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Lecciones de biología
Curso: Lecciones de biología > Unidad 16
Lección 1: Genética mendelianaMendel y sus guisantes
Cómo el monje austriaco Gregor Mendel sentó las bases de la genética. Su vida, experimentos y plantas de guisantes.
¿Cómo podemos estudiar la herencia?
Al pasar tiempo con tu familia, amigos y vecinos, tal vez hayas notado que muchos rasgos se dan por familia. Por ejemplo, los miembros de una familia pueden compartir características faciales similares, el color de pelo (como los hermanos que se muestran abajo) o una predisposición a problemas de salud, tales como la diabetes. Las características que se dan por familia suelen tener una base genética, lo que significa que dependen de la información genética que una persona hereda de sus padres.
¿Y si quisieras averiguar cómo se transmite la información genética entre las generaciones? Por ejemplo, podrías tener curiosidad sobre cómo los rasgos "se saltan" una generación o por qué un niño en una familia puede sufrir una enfermedad genética mientras que otro niño no. ¿Cómo podrías plantear esta clase de preguntas científicamente?
Una primera idea obvia sería estudiar los patrones de herencia humana directamente, pero eso resulta ser una proposición difícil (ve la ventana emergente a continuación para más detalles). En este artículo, veremos cómo un monje del siglo XIX llamado Gregor Mendel descubrió los principios fundamentales de la herencia mediante un sistema simple y familiar: la planta de guisantes.
El monje en el jardín: Gregor Mendel
Johann Gregor Mendel (1822 – 1884), a menudo llamado el "padre de la genética," fue un maestro, aprendiz de por vida, científico y hombre de fe. Sería justo decir que Mendel tenía mucha determinación: perseveró a través de circunstancias difíciles para hacer algunos de los descubrimientos más importantes en biología.
Cuando era un hombre joven, Mendel tenía dificultades para pagar su educación debido a las limitaciones económicas de su familia y también sufrió episodios de enfermedad física y depresión; aun así, perseveró para graduarse de la preparatoria y, posteriormente, la universidadstart superscript, 1, end superscript. Después de terminar la universidad, se unió a la abadía agustiniana de St. Thomas en Brno, en lo que hoy es la República Checa. En ese momento, el monasterio era el centro intelectual y cultural de la región, y Mendel fue expuesto inmediatamente a nuevas ideas y enseñanzasstart superscript, 1, end superscript.
Su decisión de unirse a la orden (contra los deseos de su padre, que esperaba que siguiera trabajando en la granja de la familia) parece haber sido motivada en parte por un deseo de continuar su educación y perseguir sus intereses científicossquared. Apoyado por el monasterio, impartió cursos de física, botánica y ciencias naturales a nivel de secundaria y universidad.
Investigación en herencia
En 1856, Mendel comenzó un proyecto de investigación de una década de duración para investigar los patrones de la herencia. Aunque comenzó su investigación usando ratones, más adelante cambió a abejas y plantas, y al final se quedó con guisantes de jardín como su sistema modelo principalsquared. Un sistema modelo es un organismo que facilita investigar una cuestión científica particular para un investigador, tal como la herencia de los rasgos. Al estudiar un sistema modelo, los investigadores pueden aprender los principios generales que se aplican a otros organismos o sistemas biológicos difíciles de estudiar, como los seres humanos.
Mendel estudió la herencia de siete características diferentes en los guisantes, que incluyen altura, color de la flor, color de la semilla y forma de la semilla. Para ello, primero estableció líneas de guisantes con dos formas diferentes de una característica, como altura grande frente a baja. Cultivó estas líneas por generaciones hasta que fueron genéticamente puras (siempre producen descendientes idénticos a los padres), luego las cruzó y observó cómo se heredaban los rasgos.
Además de registrar cómo se veían las plantas en cada generación, Mendel contó el número exacto de plantas que mostraban cada rasgo. Sorprendentemente, encontró patrones muy similares de herencia para las siete características que estudió:
- Una forma de una característica, como alta, siempre ocultó a la otra forma, como baja, en la primera generación después del cruzamiento. Mendel llamó a la forma visible el rasgo dominante y a la forma oculta el rasgo recesivo.
- En la segunda generación, después de que se permitió la autofecundación entre las plantas (autopolinización), la forma oculta del rasgo reapareció en una minoría de las plantas. Específicamente, siempre hubo unas 3 plantas que mostraron el rasgo dominante (por ejemplo, altas) por cada 1 planta que mostró el rasgo recesivo (por ejemplo, baja), en una razón de 3, colon, 1.
- Mendel también encontró que las características se heredaron independientemente: una característica, como la altura de una planta, no influenció la herencia de otras características, como el color de la flor o la forma de la semilla.
En 1865, Mendel presentó los resultados de sus experimentos con casi 30,000 plantas de guisantes a la Sociedad de Historia Natural local. De acuerdo con los patrones que observó, los datos de conteos que recolectó y un análisis matemático de sus resultados, Mendel propuso un modelo de la herencia en el cual:
- Características como el color de la flor, altura de la planta y forma de la semilla eran controladas por pares de factores que vienen en diferentes versiones.
- Una versión de un factor (la forma dominante) podía enmascarar la presencia de otra versión (la forma recesiva).
- Los dos factores apareados se separan durante la producción del gameto, de forma que cada gameto (espermatozoide u óvulo) recibió aleatoriamente solo un factor.
- Los factores que controlaban diferentes características se heredaron independientemente uno de otro.
Observaremos más de cerca cómo Mendel llegó a estas conclusiones en los artículos de la ley de la segregación y la ley de la distribución independiente. En 1866, Mendel publicó sus observaciones y su modelo de la herencia, con el título Experimentos sobre hibridación de plantasstart superscript, 3, comma, 4, end superscript, en las Actas de la Sociedad de Historia Natural de Brünn.
Legado científico
El trabajo de Mendel pasó bastante inadvertido por la comunidad científica durante su vida. ¿Cómo pudo pasar eso?
En parte, los contemporáneos de Mendel no reconocieron la importancia de su trabajo porque sus hallazgos iban en contra de las ideas predominantes (populares) sobre la herencia. Además, aunque ahora vemos el uso que hizo Mendel de las matemáticas en la biología como innovador y vanguardista, resultaba nuevo, desconocido y quizá confuso o no intuitivo para otros biólogos de la épocastart superscript, 5, end superscript.
A mediados de 1800, cuando Mendel estaba haciendo sus experimentos, la mayoría de los biólogos simpatizaba con la idea de herencia de mezcla. La herencia de mezcla no era una hipótesis científica formal, sino más bien un modelo general en el cual la herencia implicaba la mezcla permanente de las características de los padres en sus descendientes (y producía descendencia con una forma intermedia de una característica)start superscript, 6, end superscript. El modelo de mezcla encajaba bien con algunas observaciones de la herencia humana: por ejemplo, los niños a menudo se ven un poco como ambos de sus padres.
Pero el modelo de mezcla no podía explicar por qué Mendel cruzó una planta de guisantes baja y una alta, y obtuvo solamente plantas altas o por qué la autofecundación de una de esas plantas altas produciría una proporción de 3, colon, 1 de plantas altas y bajas en la siguiente generación. En cambio, si el modelo de mezcla fuera correcto, una planta alta cruzada con una baja debería producir una planta mediana, que a su vez produciría más plantas medianas (ver a continuación).
Pues resulta que, tanto la altura de una planta de guisantes como la altura de los humanos (junto con muchas otras características en una amplia gama de organismos) están controladas por pares de factores hereditarios que vienen en versiones distintivas, justo como propuso Mendel. En humanos, sin embargo, hay muchos factores diferentes (genes) que contribuyen de forma parcial a la altura y varían entre individuos. Esto hace difícil ver la contribución de cualquier factor en específico y produce patrones de herencia que pueden parecerse a la mezcla. En los experimentos de Mendel, en cambio, solo había un factor que difería entre las plantas de guisantes altas y bajas, lo que le permitió a Mendel ver claramente el patrón subyacente de la herencia.
En 1868, Mendel se volvió abad de su monasterio y en gran medida puso de lado sus búsquedas científicas a favor de sus deberes pastorales. No fue reconocido por sus contribuciones científicas extraordinarias durante su vida. De hecho, no fue sino hasta alrededor de 1900 que su trabajo fue redescubierto, reproducido y revitalizado. Sus redescubridores eran biólogos a punto de descubrir la base cromosómica de la herencia, es decir, a punto de darse cuenta que los “factores hereditarios” de Mendel se portaban en cromosomas.
Sistema modelo de Mendel: la planta de guisantes
Mendel realizó sus experimentos claves con guisantes de jardín, Pisum sativum, como sistema modelo.
Las plantas de guisantes son un sistema conveniente para estudios de la herencia y todavía son estudiados por algunos genetistas hoy en día.
Las características útiles de los guisantes incluyen su rápido ciclo de vida y la producción de muchas y muchas semillas. También, las plantas de guisantes por lo general se autofecundan, lo que significa que la misma planta hace el espermatozoide y el óvulo que se unen en la fertilización. Mendel tomó ventaja de esta propiedad para producir líneas de guisantes genéticamente puras: autofecundó y seleccionó guisantes durante muchas generaciones hasta que obtuvo líneas que producían consistentemente descendencia idéntica al progenitor (por ejemplo, siempre de altura baja).
Las plantas de guisantes también son fáciles de cruzar o aparear de forma controlada. Esto se hace mediante la transferencia de polen desde las anteras (parte masculina) de una planta de guisantes de una variedad hacia el carpelo (parte femenina) de una planta de guisantes madura de una variedad diferente. Para evitar que la planta receptora se autofecundara, Mendel extrajo cuidadosamente todas las anteras inmaduras de las flores de la planta antes del cruzamiento.
Gracias a que es fácil trabajar con guisantes y son prolíficos en la producción de semillas, Mendel pudo realizar muchas cruzas y examinar muchas plantas individuales, y se cercioró de que sus resultados eran constantes (no solo un golpe de suerte) y precisos (con base en muchos datos individuales).
Condiciones experimentales de Mendel
Una vez que Mendel había establecido líneas de guisantes genéticamente puras con diferentes rasgos para una o más características de interés (como altura alta vs. baja), comenzó a investigar cómo se heredaban los rasgos realizando una serie de cruzamientos.
Primero, cruzó un progenitor genéticamente puro con otro. Las plantas usadas en este cruzamiento inicial son llamadas generación start text, P, end text o generación parental.
Mendel recolectó las semillas del cruzamiento de la generación start text, P, end text y las cultivó. Estos descendientes fueron llamados generación start text, F, end text, start subscript, 1, end subscript, abreviatura para primera generación filial. (Filius significa "hijo" en latín, ¡así que este nombre es un poco menos raro de lo que parece!)
Una vez que Mendel examinó las plantas start text, F, end text, start subscript, 1, end subscript y registró sus rasgos, las dejó autofecundarse naturalmente, lo cual produjo muchas semillas. Luego recogió y cultivó las semillas de las plantas start text, F, end text, start subscript, 1, end subscript para producir una generación start text, F, end text, start subscript, 2, end subscript o segunda generación filial. De nuevo, examinó las plantas cuidadosamente y registró sus rasgos.
Los experimentos de Mendel se extendieron más allá de la generación start text, F, end text, start subscript, 2, end subscript a las generaciones start text, F, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, F, end text, start subscript, 4, end subscript y posteriores, pero su modelo de la herencia se basó principalmente en las primeras tres generaciones (start text, P, end text, start text, F, end text, start subscript, 1, end subscript, and start text, F, end text, start subscript, 2, end subscript).
Mendel no solo registró cómo se veían sus plantas en cada generación (por ejemplo, alta vs. baja), sino que contó exactamente cuántas plantas con cada rasgo estaban presentes. Esto puede sonar tedioso, pero al registrar los números y pensar matemáticamente, Mendel hizo descubrimientos que eludieron a científicos famosos de su tiempo (tales como Charles Darwin, quien llevó a cabo experimentos similares, pero no comprendió el significado de sus resultados)start superscript, 5, end superscript.
Puedes utilizar los enlaces a continuación para aprender más sobre las leyes de la herencia de Mendel:
- La ley de la segregación, que describe cómo los rasgos de los individuos se heredan.
- La ley de la distribución independiente, que describe cómo dos o más rasgos se heredan en relación uno con el otro.
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¿autor? necesito para citar(8 votos)- De casualidad saben las 3 caracteristicas que según Mendel debe de tener un organismo para ser apto para experimentos?(4 votos)
- Por que Mendel tenia guisantes arrugados?(3 votos)
- hola profe soy juan carlos aguilar era para desirle que ya me meti y que si me puede decir si ya me tiene agregado gracias(3 votos)
que pasa si esta así
MMAA
sería homocigoto dominante o co dominante(2 votos)- yo te la respondo, Homocigoto dominante(4 votos)
Una pregunta si se mezclan dos los cuales son NNBBYY tres características con otra que es nnbbyy cual seria la mayor probabilidad(1 voto)- que todas sean heterocigotas NnBbYy al 100%(1 voto)
tengo un ejercicio que no logro resolver,
La lana negra de los borregos se debe a un alelo recesivo y la lana blanca a un alelo dominante. Se cruzan dos progenitores siendo uno homocigoto dominante con un homocigoto recesivo, Obtener F1 y F2 con su fenotipo, genotipo y proporción.(1 voto)
Según tengo entendido, seria así:
F1= Bn,Bn,Bn,Bn (genotipo);Blancos (fenotipo) y 4:0 (proporción).
F2= BB,Bn,Bn,nn (genotipo; 2Blancos y 1Negro; 3:1(proporción).(2 votos)
- como descubrieron exactamente el ADN(1 voto)
- Probablemente a través de la cristalografía de rayos X.(1 voto)