogos durante la anafase I de la meiosis y cómo ese comportamiento da fundamento cromosómico a la ley de la segregación. Usa…
Explica qué ocurre con los cromosomas homólogos durante la anafase I de la meiosis y cómo ese comportamiento da fundamento cromosómico a la ley de la segregación. Usa como ejemplo una célula con genotipo $Aa$ y señala en qué etapa quedan los alelos en células distintas.
La tercera ley y la metafase I
Ahora mira dos genes en cromosomas distintos: el par 1 lleva $A$ y $a$; el par 2 lleva $B$ y $b$ (genotipo $AaBb$). En la metafase I, los pares se alinean en el centro de la célula, y cada par se orienta al azar, sin depender del otro. Hay dos orientaciones posibles, igual de probables:
| Orientación | Un polo recibe | El otro polo recibe | Gametos finales |
|---|---|---|---|
| 1 | $A$ y $B$ | $a$ y $b$ | $AB$ y $ab$ |
| 2 | $A$ y $b$ | $a$ y $B$ | $Ab$ y $aB$ |
En total, el individuo produce cuatro tipos de gametos, $AB$, $Ab$, $aB$ y $ab$, cada uno con 25 %. Esta es la tercera ley (distribución independiente): los alelos de genes distintos se reparten de forma independiente porque los pares de cromosomas se orientan de forma independiente.
El porqué: cada par se orienta de 2 maneras, y las decisiones son independientes, así que se multiplican $2 \cdot 2 \cdots 2 = 2^n$. En el ser humano, con 23 pares, son $2^{23} = 8.388.608$ combinaciones, más de ocho millones, solo por este mecanismo.
Una célula tiene dos pares de cromosomas homólogos: el par 1 lleva los alelos $A$ y $a$, y el par 2 lleva los alelos $B$ y $b$ (genotipo $AaBb$). Describe cómo se pueden…
Una célula tiene dos pares de cromosomas homólogos: el par 1 lleva los alelos $A$ y $a$, y el par 2 lleva los alelos $B$ y $b$ (genotipo $AaBb$). Describe cómo se pueden orientar los pares en la metafase I y escribe los tipos de gametos que resultan de cada orientación. Relaciona tu respuesta con la tercera ley de Mendel, o de la distribución independiente.
Un ser humano tiene 23 pares de cromosomas. Considerando solo la distribución independiente de los cromosomas homólogos en la metafase I (sin tener en cuenta el…
Un ser humano tiene 23 pares de cromosomas. Considerando solo la distribución independiente de los cromosomas homólogos en la metafase I (sin tener en cuenta el entrecruzamiento), el número de combinaciones posibles de cromosomas en un gameto es $2^{23}$. Explica de dónde sale esta expresión y calcula cuántas combinaciones habría si el organismo tuviera solo 3 pares de cromosomas. Aclara qué relación tiene esto con que dos hermanos sean distintos.
Por qué los hermanos son distintos
Natalia y Camilo comparten padres, pero no son iguales. Tres mecanismos lo explican:
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Segregación de alelos: cada gameto lleva solo un alelo de cada gen, así que los papás pasan una de sus dos versiones, no las dos.
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Distribución independiente: los pares de cromosomas se orientan al azar, y cada gameto lleva una mezcla distinta de cromosomas de la abuela y del abuelo ($2^{23}$ opciones en cada progenitor).
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Fecundación al azar: de millones de espermatozoides y de varios óvulos, solo un par se une. Esa combinación de gametos es única.
Juntando solo los dos primeros mecanismos de cada progenitor y la fecundación, hay más de $2^{23} \cdot 2^{23} \approx 70$ billones de combinaciones posibles. Es casi imposible que dos hermanos (salvo gemelos idénticos) sean genéticamente iguales.
Natalia y su hermano Camilo tienen los mismos padres, pero no se parecen en varias características. Argumenta, usando la meiosis y las leyes de Mendel, al menos tres…
Natalia y su hermano Camilo tienen los mismos padres, pero no se parecen en varias características. Argumenta, usando la meiosis y las leyes de Mendel, al menos tres fuentes de variabilidad que explican por qué los hijos de una misma pareja son genéticamente distintos: la segregación de alelos, la distribución independiente de los cromosomas y la fecundación al azar. Explica brevemente el papel de cada una.
Genes en el mismo cromosoma
Si dos genes $A$ y $B$ están en cromosomas distintos, un cruce $AaBb \times aabb$ da gametos $AB$, $Ab$, $aB$ y $ab$ (25 % cada uno) del primero, y solo $ab$ del segundo. Los hijos salen en proporción $1:1:1:1$ para $AaBb$, $Aabb$, $aaBb$ y $aabb$.
¿Y si los dos genes estuvieran en el mismo cromosoma y muy cerca? Los alelos $A$ y $B$ estarían en un homólogo, y $a$ y $b$ en el otro. Como los homólogos se separan enteros, casi todos los gametos serían $AB$ o $ab$. Los hijos serían sobre todo $AaBb$ y $aabb$ (cerca de $1:1$), y los tipos $Aabb$ y $aaBb$ casi no aparecerían.
En ese caso deja de cumplirse la tercera ley (distribución independiente). La meiosis lo explica: lo que se reparte al azar son los cromosomas, no los genes por separado, y dos genes en el mismo cromosoma van en el mismo paquete. Solo el entrecruzamiento puede separarlos, y es poco frecuente si están muy cerca. La segunda ley sí se cumple para cada gen.
Dos genes, $A$ y $B$, están en cromosomas no homólogos distintos. Una persona tiene genotipo $AaBb$ y su pareja tiene genotipo $aabb$. Primero, escribe los gametos de…
Dos genes, $A$ y $B$, están en cromosomas no homólogos distintos. Una persona tiene genotipo $AaBb$ y su pareja tiene genotipo $aabb$. Primero, escribe los gametos de cada uno y la proporción esperada de los genotipos de los hijos. Después, supón que los dos genes estuvieran muy próximos en el mismo cromosoma, de modo que casi nunca se separaran, y analiza cómo cambiarían los resultados. Explica qué ley de Mendel dejaría de cumplirse en ese caso y por qué la meiosis lo explica.
Resumen
Vuelve al principio: Natalia y Camilo difieren porque cada uno recibió un gameto distinto de cada papá, formado por una meiosis que mezcla cromosomas y alelos, y unido por una fecundación al azar.