Articulos Todo sobre genetica animal y veterinaria, herencia mendelinana, mapas geneticos, genomas, razas autoctonas, enfermedades hereditarias, leyes de Mendel, principios de genetica, colores de la capa de los animales, perros, gatos, caballos, etc http://www.geneticaveterinaria.com/articulos_sobre_genetica/ Mon, 22 May 2017 15:34:38 +0000 Joomla! 1.5 - Open Source Content Management es-es Genética canina http://www.geneticaveterinaria.com/genomica_veterinaria/genetica-canina.html Genética canina
Mucho se conoce de la genética humana, pero si realizamos una búsqueda sobre genética de los perros, poco podemos encontrar por Internet.

La especie canina es importante a nivel genético por presentar una importante diversidad en rasgos morfológicos, características de comportamiento y una serie de enfermedades hereditarias que se pueden emplear como “modelo animal” para el estudio de enfermedades humanas.

Además, es la primera especie de animal en ser domesticada, hace 14.000 años, dando lugar a la formación de mas de 400 razas o poblaciones desde el punto de vista genético.

En el núcleo de cada célula hay una doble dotación (o copia) del material genético. Una copia proviene del padre biológico del individuo y la otra de su madre.  En la especie canina, material genético empaquetado en 38 pares de cromosomas (o autosomas) mas el par de cromosomas sexuales (XX ó XY), siendo 39 pares en total (frente a los 23 de los humanos). La información genética presente en los cromosomas autonómicos se hereda de forma mendeliana (siguiendo las Leyes de Mendel, pieza clave de la genética clásica).

En 2003 se publicó el primer borrador de la secuencia de su genoma y en 2005 se dio la noticia de la publicación de su genoma completo. De aquí hemos podido empezar a conocer varios datos interesantes. La información genética está escrita en 2500 millones de nucleótidos (o “letras”), que codifican para unos 20.000 a 25.000 genes.

Además, existe un segundo “genoma” dentro de las células, el ADN mitocondrial (ADNmt). Es una molécula circular, formada por  16.569 nucleótidos, del cual existen por término medio, unas 100 copias por célula. Esta molécula se hereda exclusivamente por vía materna (abuela materna a madre y madre a hijos), siendo la misma información en todos los descendientes de una misma hembra.
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Genómica veterinaria Sat, 15 Feb 2014 11:15:12 +0000
Hitos en el Proyecto Genoma Humano http://www.geneticaveterinaria.com/leyes_de_mendel/hitos-genoma-humano.html

Hitos en la secuenciación del Genoma Humano

El genoma es el conjunto de la información genética que presenta un organismo. Desde el comienzo del genoma humano a principos de los 90, se han producido varios hechos de suma trascendencia que se indican a continuación:

1990
: Se inicia oficialmente el Proyecto Genoma Humano (PGH), con financiación estatal.  Arranca la secuenciación del genoma humano

1991: Se establecen los primeros centros destinados a secuenciar el genoma humano en EEUU.

1993: Jerry Hall clona un embrión humano.

1995: Craig Venter ofrece un método de secuenciación más rápido y, junto a Hamilton O. Smith, trazan el genoma de la bacteria 'Haemophilus influenzae'.

1996
: Ian Wilmut clona a la oveja Dolly. Comienzan los primeros proyectos piloto de secuenciación del genoma humano en EEUU.

1997
: Se secuencia el genoma de la bacteria 'E.Coli'.

1998: Venter se 'pasa' a la compañía Celera, que pretende secuenciar el genoma humano en tres años.
Se secuencia el primer genoma completo del verme 'Caenorhabditis elegans'.
Se incorporan 30.000 genes al mapa del genoma humano.

2000: Craig Venter y Gerald M. Rubin secuencian el genoma de la mosca de la fruta, 'Drosophila melanogaster'.

26.06.2000: Venter y Francis Collins anuncian que han logrado, mediante técnicas distintas, el primer borrador del genoma humano. La información del genoma será de libre acceso y una orden prohíbe la 'discriminación genética' en el lugar de trabajo en EEUU.

2001:
La revista 'Science' se hace eco de los resultados del grupo de Venter, y 'Nature' hace lo propio con los del equipo de Collins.

2002:
Se completa y publica el genoma del ratón y la rata.

2003: El consorcio internacional, formado por científicos de seis países, descifra la secuencia completa del genoma humano.

Y a partir de ahí...


2005: La compañía Life Sciences (EEUU) desarrolla una tecnología para descodificar el ADN de forma más rápida y económica.
EEUU selecciona 13 especies de animales para secuenciar su genoma.
La secuencia del genoma del chimpancé muestra que comparte un 96% con el humano.

2006
: Se descubre que los neandertales y humanos modernos comparten el 99,5% de su genoma.
Un grupo de científicos observa que el material genético de cada humano es diferente.

2007: James Watson, el 'padre' del ADN, secuencia su genoma.
Venter también se secuencia a sí mismo.
'Nature' se hace eco del proyecto ENCODE, que analiza todos los elementos del genoma, y del mapa de las diferencias genéticas.

2008: Secuencian por primera vez el genoma del cáncer de un individuo.
Se publican los mapas genéticos de la salud y se conocen los de los dos cánceres más mortales.

2009: Proliferan los análisis genéticos personalizados.

El genoma humano, hito científico de la década.

2010: Un coreano se convierte en la quinta persona en descifrar su genoma.

2010
: El genoma de la soja abre una nueva puerta al cultivo de biocombustibles.
Secuencian el genoma de un humano de hace 4.000 años y el de una familia.
Se publica que los humanos modernos heredaron hasta un 4% de su ADN de los neandertales.

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Leyes de Mendel Fri, 18 Jun 2010 20:03:52 +0000
Genética del color de la capa de los gatos http://www.geneticaveterinaria.com/color_de_la_capa_de_los_animales/genetica-color-capa-gatos.html  La genética del color de la capa de los gatos

El color de la capa en los gatos

El color del pelo, piel y ojos de los mamíferos se debe a los pigmentos llamados melaninas. La forma, el tamaño y la disposición de los gránulos de melanina en cada pelo, afecta el color del animal. Hay dos tipos de melaninas en el gato: la eumelanina, cuyos gránulos son de forma esférica y absorben casi toda la luz produciendo una pigmentación negra, y la phaeomelanina, cuyos gránulos son elongados y reflejan la luz en el rango rojo-naranja-amarillo.

En la siguiente imagen se muestran los colores que se pueden presentar en los gatos.  Los colores representados en la columna de la derecha, son la versión diluída de los de la columna de la izquierda:

El color en los gatos

A nivel internacional, los mismos colores en las distintas razas se denominan con distinto nombre.  Así, por ejemplo, en los siameses, al color negro le llaman “foca”; al color gris, se le llama azul en razas como la persa y siamés; el color chocolate en realidad es un carmelita oscuro y el canela es un carmelita claro; el rojo es en realidad naranja; en otras razas, al color negro lo llaman ébano, sable; al naranja le dicen llama; al lila lavanda.

Color en el gato Siamés

Aquí se muestran algunas fotos de Siameses, que ilustran algunas de las coloraciones poco frecuentes en otras razas. Como podrán apreciar, no hay fotos del amarillo-marrón, pues este es un color en extremo raro, ya que requeriría la presencia en el animal, del alelo bl (carmelita claro, que es raro) en homocigosis y además, del alelo d de dilución, también en homocigosis.

 

Genética del color de la capa en los gatos  

El Gen "Color Negro" o Gen "B"

Presenta tres alelos: B, b y bl, cuya jerarquía de dominancia es: B > b > bl. El alelo negro B es dominante y produce un carmelita “super” oscuro. El alelo carmelita oscuro, b, es recesivo con respecto al B y produce un color chocolate. El alelo carmelita claro bl es recesivo con respecto a los otros dos y produce un color canela.

Alelos  B > b > bl

 

Alelo
Fenotipo (en homozigosis)
 B color carmelita "super" oscuro o color negro
 b color carmelita oscuro o color chocolate
 bl color carmelita claro o color canela

Posibles combinaciones genotípicas y fenotípicas:

 
BB
homocigoto, fenotipo negro
 
Bb
heterocigoto, fenotipo negro
 
Bbl
heterocigoto, fenotipo negro
 
bb
homocigoto, fenotipo chocolate
 
bbl
heterocigoto, fenotipo chocolate
 
blbl
homocigoto, fenotipo canela

 El Gen "Color Naranja (rojo)" o Gen "Orange" o Gen "O"

El gen naranja presenta dos alelos, O y o. Físicamente se ubica en el cromosoma sexual X, lo que determina que su expresión esté ligada al sexo. El alelo naranja O es dominante y tiene influencia en la expresión de los genes negro y agoutí, al sustituir la producción de eumelanina por phaeomelanina suprimiendo el efecto del gen negro y por tanto, convirtiendo un pelaje negro o carmelita en anaranjado. El alelo “no-naranja” o es recesivo y permite la expresión completa del gen negro.

Entre los pares de cromosomas presentes en el núcleo de las células se encuentra uno, el de los cromosomas sexuales: XX para las hembras y XY para los machos. El cromosoma Y no tiene locus para el alelo correspondiente del gen color naranja, lo que determina que un animal macho nunca podrá ser genotípicamente heterocigoto para el rojo, pues teniendo un solo cromosoma X, o será naranja O- o no naranja o-. La hembra por su parte, al tener dos cromosomas X, tiene tres posibilidades genotípicas para el gen naranja: OO, fenotípicamente naranja; oo, fenotípicamente no naranja y Oo, en donde se mezclan en el animal con pintas  de color negro y naranja (o azul y crema en su versión diluida) y que se explicará mas detalladamente más adelante.

Posibles combinaciones:

OO (XX)
homocigoto (hembra naranja)
Oo (XX)
heterocigoto (hembra con parches negros y rojos)
oo (XX)
homocigoto (hembra no naranja)
O- (XY)
homocigoto (macho naranja)
o- (XY)
homocigoto (macho no naranja)

Nota: A los ejemplares "no naranja" también se les llama EUMELÁNICOS y pueden ser negros, carmelita oscuro, carmelita claro o sus versiones diluidas.

 El Gen de Dilución del Color o Gen "Dilution" o Gen "D"

El carácter de dilución del color se manifiesta cuando el alelo d, que es recesivo, aparece en homocigosis. Este alelo determina que los gránulos de melaninas se depositen en cada pelo como agregados, dejando espacios libres entre éstos y dando el efecto de un aclaramiento del color original. El alelo D es el primitivo, dominante y permite el depósito normal de melaninas en cada pelo.

Este gen, al manifestarse el homocigoto recesivo (dd), determina que el color negro se convierta en azul, el naranja en crema y los demás colores diluidos y fue introducido en Occidente junto con las razas asiáticas.

Color de pelo de gatos

Fotografía obtenida de "Solid colors and dilutes", de Heather E. Lorimer

Posibles combinaciones:

DD homocigoto color no diluído
Dd heterocigoto color no diluído
dd homocigoto color diluído

 

Combinaciones de los genes de color Negro y de Dilución

color no diluído
genotipo
color diluído
genotipo
negro
BB DD
BB Dd
azul
BB dd
Bb DD
Bb Dd
Bb dd
Bbl DD
Bbl Dd
Bbl dd
chocolate
bb DD
bb Dd
lila
bb dd
bbl DD
bbl Dd
bbl dd
canela
blbl DD
blbl Dd
amarillo marrón
blbl dd

 

Combinaciones de los genes de color Naranja, Negro y de Dilución
color no diluído
genotipo
color diluído
genotipo
MACHO -------- HEMBRA
MACHO -------- HEMBRA
rojo
BB DD OY
 
BB DD OO
crema
BB dd OY
 
BB dd OO
BB Dd OY
BB Dd OO
Bb DD OY
Bb DD OO
Bb dd OY
Bb dd OO
Bb Dd OY
Bb Dd OO
Bbl DD OY
Bbl DD OO
Bbl dd OY
Bbl dd OO
Bbl Dd OY
Bbl Dd OO
tortie negra
 
BB DD Oo
tortie azul
 
BB dd Oo
BB Dd Oo
Bb DD Oo
Bb dd Oo
Bb Dd Oo
Bbl DD Oo
Bbc dd Oo
Bbl Dd Oo
tortie chocolate
 
bb DD Oo
tortie lila
 
bb dd Oo
bb Dd Oo
bbl DD Oo
bbl dd Oo
bbl Dd Oo
tortie canela
 
blbl DD Oo
tortie amarillo marrón
 
blbl dd Oo
blbl Dd Oo

Nota: El término "tortie" es una abreviatura del vocablo inglés "tortoiseshell" o "caparazón de tortuga" en español y se les llama así a aquellas gatas que tienen pintas de color negro y naranja o sus diluciones, en su pelaje.

Combinaciones de color no Naranja (oo)
color no diluído
genotipo
color diluído
genotipo
negro
BB Dd oo
azul
BB dd oo
BB DD oo
Bb Dd oo
Bb dd oo
Bb DD oo
chocolate
bb Dd oo
lila
bb dd oo
bbl dd oo
bb DD oo
bbl Dd oo
bbl DD oo
canela
blbl Dd oo
amarillo marrón
blbl dd oo
blbl DD oo
 
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Color de la Capa de los Animales Sat, 13 Feb 2010 12:22:39 +0000
Los Grupos Sanguíneos Caninos http://www.geneticaveterinaria.com/genomica_veterinaria/grupos-sanguineos-caninos.html Los Grupos Sanguíneos Caninos

Los grupos sanguíneos son caracteres genéticos, que se transmiten por la herencia, y se deben a antígenos presentes en los eritrocitos.

El interés inicial en la caracterización de los grupos sanguíneos caninos fue el hecho de desarrollar un modelo animal para estudiar la destrucción inmune de eritrocitos que se produce durante la transfusión sanguínea incompatible. Así , Swisher y Young en 1961 definieron 7 grupos sanguíneos caninos, a los que se han sumado 6 grupos más identificados en estudios posteriores, que se agrupan en 7 sistemas eritrocitarios.

En la siguiente Tabla se muestra la nomenclatura de los antígenos eritrocitarios caninos, su incidencia en la población y significancia, tomado de Juneja y col., (2001).

Grupo eritrocitario (DEA)
Nomenclatura antigua
Frecuencia en la población (%)
Presencia natural de anticuerpos
 1.1 A1 42 No
 1.2 A2 20 No
 3 B 6 Si
 4 C 98 No
 5 D 23 Si
 7 Tr 45 Si
 
Los antígenos eritrocitarios caninos se identifican mediante aglutinación con suero policlonal producido por haloinmunización. Su determinación se realiza de forma rutinaria en laboratorios para elegir sangre adecuada de donantes para realizar transfusiones sanguíneas intraespecíficas, aunque solo existe antisuero disponible comercialmente para 5 antígenos eritrocitarios caninos.

La utilización de grupos sanguíneos como fuente de identificación biológica, durante mucho tiempo ha sido la prueba de referencia en estudios de compatibilidad genealógica. Estos  presentan los inconvenientes de requerir una gran una infraestructura laboratorial que permita mantener animales que actúen como portadores de anticuerpos, utilizar una técnica compleja y laboriosa que conlleva un alto coste económico, y poseer un bajo poder analítico debido al bajo número de marcadores y alelos.

 

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Genómica veterinaria Tue, 07 Jul 2009 21:52:08 +0000
Principios de Genética: Herencia y Ambiente http://www.geneticaveterinaria.com/genomica_veterinaria/herencia-ambiente.html Principios de Genética: Herencia y Ambiente

¿Qué es la Genética?

La genética es la ciencia que estudia la variación y la transmisión de rasgos o características de una generación a la otra. En esta definición, la palabra variación se refiere a variación genética, es decir el rango de posibles valores para un rasgo cuando es influenciado por la herencia.  

La herencia es la transmisión de rasgos de los padres a la descendencia a través del material genético. Esta transmisión se produce en el momento de la fertilización en la reproducción, cuando un espermatozoide de un individuo masculino se une con el óvulo de un individuo femenino para producir un nuevo individuo con una composición genética única. Solamente los gemelos idénticos poseen la composición genética idéntica, debido a que ellos descienden de un solo óvulo fecundado que ha sido separado en dos embriones durante la primera fase del desarrollo.

¿Qué es el Ambiente en términos genéticos?

El ambiente (E), en términos genéticos, es la combinación de todos los factores, con excepción de los genéticos, que pueden afectar la expresión de los genes. Así, en genética, la palabra ambiente posee un significado muy general. Constituye todo aquel elemento no genético que influye sobre el resultado la expresión de un carácter.
Por ejemplo, la producción de leche de la vaca se encuentra afectada por la edad al parto, la época del parto, la nutrición y muchos otros factores. Por lo tanto, vacas que tengan una composición genética similar o igual producirán diferentes cantidades de leche cuando se encuentren sometidas a diferentes medios ambientes. Además, en el concepto del ambiente, se considerarían como los alrededores físicos del animal, luz, temperatura, ventilación y otros parámetros que pueden contribuir al confort físico del animal.

Genotipo y Fenotipo

El genotipo (G) de un animal representa el gen o grupo de genes responsable de un rasgo en particular. En un sentido más general, el genotipo describe todo el grupo de genes que un individuo ha heredado, es decir, su constitución genética.
 
Como contraste, el fenotipo (P) es la manifestación externa de la constitución genética, de un caracter o rasgo. En otras palabras, es lo que puede ser observado o medido. Por ejemplo, el fenotipo puede ser la producción individual de leche de una vaca, el porcentaje de grasa en la leche o la puntuación de clasificación por conformación. Es decir, el fenotipo es la suma del genotipo mas el ambiente.

Fenotipo = Genotio  + Ambiente   ó    P = G + E

Existe una diferencia importante entre genotipo y fenotipo. El genotipo es esencialmente una característica fija del organismo; permanece constante a lo largo de la vida del animal y no es modificado por el medio ambiente. Cuando solamente uno o un par de genes son responsables por un rasgo, el genotipo permanece generalmente sin cambios a lo largo de la vida del animal (por ejemplo, el color de pelo).

En este caso, el fenotipo otorga una buena indicación de la composición genética del individuo. Aún así, para algunos rasgos, el fenotipo cambia constantemente a lo largo de la vida del individuo como respuesta a factores ambientales. En este caso, el fenotipo no es un indicador fiable del genotipo. Esto generalmente se presenta cuando muchos genes se encuentran involucrados en la expresión de un rasgo tal como producción de leche. Así, por ejemplo la producción de leche de una vaca (fenotipo P= G+E) depende de:
  • el mérito genético (Genotipo, G) de la vaca para producción de leche (el efecto de los genes).
  • el resto de efectos que no son genéticos, el ambiente (E)

El material genético

El material genético se encuentra localizado en el núcleo de cada célula del cuerpo. A excepción de las células reproductoras (espermatozoides y óvulos) y algunas otras excepciones (glóbulos rojos sanguíneos), las células contienen dos copias del material genético completo del animal. Cuando la célula se divide, el material genético se organiza en una serie de estructuras largas en forma de fibras llamadas cromosomas.

En las células del cuerpo, cada cromosoma posee una copia que posee el mismo tamaño y forma (con la excepción de los cromosomas que determinan el sexo) y contienen la información genética del mismo rasgo o carácter. Estos dos cromosomas forman un par de cromosomas, uno derivado del padre y otro de la madre.  

El número de pares de cromosomas es típico de una especie y es generalmente abreviado con la letra "n". Por ejemplo, en humanos n=23, en cerdos n=19, en vacas n=30. Por lo tanto las células en el cuerpo humano, cerdos y vacas contienen 2n=46, 38 y 60 cromosomas, respectivamente.

Los genes se encuentran localizados a lo largo de los cromosomas. Un gen es la unidad funcional básica de la herencia; esto significa que contiene la información genética que es responsable por la expresión de un rasgo en particular. Un cromosoma puede dividirse en miles de estas unidades funcionales, cada una responsable de un rasgo en particular.

Un gen se compone de ácido desoxiribonucleico o ADN. La función del ADN es la de llevar la información necesaria para la síntesis de proteínas. A medida que las proteínas son sintetizadas y que el ADN se replica a sí mismo, el número de células del cuerpo se incrementa (crecimiento) y las células pueden especializarse dentro de diferentes funciones específicas (desarrollo) en las que algunos genes se expresan y otros no (pero todas las células tienen el mismo material genético).

Por ejemplo, las células de la piel (tejido especializado) contienen todo el material genético necesario para recrear un individuo, pero los únicos genes especializados que se expresan en estas células son los responsables de su funión: la formación y el color del pelo.

Transmisión del material genético

Macho y hembra

Los testículos del toro y los ovarios de la vaca, por ejemplo, en la especie vacuna,  producen las células reproductoras por una serie de divisiones celulares que separan el número de cromosomas en una célula. El espermatozoide y el ovario contienen solamente un miembro del par de cromosomas.  

Por lo tanto, las células de la vaca y del toro contienen 60 cromosomas (2n = 60), pero el espermatozoide en el semen y el óvulo en los ovarios contienen solamente 30 cromosomas (n=30, ). Los dos principios básicos de la transmisión de un rasgo o carácter (como por ejemplo, el sexo) son los siguientes:

1) Separación de los pares de cromosomas durante la formación de las células reproductoras;

2) Unión del espermatozoide con el óvulo para crear una nueva célula con una dotación completa y única de cromosomas.

Para 29 pares de cromosomas, ambas copias de los cromosomas son visualmente idénticos. Para uno de los pares, un miembro es mucho más largo; es llamado cromosoma X, y el miembro más corto es llamado cromosoma Y. Todos los óvulos llevan el cromosoma X, pero el espermatozoide puede llevar un cromosoma X o un cromosoma Y.

Durante la división celular para formar las células reproductoras, cada miembro del par de cromosomas va hacia una célula por separado. Como resultado, 50% de los espermatozoides llevarán el cromosoma X y el otro 50%, el cromosoma Y. Si por casualidad un espermatozoide que lleva el cromosoma Y fertiliza un óvulo, la descendencia será macho.

Si la descendencia recibe dos cromosomas X, se desarrollará una hembra. Si recibe un cromosoma X y un cromosoma Y, un macho. Es importante darse cuenta que es imposible predecir el sexo de la descendencia al momento del apareamiento (inseminación); aún así, podemos predecir que, en promedio, 50% de la descendencia serán machos y 50% hembras.

Rasgos cualitativos

Los rasgos cualitativos tienden a caer dentro de categorías discretas. Generalmente solo uno o unos pocos genes poseen un gran efecto sobre los rasgos cualitativos. El medio ambiente tiene generalmente un pequeño papel al influenciar la categoría dentro de la que el animal cae. En este caso, el fenotipo de un animal refleja su genotipo.
 
Ejemplos de rasgos cualitativos son:
  • Color de pelo.
  • Defectos hereditarios como enanismo.
  • Presencia o ausencia de cuernos.
  • Grupo sanguíneo.

Rasgos cuantitativos

Los rasgos cuantitativos difieren de los cualitativos de dos formas importantes:

1) Se encuentran influenciados por muchos genes.

2) La expresión fenotípica es influenciada más fuertemente por el medio ambiente que en el caso de los rasgos cualitativos.


Muchos de los rasgos de importancia económica importante en el ganado lechero son cuantitativos:

  • Producción de leche.

  • Composición de la leche

  • Conformación (también llamado tipo).

  • Eficiencia de conversión de alimento.

  • Resistencia a enfermedades.

La influencia combinada de muchos genes y el efecto del medio ambiente en los rasgos cuantitativos hacen que sea mucho más difícil el determinar el genotipo exacto que en el caso de la mayoría de los rasgos cualitativos.

Algunas veces, el fenotipo del animal nos dice muy poco sobre de su genotipo, sobre su composición genética. Por ejemplo, un registro de lactanción solamente dice una fracción de la información acerca de el mérito genético de la vaca para producción de leche.


¿Qué hace que el genotipo de un individuo sea único?

Cuando se forman los óvulos, ellos reciben uno de los dos miembros del par de cromosomas. Por lo tanto, un cromosoma en particular en un óvulo puede ser el primer o el segundo miembro del par de cromosomas de los padres. Existen solamente dos tipos de óvulos para un gen en particular. Si en lugar de un par de cromosomas, consideramos dos, ¿cuál es el número de diferentes óvulos?.  

En otras palabras, cuál es el número total de combinaciones cromosómicas posibles? La situación es la misma que la de arrojar dos monedas al mismo tiempo. El número de posibles combinaciones es: dos posibles valores para la primera moneda multiplicado por los dos posibles valores de la segunda = 2 x 2 = 4 diferentes posibilidades. El número de diferentes genotipos para un óvulo es cuatro y la probabilidad de una combinación en particular de cromosomas es de 1/4. Esto es también verdad para el número de posibles genotipos en las células reproductoras masculinas.

Por lo tanto, cuando uno de cuatro posibles clases de espermatozoides fertiliza uno de cuatro posibles combinaciones de óvulos el número de descendientes genéticamente diferentes es 4 x 4 = 16 (ejem., 22 x 22 ). Por lo tanto, la probabilidad de que un genotipo en particular se presente en el recién nacido es 1/16.

Cuando los 30 pares de cromosomas del ganado lechero se separan durante la formación de las células reproductoras y luego se vuelven a unir en el momento de la fecundación, el número total de posibles combinaciones cromosómicas es 230 x 230 = 1.152.900.000.000.000.000, cada uno siendo único.

Con este número de posibilidades para cada apareamiento, es fácil entender por qué dos individuos no son iguales en una población, aún cuando tengan los mismos progenitores.

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Genómica veterinaria Sun, 08 Mar 2009 11:01:10 +0000
Glosario de términos Genéticos http://www.geneticaveterinaria.com/genomica_veterinaria/glosario-genetica.html  

Glosario de términos Genéticos

 

Gen: Es una región de ADN que codifica para ARN.

Genotipo: es el conjunto de los factores hereditarios internos de un organismo, sus genes y por extensión su genoma.

Fenotipo: es el conjunto de las cualidades físicas observables en un organismo, incluyendo su morfología, fisiología y conducta a todos los niveles de descripción.

Alelo: Es cada una de las variantes de un locus. Cada alelo aporta diferentes variaciones al carácter que afecta. En organismos diploides (2n) los alelos de un mismo locus se ubican físicamente en los pares de cromosomas homólogos.

Locus: Ubicación del gen en un cromosoma. Para un locus puede haber varios alelos posibles. Su plural es Loci.

Factor mendeliano: El concepto de factor mendeliano fue introducido en 1860 por Mendel, actualmente denominado gen, éste se puede definir como una unidad física y funcional que ocupa una posición específica en el genoma.

Cariotipo: Composición fotográfica de los pares de cromosomas de una célula, ordenados según un patrón estándar. En un cariotipo encontramos el conjunto de características que permiten reconocer la dotación cromosómica de una célula.

Línea pura: Es la descendencia de uno o más individuos de constitución genética idéntica, obteniéndose por autofecundación o cruces endogámicos. Son individuos homocigotos para todos sus caracteres.

Autofecundación: Proceso de reproducción sexual donde los gametos masculinos de un individuo se fecundan con los óvulos del mismo individuo. Es indispensable que sean especies monoicas (característico de las plantas y algunos animales inferiores).

Dominancia: Predominio de la acción en un factor de herencia (gen) sobre la de su alternativo (llamado recesivo), enmascarando u ocultando sus efectos. El carácter hereditario dominante es el que se manifiesta en el fenotipo (conjunto de las propiedades manifiestas en un individuo). Según la terminología mendeliana se expresa como A>a (el alelo A domina sobre el alelo a, el carácter que determina, es por tanto el que observaremos en el fenotipo).

Gen dominante

Recesividad: Característica del alelo recesivo de un gen que no se manifiesta cuando está presente el alelo dominante. Para que este alelo se observe en el fenotipo, el organismo debe poseer dos copias del mismo alelo, es decir, debe ser homocigoto para ese gen (según la terminología mendeliana, se expresaría como "aa").

Gen recesivo

Meiosis: La meiosis es el proceso de división celular que permite a una célula diploide generar células haploides en eucariotas. En este proceso se produce una replicación del ADN (en la fase S) y dos segregaciones cromosómicas, de manera que de una célula inicial diploide se obtienen cuatro células haploides.

Homocigoto: Individuo puro para uno o más caracteres, es decir, que en ambos loci posee el mismo alelo (representado como aa en el caso de ser recesivo o AA si es dominante). El individuo ha heredado dos copias idénticas del gen, una de cada parental

Heterocigoto: Individuo que para un gen, tiene un alelo distinto en cada cromosoma homólogo. El individuo ha heredado una copia distinta de cada parental. Su representación mendeliana es "Aa".

Híbrido: Es el resultado del cruzamiento o apareamiento de dos individuos puros homocigotos (uno de ellos recesivo y el otro dominante) para uno o varios caracteres.

Gameto: Célula sexual que procede de una estirpe celular llamada línea germinal, en los seres superiores tienen un número de cromosomas haploide (n) debido a un tipo de división celular llamado meiosis que permite reducir el número de cromosomas a la mitad. El gameto femenino se denomina óvulo; el gameto masculino recibe el nombre de espermatozoide.

Cigoto o huevo: Célula resultante de la unión de dos gametos haploides (es por tanto, diploide, 2n). Generalmente, experimenta una serie de divisiones celulares hasta que se constituye en un organismo completo. Su citoplasma y sus orgánulos son siempre de origen materno al proceder del óvulo.

Haploide: Que posee un solo juego de cromosomas (n), característico de los gametos eucariotas y los gametofitos de las plantas.

Diploide: Que tiene doble juego de cromosomas (2n). Características de las células somáticas.

Autosoma: Todo cromosoma que no sea sexual.

Autosómicos: gen o carácter que no esta en los cromosomas sexuales X o Y

Codominante: gen o carácter en que las dos formas del gen  son igualmente dominantes

Epigenético: resultante de la expresión de los gene, no de la mutación de los genes (algunos caracteres epigenéticos son heredables)

Monogenetico: si el carácter esta causado por una variación en un único gen

Poligenetico: si el carácter esta causado por la interacción o el efecto aditivo de múltiples genes (poligenes)

Recesivo: el carácter solo se manifiesta si dos copias del gen se heredan. Si solo se hereda una copia, es "portador"

Ligado al sexo: si el gen esta en un cromosoma sexual  (generalmente el X)

Limitado al sexo: el gen es portado por ambos sexos, pero solo uno lo presentará

Herencias influidas por el sexo y Limitadas al Sexo: Una mutación puede estar influida por el sexo, esto se debe a el efecto del metabolismo endocrino que diferencia al hombre y a la mujer. Por ejemplo la calvicie se debe al efecto de un gen que se expresa como autosómico dominante. Sin embargo en una familia con la segregación de este gen solo los hombres padecen de calvicie y las mujeres tendrán su cabello más escaso después de la menopausia. Otro ejemplo puede ser la deficiencia de la enzima 21 hidroxilasa que interviene en el metabolismo de los glucocorticoides. Cuando esta enzima está ausente la síntesis de glucocorticoides se desplaza hacia la formación de testosterona y esta hormona está comprometida en la embriogénesis de los genitales externos del varón, por lo que su presencia anormal en el desarrollo de un feto femenino produce la virilización de los genitales femeninos, mientras que en el caso de un feto varón, solo incrementa el desarrollo de los masculinos. Una anormalidad de este tipo, permitirá sospechar un diagnostico clínico más rápidamente en una niña, basado en el examen de los genitales del recién nacido, que en un niño. Las herencias limitadas al sexo, como su nombre indica, pueden estar comprometidos mutaciones de genes con loci en cromosomas autosómicos cuya expresión solamente tiene lugar en órganos del aparato reproductor masculino o femenino. Un ejemplo es el defecto congénito septum vaginal transverso, de herencia autosómica recesiva, o la deficiencia de 5 α reductasa que convierte a la testosterona en dihidrotestosterona que actúa en la diferenciación de los genitales externos masculinos, por lo que su ausencia simula genitales femeninos cuando el niño nace.

Penetrancia de un gen o de una mutacón específica: Penetrancia es el término que se emplea para referirse a la expresión en términos de todo o nada. Si la mutación se expresa en menos del 100% de los individuos portadores o heterocigóticos se dice que la mutación tiene una penetrancia reducida y que ese individuo aparentemente "sano" para el carácter o enfermedad que se estudia en la familia puede trasmitir la mutación a su descendencia y éstos expresar el defecto. La penetrancia reducida parece ser el efecto de la relación de la mutación en cuestión y otros genes del genoma , con los cuales se encuentra interactuando.

Expresividad de un gen o de una mutación específica: Expresividad se usa para referirse al grado de severidad que se manifiesta en el fenotipo. en términos clínicos, es sinónimo de gravedad. La expresión de un gen también depende de la relación de éste con el resto del genoma, pero también de la relación genoma-ambiente. Para referirse a estas gradaciones fenotípicas se utiliza el término expresividad variable del gen o de la mutación.

Pleiotropía o efecto pleiotrópico de un gen o de una mutación específica: Consiste en todas las manifestaciones fenotípicas en diferentes órganos o sistemas que son explicables por una simple mutación. Un ejemplo clásico para explicar este término lo constituye el Síndrome Marfan, cuyo mutación afecta al gen FBN1 que codifica a la proteína fibrilina, esta proteína se encuentra en el tejido conectivo y explica las manifestaciones esqueléticas, oculares y cardiovasculares que caracterizan al síndrome.

Heterogeneidad genética: Atención especial merece este término que se aplica tanto a mutaciones en genes localizados en diferentes cromosomas que producen expresión similar en el fenotipo (heterogeneidad no alélica) como a mutaciones que afectan a diferentes sitios del mismo gen (heterogeneidad alélica). Esta categoría complica extraordinariamente el estudio etiológico de variantes del desarrollo de origen genético y constituye una amplia y fundamental fuente de diversidad genética del desarrollo.

Inactivación del cromosoma X: Se ha observado que en las células somáticas del sexo femenino (46,XX), que solo uno de los dos cromosomas X es activo. El otro permanece inactivo y aparece en células en interfase como un cuerpo denso fuertemente coloreado en la periferia del núcleo que recibe el nombre de cuerpo de Barr.

La inactivación del cromosoma X tiene lugar en el estado de mórula, alrededor del tercer día después de la fertilización y se completa, en la masa de células internas que darán origen al embrión, al final de la primera semana de desarrollo embrionario. La selección del cromosoma X que se inactivará, es un fenómeno generalmente aleatorio teniendo en cuenta que al ocurrir la fecundación cada cromosoma X tiene origen materno y paterno, en unas células se inactivará el X materno (Xm) y en otras el X paterno (Xp). Una vez que se inactiva uno de los dos cromosomas X las células descendientes mantendrán el mismo cromosoma X inactivo originándose un clon celular (Xm) o (Xp) activos. Es decir al inicio de la inactivación, ésta es al azar, pero una vez ocurrida se mantiene el mismo cromosoma X que se inactivó en la primera célula del clon. La inactivación (desactivación) del cromosoma X está determinada por el gen XIST. Este gen esta involucrado en la transcripción específica de inactivación que funciona por un mecanismo de metilación preferencial, esto significa que si no hay ninguna alteración de estructura en los dos cromosomas X del genoma femenino, la inactivación debe ocurrir de forma aleatoria pero si existiera alguna alteración con gran compromiso en la función de uno de los dos cromosomas X habría una activación no completamente aleatoria. El locus del gen XIST se encuentra localizado en Xq13.3. La inactivación del X determina consecuencias genéticas y clínicas:

  • Compensación de dosis: iguala la dosis de productos de genes con el hemicigótico para genes localizados en el cromososa X., determinando concentraciones proteicas similares en ambos sexos, para genes ligados al X.

  • Variaciones en la expresión de mutaciones en mujeres heterocigóticas: por ejemplo, presencia de síntomas más o menos severos en mujeres portadoras para hemofilias A o B, distrofia muscular Duchenne, distrofias retinianas recesivas ligadas al X.

  • Los órganos femeninos se comportan como mosaicismos. Este fenómeno se observa en el albinismo ocular recesivo ligado al X o en el test inmunohistoquímico para la detección de la distrofina en mujeres heterocigóticas para la distrofia muscular Duchenne.

Nuevas mutaciones con expresión dominante: Cuando tiene lugar una mutación de novo que se expresa como dominante o sea en un genotipo heterocigótico, ocurre que padres que no presentan el efecto de la mutación pueden tener un hijo o hija afectados. La ausencia de antecedentes familiares, una vez que se excluyen fenómenos como la penetrancia reducida del gen y variaciones mínimas de la expresividad dificulta llegar al planteamiento de una mutación de novo cuando en la literatura el defecto o enfermedad no ha sido observada con anterioridad, con un tipo específico de herencia.

Efecto de letalidad en un gen específico: Algunas mutaciones se expresan de forma tan severa que producen letalidad en un genotipo específico. Un ejemplo pudiera ser el efecto de una doble dosis de una mutación que se expresa como dominante o el efecto en un genotipo hemicigótico, como ocurre en la Incontinencia pigmenti, enfermedad dominante ligada al cromosoma X.

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Genómica veterinaria Sat, 24 Jan 2009 13:35:12 +0000
Genómica Veterinaria http://www.geneticaveterinaria.com/genomica_veterinaria/genomica-veterinaria.html "Genómica en las Ciencias Veterinarias"

Fecha: 16-01-2002

Extracto de la Conferencia pronunciada por: Ilmo. Sr. Dr. Javier Cañón Ferreras en la Real Academia de Ciencias Veterinarias el 16-01-2002

http://www.racve.es/actividades/zootecnia/2002-01-16JavierCanon.htm

 

INTRODUCCIÓN

 Hace apenas un siglo que se proponía el nombre de Genética para la nueva ciencia que tenía como objeto central de sus estudios a los genes. Sin embargo, ya hacía más de 10.000 años que el hombre manipulaba los genes de diversas especies ganaderas logrando importantes modificaciones en gran número de caracteres. Un ejemplo visible de este efecto lo constituye la enorme variabilidad del tamaño lograda entre las diferentes razas caninas. Precisamente, a esta variabilidad de las especies domésticas lograda mediante selección artificial dedicó Darwin el primer capítulo de su obra El Origen de la Especies (1859).

  Para muchos fue Mendel el precursor de esta ciencia al demostrar, mediante unos elegantes experimentos publicados en 1866, la existencia de elementos biológicos discretos que se transmitían de padres a hijos y podían  explicar los fenómenos de herencia observados. Sin embargo, la atención de los investigadores estaba más en los mecanismos de la evolución que en los de la herencia y más en los caracteres continuos que en los discretos, de tal manera que estos resultados pasaron desapercibidos y hasta 1906 no se aplicaron estas hipótesis a los animales domésticos, precisamente por el inspirador de la denominación de genética, William Bateson, y concretamente en gallinas.

  Casi desde el comienzo de esta ciencia se constituyeron dos tendencias que reflejaban tanto el tipo de caracteres de que se ocupaban, como el nivel al que planteaban el estudio de los genes. Estas dos tendencias, que como suele ocurrir con frecuencia tuvieron enfrentamientos calificados por muchos como agrios, fueron la escuela estadística o biométrica liderada por Galton y sus seguidores, Weldon, quien llegó a dudar de la universalidad de las hipótesis de Mendel, y Pearson cuyo objetivo eran los caracteres de distribución continua, como el peso o la estatura, caracteres en general de herencia compleja, y la escuela experimental o mendeliana liderada por Bateson y sus seguidores que se ocupaba de caracteres de herencia simple o, como los llamaba Pearson, de herencia exclusiva. El trabajo desarrollado durante el primer tercio del siglo XX por Fisher, Haldane y Wright logró la coalescencia de ambas escuelas, al menos desde una perspectiva formal. Surgió la genética cuantitativa y la genética de poblaciones que se ocuparon respectivamente de la herencia de caracteres complejos y de la composición genética de las poblaciones.

  La mayoría de los caracteres de interés en veterinaria son variables cuantitativas, el resultado de la interacción entre factores ambientales y un elevado número de genes, de tal manera que su distribución estadística se ajusta a una variable continua. Este es el caso de caracteres como el rendimiento lechero, la velocidad del crecimiento, el peso a una edad determinada, o el rendimiento a la canal. Existen también caracteres de interés en veterinaria que a pesar de manifestarse como una variable estadística discreta se consideran cuantitativos al seguir un modelo de herencia compleja, con múltiples genes actuando simultáneamente modulados por factores ambientales, este sería el caso de la incidencia de enfermedades, el tamaño de camada, la fiereza, o la mortalidad. La mayoría de estos caracteres manifiestan un nivel de heredabilidad suficiente como para poder ser modificados mediante herramientas clásicas de selección genética en el contexto de esquemas de mejora. Dos son los elementos fundamentales que condicionan en un esquema de mejora las posibilidades de progreso genético: la eficiencia y magnitud de la recogida de datos fenotípicos (a millones de vacas le son registradas mensualmente su producción lechera)  y el registro genealógico que permite la conexión  genética de toda la información fenotípica recogida en el esquema de mejora.

  Estos métodos han proporcionado espectaculares incrementos de productividad en todas las especies en las que han sido aplicados durante los últimos 50 años, y estos éxitos, logrados con la casi exclusiva aplicación de genética cuantitativa, es una de las causas posibles que contribuyeron a descuidar, a diferencia de lo que ocurrió en genética vegetal o en genética humana, la inversión en otras áreas de la genética, manteniendo hasta años muy recientes una posición escéptica sobre la eficiencia de la biotecnología en la producción ganadera.

  Sin embargo, las iniciativas llevadas a cabo a propósito de los proyectos para secuenciar el genoma humano han servido de catalizador para cambiar en los últimos 10 años el interés de los genéticos hacia la geonómica.

  La geonómica es una subdisciplina de la genética que tiene por objetivo la caracterización molecular de genomas completos. Surge de la integración de las cinco áreas tradicionales de  genética (genética mendeliana, citogenética, genética molecular, genética de poblaciones y genética cuantitativa) con nuevas tecnología de informática y robótica.

  Dos son las áreas básicas que conforman la geonómica: geonómica estructural y geonómica funcional.


 

 GENÓMICA ESTRUCTURAL

 La genómica estructural pretende la caracterización física de los genomas completos: localización de los genes en los cromosomas, construcción de mapas genéticos, de mapas físicos y, en última instancia, la secuenciación completa del genoma.

Se puede considerar que la mayoría de los proyectos genómicos están aún en esta etapa de geonómica estructural.

En 1996 se publicó la primera secuencia completa de un organismo eucariota, el de la levadura Sacharomyces cerevisiae, un año antes se había publicado la primera secuencia de un organismo procariota, el Haemophilus influenzae. Con posterioridad, han ido apareciendo secuencias prácticamente completas de otros organismos muy utilizados como modelos en el análisis genético clásico, como el de la mosca del vinagre Drosophila melanogaster, el nematodo Caenorhabiditis elegans, la planta Arabidopsis thaliana y en el año 2001 se publicó un esquema que incluía aproximadamente el 90 % de la secuencia completa del genoma humano, con algunos años de adelanto sobre las previsiones iniciales.

  Otros organismos de interés en veterinaria, como bacterias, hongos o parásitos han recibido también la atención de la geonómica, fruto de la cual está previsto que en los próximos 2 años los genomas completos de unas 70 especies estarán disponibles.

  Muchos son los hitos que se pueden señalar como responsables del gran desarrollo actual de la geonómica, entre ellos señalaremos los que, a nuestro juicio, han tenido una mayor contribución inmediata al desarrollo de la geonómica estructural.

  En 1970, Daniel Nathans y Hamilton Smith descubrían un tipo especial de enzimas que cortaban el ADN en puntos que tenían una secuencia nucleotídica específica. Estas enzimas recibieron el nombre de endonucleasas de restricción o simplemente  enzimas de restricción, y a los puntos de corte reconocidos por estas enzimas dianas de restricción. Estas enzimas son producidas por bacterias como un mecanismo de defensa frente a los fagos, estando ausentes de la mayoría del resto de los seres vivos. Muchas de estas enzimas cortan el ADN de tal manera que se generan extremos cohesivos, que pueden formar puentes de hidrógeno, esto es, unirse con secuencias complementarias, independientemente del organismo del que provengan. Esta propiedad permite obtener quimeras de ADN, lo que no representa otra cosa que la posibilidad de construir ADN recombinante artificial. Esto fue lo que logró Paul Berg en 1972 después de aislar moléculas de ADN de distintos orígenes, cortarlos mediante enzimas de restricción y unirlos en un tubo de ensayo.

  La trascendencia de este hito radica en el hecho de que estos procedimientos constituyen la base de gran parte de la ingeniería genética actual.

 En 1977 se presentaron dos métodos diferentes que permitían determinar la secuencia nucleotídica del ADN, es decir, su secuenciación automática. Uno fue desarrollado por Allan Maxam y Walter Gilbert, y el otro, en la actualidad el método de elección, por Fred Sanger. A partir de estos métodos fue posible conocer la secuencia concreta de muchos de los genes descritos hasta entonces y en la actualidad continua siendo la técnica básica para llevar a cabo el objetivo último de la geonómica estructural.

 Uno de los avances más espectaculares para el desarrollo de la geonómica en los actuales niveles fue la técnica descrita por Kary Mullis en 1985 conocida como reacción en cadena de la polimerasa o PCR (Polymerase Chain Reaction) que permite replicar regiones concretas de una hebra de ADN generando un número muy elevado de copias del fragmento inicial. Esta técnica fue posible gracias al descubrimiento de una polimerasa termoestable (la polimerasa es una enzima que cataliza la polimerización de los nucleótidos) denominada Taq que es obtenida a partir de la bacteria Thermus aquaticus.

  Para obtener una copia in vitro de ADN es necesario proceder previamente a su desnaturalización (separación física de las dos hebras) mediante la aplicación de calor. Desnaturalizado el ADN es posible, después de haber bajado la temperatura, el inicio de su copia a partir de unos cebadores y de la mediación de la enzima polimerasa que permite la elongación en sentido convergente de la hebra de ADN copia a partir de esos cebadores. Una vez que la replicación del segmento delimitado por los cebadores se ha completado se procedería a desnaturalizar por el calor a las dos nuevas moléculas de ADN procediendo a un segundo ciclo tras bajar la temperatura y siempre que existan en el medio los componentes necesarios para la polimerización (dNTPs y Taq).

  Es fácil advertir las múltiples aplicaciones de esta técnica en cualquier laboratorio veterinario de genética molecular, algunas de las cuales veremos a continuación.

 El cuarto hito al que quisiéramos referirnos es el descubrimiento de los marcadores moleculares, a los que, por su especial relevancia en múltiples aplicaciones veterinarias, dedicaremos una especial atención.

Marcadores moleculares

 Los marcadores moleculares son fragmentos de ADN que sirven de referencia para seguir la transmisión de un segmento de cromosoma de una generación a otra. En un sentido restringido, un marcador genético es una entidad genética que manifiesta polimorfismo y se hereda de forma mendeliana. El interés por detectar variación molecular para diversas aplicaciones ha conducido a un enorme incremento en el tipo y número de marcadores disponibles para análisis genético.

  En un cromosoma estándar de un organismo eucariota, el centrómero, región que divide al cromosoma en dos brazos, es una zona rica en secuencias satélites cuyo ADN no se transcribe presentándose en forma de grandes bloques repetidos con una composición de bases, y por tanto una densidad, que puede diferir sustancialmente de la del resto de ADN celular. En las regiones teloméricas, los extremos del cromosoma, encontramos otro tipo de ADN repetido que sigue un patrón de repetición en forma de grandes bloques de ADN. Estas secuencias de ADN reciben el nombre de minisatélites.

  A lo largo de todo el cromosoma y con preferencia fuera del centrómero, encontramos otro tipo de ADN repetitivo que no se transcribe y cuya unidad de repetición es muy corta y recibe el nombre de secuencias microsatélites.

  Los genes están situados a lo largo de todo el cromosoma en regiones de cromatina más activas y que se caracterizan por ser poco receptivos a la tinción con Giemsa. 

 Tipos de marcadores

 Aunque ya en 1910 Landsteiner descubrió lo que pueden ser considerados como primeros marcadores genéticos, los grupos sanguíneos, a los que siguieron otros marcadores como los polimorfismos bioquímicos o las inmunoglobulinas del HLA (Human Leucocyte Antigen). El escaso número de variantes polimórficas limitó mucho el uso de esas herramientas en cualquiera de las diferentes aplicaciones en las que los marcadores han demostrado su utilidad. Por ello, estos marcadores dejaron de utilizarse a partir del momento en que se describieron los nuevos marcadores moleculares que vamos a comentar.

  • RFLPs o Polimorfismos de Longitud de Fragmentos de Restricción:  El corte de ADN genómico por parte de una endonucleasa de restricción genera una serie de fragmentos cuya longitud está dictada por el reconocimiento de la secuencia de nucleótidos que conforman la diana. Los cambios nucleotídicos que afectan a estas dianas (haciéndolas aparecer o desaparecer) permiten detectar el polimorfismo entre dos individuos. Este polimorfismo se evidencia por migración del ADN fragmentado en un soporte físico sometido a un campo eléctrico.

  • RAPD o Polimorfismos de ADN amplificados al azar: En una PCR estándar, el acotamiento del fragmento, se realiza mediante dos cebadores diferentes que corresponden a la secuencia complementaria de cada una de las dos cromátidas de ADN. Este hecho conlleva la obligación de conocer la secuencia que se va a amplificar para poder diseñar los cebadores. Sin embargo, en los RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA)los cebadores utilizados son especialmente cortos (10 bases) y se utilizan de forma individual en reacciones de PCR con un nivel de especificidad muy bajo. De esta forma se genera un patrón de bandas sencillo que dependerá de la capacidad de los cebadores para encontrar zonas parcial o totalmente complementarias que puedan acotar una secuencia corta. En función de la secuencia nucleotídica, la amplificación evidenciará el polimorfismo existente entre dos individuos, dando lugar o no a determinadas bandas.

  • AFLP o Polimorfismos de longitud de fragmentos amplificados:  Los AFLPs (Amplified Fragment Length Polymorphism) o polimorfismos de longitud de fragmentos amplificados constituyen un procedimiento patentado que se desarrolló en plantas hace unos doce años. Estos marcadores se consiguen utilizando tanto enzimas de restricción, al igual que en el procedimiento de los RFLP, como la reacción en cadena de la polimerasa. Como consecuencia, se generan unos patrones de bandas muy complejos en dónde es fácil encontrar polimorfismo.

  • STRs o microsatélites: En el año 1989 se identificaron los microsatélites al descubrirse que existían zonas del ADN no codificante que contenían repeticiones de mono, di, tri o tetranucleótidos un número variable de veces (entre 10 y 20 de media). Los microsatélites se llamaron primero VNTR (Variable Number of Tandem Repeats) porque la unidad repetible estaba presente un número variable de veces. El término VNTR también incluía los minisatélites cuya unidad de repetición es más larga (de 100 a varios cientos de nucleótidos). La nomenclatura terminó dejando el término microsatélite o STR (Short Tandem Repeat) para los más cortos, y minisatélites o VNTR para los otros. Los microsatélites, por su densidad en el genoma, su facilidad de detección, su polimorfismo han sido desde su descubrimiento por Tautzt en 1989, los marcadores de elección y por tanto los más utilizados para muchas aplicaciones.

  •   SNP o Polimorfismos de un solo nucleótido: Los SNP (Single Nucleotide Polimorphism) son polimorfismos producidos por un cambio único cambio nucleotídico, cuya frecuencia oscila entre 1 de cada 600 y 1 de cada 1000 pb. La importancia de estos marcadores se ha visto magnificada a partir del momento en que la descripción de microsatélites, cuya densidad es mucho menor, ha resultado ser insuficiente cuando se trata de balizar una parte concreta del genoma con un número alto de marcadores.  La ventaja de los SNP es su facilidad de detección al ser loci dialélicos, por lo que el uso de ‘microarrays’ o ‘microchips’ de ADN se está generalizando, aumentando drásticamente la velocidad de detección y el volumen de análisis posible.

 Propiedades tecnológicas de los marcadores

La detección de los marcadores en el laboratorio puede realizarse sobre cualquier tejido del animal, y a cualquier edad, obteniéndose un genotipo que no se verá influido por el paso del tiempo ni por el ambiente. El nivel de información, facilidad y coste de detección de los marcadores varían dependiendo del tipo de marcador utilizado. Un marcador es más informativo cuanto más alelos tenga y cuanto más próximos a la equifrecuencia se encuentren esos alelos, y también es más informativo un marcador codominante (aquél en el que todos sus alelos pueden deducirse por la observación del fenotipo) que un marcador dominante en el que el alelo recesivo es  observable solamente en estado homocigoto.

 Aplicaciones de los marcadores

  Los marcadores moleculares son las herramientas básicas de muchas aplicaciones en genética animal. Comentaremos a continuación las más relevantes:

  Mapas genómicos

 Un mapa genómico es un mapa en el que todos los cromosomas están balizados con marcadores y con genes. Esto implica la elaboración previa de un mapa genético relacionando los diferentes loci entre sí independientemente de su localización cromosómica, que a su vez se ha establecido mediante técnicas que culminan en un mapa físico. Las mismas técnicas de localización genética y física se utilizan para la identificación de secuencias correspondientes a caracteres de interés,  denominados QTLs (Quantitative Trait Loci) o genes que afectan a caracteres de importancia económica. Por ello, hablaremos, aunque brevemente, del método más importante para el establecimiento de mapas genéticos, así como algunas de las técnicas usadas en los mapas físicos.

 

El primer paso para realizar un mapa genómico es la descripción de un número suficiente de marcadores moleculares; éstos se relacionan unos con otros basándose en la detección de ligamiento. Esta propiedad física permite deducir la posición de unas secuencias determinadas de ADN midiendo el número de veces en que se separan dos loci por recombinación meiótica. De esta manera, los distintos marcadores se pueden posicionar a lo largo de los cromosomas en grupos de ligamiento o sinténicos consiguiendo una densidad que permite en muchos casos localizar genes de interés en patología o producción por su ligamiento con determinados marcadores.

  El análisis de ligamiento es el método clásico que permite conocer la fracción de recombinación  mediante el estudio de la cosegregación de los marcadores con los de caracteres de interés, utilizando individuos que pertenecen a estructuras familiares (medios hermanos) o determinados tipos de cruzamientos (F2 o Retrocruzamiento).

  Este método está condicionado por la necesidad de disponer de individuos recombinantes y limitado, por lo tanto, por la densidad de los marcadores y el tamaño de familia. Permite resoluciones entre 1 y 30 cM, aunque en animales domésticos sea más preciso hablar de 20-30 cM.

  Mapas físicos

 Pero para muchas de las aplicaciones en geonómica se requiere un mayor grado de resolución que es posible lograr mediante la cartografía física de fragmentos de ADN.

Un mapa físico parte de la fragmentación de un genoma mediante una digestión parcial, generando fragmentos más abordables técnicamente con el objetivo de lograr un conjunto de clones solapados que cubran un cromosoma entero o el genoma completo de una especie.

  La ubicación en estos fragmentos de regiones conocidas de ADN (marcadores) permite solaparlos de manera que se puedan ir construyendo lo que se denominan contigs que se agrupan a su vez en unidades mayores hasta cubrir en cromosoma completamente.

 En la actualidad existen numerosas genotecas de YACs y BACs en las que los fragmentos correspondientes a un genoma están clonados (repetidos, multiplicados) respectivamente en cromosomas artificiales de levadura o de bacterias.

  Aplicaciones de los mapas genómicos

  Una de las aplicaciones más importantes de los mapas genómicos es la posibilidad que nos ofrecen para iniciar trabajos de localización de genes responsables de caracteres de interés. Las estrategias de ‘la caza’ de estos genes dependerán del tipo de carácter que nos interese, esto es, si se trata de un carácter mendeliano o complejo, y del nivel de conocimientos que tengamos sobre la biología del carácter o del modelo de herencia.

  Lo que llamamos caracteres mendelianos son caracteres de herencia simple generalmente determinados por un único gen.  Cuando la base biológica del carácter es conocida, por ejemplo cuando conocemos el producto (la proteína) que influye directamente sobre el carácter, podemos llegar hasta el gen responsable siguiendo la clásica secuencia: carácter-función-gen-mapa, esta es la denominada estrategia del clonado funcional.

  Otro método es el del gen candidato en el que se propone un gen determinado, basándose en el conocimiento que se tiene sobre su función, como el causante directo o indirecto de las modificaciones fenotípicas observadas. Además, la estrategia del clonado posicional puede resultar muy eficiente si previamente existe una región de ADN flanqueada por marcadores en la que supuestamente debería de situarse el gen. De esta manera se han identificado genes tan importantes como el gen hal, responsable del síndrome de estrés porcino o el gen mstn, asociado con la hipertrofia muscular bovina.

La mayoría de los caracteres productivos podrían, sin embargo, incluirse dentro de la categoría de caracteres complejos al estar determinados por varios genes con un efecto más o menos reducido. La posición de estos genes puede estimarse a partir del grado de ligamiento entre marcadores moleculares que se sitúan en sus flancos y los caracteres de interés, lo que permite su localización, estimación del efecto que produce sobre el carácter, y la posterior identificación de la secuencia responsable.

  Una estrategia general de localización de genes o QTLs se puede concebir en tres etapas:

  1.   En la primera etapa se hace una barrido genómico, por ejemplo mediante le genotipado de 300-400 marcadores distribuidos uniformemente por todo el genoma, utilizando técnicas clásicas de análisis de ligamiento tal y como comentamos anteriormente lo que permitiría la localización de la región o regiones de interés con una resolución de 20-30 cM.
  2.   En una segunda etapa se saturaría la región o regiones de interés con un elevado número de marcadores y se procedería a un análisis de desequilibrio de ligamiento (análisis de asociación). En este procedimiento el grado de ligamiento, es decir, la proximidad, se estima analizando la reducción que se produce con el paso del tiempo del nivel de desequilibrio de ligamiento. El análisis de asociación, a diferencia del análisis de ligamiento, permite incorporar individuos que no pertenecen a estructura familiar alguna e incrementar así la resolución hasta valores de 0,1-1 cM.
  3.   En la tercera etapa se procedería al clonado posicional antes mencionado obteniéndose la secuencia exacta del gen implicado en el fenotipo de interés Dos ejemplos característicos de esta estrategia en tres etapas lo constituyen la identificación del gen responsable de la fibrosis quística en el hombre y del gen responsable de la hipertrofia muscular en bovino, aunque en este último ejemplo la estrategia del gen candidato también contribuyó a su descubrimiento.

  La incorporación en los programas de mejora de la información que proporcionan los QTLs comienza a ser una realidad en especies de animales de renta como el porcino, y el bovino tanto de carne como lechero y se lleva a cabo mediante herramientas de genética cuantitativa, lo que se denomina la selección asistida por marcadores (MAS: Marker Assisted Selection). La selección asistida por marcadores se justificaría en el caso de la mejora de caracteres difíciles de medir, que manifiesten heredabilidades reducidas, que se expresen en un solo sexo o muy tarde en la vida de un animal y los esquemas de mejora  a diseñar necesitarían, para garantizar el éxito, la disponibilidad de técnicas avanzadas de reproducción asistida. En la actualidad su aplicación es todavía reducida y su eficiencia respecto a los programas clásicos dudosa ante la ausencia de genes identificados en el ámbito del conjunto de la población o debido a la existencia de complejas interacciones con otros genes.

  Identificación genética, trazabilidad y control genealógico

  Desde un estado muy temprano, el individuo posee un genoma estable para el que tendrá un determinado genotipo en los marcadores analizados. Este hecho permite hablar de lo que frecuentemente se ha denominado una huella genética que, como la huella dactilar de un individuo, es única y fácilmente evidenciable mediante técnicas moleculares lo que permite la identificación del individuo en todo momento y circunstancia. La trazabilidad es una de las consecuencias de la posibilidad de identificación individual que nos permite los marcadores moleculares. Este término se aplica a la posibilidad de identificar una muestra anónima y seguir su rastro hasta su origen. Las aplicaciones en veterinaria empiezan a ser importantes tanto para garantizar las características del ser vivo que ha dado lugar al producto elaborado, como para contrastar la presencia o ausencia de restos de animales o vegetales en productos elaborados.

 

Otra consecuencia inmediata de las posibilidades de identificación individual junto con la propiedad de herencia mendeliana de los marcadores moleculares es la posibilidad de llevar a cabo el control de filiación, lo que nos permitirá mantener la integridad de los libros genealógicos cuya fiabilidad es fundamental para llevar a cabo los programas de selección y mejora.


La potencia estadística que es posible hoy en cualquier especie de animal doméstico permite no sólo la exclusión de paternidad, también es posible la asignación de paternidad o, en general, la contrastación de cualquier otro tipo de parentesco.

  La diferencia genética entre poblaciones aisladas reproductivamente es posible ser detectada y, por ello también lo es asignar muestras anónimas a determinadas poblaciones.

  Estudios de diversidad genética

   Los marcadores moleculares constituyen una buena herramienta también para analizar la diversidad genética como medida de control de actuación de poblaciones, introducción de determinados genotipos, límites para la selección y medida del empobrecimiento de la variabilidad genética. Los proyectos de diversidad han recibido, en relación a los proyectos genoma, una considerable menor atención a pesar de tener una enorme trascendencia si tenemos en cuenta, por ejemplo, que desconocemos más del 99 %de las bacterias que hay en el suelo o en los océanos y que representan más de la mitad del carbono y una proporción significativa del fósforo de nuestro planeta.

 


GENÓMICA FUNCIONAL

  La geonómica funcional tiene como objetivo la caracterización del proteoma, esto es el conjunto completo de genes que determinan proteínas en un genoma, y de la caracterización de los patrones de expresión génica.

  La geonómica funcional parte de la información proporcionada por la secuenciación a gran escala llevada a cabo en los proyectos genoma y dispone de numerosas estrategias para identificar el conjunto de genes funcionalmente activos, entre ellas la utilización de chips de ADN en los que se ubican muestras de ADNc conocidos de diferentes genes que posteriormente se exponen a ARNm total aislado de las células o tejido que nos interese. El resultado permite conocer qué genes se expresan en un tejido concreto, en cualquier fase del desarrollo o en cualquier situación ambiental. Esta tecnología de microchips permite ya hoy disponer en una pequeña superficie de pocos centímetros de hasta 400.000 sondas de ADN que pueden ser hibridadas con miles de ARNm provenientes de un tejido determinado o de una célula sometida a diferentes ambientes, lo que resulta de gran utilidad en el análisis de la expresión génica. Esta estrategia masivamente utilizada ha permitido identificar genes a partir de colecciones de secuencias denominadas ESTs (marcadores de secuencias expresadas). Aunque en la actualidad la información disponible de estos marcadores en las especies de animales domésticos es significativamente más reducida,unas 200.000 en bovino o 65.000 en porcino, en comparación con la especie humana en la que existen casi 4 millones de ESTs depositados en bases de datos de acceso público, constituyen un buen punto de partida para posicionar genes de interés o definir conjuntos de genes o proteínas que son importantes en la determinación de caracteres de interés económico.


En otras ocasiones el análisis de la secuencia de ADN nos revela la presencia de genes que no han sido asociados a ningún fenotipo concreto y una estrategia para su caracterización es su disrupción (alteración de la secuencia de tal manera que el producto que origina es inactivo) mediante procedimientos de knocking-out, es decir, ‘poner fuera de combate’ a los genes, el análisis posterior de posibles fenotipos alterados nos puede permitir conocer la función de esos genes. Este fue el caso que permitió conocer la secuencia del gen responsable de la hipertrofia muscular cuando McPherron y colaboradores en 1997 produjeron un ratón knock-out para el gen GDF-8 (Factor 8 de Diferenciación y Crecimiento) y resultó que la inactivación de ese gen daba lugar a ratones con un fenotipo parecido al que aparecía en los ejemplares de la especie bovina con hipertrofia muscular. Propuesto este gen, posteriormente denominado gen mstn, como el candidato para ese fenómeno se evidenció que su disrupción daba lugar a la hipertrofia muscular bovina.

  Aunque durante la exposición hemos puesto el énfasis en aquellos aspectos veterinarios más relacionados con la producción animal, nuestro campo de trabajo, es fácil extender estas aplicaciones a otros campos veterinarios como el de la sanidad o la farmacología.

  La geonómica funcional, con la posibilidad de utilización de chips de ADN, empieza a permitirnos vislumbrar el conjunto de genes de cada uno de los agentes patógenos que son necesarios para que se produzca la infección y que están implicados en la virulencia y en la resistencia a los antibióticos. Es factible, teóricamente, la fabricación de un chip de ADN que contenga todas las secuencias codificantes de los patógenos más importantes que afectan a los animales, lo que permitiría diagnósticos enormemente rápidos. Otras consecuencias de la disponibilidad de las secuencias de los genomas son el desarrollo de nuevas vacunas gracias a la identificación de dianas específicas y el diseño de nuevos compuestos antimicrobianos gracias a la posibilidad de identificar, mediante métodos masivos de búsqueda, proteínas esenciales para los procesos de viabilidad celular. Hasta el desarrollo de la geonómica constituía un enorme esfuerzo trabajar sobre unas pocas decenas de dianas, hoy existe la posibilidad de trabajar con decenas de miles de dianas.

   En relación con estos últimos comentarios también existe la visión desde la perspectiva del hospedador: el incremento del conocimiento del genoma (humano o de animales domésticos) nos permitirá comprender el proceso infeccioso; el empleo de chips de ADN hará posible analizar la cascada de sucesos que ocurren en la célula animal después de haber sufrido la invasión del patógeno (o de la acción de la molécula tóxica) conjuntamente con lo que ocurre en el patógeno mismo. Estos análisis nos permitirá identificar nuevas proteínas implicadas en tales procesos y diseñar nuevas vacunas y productos antimicrobianos.

La utilización de la tecnología de microchips de ADN previsiblemente tendrá también un enorme impacto en farmacogenómica (estudio de la expresión génica diferencial a los medicamentos) y en toxicogenómica (estudio de la influencia de productos tóxicos en la expresión génica de diferentes tejidos).

No debemos olvidar uno de los factores limitantes en el desarrollo tanto de la geonómica estructural como de la geonómica funcional que es el manejo de la ingente cantidad de información que se necesita procesar, ordenar, filtrar, interpretar, etc que requiere cientos y miles de ordenadores y robots con programas que permitan la automatización de gran parte de los procesos implicados en la geonómica. El ensamblaje de todos los fragmentos secuenciados de cualquier genoma animal implica miles de millones de búsquedas y alineamientos de secuencias no siendo estas tareas de las que pudieran ser consideradas como complejas. En la última etapa de la secuenciación del genoma humano participaban más de 2.000 investigadores distribuidos por 24 laboratorios que realizaron más de 50 millones de reacciones de PCR de manera que cada pareja de nucleótidos, por término medio, se secuenció 9 veces, es fácil imaginar el enorme volumen de información generado.

Por último, no quisiera finalizar esta conferencia sin hacer una reflexión sobre las implicaciones de la revolución geonómica en la guerra biológica y actividades de bioterrorismo, sobre todo después de los hechos que ocurrieron en EEUU el pasado 11 de septiembre poniendo de manifiesto que una amenaza que afecte a miles o millones de personas es posible que se materialice.

Resulta evidente que las armas biológicas tienen una serie de ventajas frente a las convencionales: son fáciles de producir, el material de partida, bacterias, virus o plásmidos fáciles de obtener en cualquier laboratorio, la existencia de bases públicas de información geonómica en las que se pueden encontrar listas de genes implicados en la patogenicidad, virulencia o en la resistencia a los antibióticos permiten la posibilidad de elegir las combinaciones más letales. De esta manera, todas los esfuerzos en geonómica presentados anteriormente como prometedores desde una perspectiva de progreso, pueden ser también observados desde su lado oscuro y de las posibilidades que ofrece para el desarrollo de una nueva clase de armas de destrucción masiva, difíciles de detectar, mitigar  y de tratar: los patógenos modificados genéticamente. Necesitamos tomar más en serio la Convención sobre Armas Biológicas y Tóxicas y desarrollar programas específicos sobre la amenaza de las armas biológicas.

La comunidad científica tiene que implicarse más, de tal manera que la utilización de estas armas biológicas resulte inútil además de éticamente inaceptables.

Un aspecto relevante en la investigación geonómica es la necesidad de elevados recursos económicos. Resulta evidente que estos serán siempre más abundantes en geonómica humana que en geonómica animal. Pero existe una importante propiedad entre los genomas en general y particularmente entre los genomas de mamíferos, la homología, que nos va a permitir un importante incremento del conocimiento del genoma de las diferentes especies de animales de interés veterinario gracias al análisis comparado con genomas mucho más desarrollados como el del ratón o el propio genoma humano.

  Como conclusiones proponemos las cuestiones de mayor trascendencia que durante los próximos 50 años serán respondidas o explicadas de una manera funcional o absoluta:

  La obtención de la estructura primaria de una proteína es en la actualidad inmediata a partir de la secuencia de ADN. Si embargo, no es posible actualmente predecir cual será su estructura terciaria, de la que depende su actividad biológica. Sabemos que diferentes secuencias de aminoácidos pueden originar patrones de plegamiento similares y que la estructura proteíca está más conservada a lo largo del proceso evolutivo que su secuencia aminoacídica. Por lo tanto un catálogo de estructuras básicas podrá permitir en el futuro deducir la estructura de nuevas proteínas.

  El grado de conocimiento logrado a través de las secuencias completas de varios organismos nos permitirá conocer los elementos esenciales implicados en la vida de una célula y, posiblemente, estaremos en condiciones de obtener nuevos organismos sintetizando ADN para producir un genoma inventado que produce proteínas inventadas.

  Dentro de 50 años cuando todos los genes implicados en los procesos básicos estén descritos, así como sus interacciones, será posible utilizar modelos informáticos para predecir como se comporta el organismo ante una sustancia potencialmente tóxica o para desarrollar nuevos medicamentos para determinados procesos patológicos.

  Dentro de 50 años será posible dar el paso del nivel celular al más complejo de los organismos como los mamíferos, lo que implicará entender la actuación de familias y grupos completos de genes, el comportamiento de los diferentes productos génicos dependiendo del tejido o del estado de desarrollo del organismo. La obtención de genomas completos de otros organismos facilitará, a través de la comparación entre especies, la identificación de patrones de desarrollo universales, lo que nos proporcionará un conocimiento más profundo de los circuitos que se han modificado para llevar a cabo los diferentes programas de desarrollo.

  Los sistemas sanitarios estarán completamente infiltrados por el desarrollo de la geonómica que nos proporcionará el conocimiento de los mecanismos moleculares implicados en los procesos patológicos, la capacidad para prevenirlos y el diseño de tratamientos precisos y personalizados. En los próximos años existirán pruebas genéticas para predecir la susceptibilidad a las enfermedades y en el plazo de los 50 próximos, muchas de las enfermedades serán tratadas en su nivel molecular incluso antes de que hagan su aparición, y la terapia génica y los medicamentos se diseñarán para tratar genes concretos en individuos concretos lo que hará a esa terapia más precisa y eficiente.

  Para finalizar, no debemos olvidar los numerosos aspectos sociales, éticos y morales que se ven implicados como consecuencia de los avances de la geonómica. La reacción de los individuos, familias y sociedad a esta explosión del conocimiento sobre el patrimonio genético de la vida sobre nuestro planeta será una cuestión cuya respuesta puede tener un gran impacto sobre los avances previstos.

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Genómica veterinaria Tue, 13 Jan 2009 19:46:57 +0000
Las Leyes de Mendel http://www.geneticaveterinaria.com/leyes_de_mendel/las-leyes-de-mendel.html Las Leyes de Mendel

Las Leyes de Mendel son un conjunto de reglas básicas sobre la transmisión por herencia de las características de los organismos padres a sus hijos. Se consideran reglas más que leyes, pues no se cumplen en todos los casos, por ejemplo cuando los genes están ligados, es decir, se encuentran en el m ismo cromosoma. Estas reglas básicas de herencia constituyen el fundamento de la genética. Las leyes se derivan del trabajo realizado por Gregor Mendel publicado en el año 1865 y el 1866, aunque éste fue ignorado por largo tiempo hasta su redescubrimiento en 1900.

Tabla de contenidos

  1. Historia
  2. Experimentos
  3. Leyes de Mendel
    3.1 Ley de la segregación de caracteres independientes
    3.2 Ley de la transmisión independiente de caracteres
    3.3. Patrones de herencia mendeliana
  • Estructura génica del cromosoma Y
  • El árbol genealógico
  • Herencias dominantes
  • Herencias recesivas
  • Fenómenos que dificultan el análisis de la segregación mendeliana
  • Conclusiones
  • Referencias

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Historia de las Leyes de Mendel

Las leyes de la herencia fueron derivadas de las investigaciones sobre hibridación entre plantas realizadas por Gregor Mendel, un monje agustino austriaco, en el siglo XIX. Entre los años 1856 y 1863, Mendel cultivó y analizó cerca de 28,000 plantas de la especie Pisum sativum (planta del guisante). Sus experimentos le llevaron a concebir dos generalizaciones que después serían conocidas como Leyes de Mendel de la herencia o herencia mendeliana. Las conclusiones se encuentran descritas en su artículo titulado "Experimentos sobre hibridación de plantas" (cuya versión inglesa se denomina “Experiments on Plant Hybridization” y la versión original en alemán “Experimente auf Pflanzenkreuzung”), que fue leído a la Sociedad de Historia Natural de Brno el 8 de febrero y el 8 de marzo de 1865 y posteriormente publicado en 1866.

Mendel envió su trabajo al botánico suizo Karl von Nägeli (una de las máximas autoridades de la época en el campo de la biología), fue él quien le sugirió que realizara su serie de experimentos en varias especies del género Hieracium. Mendel no pudo replicar sus resultados, ya que posteriormente a su muerte, en 1903, se descubrió que en Hieracium se producía un tipo especial de partenogénesis, provocando desviaciones en las proporciones mendelianas esperadas. De su experimento con Hieracium, Mendel posiblemente llegó a pensar que sus leyes sólo podían ser aplicadas a ciertos tipos de especies y, debido a esto, se apartó de la ciencia y se dedicó a la administración del monasterio del cuál era monje. Murió en 1884, completamente ignorado por el mundo científico.

En 1900, sin embargo, el trabajo de Mendel fue redescubierto por tres científicos europeos, el holandés Hugo de Vries, el alemán Carl Correns, y el austríaco Erich von Tschermak, por separado, que sin conocer los trabajos de Mendel llegaron a las mismas conclusiones que él. De Vries fue el primero que publicó sobre las Leyes, y Correns, tras haber leído su artículo y haber buscado en la bibliografía publicada, en la que encontró el olvidado artículo de Mendel, declaró que éste se había adelantado y que el trabajo de De Vries no era original.

En Europa, William Bateson fue quien impulsó en 1900 el conocimiento de las leyes de Mendel. Al dar una conferencia en la Sociedad de Horticultura, tuvo conocimiento del trabajo de Mendel, a través del relato de Hugo de Vries; así encontró el refrendo de lo que había estado experimentando. Él fue, pues, quien dio las primeras noticias en Inglaterra de las investigaciones de Mendel. En 1902, publicó “Los principios mendelianos de la herencia”: una defensa acompañada de la traducción de los trabajos originales de Mendel sobre hibridación. Además, fue el primero en acuñar términos como "genética", "gen" y "alelo" para describir muchos de los resultados de esta nueva ciencia biológica.

En 1902, Theodore Boveri y Walter Sutton, trabajando de manera independiente, llegaron a una misma conclusión y propusieron una base biológica para los principios mendelianos, denominada “Teoría cromosómica de la herencia”. Esta teoría sostiene que los genes se encuentran en los cromosomas y al lugar cromosómico ocupado por un gen se le denominó locus (se habla de loci si se hace referencia al lugar del cromosoma ocupado por varios genes). Ambos se percataron de que la segregación de los factores mendelianos (alelos) se correspondía con la segregación de los cromosomas durante la división meiótica (por tanto, existía un paralelismo entre cromosomas y genes).

Algunos trabajos posteriores de biólogos y estadísticos tales como R.A. Fisher (1911) mostraron que los experimentos realizados por Mendel tenían globalidad en todas las especies, mostrando ejemplos concretos de la naturaleza. Los principios de la segregación equitativa (Primera Ley de Mendel) y la transmisión independiente de la herencia (Segunda ley de Mendel) derivan de la observación de la progenie de cruzamientos genéticos. No obstante, Mendel no conocía los procesos biológicos que producían esos fenómenos.

Así, puede considerarse que las Leyes de Mendel reflejan el comportamiento cromosómico durante la meiosis: la primera ley responde a la migración aleatoria de los cromosomas homólogos a polos opuestos durante la anafase I de la meiosis (tanto los alelos como los cromosomas homólogos segregan de manera equitativa o 1:1 en los gametos) y la segunda ley, al alineamiento aleatorio de cada par de cromosomas homólogos durante la metafase I de la meiosis (por lo que genes distintos y pares diferentes de cromosomas homólogos segregan independientemente).

Los Experimentos de Mendel

 
 
Caracteres Leyes Mendel Guisantes

Los siete caracteres que observó G. Mendel en sus experiencias genéticas con los guisantes.

Mendel publicó sus experimentos con guisantes en 1865 y 1866. Las principales ventajas de la elección de Pisum sativum como organismo modelo: su bajo coste, tiempo de generación corto, elevado índice de descendencia, diversas variedades dentro de la misma especie (color, forma, tamaño, etc.) y otras características típicas de las plantas experimentales, como poseer caracteres diferenciales constantes.

Pisum sativum es una planta autógama, es decir, se autofecunda. Mendel lo evitó emasculándola (eliminando las anteras). Así, pudo cruzar exclusivamente las variedades deseadas. También embolsó las flores para proteger a los híbridos de polen no controlado durante la floración. Llevó a cabo un experimento control realizando cruzamientos durante dos generaciones sucesivas mediante autofecundación para obtener líneas puras para cada carácter.

Mendel realizó la misma serie de cruzamientos en todos sus experimentos. Cruzó dos variedades o líneas puras diferentes respecto de uno o más caracteres. Como resultado obtenía la primera generación filial (F1), en la cuál observó la uniformidad fenotípica de los híbridos. Posteriormente, la autofecundación de los híbridos de F1 dio lugar a la segunda generación filial (F2), y así sucesivamente. También realizó cruzamientos recíprocos, es decir, alternaba los fenotipos de las plantas parentales:

 

♀P1 x ♂P2

♀P2 x ♂P1


(siendo P la generación parental y los subíndices 1 y 2 los diferentes fenotipos de ésta).

Además, llevó a cabo retrocruzamientos, que consisten en el cruzamiento de los híbridos de la primera generación filial (F1) por los dos parentales utilizados, en las dos direcciones posibles:

 

♀F1 x ♂P2 y ♀P2 x ♂F1 (cruzamientos recíprocos)

♀F1 x ♂P1 y ♀P1 x ♂F1 (cruzamientos recíprocos)

Los experimentos demostraron que:

- la herencia se transmite por elementos particulados (refutando, por tanto, la herencia de las mezclas)

- siguen normas estadísticas sencillas, resumidas en sus dos principios.

 

Las Leyes de Mendel

 

Primera Ley: Ley de la segregación de caracteres independientes

Conocida también como la primera Ley de Mendel, de la segregación equitativa o disyunción de los alelos. Esta ley establece que durante la formación de los gametos cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial. Es muy habitual representar las posibilidades de hibridación mediante un cuadro de Punnett.

Mendel obtuvo esta ley al cruzar diferentes variedades de individuos heterocigotos (Aa), y observó en sus experimentos que obtenía muchos guisantes con características de piel amarilla y otros (menos) con características de piel verde, comprobando que la proporción era de 3:4 de color amarilla y 1:4 de color verde (proporción 3:1).

Según la interpretación actual, los dos alelos, que codifican para cada característica, son segregados durante la producción de gametos mediante una división celular meiótica. Esto significa que cada gameto va a contener un solo alelo para cada gen, lo cual permite que los alelos materno y paterno se combinen en el descendiente, asegurando la variación.

Para cada característica, un organismo hereda dos alelos, uno para cada parental. Esto significa que en las células somáticas, un alelo proviene de la madre y otro del padre. A su vez, estos pueden ser homocigóticos (si presentan dos copias del mismo alelo) o heterocigóticos (si presentan una copia de cada alelo).

 

Segunda Ley de Mendel: Ley de la transmisión independiente de caracteres

Mediante la Segunda Ley, Mendel concluyó que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros. No existe relación entre ellos, por lo que el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Sólo se cumple en aquellos genes que no están ligados (en diferentes cromosomas) o que están en regiones muy separadas del mismo cromosoma. Es decir, siguen las proporciones 9:3:3:1.

 

Otros Patrones de herencia mendeliana

Mendel describió dos tipos de "factores" (genes) de acuerdo a su expresión fenotípica en la descendencia, los dominantes y los recesivos, pero existe otro factor a tener en cuenta en el humano y es el hecho de que los individuos de sexo femenino tienen dos cromosomas X mientras los masculinos tienen un cromosoma X y otro Y, con lo cual quedan conformados cuatro modos o "patrones" de herencia según los cuales se puede trasmitir una alelo de un gen o carácter:

  • Alelo dominante ubicado en un autosoma (herencia autosómica dominante).

  • Alelo recesivo ubicado en un autosoma (herencia autosómica recesiva).

  • Alelo dominante situado en el cromosoma X (herencia dominante ligada al X).

  • Alelo recesivo situado en el cromosoma X (herencia recesiva ligada al cromosoma X).

 

Estructura génica del cromosoma Y

Por tener un solo cromosoma X, a los individuos de sexo masculino no se les pueden aplicar los términos "homocigoto" o "heterocigoto" para genes ubicados en este cromosoma. Ya sean genes que expresen el carácter dominante o recesivo, si están situados en el cromosoma X, los varones siempre lo expresarán y al individuo que lo porta se le denomina  hemicigoto.

De lo anterior se deduce que debido a que las mujeres tienen un solo tipo de cromosomas sexuales, el X, sus gametos siempre tendrán la dotación cromosómica 23,X, mientras los masculinos pueden portar una X, dando lugar a un individuo femenino, o una Y, con lo que se originaría un individuo masculino. Debido a esto se dice que las mujeres son homogaméticas (todos sus gametos tienen igual constitución) y que los hombres son heterogaméticos (tienen gametos 23,X y 23,Y).

A diferencia del cromosoma Y, el cromosoma X tiene gran cantidad de genes activos que codifican para importantes proteínas, tales como el factor VIII de la coagulación. Podría pensarse, por tanto, que si las mujeres tienen dos X deben tener el doble de los productos o proteínas cuyos genes están en ese cromosoma con relación a los individuos del sexo masculino. Sin embargo, esto no ocurre así. Una de los dos cromosomas X con que cuenta una célula femenina, muy temprano en el desarrollo embrionario, en la etapa de mórula, se condensa, se inactiva y se adosa a la membrana nuclear pasando a constituir el cuerpo o corpúsculo de Barr.

Hay dos aspectos muy importantes en este proceso: primero se inactiva al azar cualquiera de las dos X, ya sea la heredada de la madre o del padre,por lo que las células que deriven de ésta durante el proceso de crecimiento y desarrollo mantendrán en adelante inactivado el mismo cromosoma X.

El árbol genealógico

Pedigree autosómico dominante.

Como en cualquier otra especialidad médica, en genética adquiere enorme importancia la anamnesis del individuo enfermo y sus familiares, pero, adicionalmente, es vital establecer los lazos de parentesco entre los individuos afectados y los supuestamente sanos. Por esta razón se utiliza el llamado árbol genealógico o pedigree, en el que mediante símbolos internacionalmente reconocidos se describe la composición de una familia, los individuos sanos y enfermos, así como el número de abortos, fallecidos, etc.

 

Herencias dominantes

Cuando el alelo del gen productor de una determinada enfermedad o característica se expresa aún estando en una sola dosis se denomina dominante. Las familias donde se segrega muestran un árbol genealógico en que, como regla, hay varios individuos que lo expresan y los afectados tienen un progenitor igualmente afectado. No obstante, hay diferencias de acuerdo a si el gen está ubicado en un autosoma o en el cromosoma X.

En la herencia autosómica dominante se cumplen los siguientes hechos:

  • Varios individuos afectados.

  • Los afectados son hijos de afectados.

  • Se afectan por igual hombres y mujeres.

  • Como regla, la mitad de la descendencia de un afectado hereda la afección.

  • Los individuos sanos tienen hijos sanos.

  • Hay hombres afectados hijos de hombres afectados (lo cual excluye la posibilidad de que el gen causante de la afección está ubicado en el cromosoma X, que en los varones procede de la madre).

  • El patrón ofrece un aspecto vertical.

En este caso los individuos afectados son usualmente heterocigóticos y tienen un riesgo del 50% en cada intento reproductivo de que su hijo herede la afección independientemente de su sexo.

En la herencia dominante ligada al cromosoma X, aunque el alelo del gen sea dominante, si está ubicado en el cromosoma X, el árbol genealógico suele mostrar algunas diferencias con respecto al de la herencia autosómica dominante:

  • Aunque los afectados usualmente son hijos de afectados y la mitad de la descendencia presenta la afección, no se puede identificar varones que hayan heredado la afección de su padre, o sea, no hay trasmisión varón-varón, puesto que los padres dan a sus hijos el cromosoma Y.

  • Igualmente es llamativo que hay un predominio de mujeres afectadas pues mientras estas pueden heredar el gen de su madre o de su padre, los varones sólo lo adquieren de su madre.

  • Una mujer afectada tendrá el 50% de su descendencia afectada, mientras que el hombre tendrá 100% de hijas afectadas y ningún hijo afectado.

 

Herencias recesivas

Cuando el alelo del gen causante de la afección es recesivo, por regla general el número de afectados es mucho menor y suele limitarse a la descendencia de una pareja, pero es más evidente la diferencia en la trasmisión según la mutación esté situada en un autosoma o en el cromosoma X.

En la herencia autosómica recesiva llama la atención la aparición de un individuo afectado fruto de dos familias sin antecedentes. Esto ocurre pues ambos padres de este individuo son heterocigóticos para la mutación, la cual, por ser recesiva, no se expresa ya que existe un alelo dominante normal, pero, como estudiamos en las leyes de Mendel, existe un 25% en cada embarazo, de que ambos padres trasmitan el alelo mutado, independientemente del sexo del nuevo individuo. Por aparecer usualmente en la descendencia de un matrimonio, se dice que su patrón es horizontal. Otro aspecto a señalar es que cuando existe consanguinidad, aumenta la probabilidad de aparición de este tipo de afecciones, debido a que ambos padres comparten una parte de su genoma proporcional al grado de parentesco entre ellos.

En la herencia recesiva ligada al cromosoma X es evidente que los individuos afectados son todos del sexo masculino; esto se justifica porque al tener la mujer dos X y ser el alelo del gen recesivo, el alelo dominante normal impide su expresión, mientras el varón hemicigótico si tiene la mutación la expresará. También se observa que entre dos varones afectados existe una mujer, que en este caso es portadora de la mutación. La probabilidad de descendencia afectada dependerá del sexo del progenitor que porta la mutación:

  • Un hombre enfermo tendrá 100% de hijas portadoras y 100% de hijos sanos.

  • Una mujer portadora tendrá 50% de sus hijas portadoras y 50% de hijos varones afectados.

 

Fenómenos que dificultan el análisis de la segregación mendeliana

HERENCIAS INFLUIDAS POR EL SEXO Y LIMITADAS AL SEXO:

Una mutación puede estar influida por el sexo, debido al efecto del metabolismo endocrino que diferencia al hombre y a la mujer. Por ejemplo la calvicie se debe al efecto de un gen que se expresa como autosómico dominante, sin embargo en una familia con la segregación de este gen solo los hombres padecen de calvicie y las mujeres tendrán su cabello más escaso después de la menopausia. Otro ejemplo puede ser la deficiencia de la enzima 21 hidroxilasa que interviene en el metabolismo de los glucocorticoides. Cuando esta enzima está ausente la síntesis de glucocorticoides se desplaza hacia la formación de testosterona y esta hormona está comprometida en la embriogénesis de los genitales externos del varón, por lo que su presencia anormal en el desarrollo de un feto femenino produce la virilización de los genitales femeninos, mientras que en el caso de un feto varón, solo incrementa el desarrollo de los masculinos. Una anormalidad de este tipo, permitirá sospechar un diagnostico clínico más rápidamente en una niña, basado en el examen de los genitales del recién nacido, que en un niño. Las herencias limitadas al sexo, como su nombre indica, pueden estar comprometidos mutaciones de genes con loci en cromosomas autosómicos cuya expresión solamente tiene lugar en órganos del aparato reproductor masculino o femenino. Un ejemplo es el defecto congénito septum vaginal transverso, de herencia autosómica recesiva, o la deficiencia de 5  reductasa que convierte a la testosterona en dihidrotestosterona que actúa en la diferenciación de los genitales externos masculinos, por lo que su ausencia simula genitales femeninos cuando el niño nace.

PENETRANCIA DE UN GEN O DE UNA MUTACIÓN ESPECIFICA: Penetrancia es el término que se emplea para referirse a la expresión en términos de todo o nada. Si la mutación se expresa en menos del 100% de los individuos portadores o heterocigóticos se dice que la mutación tiene una penetrancia incompleta o reducida y que ese individuo aparentemente “sano” para el carácter o enfermedad que se estudia en la familia puede trasmitir la mutación a su descendencia y éstos expresar el defecto. La penetrancia reducida parece ser el efecto de la relación de la mutación en cuestión y otros genes del genoma , con los cuales se encuentra interactuando.

EXPRESIVIDAD DE UN GEN O MUTACIÓN ESPECIFICA: Expresividad se usa para referirse al grado de severidad que se manifiesta en el fenotipo. en términos clínicos, es sinónimo de gravedad. La expresión de un gen también depende de la relación de éste con el resto del genoma, pero también de la relación genoma-ambiente. Para referirse a estas gradaciones fenotípicas se utiliza el término expresividad variable del gen o de la mutación.

EFECTO PLEITRÓPICO DE UN GEN O MUTACIÓN ESPECIFICA: Con en término pleiotropía o efecto pleiotrópico de un gen se hace referencia a todas las manifestaciones fenotípicas en diferentes órganos o sistemas que son explicables por una simple mutación. Un ejemplo clásico para explicar este término lo constituye el síndrome Marfan, cuyo mutación afecta al gen FBN1 que codifica a la proteína fibrilina. Esta proteína se encuentra en el tejido conectivo y explica las manifestaciones esqueléticas, oculares y cardiovasculares que caracterizan al síndrome.

HETEROGENEIDAD GENÉTICA: Este término que se aplica tanto a mutaciones en genes localizados en diferentes cromosomas que producen expresión similar en el fenotipo (heterogeneidad no alélica) como a mutaciones que afectan a diferentes sitios del mismo gen (heterogeneidad alélica). Esta categoría complica extraordinariamente el estudio etiológico de variantes del desarrollo de origen genético y constituye una amplia y fundamental fuente de diversidad genética del desarrollo.

INACTIVACION DEL CROMOSOMA X Se ha observado que en las células somáticas del sexo femenino (46,XX), solo uno de los dos cromosomas X es activo. El otro permanece inactivo y aparece en células en interfase como un cuerpo denso fuertemente coloreado en la periferia del núcleo que recibe el nombre de cuerpo de Barr. La inactivación del cromosoma X tiene lugar en el estado de mórula, alrededor del tercer día después de la fertilización y se completa, en la masa de células internas que darán origen al embrión, al final de la primera semana de desarrollo embrionario. La selección del cromosoma X que se inactivará, es un fenómeno generalmente aleatorio teniendo en cuenta que al ocurrir la fecundación cada cromosoma X tiene origen materno y paterno, en unas células se inactivará el X materno (Xm) y en otras el X paterno (Xp). Una vez que se inactiva uno de los dos cromosomas X las células descendientes mantendrán el mismo cromosoma X inactivo originándose un clon celular (Xm) o (Xp) activos. Es decir al inicio de la inactivación, ésta es al azar, pero una vez ocurrida se mantiene el mismo cromosoma X que se inactivó en la primera célula del clon. La inactivación (desactivación) del cromosoma X está determinada por el gen XIST. Este gen esta involucrado en la transcripción específica de inactivación que funciona por un mecanismo de metilación preferencial, esto significa que si no hay ninguna alteración de estructura en los dos cromosomas X del genoma femenino, la inactivación debe ocurrir de forma aleatoria pero si existiera alguna alteración con gran compromiso en la función de uno de los dos cromosomas X habría una activación no completamente aleatoria. El locus del gen XIST se encuentra localizado en Xq13.3. La inactivación del X determina consecuencias genéticas y clínicas:

  • Compensación de dosis: iguala la dosis de productos de genes con el hemicigótico para genes localizados en el cromososa X., determinando concentraciones proteicas similares en ambos sexos, para genes ligados al X.

  • Variaciones en la expresión de mutaciones en mujeres heterocigóticas: por ejemplo, presencia de síntomas más o menos severos en mujeres portadoras para hemofilias A o B, distrofia muscular Duchenne, distrofias retinianas recesivas ligadas al X.

  • Los órganos femeninos se comportan como mosaicismos. Este fenómeno se observa en el albinismo ocular recesivo ligado al X o en el test inmunohistoquímico para la detección de la distrofina en mujeres heterocigóticas para la distrofia muscular Duchenne.

NUEVAS MUTACIONES CON EXPRESIÓN DOMINANTE Cuando tiene lugar una mutación de novo que se expresa como dominante o sea en un genotipo heterocigótico, ocurre que padres que no presentan el efecto de la mutación pueden tener un hijo o hija afectados. La ausencia de antecedentes familiares, una vez que se excluyen fenómenos como la penetrancia reducida del gen y variaciones mínimas de la expresividad dificulta llegar al planteamiento de una mutación de novo cuando en la literatura el defecto o enfermedad no ha sido reportada con anterioridad, con un tipo específico de herencia.

EFECTO DE LETALIDAD EN UN GENOTIPO ESPECIFICO Algunas mutaciones se expresan de forma tan severa que producen letalidad en un genotipo específico. Un ejemplo pudiera ser el efecto de una doble dosis de una mutación que se expresa como dominante o el efecto en un genotipo hemicigótico, como ocurre en la Incontinencia pigmenti, enfermedad dominante ligada al cromosoma X.

Conclusiones

Es un error muy extendido suponer que la uniformidad de los híbridos que Mendel observó en sus experimentos es una ley de transmisión, pues la dominancia nada tiene que ver con la transmisión, sino con la expresión del genotipo. Por lo que esta observación mendeliana no suele considerarse una ley. Las leyes mendelianas de transmisión son por lo tanto dos: la Ley de segregación de caracteres independientes (1ª ley) y la Ley de la Herencia Independiente de Caracteres (2ª ley).

Recorriendo la web de Wikipedia se puede observar este hecho, por ejemplo, en las versiones inglesa, francesa y portuguesa consideran correctamente que las Leyes de Mendel son dos. En cambio, en otras versiones como la catalana, la alemana, la italiana y la vasca siguen considerando la Ley de la Uniformidad como la primera Ley de Mendel.

Incluso a nivel docente y bibliográfico sigue permaneciendo vigente esta equivocación que debería ser aclarada.

Mas información sobre herencia en Genética Animal y Veterinaria: www.geneticaveterinaria.com

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Referencias

Libros

  • Griffiths, A.J.F., S.R. Wessler, R.C. Lewontin & S.B. Carrol (2008). Introducción al análisis genético. 9th edición. McGraw-Hill Interamericana
  • Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. Introducción a la Biología Celular. Editorial Médica Panamericana.

Basado en "http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Mendel"

 

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Leyes de Mendel Tue, 13 Jan 2009 19:35:13 +0000