Ciencia y herencia

Desde la controversia científica sobre la G.E hasta las leyes de Mendel, haremos un recorrido por la historia de la ciencia biológica centrándonos en el campo de la herencia, para un mejor entendimiento de las leyes de Mendel.

En la antigüedad, la ciencia buscaba obtener postulados indiscutibles que fueran la verdad absoluta. Estos venían de observaciones pasivas poco controladas y luego se usaban como base para explicar otros postulados relacionados. Con la aparición de científicos como Da Vinci, Copérnico y Kepler se fue formando una metodología para elaborar las hipótesis, el método científico.

Antes de la herencia se hablaba del preformismo y epigenetismo sobre el desarrollo de un embrión. Luego se comenzó a hablar de herencia: ¿qué características podría tener el individuo que nacerá? ¿Por qué estos rasgos continúan en las sucesivas generaciones y como se heredan?

Herencia: siglo XIX

Antes de empezar de hablar de herencia del siglo XIX tenemos que saber que, desde hace miles de años el hombre ya podía mejorar animales domésticos y cultivos con la selección de individuos. En antiguas inscripciones de tumbas egipcias y en la biblia se hacen referencias al mejoramiento vegetal y animal.

Antes de que se descubriera de como se transmiten las características de una generación a otra por Gregor Mendel, existía el estudio hibridología practicado por Kolreuter entre 1760 y 1766, Knight en 1779, Gaerthere entre 1792 y 1850 y Naudin en 1863.

Esta práctica consistía en la cruza de animales y observación de su descendencia. El método proporcionó datos importantes sobre la fertilidad e infertilidad de los híbridos descendientes. También pudo descubrirse que al cruzar dos animales de diferentes especies no podía nacer una cría fértil o podía directamente no nacer ninguna cría.

Entonces, ¿cómo surge el descubrimiento de las características que podía tener un individuo a partir de sus progenitores?

Las experiencias de Gregor Mendel, intentaban explicar la teoría de Charles Darwin en "El Origen De Las Especies".

Mendel no pudo explicarlo en el terreno experimental, sin embargo, logró explicar porqué los descendientes nacen con algunas variaciones de la generación pasada. Además, pudo generalizar algunos principios acerca de como se heredan los  caracteres de los individuos de generación en generación con sus experimentos con plantas de guisantes.

Comienzos De Mendel

Para llegar a hacer sus experimentos, Mendel tuvo mucha meticulosidad. En primer lugar usó un método de análisis de poblaciones, en vez de analizar individuos particulares, como los hibristas.

Mendel selecciono correctamente sus plantas lo que le tomo dos años de cruzamientos controlados en las plantas de guisantes Pisum Sativu, Pisum Quadiatum y Pisum Umbellatum la cuales cumplían con ciertas condiciones que se le hacían mas practicas que otras:

Flor Grande de Fecundacion Cruzada y fáciles de Emascular

Al estudiar las ciertas características como el color de la flor, su tamaño o forma, se da cuenta de que al cruzar las plantas y sus próximas generaciones, tienen contribuciones (ciertas características de la madre y del padre) paternas que se expresan con desigualdad, lo que Mendel llama "Características Diferenciantes".

Una de las primeras observaciones de Mendel al hacer sus cruzas entre plantas, fue que la primera generación presentaba una de las 2 características de los padres. entonces al cruzar estos hijos entre si para obtener la segunda generación, el segundo carácter "desaparecido" aparece con la proporción (3:1), es decir de cada tres sale uno con el segundo carácter "desaparecido".

Mendel llamo al carácter que aparecía  dominante y al "desaparecido", es decir el segundo carácter, lo llamó recesivo.

Mendel: experiencias

Para sus experimentos sobre herencia, Mendel escogió el guisante común, pisum sativum, lo que resultó una muy buena elección. Las plantas se conseguían en el comercio, eran fáciles de cultivar y crecían con rapidez. Las distintas variedades de plantas tenían características cuyas variantes eran completamente diferentes y constituían líneas que se reproducían puras y reaparecían sin cambios de una generación a la siguiente.

Pisum sativum

Generación parental (P)

La generación parental fueron dos plantas de guisantes diferentes en el carácter color. Fueron cruzadas ambas plantas, una producía semillas amarillas y la otra semillas verdes.

El resultado del cruce fueron plantas que únicamente daban semillas amarillas. Sin embargo, Mendel sabía que tanto el carácter amarillo como el carácter verde permanecían en las plantas resultantes.

Al carácter que aparecía lo llamó dominante (Amarillo) y al que no, recesivo (Verde).

A las plantas obtenidas de la generación parental se les llaman primera generación filial (F1).

Segunda generación filial (F2)

Mendel dejó que la F1 se autofecundara para obtener la segunda generación filial (F2), formada por plantas que producían semillas Amarillas y plantas que producían semillas Verdes en una proporción (3:1).

A partir de esta experiencia, Mendel formuló las dos primeras leyes, y las pondría a prueba en un nuevo experimento en plantas con más de un carácter. Para ello eligió como generación parental guisantes de semilla verde y lisa y guisantes de semilla amarilla y rugosa.

Primera generación filial

Obtuvo como resultado plantas de semillas verdes y lisas con el carácter Recesivo, amarillo y rugoso con el carácter Dominante, La primera ley se cumplía.

Segunda generación filial

De nuevo, dejó que las plantas se autofecundaran y obtuvo como resultado plantas de semillas de todo tipo:

- semillas amarillas y lisas;

- semillas amarillas y rugosas;

- semillas verdes  y lisas;

- semillas verdes y rugosas.

En proporción 9:3:3:1 (en el mismo orden).

La segunda ley se cumplía.

Gracias a esta experiencia Mendel formuló la tercera y última ley o principio de la combinación independiente.

Leyes de Mendel

A partir de las experiencias anteriormente relatadas, Mendel desarrolló sus tres leyes de la herencia, cuya veracidad sigue hoy en día vigente. El éxito en la formulación de sus leyes se debió al enfoque del problema, pues sometió una hipótesis a experimentos lógicos y minuciosos y eligió solamente características hereditarias con variantes bien definidas. Además no se quedó con un solo resultado, sino que experimentó con varias generaciones y caracteres. Cabe recalcar que Mendel llevó a cabo un sistema matemático (característica del método científico) para analizar los resultados, siendo esto una innovación para el campo de la biología.

La primera ley de Mendel, también llamada: Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación, o simplemente Ley de la Uniformidad, dicta que, al cruzar dos variedades de una especie de raza pura, cada uno de los híbridos de la primera generación tendrá caracteres determinados similares en su fenotipo. Esto se debe a que las razas puras tienen un gen dominante o un gen recesivo. El genotipo dominante será entonces el que determine la característica o características principales de la primera generación del cruce, pero al mismo tiempo, también serán similares fenotípicamente entre sí, es decir, entre cada individuo de la primera generación.

Primer experimento (P)

La segunda ley de Mendel, también conocida como la Ley de la Segregación, dictamina que al cruzar dos razas puras, los caracteres recesivos quedan ocultos en la descendencia, pero luego reaparecen en la segunda generación en proporción 1:3 respecto a los caracteres dominantes.

Primer experimento (F1)

La tercera ley de Mendel, o ley de la transmisión independiente, establece que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relación entre ellos, por lo tanto el patrón de herencia de un rasgo no afectara al patrón de herencia de otros.

Último experimento

La genética moderna

Como vimos en entradas anteriores, hace aproximadamente dos siglos se creía que los rasgos hereditarios de los descendientes de cualquier especie eran solo la mezcla diluida de los rasgos que estaban presentes en los padres. Mendel profundizó en el tema, hizo experimentos y estableció leyes. Sus observaciones hoy son consideradas bases de la genética moderna y se lo reconoce como "padre de la genética".

En esta entrada veremos algunos de los descubrimientos y avances de la genética posteriores a Mendel:

A pesar de los importantes aportes de Mendel, su trabajo no fue reconocido sino hasta 1900, cuando tres científicos independientes hallaron su análisis. Su redescubrimiento atrajo a investigadores como Punnett, genetista que desarrolló el cuadro de Punnett y Bateson, el zoólogo que introdujo el término genética y demostró que las leyes de Mendel eran aplicables a los animales.

En 1902, Walter Sutton, un estudiante recién graduado, se encontraba estudiando la formación de las células sexuales en saltamontes machos. Mientras analizaba el proceso de meiosis, Sutton observó que en las células diploides habían dos cromosomas de cada tipo y que estos se apareaban al comienzo de la primera división meiótica. Sutton se sorprendió ante la correspondencia entre su descubrimiento y el principio de segregación de Mendel.

En 1903, el botánico Hugo de Vries observó que en las poblaciones naturales aparecían ocasionalmente individuos que diferían en alguna característica del resto de los ejemplares de la población y que eran capaces de producir descendientes iguales a sí mismos. Sobre la base de estos hallazgos propuso que los genes sufrían alteraciones súbitas e independientes del medio ambiente, a las que llamó mutaciones. Así, la mutación pasaba a ser el mecanismo por el cual surgen nuevas variantes en los genes, a partir de errores al azar que ocurren en el material genético.

Estos y muchos estudios más se hicieron en las décadas que siguieron al redescubrimiento del trabajo de Mendel, el padre de la genética.

Bibliografía de la línea del tiempo:

1913 - https://es.wikipedia.org/wiki/Alfred_Sturtevant

1944 - http://www.ehu.eus/biomoleculas/an/an43.htm#1

1953 - https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/2010/07/20/grandes-cientificos-watson-crick

1966 - https://es.wikipedia.org/wiki/Marshall_Warren_Nirenberg

1983 - http://www.curtisbiologia.com/b1973

1985 - https://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_en_cadena_de_la_polimerasa

1990;2003 - https://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Genoma_Humano