Acumulación de variación durante la reproducción
Cuando los organismos se reproducen, la copia del ADN nunca es perfecta, así que cada nueva generación trae pequeños cambios. En la reproducción asexual (como una bacteria que se divide) las diferencias son mínimas. En la reproducción sexual la mitad de los genes viene de cada progenitor y se mezclan en combinaciones nuevas, por lo que la variación es mucho mayor.
Estas variaciones se acumulan generación tras generación. No todas ayudan, pero algunas dan más posibilidades de sobrevivir cuando el ambiente cambia. Por eso la variación es la materia prima de la evolución.
Herencia y rasgos heredados
Herencia significa el paso de rasgos (características) de los padres a los hijos. Un rasgo es cualquier característica que puedes ver o medir: estatura, color de ojos, grupo sanguíneo, forma del lóbulo de la oreja. Los hijos reciben de sus padres el diseño básico del cuerpo, más pequeñas variaciones.
Un rasgo heredado está controlado por los genes y pasa a la siguiente generación. Un rasgo que adquieres durante tu vida (una cicatriz, los músculos por hacer ejercicio) es adquirido y no se transmite.
Las aportaciones de Mendel: reglas de la herencia
Gregor Johann Mendel, un monje que trabajó en la década de 1860, estudió los guisantes de huerta. Fue una elección inteligente: crecen rápido, dan muchas semillas, pueden autopolinizarse o polinizarse a mano con otra planta, y tienen rasgos contrastantes muy claros (alto/bajo, semilla lisa/rugosa, semilla amarilla/verde, flor violeta/blanca).
Él llamó factores a las unidades ocultas; hoy las llamamos genes. Las distintas formas de un gen son los alelos (T y t). Una planta con dos alelos iguales (TT o tt) es de línea pura / homocigota; con dos alelos distintos (Tt) es híbrida / heterocigota.
Rasgos dominantes y recesivos
El rasgo que se ve en el híbrido es el dominante (alto, T). El rasgo que queda oculto es el recesivo (bajo, t). Un rasgo recesivo solo aparece cuando las dos copias son recesivas (tt). La composición genética (TT, Tt, tt) es el genotipo; lo que se ve (alto o bajo) es el fenotipo.
Cruce monohíbrido: un rasgo, 3:1
Padres (P): alto puro TT × bajo puro tt. Gametos: T y t. F1: todos Tt, todos altos. Autopoliniza la F1 (Tt × Tt): cada lado da gametos T y t.
| T | t | |
|---|---|---|
| T | TT | Tt |
| t | Tt | tt |
Proporción de fenotipos en F2: 3 altas : 1 baja. Proporción de genotipos: 1 TT : 2 Tt : 1 tt. El rasgo bajo desapareció en F1 pero reapareció en F2, lo que prueba que el factor nunca se perdió ni se mezcló. Esta es la ley de la dominancia y la ley de la segregación: las dos copias se separan cuando se forman los gametos.
Cruce dihíbrido: dos rasgos, 9:3:3:1
Padres: lisa amarilla (RRYY) × rugosa verde (rryy). F1: todas RrYy, lisas y amarillas (liso y amarillo son dominantes). F1 × F1: cada planta fabrica cuatro tipos de gametos (RY, Ry, rY, ry), así que el cuadro de Punnett tiene 4 × 4 = 16 casillas.
F2: 9 lisas amarillas : 3 lisas verdes : 3 rugosas amarillas : 1 rugosa verde. Aparecen dos mezclas totalmente nuevas (lisa verde y rugosa amarilla), así que la forma y el color de la semilla se transmiten de forma independiente: es la ley de la distribución independiente. Comprobación: cada rasgo por separado sigue dando 12:4 = 3:1.
¿Cómo se expresan los rasgos? Genes, ADN y proteínas
Dentro del núcleo, el ADN está empaquetado en cromosomas. Un gen es un tramo de ADN que guarda las instrucciones para fabricar una proteína. Las proteínas hacen el trabajo que construye un rasgo.
Ejemplo: la altura de una planta depende de una hormona de crecimiento. Un gen fabrica una enzima (una proteína) que produce esa hormona. Si la copia del gen funciona bien, hay mucha enzima, mucha hormona y la planta crece alta. Si la copia es menos eficiente, hay menos hormona y la planta queda baja. Así: gen → proteína (enzima) → hormona → rasgo.
Cada célula del cuerpo tiene dos copias de cada cromosoma, una de cada progenitor. Los gametos tienen solo un juego, así que al unirse óvulo y espermatozoide se restablece la pareja y el número de cromosomas se mantiene igual generación tras generación.
Enfoque para el examen
- 1 punto: define dominante/recesivo, genotipo/fenotipo; proporciones de F2.
- 3 puntos: dibuja un cruce monohíbrido con un cuadro de Punnett; demuestra que los rasgos se heredan de forma independiente.
- 5 puntos: cruce dihíbrido con proporción y conclusión; cómo los genes controlan los rasgos.
La determinación del sexo también forma parte de este capítulo: mira Determinación del sexo en humanos.
Fórmulas y definiciones clave
- Gen: un tramo de ADN que codifica una proteína
- Alelo: una forma de un gen (T o t)
- Genotipo: composición genética (TT, Tt, tt); Fenotipo: lo que se ve (alto/bajo)
- Homocigoto: TT o tt; Heterocigoto (híbrido): Tt
- F2 monohíbrido: fenotipo 3 : 1, genotipo 1 : 2 : 1
- F2 dihíbrido: 9 : 3 : 3 : 1 (16 combinaciones)
- Número de tipos de gametos = 2^n (n = número de pares de genes híbridos)
Ejemplos resueltos
1. Un guisante puro de flor violeta (VV) se cruza con un guisante puro de flor blanca (vv). ¿Cómo será la F1?
Gametos: V de un progenitor, v del otro. F1 = Vv. El violeta es dominante, así que todas las plantas F1 tienen flores violetas.
2. Se cruzan dos plantas de guisante Tt y se siembran 400 semillas. ¿Aproximadamente cuántas serán bajas?
Cuadro de Punnett: TT, Tt, Tt, tt. Baja = tt = 1 de cada 4. 400 × 1/4 = 100 plantas bajas (y 300 altas).
3. Una planta alta de genotipo desconocido se cruza con una baja (tt). La mitad de los hijos son bajos. ¿Cuál era el genotipo del progenitor alto?
Los hijos bajos son tt, así que cada uno recibió una t del progenitor alto. El progenitor alto debe ser Tt. (Si fuera TT, todos los hijos serían Tt, altos.) Esto se llama cruce de prueba.
4. En un cruce dihíbrido RrYy × RrYy se producen 160 semillas. ¿Cuántas se espera que sean rugosas y verdes?
Rugosa verde = rryy = 1 de cada 16. 160 × 1/16 = 10 semillas.
5. Explica por qué el rasgo bajo desaparece en F1 pero reaparece en F2.
F1 es Tt. T es dominante y oculta a t, así que todas parecen altas. En F2, dos plantas Tt pueden dar cada una un gameto t, y 1 de cada 4 hijos recibe t + t = tt, que es baja. El factor t estaba escondido, nunca se perdió.
Errores comunes
- Confundir genotipo y fenotipo: Tt es un genotipo; 'alto' es el fenotipo.
- Pensar que el rasgo recesivo es más débil o más raro. Recesivo solo significa que queda oculto cuando hay una copia dominante.
- Escribir gametos con dos letras en un cruce monohíbrido. Un gameto lleva una sola copia: T o t, no Tt.
- Decir 1:2:1 como proporción de fenotipos. 1:2:1 es la proporción de genotipos; la de fenotipos es 3:1.