La teoría cromosómica y Morgan
Mendel dijo que los factores hereditarios se reparten de forma independiente. Pero ¿qué pasa cuando dos genes viajan juntos, en el mismo cromosoma? A principios del siglo XX, un docente de la Universidad de Columbia, Thomas Hunt Morgan, encontró en un frasco de moscas la respuesta. Al final de la página vas a poder explicar por qué algunos caracteres casi siempre se heredan juntos y cómo se usa eso para «dibujar» un cromosoma.
La teoría cromosómica de la herencia
A comienzos del siglo XX se vio que los cromosomas se comportaban igual que los «factores» de Mendel: vienen en pares, se separan en la meiosis y se juntan de nuevo en la fecundación. Walter Sutton y Theodor Boveri propusieron que los factores (los genes) están en los cromosomas.
Es la explicación de por qué se cumplen las leyes de Mendel: los alelos se separan porque los cromosomas homólogos se separan. Pero trae una consecuencia: si dos genes están en el mismo cromosoma, no deberían repartirse de forma independiente.
Explicá con tus palabras qué plantea la teoría cromosómica de la herencia y qué relación establece entre los genes y los cromosomas.
Explicá con tus palabras qué plantea la teoría cromosómica de la herencia y qué relación establece entre los genes y los cromosomas.
Drosophila, la mosca de Morgan
Morgan eligió la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, que se ve volando sobre bananas maduras. Es un organismo ideal para estudiar herencia:
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es pequeña y se cría fácil en frascos con alimento barato;
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su ciclo de vida es corto (unos 10 a 12 días): se obtienen muchas generaciones en poco tiempo;
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cada pareja deja cientos de descendientes, lo que permite contar y sacar proporciones;
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tiene pocos cromosomas (4 pares), fáciles de observar;
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se distinguen fácilmente machos y hembras y hay muchas variantes visibles (color de ojos, forma de alas, color de cuerpo).
Nombrá el organismo con el que trabajó Thomas Hunt Morgan y mencioná al menos tres características que lo hacen adecuado para estudios de herencia en el laboratorio.
Nombrá el organismo con el que trabajó Thomas Hunt Morgan y mencioná al menos tres características que lo hacen adecuado para estudios de herencia en el laboratorio.
Ojos blancos: la herencia ligada al X
En un frasco de moscas de ojos rojos (el tipo silvestre), Morgan encontró un macho de ojos blancos. Lo cruzó con una hembra de ojos rojos.
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F1: todas las moscas de ojos rojos. Entonces el rojo es dominante.
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F2 (F1 × F1): ¾ de ojos rojos y ¼ de ojos blancos, como dice Mendel. Pero había algo raro: todas las hembras eran de ojos rojos, y los ojos blancos aparecían solo en machos.
Que el carácter dependa del sexo indica que el gen está en un cromosoma sexual. En Drosophila las hembras son XX y los machos XY. El gen del color de ojos está en el X y el Y no tiene ese gen. Los machos tienen un solo alelo (son hemicigotas).
Los machos de ojos blancos son la mitad de los machos, y ninguna hembra es blanca. Así, Morgan asoció un gen concreto a un cromosoma concreto: fue la primera prueba experimental de la teoría cromosómica. Es el mismo patrón de la hemofilia o el daltonismo en las personas (ver herencia ligada al sexo).
Morgan encontró en una población de moscas de ojos rojos un macho de ojos blancos. Lo cruzó con una hembra de ojos rojos y toda la descendencia (F1) tuvo ojos rojos. Al…
Morgan encontró en una población de moscas de ojos rojos un macho de ojos blancos. Lo cruzó con una hembra de ojos rojos y toda la descendencia (F1) tuvo ojos rojos. Al cruzar entre sí las moscas de la F1, en la F2 todas las hembras tuvieron ojos rojos, y la mitad de los machos tuvo ojos rojos y la otra mitad ojos blancos.
- a) Indicá qué carácter es dominante.
- b) Explicá por qué estos resultados sugieren que el gen del color de ojos está en el cromosoma X.
- c) Escribí los genotipos de la generación parental y de la F1, usando $X^{R}$ y $X^{r}$.
Genes ligados y entrecruzamiento
Un cromosoma lleva cientos de genes. Los genes que están en el mismo cromosoma se llaman genes ligados (hay ligamiento o enlace) y tienden a heredarse juntos, porque viajan en el mismo «paquete».
Imaginá una hembra dihíbrida $AB/ab$ (un cromosoma con $A$ y $B$, su homólogo con $a$ y $b$) cruzada con un macho $ab/ab$.
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Si el ligamiento fuera completo, solo habría dos tipos de gametas, $AB$ y $ab$, y la descendencia sería $AaBb$ y $aabb$ (solo fenotipos parentales).
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Pero en la práctica aparecen también $Ab$ y $aB$ en pequeña proporción. ¿De dónde salen?
Del entrecruzamiento (crossing-over): durante la profase I de la meiosis, los cromosomas homólogos se aparean y se intercambian segmentos entre cromátidas no hermanas. Así se forman cromosomas con combinaciones nuevas.
Las gametas con las combinaciones originales se llaman parentales y las nuevas, recombinantes. Las parentales son las más frecuentes, porque el entrecruzamiento entre dos genes cercanos ocurre solo en una parte de las meiosis.
Definí los siguientes términos y diferenciá uno del otro: a) genes ligados (enlace); b) entrecruzamiento (crossing-over). Indicá en qué etapa de la meiosis ocurre el…
Definí los siguientes términos y diferenciá uno del otro:
- a) genes ligados (enlace);
- b) entrecruzamiento (crossing-over).
Indicá en qué etapa de la meiosis ocurre el entrecruzamiento.
Dos genes están ubicados en el mismo cromosoma. Una hembra dihíbrida tiene un cromosoma con los alelos $A$ y $B$ y su homólogo con los alelos $a$ y $b$. Se la cruza con…
Dos genes están ubicados en el mismo cromosoma. Una hembra dihíbrida tiene un cromosoma con los alelos $A$ y $B$ y su homólogo con los alelos $a$ y $b$. Se la cruza con un macho $aabb$.
- a) Indicá cuáles serían las gametas de la hembra si los genes estuvieran completamente ligados, y los fenotipos esperados en la descendencia.
- b) Explicá qué otros tipos de gametas aparecen si hay entrecruzamiento entre los dos genes y cómo se llaman esas gametas.
- c) Indicá cuál de los dos tipos de gametas es más frecuente y por qué.
Frecuencia de recombinación y mapas genéticos
Si el entrecruzamiento ocurre con más probabilidad entre genes lejanos, la proporción de recombinantes sirve para medir qué tan separados están. Es lo que hizo Alfred Sturtevant, estudiante de Morgan.
Con un cruzamiento de prueba (dihíbrido × doble recesivo) se ven directamente las gametas de la hembra dihíbrida.
Independientes o ligados. Si los genes estuvieran en cromosomas distintos (independientes), las cuatro clases serían 25 % cada una y la FR sería 50 %. Una FR menor que 50 % indica ligamiento. Dos genes del mismo cromosoma pero muy alejados también dan 50 %, porque ocurren tantos entrecruzamientos que se comportan como independientes. Por eso la FR nunca supera el 50 %: aunque haya muchos cruces, como máximo la mitad de las gametas son recombinantes.
Armar el mapa. Las distancias entre pares de genes se suman. Con $A$–$B$ = 10, $B$–$C$ = 4 y $A$–$C$ = 14, el gen $B$ queda en el medio:
Con la suma $10 + 4 = 14$ coincide la distancia $A$–$C$. Pero con distancias grandes la suma de tramos pequeños da más que la FR medida directamente, porque los dobles entrecruzamientos «se cancelan» y no se ven.
En un cruzamiento de prueba con Drosophila, de 1.000 descendientes se obtuvieron 420 con fenotipo parental 1, 420 con fenotipo parental 2, 80 recombinantes de un tipo y…
En un cruzamiento de prueba con Drosophila, de 1.000 descendientes se obtuvieron 420 con fenotipo parental 1, 420 con fenotipo parental 2, 80 recombinantes de un tipo y 80 del otro.
- a) Calculá el porcentaje total de individuos recombinantes.
- b) Interpretá ese valor como frecuencia de recombinación y explicá qué indica sobre la distancia entre los dos genes.
- c) Indicá si los genes son independientes o están ligados, y justificá.
En Drosophila, el color del cuerpo (gris $G$, dominante; negro $g$) y la longitud de las alas (normales $V$, dominante; vestigiales $v$) son dos genes ubicados en el…
En Drosophila, el color del cuerpo (gris $G$, dominante; negro $g$) y la longitud de las alas (normales $V$, dominante; vestigiales $v$) son dos genes ubicados en el mismo cromosoma. Se cruza una hembra dihíbrida, con los alelos dominantes en un cromosoma y los recesivos en el otro, con un macho negro de alas vestigiales. Se obtienen 965 moscas grises de alas normales, 944 negras vestigiales, 206 grises vestigiales y 185 negras de alas normales.
- a) Identificá los fenotipos parentales y los recombinantes, y justificá.
- b) Calculá la frecuencia de recombinación y expresá la distancia en unidades de mapa genético (1 % de recombinación = 1 unidad de mapa).
- c) Explicá por qué los resultados no concuerdan con una segregación independiente (proporción 1:1:1:1) y qué esperaría Mendel en ese caso.
- d) Explicá por qué el macho de Drosophila no aporta recombinantes en este cruzamiento, sabiendo que en los machos de esta especie no ocurre entrecruzamiento.
Un grupo de estudiantes de bachillerato discute sobre tres genes $A$, $B$ y $C$ del mismo cromosoma. Las frecuencias de recombinación medidas entre pares de genes son:…
Un grupo de estudiantes de bachillerato discute sobre tres genes $A$, $B$ y $C$ del mismo cromosoma. Las frecuencias de recombinación medidas entre pares de genes son: $A$–$B$: 10 %, $B$–$C$: 4 %, $A$–$C$: 14 %.
- a) Construí el orden más probable de los tres genes en el cromosoma y representá el mapa con las distancias.
- b) Explicá por qué la distancia $A$–$C$ coincide con la suma de las otras dos, y qué ocurriría con la frecuencia de recombinación observada si los genes estuvieran muy alejados entre sí.
- c) Argumentá por qué el valor máximo de recombinación entre dos genes de un mismo cromosoma no supera el 50 % y qué relación tiene esto con la segregación independiente.
- d) Discutí cómo los mapas genéticos de Morgan y su grupo aportaron evidencia a favor de la teoría cromosómica.
Resumen
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Teoría cromosómica: los genes están en los cromosomas, en un locus fijo, y se reparten como ellos en la meiosis.
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Morgan y Drosophila: mosca pequeña, de ciclo corto y muy fértil. Los ojos blancos mostraron herencia ligada al X: aparecen en machos porque tienen un solo X.
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Ligamiento: genes en el mismo cromosoma se heredan juntos.
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Entrecruzamiento: intercambio de segmentos entre homólogos en la profase I; genera gametas recombinantes, menos frecuentes que las parentales.
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FR = recombinantes / total · 100; 1 % = 1 unidad de mapa. Nunca pasa de 50 %. Con ella se construyen mapas genéticos.
Vuelta al principio: dos genes viajan juntos porque están en el mismo cromosoma, y solo el entrecruzamiento los separa; cuanto más lejos están, más seguido ocurre.