La herencia genética ha a cautivado el interés del hombre a lo largo del tiempo. ¿Porqué los hijos se parecen a sus padres o a sus abuelos? ¿Dónde se almacena la información hereditaria? ¿Cuáles son los mecanismos por los que se transmiten características, una el color de los ojos, de la piel, o del pelo?

Las respuestas a estas y a otras preguntas son el resultado del esfuerzo de hombres y mujeres que, motivados por el deseo de investigar dieron los primeros pasos para descifrar un asombroso código molecular que controle cada una de las estructuras y funciones de los seis vivos.

Clonación

Un profundo escalofrío recorre en estos tiempos la inteligencia y la sensibilidad del mundo. ¿Los humanos jugando a ser dioses?

La clonada oveja Dolly, nos estremece no sólo porque implica una revolución de la naturaleza y de la vida sino porque abre un abismo insondable hacia el futuro. ¿Estaremos a las puertas de la clonación humana?

Después de la revelación del laboratorio escocés de su perturbador experimento, se han oído coros de llamados al orden, de reglamentaciones, de leyes y un sinfín de opiniones expresadas desde distintos sectores y países de la tierra.

Autoridades estatales, médicos, líderes religiosos y sociales, instituciones diversas, han levantado voces de alerta y manifestado mayoritariamente su rechazo a la clonación humana.

El Vaticano pidió a los gobiernos del mundo que elaboren leyes que la prohiban ya que deshumanizar al hombre es contribuir a su propia clonación. El rabino presidente de la Comisión de Bioética de la Unión de Congregaciones Judías Norteamericanas admitió, al pronunciarse sobre las nuevas tecnologías de clonación, que "es difícil pensar en algo más cercano al mecanismo bíblico de la creación del hombre, hecho por Dios "a su imagen y semejanza".

Llama la atención, sin embargo, lo expresado por un guía espiritual de musulmanes chitas, Mohammad Hussein Falallah: "La clonación no es un sacrilegio. Los hombres no han establecido nuevas reglas, sólo han descubierto nuevas leyes de funcionamiento del organismo, como habían descubierto las leyes de la fecundación in vitro y del injerto de órganos...Si han hecho esos descubrimientos es porque Dios lo ha permitido".

La clonación es la "fabricación" artificial de un ser (o de un individuo?) sin necesidad de fecundación, obtenida implantando en el óvulo una célula viva provista por el código genético DNA del ser clonado.

Pero la oveja Dolly sólo reveló uno de los tantos secretos de la ingeniería genética. ¿Cuántos nuevos descubrimientos ya se han hecho o están a punto de hacerse?

La Organización Mundial de la Salud, OMS, declaró la clonación humana éticamente inaceptable, aunque agrega que "no debe llevar a una prohibición indiscriminada de todas las formas de clonación y de investigación".

Algunos piensan que no sólo debe ser prohibida la clonación humana en todo el planeta sino también los experimentos científicos concernientes a la clonación, porque si se sigue adelante por este camino es absurdo pensar que pudiera detenerse. La procreación dejará de ser un hecho privado y se transformará en un hecho confiado al mercado, a las instituciones y a las reglas de quienes las presiden.

Científicos, por su parte, se preguntan: ¿las formas evolutivas desarrolladas hasta ahora por nuestra especie, deben ser necesariamente las únicas, las mejores, un paradigma adquirido para la eternidad? La naturaleza no tiene modelos eternos, vive transformándose. No es lógico creer que un determinado modelo evolutivo no pueda ser cambiado. Durante millones de años creímos que las condiciones biológicas de nuestra existencia no era posible intervenirlas.

Los verdaderos poderes del mundo de hoy están en quienes manejan las nuevas tecnologías y estas nuevas "leyes" de la vida. Habrán constituciones, leyes, dogmas, acuerdos internacionales que prohibirán estos experimentos, pero puede ser demasiado tarde.

El siglo XXI ya está aquí. Son infinitas las preguntas que surgen y tantas las que por ahora no tendrán respuesta. Sucesos como estos hacen necesario debates profundos que apelan a la ciencia, el derecho, la política y la ética.

Desde la época de Aristóteles, el cual hombres han sentido curiosidad de saber por qué los hijos son parecidos a los padres y a los abuelos. También se ha preguntado por qué una planta que produce frutos pequeños origina otra planta que produce frutos similares. Estas interrogantes marcaron el inicio del conocimiento sobre la herencia y de la ciencia que, más tarde, sería conocida como la Genética.

La genética nace como una rama de la biología a partir de los primeros experimentos en cruzamientos de plantas realizados por un monje agustino llamado Gregor Mendel, entre los años 1854 y 1868.

Con anterioridad a los trabajos de Mendel, aparecieron algunas explicaciones en torno a los mecanismos de la herencia biológica. Estas explicaciones se conocen como postulados Premendelianos de la herencia.

Todas las explicaciones en torno a los mecanismos de la herencia biológica hechos son anterioridad a Mendel resultaron aproximaciones a la verdad, sin pasar del terreno de las suposiciones, ya que carecía de la rigurosidad que debe acompañar a un planteamiento científico. Pero fueron un aporte porque permitieron hilar una secuencia lógica de pensamientos que condujeron finalmente a la elaboración de principios y pensamientos en torno a la herencia biológica; luego de una posible explicación, esta era sometida a verificación por los científicos de la época para determinar su grado de veracidad. Así, surgen teorías tales como: el preformismo, la epigénesis, la pangénesis, la herencia de los caracteres adquiridos y el plasma germinal.

Preformismo. Surge en 1694 y es producto de un, observador con una imaginación muy viva y un microscopio defectuoso. Postulaba que en el interior del espermatozoide existía un pequeño hombrecito preformado al que se le llamó homúnculo, el cual luego de la fecundación sólo debía crecer.

Otro grupo de científicos de la época que se hacían llamar ovistas sostenían que el homúnculo, se encontraba en el interior del óvulo, el cual le aportaba todo los nutrientes para su desarrollo posterior. Este pensamiento fue recogido por Swammerdam y Bonet, quienes postularon que en el óvulo estaba encapsulada toda la información de la descendencia de la mujer, una dentro de otra, al igual que una caja dentro de otra caja.

Está teoría fue aceptada incluso por filósofos de la época quienes añadieron que dios lo había preformado desde el comienzo de las cosas.

Con el avance y perfeccionamiento de los microscopios se comprobó que lo que parecía un hombrecito es hoy lo que se denomina acrosoma, o sea, una estructura que contiene enzimas, las cuales facilitan la fecundación.

El preformismo dio paso a una nueva teoría: la epigénesis.

b. epigénesis. las, observaciones realizadas por c. f. Wolff (1733-1794) y K. E von Baer (1792 – 1876), mostraban que en el interior de óvulo y del espermatozoide existía sólo un fluido, lo que les permitió postular que después de la fecundación debía ocurrir una serie de transformaciones, de las cuales se formaban los órganos y el embrión.

Von Baer Fue el primero en observar un embrión de perro y en descubrir el desarrollo embrionario de un pollo, con lo cual llegó a postular que luego de la fecundación, el nuevo ya posee una organización compleja, que sólo experimenta reordenamientos y que éstos conducen a la formación de un embrión y luego de un feto.

c. Pangénesis. Está hipótesis fue postulado inicialmente por Aristóteles y muchos siglos más tarde, adoptada por Charles Darwin como una herramienta que le permitiría explicar las similitudes entre padres e hijos y el proceso de la evolución, por medio de la selección natural.

Darwin sabía que los postulados preformistas eran falsos, y trató de explicar la similitud que los padres tienen con sus hijos por medio de una simple especulación que no se basaba en ningún hecho científico, razón por la cual la llamó "hipótesis provisional de la pangénesis". Esta hipótesis sostenía cada órgano y estructura del cuerpo producía pequeños rudimentos o gémmulas de ambos progenitores, lo que explicaría la similitud que existe entre padres e hijos.

Posteriormente experimentos realizados por otros científicos, invalidaron a hipótesis provisional de la pangénesis poco tiempo después de haber sido postulada por Darwin. Estos científicos realizaron transfusiones de sangre entre conejos blancos y negros. Si la hipótesis de la pangénesis era verdad que era, entonces los conejos que nacieran debían ser manchados negro con blanco. Sin embargo, lo que realmente ocurrió fue que nacieron conejos de un solo color: negros, grises, o blancos. Estos resultados permitirán sostener que la hipótesis de la pangénesis era falsa.

Aun cuando se demostró que las hipótesis de la pangénesis era falsa, algunos científicos la adoptaron como parte de la teoría de la herencia de los caracteres adquiridos.

4. Herencia de los caracteres adquiridos. Esta teoría fue postulada por el biólogo francés Jean B. Lamark, y se basa en dos hechos importantes:

• el uso constante de un músculo provoca un mayor desarrollo del mismo, así como la práctica de una cierta actividad refuerza el órgano o estructura que la realiza.
• Existe una tendencia a que los hijos se parezcan a sus padres.

A partir de estos dos hechos es fácil pensar que los cambios ocasionados por el ambiente en el organismo o los caracteres adquiridos, se heredan de padres a hijos, incluso si el ambiente no es el mismo que provocó el cambio en los progenitores.

Este biólogo fue el primero en postular una teoría seria sobre la evolución que se conoció como Lamarckismo. Según esta teoría, el cuello de las jirafas se iba alargando a través de las generaciones debido a que trataban de coger las hojas de los árboles que se encontraban más altas. Este alargamiento del cuello, ( Carácter adquirido) se transmitía a las generaciones siguientes.

e. Plasma Germinal Esta teoría fue postulado por August Weisman, quien puso en duda la teoría de tenencia de los caracteres adquiridos.

Este biólogo llama plasma germinal o germinoplasma a las células sexuales o gametos y somatoplasma, al resto de las células del cuerpo o a las células del embrión que originará cada sistema del organismo.

Los cambios que sufra el germinoplasma son estables, en tanto que los cambios experimentados por el somatoplasma no.

Contesta teoría, Weisman demostró que el plasma germinal se perpetúa así mismo y que a la vez origina el cuerpo del organismo. Según este postulado, el plasma germinal sería el Vehículo que utiliza el somatoplasma para pasar de una generación a otra.

La genética maneja hoy conceptos relativos a la herencia que se deben al aporte de las investigaciones realizadas por Gregor Mendel. Sin embargo, en el desarrollo de los principios básicos de la ley de la herencia han contribuido otros muchos científicos que generalizaron y ampliaron los planteamientos mendelianos a un gran número de organismos vivos.

Este biólogo nace en 1822 en el pueblo de Heinzendorf, una localidad a austríaca que luego formó parte de la ex Checoslovaquia. Sus padres, agricultores, lo acercaron desde pequeño al trabajo con siembras y cultivos.

En 1843, a la edad de 21 años, ingresa al monasterio agustino de Santo Tomás de Brunn en Austria. En dicho monasterio existía un estatuto particular según lo cual los monjes debían enseñar ciencias en los establecimientos de enseñanza superior de la ciudad. Por este motivo, la mayor parte de los monjes realizaban experimentos científicos.

Como parte de su formación en ciencias, Mendel fue enviado a estudiar a la universidad de Vienna, donde tuvo eminentes profesores, entre los cuales se destaca el físico Doppler. Sus estudios en matemática y ciencias naturales se extendieron dos años, entre 1851 y 1853.

A su regreso al monasterio, en 1854, inicia una serie de trabajos en plantas. Quería llegar a conocer los principios que regían la transmisión de características de este los progenitores a sus descendientes. Estudió una gran variedad de plantas ornamentales y de árboles frutales en el monasterio; pero sus trabajos más importantes para la genética actual los guiso con la planta de arveja común (Pisum Sativum).

Realizó sus estudios en un jardín de 7 m de ancho y 35 m de largo. Cultivó alrededor de 27.000 plantas de 34 variedades distintas, examinó 12.000 descendientes Obtenidos de cuyos cruzamientos dirigidos y conservó unas 300.000 semillas.

En1865 Mendel término su trabajo y se dispuso acrecentar los resultados de sus investigaciones en la Sociedad de historia natural de Brunn, entre los días 8 de febrero y 8 de marzo. Sin embargo, sus conclusiones despertaron la curiosidad entre la escasa concurrencia formada principalmente por astrónomos, botánicos y matemáticos.

El resumen de la conferencia dictada por Mendel se publicó en 1866, en los anales de la sociedad de historia natural de Brunn. Los ejemplares de la revista fueron enviados a Londres, Berlín, Viena y Estados Unidos.

Dos años más tarde Mendel debía asumir obligaciones que involucraban un cargo superior dentro de la Iglesia, por lo que debió abandonar sus investigaciones. En los Cruzamientos realizados por Mendel se aplica toda una simbología que permite entender la transmisión de características desde los progenitores a los descendientes y se sienta las bases para la definición de conceptos clave en la genética clásica.

Aunque los resultados obtenidos por este gran biólogo no despertaron el interés de los científicos de su época; sólo treinta años más tarde, en 1900 otros biólogos de distintos países, redescubrieron en forma independiente los principios mendelianos de la herencia biológica.

Mendel ideó una simbología que le permitió representar y entender los mecanismos que hacen posible la transmisión de las características hereditarias padres a hijos. Los rasgos estudiados por Mendel tenían siempre dos posibles expresiones fácilmente distinguibles, por ejemplo: el tamaño de la planta era alto, ajo la textura de las semillas era lisa o rugosa, además, una de las alternativas de expresión dominaba siempre a la otra. También usaba dos letras para representar los "factores" que controla cada característica estudiada. En el tamaño de la planta, "A" representa el gen para tallo alto y "a" el gen que produce un caso enano. La característica dominante se denota siempre con letra mayúscula: la recesiva con la misma letra pero minúscula.

La genética actual, a partir del trabajo de Mendel, ha desarrollado algunos conceptos que son clave para entender los mecanismos de la herencia: Fenotipo, genes alelos y genotipo.

• Fenotipo . Es la apariencia de un organismo, todo lo que podemos observar y que es la expresión de la información genética. Por ejemplo, el color de cabello, de la piel modelos ojos: la textura y color de la ceniza el tamaño de descanso de ubicación de las flores de la forma de las hojas y muchos otras.
• Genes Alelos. Son segmentos específicos del DNA que determinan una característica hereditaria. Cada gen se ubica en uno de los cromosomas que forman el par homólogo, lo que permite su separación en diferentes gametos durante la meiosis. En los estudios de Mendel los factores "A" y "a" son alelos por que ambos codifican para la misma característica (tamaño en la planta), aunque con expresiones distintas: alta y enana, respectivamente. Además, cada gen se ubica en un cromosoma de par homólogo, y han a la misma altura, en un lugar en que se conoce, locus.
• Genotipo. Es la constitución genética de un ser vivo que determina su fenotipo. El Genotipo No es observable directamente, aunque sí se puede inferir a partir del análisis de las proporciones fenotípicas. Cuando un organismo tiene genes alelos iguales, se dice de el genotipo es homocigoto (homo = igual). Existen dos tipos de homocigotos : dominantes y recesivos. El primero tiene sólo genes alelos dominantes (AA);el segundo lleva sólo genes alelos recesivos (aa).Cuando el individuo porta genes alelos distintos (Aa),se dice que su genotipo es heterocigoto.

En la época de Mendel, los cruzamientos dirigidos eran una práctica usual para estudiar la herencia. Muchos investigadores no lograron llegar a las mismas conclusiones que Mendel, ya que no utilizaron ni el material idóneo ni la metodología apropiada.

Mendel trabajó con la arveja de jardín (Pisum Sativum), una leguminosas que tiene muchas ventajas en los estudios genéticos: produce varias generaciones por año, su estructura floral permite la autofecundación, es lo suficientemente simple como para permitir su manipulación y presenta rasgos claramente de observables.

En sus trabajos, Mendel centró su atención en un solo rasgo cada vez, y no en todas las características de la planta, como hicieron otros genistas de su época. Además, seleccionó siete características de la planta de arveja que se distinguían fácilmente.

Otro aspecto importante en el trabajo de Mendel es que utilizó líneas puras: obtuvo plantas de arveja con una característica que le interesaba a estudiar, por ejemplo, el tamaño del tallo, que puede ser alto o bajo, y las cultivo durante dos años hasta asegurarse de que todos los descendientes tenía la característica analizada.

Luego cruzó dos variedades puras de Arveja para la característica elegida, plantas de tallo alto con plantas de tallo enano y canalizó a la descendencia. Las plantas obtenidas corresponden a lo que Mendel denominó primera generación filial o F₁.

Los cruzamientos dirigidos a obtener una característica se denominaron cruzamientos monohíbridos o simplemente monohibridismo y los individuos de la primera generación se denominan híbridos mendelianos, porque son producto del cruzamiento de dos líneas puras.

Durante los primeros cruzamientos con variedades puras, Mendel se dio cuenta que en la primera generación los híbridos presentaban siempre una sola de las características de sus progenitores; al parecer, la otra no se expresaba

Mendel llamó carácter dominante al rasgo expresado en todos los híbridos de la F₁ y carácter recesivo al que no se manifiesta en la F₁.

Luego permitió que las plantas de F₁ se autofecundaran y analizó la descendencia de la segunda generación filial o F₂, con los siguientes resultados: el 75% de los descendientes presentaron el carácter dominante (tallo alto) y el 25%, el carácter recesivo (tallo enano), lo que corresponde a apura proporción fenotípica de 3:1 en relación a dominantes y recesivos.

Mendel interpretó los resultados de la siguiente manera: si en los cruzamientos de dos líneas puras, en la F₁, aparte de ese solo una de las dos características, se podría inferir que un progenitor transmitió un factor a la descendencia a través de los gametos. Esto explicaría por qué los híbridos se parecían a un solo progenitor.

Sin embargo, cuando se autofecundan los individuos de F₁, aparecen en la F₂ las dos características en una proporción 3:1 de lo que se puede deducir que el carácter recesivo también se transmite a la descendencia a través de los gametos, y que durante esta transmisión no hay mezclas.

El análisis de estos resultados permitieron a Mendel postular el principio de la segregación: "al cruzarse entre sí los híbridos contenidos en la primera generación, los caracteres antagónicos que poseen se separan y se reparten sin mezclarse entre los distintos gametos, apareciendo luego en la descendencia".

Luego de analizar cada característica por separado, Mendel cruzamientos que consideraban la herencia de dos características simultáneamente o dihibridismo. Los individuos que se obtienen al cruzar líneas puras para dos características se denominan dihíbridos.

Estos cruzamientos tenía como finalidad determinar si una característica interfería que en la manifestación de otra característica: por ejemplo, ¿la herencia de semillas lisas o rugosas se ve afectada por la herencia del tamaño del tallo de la planta?

Para comprobarlo se cruzaron plantas que producía en semillas lisas y de color amarillo con otras que producían semillas rugosas y verdes. En la F₁ que los descendientes producían semillas lisas y amarillas; es decir, en la F₁ igual que en el monohibridismo, solo aparecen los caracteres dominantes. los recibos permanecen enmascarados.

Los individuos de F₁ se autofecundaron y se obtuvo la F₂. De un total de 566 individuos obtenidos en la segunda generación,315 de ellos producían semillas lisas y amarillas,101 tuvieron semillas lisas y verdes,108 dieron semillas rugosas amarillas, y solamente 32 fueron de semillas rugosas y verdes. Al expresar en proporciones estos resultados, se obtiene lo siguiente: 9 : 3 : 3 : 1.

Esta proporción se obtiene sólo si no existen interferencias de ningún tipo en la transmisión de los factores que controlan cada característica observable o fenotípica. En cambio, sí que el factor que ocasiona semillas lisas sea transmitiera junto con el factor que determina el color amarillo, o de igual manera, con el factor que produce se semillas rugosas y que determina el color verde, se deberían obtener en la descendencia proporciones cercanas a 3 : 1, lo que significa que el 75% de las plantas producirán semillas lisas y amarillas y el 25% restante serán plantas que produzcan semillas rugosas y verdes. Estas proporciones no se observaron en ninguno de los experimentos realizados por Mendel.

Basado en sus resultados este biólogo deduce que los factores hereditarios antagónicos mantienen su independencia a través de las generaciones, distribuyendo se al azar en los descendientes.

Esta conclusión se conoce como segunda ley de Mendel e involucra dos aspectos clave: primero, nada determina que los dos factores, dominantes o recesivos, se el transmitan juntos a la descendencia; segundo, la combinación de ellos en los individuos F₂ es al azar.

Mendel, también logró descifrar lo que sus experimentos le decían, gracias a que aplicó las reglas estadísticas en sus estudios. Calculó porcentajes y proporciones que le permitieron, comparar resultados y plantear finalmente dos importantes leyes de la Genética clásica.

En la actualidad se sabe que esta segunda en ley, también llamada ley de la transmisión independiente, no es universal, es decir, no se cumple en todos los organismos y para que ocurra deben darse dos condiciones:

• los factores mendelianos (los genes) se encuentran en cromosomas distintos.
• Si se encuentran en que en el mismo cromosoma, deben estar separados por una distancia suficiente para que durante la meiosis se separen en el entrecruzamiento.

Los cruzamientos dihíbridos consideran dos características simultáneamente. Mendel sabía, a partir de sus estudios monohíbridos, que cada característica estaba controlada por dos factores. Por esta razón, en cruzamientos dihíbridos el genotipo de cada planta considera cuatro factores o dos pares de genes alelos.

Mendel cruzó plantas de semillas lisas y amarillas (homocigoto dominante) con otras que producían semillas rugosas y verdes (homocigoto recesivo). El esquema siguiente resume el cruzamiento y los resultados obtenidos.

A partir de estos resultados y de otros cruzamientos dihíbridos, Mendel llegó a deducir que los cuatro factores que determinan dos características, se distribuye en los gametos de manera independiente.

Si pensamos en la gran cantidad de genes que determinan las características hereditarias de los seres vivos y en el número de cromosomas que hay en cada una de sus células, nos daremos cuenta que hay más genes que cromosomas.

En la especie humana se estima que existen unos 100.000 genes que se encuentran ubicados en cuarenta y seis cromosomas. Frente a esto surge una pregunta: ¿Cómo se distribuyen tantos genes en tan pocos cromosomas?

La respuesta es clara: cada cromosoma porta más de un gen, formando los llamados grupos de ligamiento que se transmiten juntos durante la formación de los gametos.

Estos grupos no cumplen la segunda ley de Mendel: no hay transmisión independiente de factores mendelianos o genes.

Las primeras evidencias de grupos de ligamiento fueron aportadas en 1906 por Bateson y Punnet. , quienes estudiaron la herencia de dos características en la planta de abejas. En este organismo, el color de las flores puede ser por pura o rojo, y la forma del grano de polen, alargada o Redonda.

Estos investigadores hicieron un cruzamiento entre plantas dihíbridas de flores color púrpura y grano de polen alargado, con plantas de flores rojas y de grano de polen redondo. Si se cumple la segunda ley de Mendel, en la descendencia deberían aparecer cuatro fenotipos: plantas con flores purpúreas y grano de polen alargado, plantas con flores purpúreas y grano redondo, plantas de flores rojas y grano alargado, y plantas con flores rojas y grano redondo en una proporción de 9:3:3:1 respectivamente.

Sin embargo, esta predicción no se cumplió y al obtenerse los siguientes resultados se dieron gran cantidad de plantas con las características de ambos progenitores, y los otros dos fenotipos aparecieron en baja cantidad. Estos resultados permitieron inferir que los genes que controlan las dos características estudiadas se encontraban en el mismo cromosoma, ya que aparecían en mayor cantidad las formas parentales. Además, se puede deducir que los otros dos fenotipos son producto de entrecruzamiento entre los genes durante la formación de gametos.

En la mayoría de las especies reproducción sexual, el ligamiento no es completo: Los genes tienen la posibilidad de separarse a través del entrecruzamiento. Esto fue demostrado por primera vez por T. Morgan al trabajar cepas dihíbridas Drosophila Melanogaster.

En la mosca del vinagre, los genes normales o silvestres que determinan dos características se encuentran en el mismo cromosoma, se dice entonces, que están en acoplamiento y ser representan ++/ a b. Si en cada cromosoma homólogo hay un gen silvestre y un gen recesivo se dice que están en repulsión. Esta situación se representada por +a /+b.

El entrecruzamiento explica la separación de los genes dominantes que se encuentran en acoplamiento y la aparición de formas recombinantes. La intensidad de la recombinación dependerá de distancia a que se encuentran los genes dentro del mismo cromosoma. Si los genes están muy juntos se transmitirán ligados; si se encuentran muy separados, se transmitirán independientemente.

A partir de los resultados obtenidos por Morgan, los científicos se interesaron por saber cuál era el lugar exacto en el que se encontraban los genes dentro de los cromosomas.

A través de la elaboración de los mapas genéticos se puede establecer la ubicación exacta de los genes en los cromosomas. Estos mapas tienen como objetivo representar gráficamente las distancias a las que se encuentran los genes en cada cromosoma.

En eucariontes la distancia entre los genes se puede determinar a través de cruzamientos experimentales, calculando el porcentaje de individuos que se originan como producto del entrecruzamiento en la meiosis, es decir, por el porcentaje de recombinantes. Así, las distancias entre los genes se expresan en porcentajes de recombinación.

Un valor de 1 % de recombinación o entrecruzamiento significa que los genes están ubicados a una distancia expresada en una unidad llamada centimorgan o una unidad de mapa del mismo cromosoma.

Un método común para elaborar mapas genéticos en eucariontes, es medir la frecuencia de recombinación entre tres pares de genes que intervengan en un solo cruzamiento. Este tipo de cruzamiento recibe el nombre de entrecruzamiento de tres puntos.

En un cruzamiento de tres puntos, los genes pueden sufrir más de un entrecruzamiento por la posición que tienen en el cromosoma.

Como regla general, cuando participan tres pares de genes se deberían producir ocho recombinaciones, (2³ es igual ocho combinaciones). Si ocurre un solo entrecruzamiento, se origina un simple recombinante; si hay dos entrecruzamiento, se denomina un doble entrecruzamiento y de esta forma se separa al gen que se encuentra en el medio.

Sea ha observado que la frecuencia de dobles entrecruzamientos es baja, porque resulta muy difícil separar al gen que se encuentra en el medio de los otros dos genes. Por esta razón, los dobles entrecruzamientos se producen en menor proporción que la esperada.

Muller designa como coeficiente de coincidencia (C) a la relación existente entre la frecuencia observada y la frecuencia esperada de dobles recombinantes. Se calcula con la siguiente fórmula:

frecuencia de entrecruzamientos observados

C =

frecuencia de entrecruzamientos esperados

Al de la ocurrencia de un doble entrecruzamiento interfiere en la producción de otros dobles entrecruzamientos en un lugar muy cercano, lo que se denomina interferencia (I). Debido a que se trata de frecuencias, el valor máximo que puede tener es la unidad (1).

La coincidencia y la interferencia son fenómenos complementarios, lo que se expresa en la siguiente ecuación:

C + I = 1

Si se desea calcular la interferencia, se despeja de la fórmula y se obtiene:

I = 1 – C

El sueño de muchos genistas ha sido conocer a la secuencia de nucleótidos del DNA y diseñar mapas que permitan ubicar los genes en los cromosomas. Esto con la esperanza de identificar la ubicación de genes defectuosos en los cromosomas y poder aplicar terapias que apunten a reemplazarlos o modificarlos. Esta tarea determinó el comienzo de un gran trabajo llamado proyecto genoma humano, en el cual fueron involucrados científicos de todo el mundo.

Es importante considerar que esta metodología de trabajo nos permite estudiar las bases moleculares de determinan la esencia de un ser humano, de manera que los cambios y alteraciones que se produzcan en el DNA se transmitirán a las generaciones futuras. Por esta razón, es imprescindible que las investigaciones acerca del material hereditario se realicen en un marco de estrictas normas éticas y morales, y respeto a los planteamientos de la iglesia, porque existe la posibilidad de causar un daño que sería mayor a los beneficios obtenidos.

En el inicio del siglo XX, y como resultado del descubrimiento de que algunos mecanismos que explicaban la continuidad de la vida, surge una nueva interrogante: con ¿Qué determina en un nuevo ser vivo que sea macho, o sea hembra?

Los primeros estudios asociaron el sexo de un individuo a la presencia de un par cromosómico específico que formaba parte del set completo. Las investigaciones posteriores establecieron que este par corresponde a los cromosomas sexuales. El resto de los cromosomas se conocen como autosomas o cromosomas somáticos y no se relacionan directamente con determinación del sexo.

En los machos de un gran número de especies, los dos miembros de los cromosomas sexuales son de diferente forma y se definen con las letras XY. En las hembras, los miembros del par homólogo son iguales y se denotan como XX. Cuando un organismo presenta el par sexual XY es heterogamético, ya que produce dos tipos de gametos: unos que portan sólo el cromosoma X y otros que llevan sólo el cromosoma Y.

Luego de identificados los cromosomas sexuales, los investigadores centraron sus esfuerzos en esclarecer el mecanismo por el cual este par homólogo determina el sexo de algunas especies.

Determinación del sexo en Drosophila melanogaster.

En esta especie, el macho tiene los cromosomas X e Y y la hembra de todos cromosomas X.

La presencia de cromosoma Y sólo determina fertilidad: el fenotipo sexual está controlado por el equilibrio entre el número de cromosomas X y el número de juegos de autosomas, lo que se expresa a través de la siguiente relación:

X

Fenotipo sexual = ------

Y

Cuando esta relación es igual a 1, el individuo es hembra; si el coeficiente es 0,5, es macho; cuando oscila entre 0,5 y 1, el individuo es de intersexo; si el valor es superior a 1 el individuo es una metahembra ; y cuando es inferior a 0,5, es metamacho. En estos dos últimos casos, los individuos son estériles.

Determinación del sexo en una especie humana.

Las mujeres poseen dos cromosomas X y los varones un cromosoma X y un cromosoma Y.

A diferencia de Drosophila melanogaster, el cromosoma Y en la especie humana determina masculinidad y es necesario para el desarrollo del fenotipo normal del hombre.

En la actualidad se ha descubierto la presencia de un gen en el cromosoma Y que inicia la determinación del sexo masculino y que recibe el nombre de "factor diferenciador del testículo" o "gen TDF".

Determinación del sexo en aves, mariposas y polillas.

En estas especies el macho es homogamético, (XX) y las hembras son heterogaméticas, (XY o XO). En el estudio de estos organismos se utiliza también el llamado sistema Abraxas, que señala al macho como ZZ y a la hembra como ZW o ZO.

Determinación del sexo en abejas y hormigas.

En estas doce especies, el mecanismo de determinación del sexo recibe el nombre de haplodiploidía, ya que los individuos diploides son hembras y los individuos haploides son machos. Los machos se desarrollan en óvulos no fecundados; las hembras lo hacen en óvulos fecundados.

Existen características determinadas por genes que se encuentran en cualquiera de los dos cromosomas sexuales: X o Y. Por esta razón, las proporciones que se obtienen en la descendencia, así como los mecanismos por los cuales se heredan, cambian respecto de los genes que encuentran en los cromosomas somáticos o no sexuales. Este tipo de herencia se denomina herencia ligada al sexo y ha sido estudiada ampliamente en varios organismos como la mosca del vinagre, (Drosophila melanogaster), y en el hombre.

El descubrimiento de los genes ligados al sexo en Drosophila melanogaster fue hecho por T. H. Morgan, en 1910.

La metodología experimental utilizada por este biólogo revela la rigurosidad científica y la capacidad interpretación de los resultados obtenidos que debe poseer un investigador. Durante sus investigaciones seleccionó y crió moscas de ojos rojos. De dentro de ésta cepa encontró una variedad con ojos blancos, las que aisló y crío hasta obtener una cepa pura para el color de ojos blancos, es decir, una cepa donde sólo existen genes para este color de ojos.

La forma clásica ante investigar cómo se hereda una característica, en este caso el color de ojos de las moscas, es hacer cruzamientos dirigidos y analizar el número y tipo descendientes.

En sus trabajos, Morgan realizó cruzamientos entre machos ojos blancos con hembras de ojos rojos. En la primera generación filial o F₁, todos los individuos de ambos sexos tenían ojos rojos Cuando las moscas de F₁ de ojos rojos se cruzan entre sí, el 25% de los descendientes de la generación filial o F₂ presenta ojos blancos y el 75% restante ojos rojos. Estos resultados permite inferir que la característica color de ojos esta controlada por dos genes alelos, en donde el gen determina el color rojo es dominante sobre el gen para el color blanco.

Si se analiza el sexo y color de ojos de los individuos de la F₂, se puede comprobar que todas las hembras son de ojos con coloración roja, en tanto que los machos, sólo la mitad es de ojos color rojo y la otra mitad, de color blanco.

Cuando se hace el crecimiento recíproco, es decir, cuando se cruzan machos de ojos rojos con hembras de ojos blancos, las proporciones en F₁ cambian: todas las hembras son de ojos rojos y todos los machos de ojos blancos. Al cruzar alguno de los machos de F₁ de ojos blancos con alguna de las hembras F₁ de ojos rojos, se obtiene la F₂. En esta generación, la mitad de las hembras es de ojos rojos y la mitad de ojos blancos. En los machos de esta generación la distribución del color de ojos es igual a la obtenida en las hembras.

Las moscas de ojos blancos tienen genes puros para ese carácter, ya que generan solamente descendencia con ojos blancos. En cambio, las moscas hembras de ojos rojos pueden tener genes para ojos rojos o blancos, ya que la descendencia obtenida de ellas presenta las dos características.

La gerencia ligada al sexo en la Drosophila melanogaster sigue una herencia cruzada, ya que las proporciones varían según el sexo del individuo que porta el gen. Así, los caracteres parecen alternarse o cruzarse de un sexo al otro al pasar de una generación a la siguiente. Este es el modo transición seguido por el cromosoma X, ya que sólo y las hijas reciben un cromosoma X del padre; la madre transmite un cromosoma X a los hijos e hijas en igual proporción. Esta distribución explica los resultados obtenidos por Morgan durante sus experimentos.

De la mosca del vinagre, denominada científicamente como Drosophila melanogaster, es una mosca pequeña y cosmopolita, es decir, está ampliamente distribuidas en diferentes lugares.

El desarrollo de esta tiene un período de embriogénesis y cuna sucesión de e estados de narvales que da lugar a la mosca adulta. El ciclo completo desde el huevo al adulto demora entre nueve y diez días, a 25º C y un 60% de humedad.

Estas moscas poseen características externas claramente observables. Una de ellas es el color de ojos. El color natural o Silvestre es rojo, pero hay una serie de variantes en esta característica hereditaria.

En 1910 Morgan estudió esta característica y observó que algunas moscas tenían ojos de color blanco. A través de sus investigaciones logró determinar qué ese rasgo estaba ligado al cromosoma X.

Le herencia ligada al sexo se debe a que los genes se ubican en cualquiera de los dos cromosomas sexuales: X o Y. En el hombre se distinguen rasgos hereditarios ligados al cromosoma X y rasgos ligados al cromosoma Y. Las proporciones obtenidas en la descendencia variarán si el gen en cuestión se ubica en uno o en otro cromosoma sexual.

Herencia de genes ligados al cromosoma X.

En el hombre se han definido más de doscientos rasgos cuyos genes se ubican en el cromosoma X. Algunos ejemplos de anomalías hereditarias son: atrofia óptica o degeneración del nervio óptico, glaucoma juvenil, estenosis mitral del corazón, discromatopsia,, hemofilia, y algunas formas de retardo mental.

Es una alteración en la percepción de los colores que consiste en la incapacidad de distinguir el rojo del verde. La perfección de los colores está a cargo de un grupo de células nerviosas ubicadas en la retina llamadas conos.

Existen tres clases de conos que contienen distintos pigmentos, de origen proteico, los cuales absorber la luz de distinto color. Hay conos que absorben la luz azul, la roja y a la verde. Los genes para los pigmentos que absorben la luz roja y verde se encuentran en el cromosoma X, por lo que su herencia está ligada al sexo del individuo. Los genes de los pigmentos que absorben la luz azul se encuentran en el cromosoma número siete, por lo que su .herencia es autosómica o no-ligada al sexo.

Un hombre incapaz de distinguir el rojo del verde, porta un gen recesivo alterado en el cromosoma X que transmitirá a sus hijas. Debido a que el gen es recesivo, las mujeres que llevan un cromosoma X con el gen alterado no presentan daltonismo pero son portadoras. Ellas lo transmitirán a la mitad de sus hijas que serán portadoras y a la mitad de sus hijos que serán daltónicos.

Es una enfermedad que se caracteriza por la incapacidad de la persona para coagular la sangre, lo que causa hemorragias frecuentes frente a cualquier herida..

A nivel molecular, la hemofilia es una alteración de las reacciones que conducen a formación de fibrina que, junto a los elementos figurado en de la sangre, forma un "tapón" en la herida. Durante estas reacciones interviene en factores proteicos que participan en la transformación de un precursor en otro. Los hemofílicos no fabrican el factor VIII y IX de la coagulación, con lo que la serie de reacciones no se completa ni sintetiza fibrina.

Dependiendo del factor proteico que le falta, la hemofilia puede ser tipo a o. La ausencia de estos factores se debe a la acción de un gen recesivo ligado al cromosoma X. El mecanismo de su herencia es similar al del daltonismo.

2. Herencia de genes ligados al cromosoma Y.

Existen otros genes ligados al cromosoma Y, por lo que se presentan exclusivamente en la viña masculina. Estos genes y los rasgos hereditarios que determinan se denominan holándricos.

Algunos ejemplos son los genes que controlan la pilosidad de las orejas, los antígenos de e histocompatibilidad y el factor de diferenciación testicular (TDF).

3. Variaciones de la herencia ligada al sexo.

Los cromosomas sexuales equis que si tienen distintas características: forma, tamaño y zonas de aparcamiento. Por el hecho de que se aparean durante la meiosis, se deduce que posean zonas homólogas. Los genes que se encuentran en estas regiones se denominan rasgos influidos por el sexo. Si la expresión del gen es cero en un sexto se dice que es un rasgo limitado por el sexo.

Luego que los principios de la herencia fueron redescubiertos en el año mil novecientos, se realizaron diversos experimentos con el fin de probar su validez. Con estos estudios se comprobó que los genes que se encontraban en el mismo locus, en un par de cromosomas homólogos,, (genes alelos) o en locus distintos (genes no alelos) podrían influir en la herencia de un rasgo. Estas interacciones se denominan interacciones génicas y pueden ser de los tipos: alélicas y no alélicas.

Los genes alelos, es decir, aquellos que se encuentran en el mismo locus en los cromosomas homólogos, pueden interactuar de diversas maneras y generar distintos mecanismos de herencia con dominancia, recesividad, herencia intermedia, codominancia, y series alélicas.

1. Dominancia. Es un tipo de interacción alélica en dónde uno de los genes presente en alguno de los dos cromosomas homólogos, se expresa y, a la ves, enmascara al gen que se encuentra en el mismo locus del otro cromosoma homólogo. El gen que enmascara se llama gen dominante y el enmascarado gen recesivo. En los experimentos de Mendel, al cruzar dos líneas puras, los híbridos obtenidos expresaban uno de los rasgos de sus progenitores, que correspondía a la expresión del gen dominante.
2. Recesividad. Mendel siguió haciendo cruzamientos con líneas puras y observó que una de las características consideradas desaparecía en la F₁, o se veía enmascarada, para luego desaparecer en un 25% de la descendencia de F₂. En este caso se dice que tanto la característica heredada como el factor o gen que controla son recesivos.
3. Herencia intermedia. Experimentos posteriores realizados en la planta Mirabilis Jalapa, o "don Diego de noche", dieron resultados diferentes a los obtenidos por Mendel. Al cruzar una planta de la línea pura, que produce flores rojas, con una planta de línea pura que produce flores blancas, se obtiene en la primera generación plantas, flores rosadas, es decir, un rasgo intermedio al de los dos progenitores puros. Cuando las plantas de flores rosadas se cruzan entre sí, la F₂ resultante produce 25% de plantas de flores rojas, 50% de flores rosadas y 25% de flores blancas, con lo que se obtiene una proporción del color de las flores o frenó típica de 1:2:1. Estos resultados se producen si uno de los miembros del par alelo para el color de las flores ejerce una dominancia incompleta sobre el otro miembro del par alelo. Otros rasgos con dominarse incompleta son la braquidactilia y la anemia falciforme.
4. Codominancia. Este tipo de interacción se dilucidó estudiando la herencia de los grupos sanguíneos en el hombre. En la especie humana se distinguen cuatro grupos sanguíneos: A, B, AB y O. cuando uno de los progenitores es del grupo A y el otro del grupo B, el hijo puede ser del grupo AB, ya que los genes que determinan los grupos sanguíneos A y B se expresan de igual manera en el nuevo individuo, lo que se conoce como codominancia.
5. Series alélicas. La mayoría de los genes alelos se pueden presentar en más de dos formas alternativas constituyendo las llamadas series alélicas. En ellas existen muchas variantes dentro del mismo par de genes, aunque un organismo diploide sólo puede presentar dos variantes de los genes que componen la serie alélica. Un ejemplo es el color del pelaje de los conejos, entre otros.

Las interacciones entre estos genes pueden darse en distintos niveles, distinguiéndose por ello fenómenos de epistasis, pleiotropía, genes modificadoras y elementos genéticos transponibles.

1. Epistasis. Es un tipo de interacción a nivel del producto de los genes no alelos. En una vía metabólica donde intervienen distintas enzimas, cada una de ellas transforma un sustrato en un producto, de