TEMA -1-: INTRODUCCIÓN.

Antes que nada debe quedar claro que siempre que hablemos de “INTERACCIÓN”, no sólo se supone que se suman los términos, sino que de verdad interactúan.

Debemos diferenciar entre:

• GENÉTICO: es cualquier capacidad que no sea adquirida. Por ejemplo, la capacidad de hablar.

• HEREDITARIO: es cualquier capacidad que tenga un patrón de transmisión muy concreto.

Pero heredar un gen no significa estar condenado a manifestar los rasgos que caracterizan ese gen. Esas características pueden ser modificadas por manipulación ambiental.

La genética se mueve a través de este esquema:

ESTIMULO! ORGANISMO ! RESPUESTA

Pero esto no es fijo ya que se puede modificar la forma en que recibimos los estímulos, así como la forma en que damos la respuesta. Esto puede lograrse por variables internas o externas que modifican el estado del organismo de un momento a otro.

Cómo es nuestra anatomía y nuestra fisiología depende en parte de factores genéticos, y se dice, en parte porque el aspecto de un gen no es inmutable, depende del ambiente en que se encuentre. Así pues, los factores genéticos junto con los epigenéticos (aquellos que influyen sobre los medios internos y externos) condicionan la anatomía y fisiología del organismo.

En genética se estudia lo que afecta al SN y al hormonal. Cuando hablamos de condicionantes genéticos de la conducta nos referimos a las características individuales así como a las comunes de una misma especie y, por tanto, hay que tener en cuenta nuestra historia evolutiva.

Estudiar la genética y evolución humana son importantes ya que el hombre tiene capacidad para controlar e influir en la procreación de otras especies así como en la suya propia. Pero cuando intervenimos sobre un organismo para “corregir” algún defecto genético, pagamos un precio por evitar que esos genes se transmitan a la siguiente generación, ya que el proceso tiene limitaciones.

Siempre se ha creído necesario conocer en qué medida los caracteres son genéticos o adquiridos. Históricamente ha existido una dicotomía entre los defensores de que la herencia tiene un papel preponderante en la determinación de la conducta y las que, por el contrario, defienden que la conducta es sobre todo producto del aprendizaje. A esto se le denomina “controversia herencia vs aprendizaje” (genetistas-ambientalistas).

Hoy por hoy se defiende una postura de interacción, de manera que globalmente se considera que la conducta es en parte genética y en parte aprendida en el ambiente. Pero eso no significa que sean simplemente factores sumables, sino que interactúan (un mismo gen en distintos ambientes y un mismo ambiente para diferentes genes)

Debemos distinguir entre:

• GENOTIPO: es la constitución genética de un individuo.

• FENOTIPO: es la manifestación externa y observable del genotipo.

Se puede tener un genotipo determinado y no llegar a manifestar su fenotipo debido a cambios en el ambiente.

Ej: una persona con diabetes en su genotipo puede no presentar los síntomas (fenotipo) si se le administra insulina (cambio en el ambiente).

Así mismo un mismo ambiente, puede tener distintos efectos según la constitución genética sobre la que actúe.

Ej: ambientes palúdicos (un mismo ambiente) hacen que sujetos normales genéticamente, enfermen de paludismo, pero sujetos anémicos falciformes (enfermedad genética; distintos genotipos) no llegan a coger el paludismo.

Por ello no podemos hablar de que hay genotipos y ambientes buenos o malos, porque dependen de la interacción de ambos.

A veces es posible cambiar los genes enfermos por otros sanos, y es a lo que se denomina “terapia génica”, con lo que se cambia el genotipo. Pero actualmente, lo más fácil y barato es tratar de corregir los fenotipos defectuosos debidos a constituciones genéticas no deseables, cambiando el ambiente. Para ello es necesario saber sin ambigüedad qué es lo que hace el gen, pero eso no es tan fácil ya que a veces es imposible saber el efecto primario metabólico de ese gen. Muchas veces se hacen manipulaciones ambientales basadas en la experiencia, pero a la larga no tienen ningún efecto.

Es decir que esa interacción genotipo-ambiente es altamente específica; lo que significa que para cambiar un gen se puede modificar el ambiente, pero sólo de una determinada manera y no de otra.

El problema es que cuando se cambia el fenotipo se mantienen esos genes enfermos y se transmiten de generación a generación. Es decir, lo que es deseable a nivel de individuo puede que no lo sea a nivel de población ya que puede tener consecuencias a nivel evolutivo.

Aún así, se hace necesario conocer qué son los genes, mediante qué mecanismos se transmiten de generación en generación y cómo interactúan con el ambiente. Así, a partir del conocimiento de las leyes o mecanismos de la herencia, se consigue un acuerdo que dice que todas las especies descendemos de un antecesor común; eso quiere decir que las Teorías Evolutivas Científicas deben esperar a que la genética alcance un mínimo grado de desarrollo.

La genética nace con los experimentos de Mendel con guisantes, donde establece una serie de normas de transmisión de los caracteres; pero en ese momento estas leyes de Mendel no son tenidas en cuenta ya que no se conoce nada sobre la división celular ni sobre otras muchas cosas necesarias para entender lo que Mendel explicaba. De modo que hasta que no aparece el microscopio y se pueden observar las células y su división, los hallazgos de Mendel no se admiten; en ese momento es cuando se plantea que en la división celular es donde pueden estar los factores hereditarios que Mendel descubrió.

Ese momento coincide también con la publicación de Darwin de sus observaciones sobre el origen de las especies, afirmando que el ambiente selecciona los genes que mejor se adapten y sobrevivan. Pero Darwin no sabe cómo se da esa variabilidad entre distintas especies, de modo de que las leyes de Mendel y los desarrollos en la genética acaban por apoyar las Tesis Darvinianas.

La diferencia principal general es que cuando hablamos en términos evolutivos hacemos referencia a poblaciones, sin hablar a nivel de individuo, tal y como lo hace la genética. En cualquier caso lo primero que hay que entender es cómo actúan los genes y en qué medida (es decir, cuánto depende un rasgo del ambiente y cuánto de los genes). Debemos saber si existe un continuo que va desde los rasgos hereditarios (genéticos) hasta los caracteres adquiridos (ambientales):

Rasgos hereditarios ------------------------------------------caracteres adquiridos

(Ej: grupo sanguíneo) (ej: idioma)

Lo ideal es que nosotros seamos capaces de fabricar o corregir los fenotipos de manera que sean lo más óptimos posible. Todos los genes se pueden manipular a nivel fenotípico pero hay algunas características que no se pueden manipular. En principio, y como norma, se puede modificar el efecto de cualquier gen, pero esto en cierta medida es engañoso, ya que si nos situamos a nivel de los rasgos hereditarios nos encontramos con características que dependen de un gen o de pocos genes, pero a nivel de los caracteres adquiridos, sabemos que éstos dependen generalmente de muchos genes. Así que, como la interacción gen-ambiente es muy específica, esto implica que a nivel de los rasgos hereditarios habrá muy pocos ambientes capaces de modificar el fenotipo, y a nivel de los caracteres adquiridos, habrá muchos ambientes capaces de modificar el fenotipo.

Así que, en principio, es más fácil modificar los fenotipos de los caracteres adquiridos que los de los heredados, pero, ¿esto es cierto?

Es verdad que los caracteres heredados dependen de un solo gen, lo que significa que tengo sólo un ambiente para hacer la modificación, por consiguiente parece difícil poder modificarlo. Pero si yo sé cuál es exactamente esa modificación, el cambio es drástico (muy grande) y muy efectivo. Por el contrario, los caracteres adquiridos dependen de muchos genes, por lo que hay muchos ambientes que pueden modificar el fenotipo, pero yo necesito saber cómo actúan todos y cada uno de los genes para poder hacer esa modificación en su efecto Así que si yo tengo un carácter que depende de 100 genes, por ejemplo, y sólo conozco el efecto de 8 de ellos, sólo podré modificar esos 8 y, por tanto, la manipulación será pequeña.

De modo que hay más opciones para actuar cuánto más cerca estemos de los caracteres adquiridos, pero las modificaciones serán más pequeñas que con los caracteres heredados.

Así surge el concepto de:

• NORMA DE REACCIÓN: que indica la relación existente entre el fenotipo (manifestación) correspondiente a una constitución genética determinada y las condiciones ambientales.

Pero hay un problema con ese término, y es que la relación de la que habla no es lineal y además sería imposible mezclar todos los tipos de genes con todos los tipos de ambientes para observar esa relación. Por ello es preferible utilizar el término:

• RANGO DE REACCIÓN: que incluye la idea de que no se han explorado todas las posibilidades.

Cuando se trabaja con caracteres hereditarios, puede verse que hay una cierta variabilidad para cada fenotipo, y por ello, en general, cuando hablamos de este tipo de caracteres (que dependen de un solo gen) las curvas que representan las normas de reacción de cada fenotipo se solapan. Pero si avanzamos a lo largo de la línea hereditario-adquirido, cada vez hay más curvas y es más fácil que se solapen y, al final (cuando dependen de muchos genes) hay una sola curva, es decir, hay una variación continua a nivel fenotípico y además se ajusta casi siempre a una curva normal.

De hecho, la forma de analizar unos y otros caracteres es completamente distinta y por ello se suele hablar de dos tipos de genética:

• GENÉTICA CUALITATIVA:se trabaja con caracteres de clase, de calidad; es decir, caracteres para los que yo puedo agrupar a los individuos en sólo unos cuantos tipos fenotípicos definidos claramente. Ej: RH+ Y RH-.

• GENÉTICA CUANTITATIVA: se trabaja con caracteres de grado; es decir, no hay clases fenotípicas claves e incluso muchas veces el fenotipo depende del instrumento de medida. Ej: altura.

Siempre que un gen se exprese, lo primero que va a ocurrir es que forma una proteína específica, pero luego su efecto fenotípico último es muy diferente dependiendo del lugar donde actúe.

De modo que nos encontramos con un problema, y es que cuando trabajo con características conductuales y quiero hacer una manipulación controlada, tengo que conocer cuáles son las proteínas implicadas cosa que es muy complicada.

El primer intento de abordar este problema lo realizó BASTOCK en los años 50. Lo que quería averiguar era dónde ejerce su acción primaria un gen que tiene efectos conductuales. Esta investigación surgió de la observación de la mosca drosophila (o mosca del vinagre) la cual se reproducía más frecuentemente de color amarillo en el laboratorio que en la naturaleza, donde lo hacía frecuentemente de color gris. Además observó que los individuos amarillos tenían la misma supervivencia que los grises. Así que se preguntó qué era lo que hacía que los amarillos aparecieran más en cautividad y por qué vivían lo mismo que los grises.

“MUTANTE”: es el fenotipo más escaso en una población. Las mutaciones pueden ser buenas, malas o neutras (la mayoría)

El que unos genes sean más frecuentes que otros en una determinada población, va a depender de cuál es el efecto del gen y además del tipo de reproducción (si el individuo muere, no hay descendencia; si se reproduce más o menos, dejará más o menos hijos.)

De modo que estaba claro que los individuos amarillos dejaban menos descendencia en la naturaleza que los grises, pero ¿por qué?

Para hallar la respuesta se comparan todo tipo de cruzamientos posibles y observan si cuando intervienen amarillos hay menos descendientes. Y se halló que esto no ocurría si la hembra era amarilla, ya que parecía más receptiva que la gris; pero si los machos eran amarillos, se apareaban menos veces, incluso en situaciones con la luz apagada.

Para conocer la razón, se estudió la conducta de estas moscas para aparearse, cuyo cortejo se define por la persecución del macho a la hembra en celo, y después, por el aleteo fuerte de las alas del macho para conquistarla. Y se observó que el macho yellow tardaba más en perseguir a la hembra y además la perseguía durante más tiempo, esto era debido a que el sonido de las alas de los amarillos es muy distinto al de los grises, además se cansaban antes y tenían que parar muy a menudo, lo cual indica que eran más débiles.

Si acudimos al esquema E-O-R, nos encontramos con un gen que tiene efectos a nivel de:

-Receptores (no reciben del mismo modo las señales de la hembra)

-Organismo o estructuras procesadoras de información (las hembras no se excitan igual: hormonas sexuales)

-Efectores (descansan más por tener menos fuerza muscular y por eso no tienen los mismos efectos)

“PLEIOTROPÍA”: se da cuando un gen tiene diferentes efectos y no uno sólo, como el gen yellow, que provocaba múltiples consecuencias.

De modo que los machos amarillos eran menos porque sus pautas de cortejo eran peores debido a que les faltaba una hormona que les permitiera apreciar con claridad a la hembra y por eso tardaban más en empezar el cortejo y, encima, era peor que la de los grises.

“HEREDABILIDAD”: cantidad de variación fenotípica de una población, atribuible a factores genéticos. Sólo hace referencia al concepto de población.

Los distintos fenotipos se pueden clasificar en:

La información que recibimos de nuestros padres depende del tipo de reproducción que tenga la especie; hay varios tipos:

TEMA -2-: GENÉTICA CUALITATIVA.

Mendel pretendía observar si los caracteres que los hijos heredaban de los padres, se transmitían según reglas fijas y para eso utilizó guisantes. Y se preguntarán, ¿por qué guisantes?, pues porque tienen una reproducción más rápida y, por lo tanto, pueden verse más generaciones en poco tiempo; además porque hay muchos tipos de guisantes y se pueden hacer muchas combinaciones; también los eligió porque en muy poco tiempo obtenía muchas generaciones con muchos descendientes cada una.

Empezó cogiendo ejemplares de plantas diferentes, que podían diferir hasta en siete aspectos; pero él sólo se fijaba en una cosa cada vez (x ej: mezclaba una planta amarilla con una verde y sólo se fijaba en el color). Comenzando con razas puras, como son amarilla con amarilla y verde con verde.

El guisante es una planta autógama, es decir, los gametos proceden siempre del mismo individuo (de la misma planta) (se reproducen de manera autógama).

Lo primero que hizo Mendel fue lo siguiente:

P: Amarillo x Verde ! progenitores

!

F1: Amarillo ! 1ª generación filial.

La primera mezcla que hizo salió toda con guisantes amarillos, iguales a uno de sus progenitores (madre). En esta situación se dice que los amarillos son dominantes, porque el color que se manifiesta es el suyo. A los que no se manifestaban se les denomina recesivos (verdes). Nomenclatura:

• Si es dominante: A Son distintas alternativas de un mismo carácter que se

• Si es recesivo: a designa con la misma letra, si fueran distintos: A,B.

Gracias a esto, Mendel formuló su primera ley.

• 1. Ley o principio de la Uniformidad:

Cuando se cruzan entre sí dos variedades o razas puras que difieren en un carácter (ej: color) antagónico, los híbridos son todos iguales entre sí e iguales a uno de los progenitores, sea éste masculino o femenino (da igual)

P: Amarillo x Verde

!

F1: Amarillo

!

HIBRIDO: resultado de la mezcla entre amarillo y verde (en este caso); 2 individuos de distinta especie.

Cuando se cruzan entre sí los híbridos (amarillo con amarillo) de forma natural (por autofecundación *), lo que ocurre en la segunda generación filial es que los híbridos que nacen lo hacen en una proporción de: 3 amarillos, 1 verde:

P: Amarillo x Verde (no sabemos cual es el otro alelo en A_, puede ser AA

A_ ! aa o Aa. Seguramente, Aa pq al autofecundar a F1 salen

F1: Amarillo Verdes)

* Aa

F2: ¾ amarillo x ¼ verde

A_ aa

El factor hereditario “verde” sigue en los primeros híbridos (F1), aunque no se manifieste.

Todos los individuos de una especie tienen la misma cantidad de material hereditario:

Amarillo Amarillo Fenotipo es el mismo: amarillo

AA Aa Genotipo es distinto: AA " Aa

Por estas razones Mendel diferencia entre:

HOMOCIGOTO: homo: igual / cigoto: célula huevo. La contribución de un homocigoto a las siguientes generaciones será siempre igual:

• Dominante: AA (aparece en los híbridos igual que un parental)

• Recesivo: aa (rasgo del otro parental que no aparece en los híbridos)

HETEROCIGOTO: hetero: distinto. La contribución de un heterocigoto a las siguientes generaciones no será siempre igual:

• Aa: dará a unos A y a otros a

• 2. Ley o principio de la Segregación (separación por grupos)

Los caracteres recesivos enmascarados en la F1 heterocigota de un cruzamiento de líneas puras homocigotos, reaparecen en la F2 en proporción ¼ (uno de cada 4), debido a que los miembros de una pareja alélica se segregan al formarse los gametos.

GEN: material hereditario responsable de una determinada característica (es inespecífico). Puede tomar distintas formas y eso es a lo que llamamos GENES ALELOMORFOS o ALELOS.

ALELOS: designo una de las posibles características (verde, marrón…) para ese carácter (color de ojos). Dos alelos para un mismo gen constituyen una pareja alélica (Aa):

P: Amarillo x Verde

AA ! aa

F1: Amarillo

*Aa

F2: ¾ amarillo ¼ verde

* A_ aa

Para saber como es el alelo en “A_”, los reproduce x autofecundacion *: ¼ AA (amarillas); 2/4 Aa (amarillos y verdes)

PAREJA ALÉLICA: Lo que constituyen los alelos cuando sólo existen 2 alternativas para un mismo gen.

P: Lisa x Rugosa AA: homocigoto

AA (dominante) ! aa (recesivo) Aa: heterocigoto

F1: Lisa

*Aa

F2: 3 lisas 1 rugosa

*A_ aa

1AA 2Aa

F3: lisa lisa rugosa

AA A_ aa

¾ A + ¼ a ! Segregación fenotípica (1 letra,expresamos lo q vemos)

Aa x Aa

¼ AA + 2/4 Aa + ¼ aa ! Segregación genotípica (2 letras)

¼+ 2/4 + ¼ = 4/4 = 1

A esta segunda ley también se la puede llamar “ Ley de la pureza de los gametos”, ya que en la mayoría de las especies se puede decir que para cada gen, en un individuo concreto, lleva 2 alelos (2n). De modo que cuando el individuo forma gametos, su material hereditario de divide en 2: Somos diploides:

2n

n n gametos

A a

Un gameto lleva información para todos los caracteres, pero sólo lleva un alelo. Además los gametos son puros por definición, porque no pueden ser heterocigóticos, ya que sólo llevan un alelo y no dos como el individuo completo.

En los experimentos realizados por Mendel hasta el momento siempre se estudiaba una característica concreta en cada uno. Por ello, la siguiente pregunta que se hizo fue qué pasaría si estudiaba 2 características al mismo tiempo. Para verlo, hizo un experimento con plantas amarillas-lisas y verdes-rugosas, como parentales:

P: Amarilla lisa x Verde rugosa (razas puras)

AA BB aa bb

Gametos AB Gametos: ab

F1: Amarilla lisa (dihíbridas: pq son para 2 caracteristicas)

AaBb

Gametos: AB, Ab, aB, ab



F2: 9 AB; 3Ab; 3 aB; 1 ab

Segregación genotípica: 9/16 AB ; 3/16 Ab ; 3/16 aB ; 1/16 ab

Mendel utilizó el mismo procedimiento que siempre y vió como se cumplía su principio de uniformidad ya que en F1 todos los dihíbridos son idénticos entre sí e iguales a uno de sus padres (los dominantes). En la segunda generación filial (F2) encuentra que se dan todas las combinaciones posibles.

Con estos resultados, Mendel enuncia su 3ª ley:

• 3. Ley o principio de Combinación Independiente.

Los miembros de parejas alélicas diferentes se distribuyen o combinan independientemente unos de otros y de todas las maneras posibles, cuando se forman los gametos de un individuo híbrido.

F2 es la segregación fenotípica para 2 caracteres: 9AB + 3Ab + 3aB + 1ab

9A_B_ : 3A_bb : 3aaB_ : 1aabb

El problema es cómo obtener la segregación genotípica correspondiente a esa segregación fenotípica.

Una posibilidad es dejar que se reproduzcan por autofecundación y, a partir de su descendencia, deducir el genotipo de cada planta:

3aaB_! “_” puede ser: B o B

1aaBB 2aaBb

verde lisa verde lisa (aB) verde rugosa (ab)

Pero también hay un modo de hallarlo sin necesidad de plantar y ver la descendencia. Si se trata de dos características independientes (es decir, la transmisión de una no afecta a la de la otra), se puede expresar la segregación genotípica para cada una de ellas por separado y luego multiplicarlas (ej: color x forma)

¼ AA + 2/4 Aa + ¼ aa

x

¼ BB + 2/4 Bb + ¼ bb

1/16 AAbb + 2/16 Aabb + 1/16 aabb

2/16 AABb + 4/16 AaBb + 2/16 aaBb +

___________1/16 AABB + 2/16 AaBB + 1/16 aaBB____________________

1/16AABB + 1/16AAbb + 1/16aaBB + 1/16aabb + 2/16aaBb + 2/16AaBB + 2/16Aabb + 4/16AaBb

Segregación genotípica

NOTA: siempre que se expresa un genotipo, se colocan primero los dominantes y luego los recesivos, respetando el orden alfabético.

Ej: fenotipo: AaBb x AaBb

Genotipo: 9AB : 3Ab : 3aB : 1 ab

• EXCEPCIONES A LAS LEYES DE MENDEL.

• Series alélicas:

La primera excepción a las leyes de Mendel es que haya más de dos alelos para el mismo gen. En estos casos decimos que para ese gen existe una serie alélica. La serie alélica más sencilla es cuando existen 3 alelos, este es el caso de los grupos sanguíneos (A, B, 0)

Fenotipos Genotipos A es dominante sobre 0, al igual q B

A AA A>0

A0 B>0

B AB A y B son codominantes

BB A = B

B0

• 00

A, B, 0 son alelos de un mismo gen. Debemos recordar que cuando hablamos de alelos de un mismo gen hay que usar la misma letra para designarlos. En el caso de los grupos sanguíneos no es así debido a la antigüedad con la que se descubrieron, pero actualmente se está intentando designarlos del siguiente modo: IA, IB, I0.

• Muchos genes:

La segunda excepción es que haya muchos genes implicados en el mismo carácter (genética cuantitativa), lo que suele ocurrir en genes cuantitativos: tienen muchos alelos.

• Caracteres ligados:

Los caracteres ligados son genes que están dentro de un mismo cromosoma y tienden a transmitirse juntos.

Los cromosomas se separan a la hora de formar gametos, y se vuelven a unir para la fecundación, es decir, que los cromosomas están unidos por parejas.

En la especie humana sólo hay 46 crom., lo que quiere decir que cada gameto tiene 23 caracteres o genes. Eso significa que en cada crom. hay miles de genes, ya que no tenemos sólo 23 caracteres sino más. En principio los caracteres determinados por genes que están situados en el mismo crom. tenderían a transmitirse juntos siempre, pero eso no es así realmente. Estos caracteres son los que se llaman ligados.

NOTA: cuando hablamos de series alélicas, hay siempre un alelo que es dominante, otro menos dominante que ese pero más que el siguiente, etc. Hasta llegar al alelo recesivo. Esto se expresa: A> A1> A2…> a (ej: color de ojos) A: dominante; a: recesivo

• Interacción génica: (2 genes ligados si tienen su locus en el interior del cromosoma)

Se dan varios casos:

-intralocus: interacción en el mismo locus

-interlocus: interacción en un lugar distinto.

a) AFECTA SÓLO A UNA PAREJA ALÉLICA:

Cuando esto ocurre, lo normal es que un alelo sea dominante y otro recesivo. Pero en ocasiones esto no es así, sino que no hay ningún alelo capaz de imponer su efecto al otro, y es cuando se da interacción génica. Hay varios tipos:

• Condominancia: se da cuando ninguno de los dos alelos es capaz de imponer su efecto, de modo que ninguno es dominante o recesivo. Así que esos dos alelos exhiben a nivel fenotípico las características de cada uno de ellos simultáneamente.

• Dominancia intermedia: en este caso, los heterocigotos exhiben un fenotipo intermedio al de los 2 homocigotos padres, o uno aparentemente nuevo.

Ej: gallinas y tipo de plumaje:

P: rizado fuerte (AA) x liso (aa) ! podría haber sido: RF: aa, y liso:aa

F1: Rizado suave (*Aa) ! sale mezcla de RF y liso

F2: ¼ AA 2/4 Aa ¼ aa

Rf Rs liso

Según Mendel, éstos deberían haber mostrado el mismo genotipo, pero no es así, por haber dominancia intermedia la segregación fenotípica coincide con la genotípica. A nivel genotípico sí se cumple la ley de Mendel, pero a nivel fenotípico no.

Aquí se ha puesto de dominante a Rf, pero podía haber sido el liso ya que la dominancia se define en función de lo que se expresa en el híbrido y, en este caso, el híbrido no es ni uno ni otro.

• AFECTA A DOS PAREJAS ALÉLICAS:

Cuando considero dos parejas alélicas es que hay alelos de distintos genes (interlocus). A esto se le llama Epistasia, es decir, la interacción entre alelos de distintos genes. Hay dos casos:

1.-Cuando no se modifica la segregación 9:3:3:1, pero aparecen fenotipos nuevos.

Ej: crestas de las gallinas:

P: Roseta x guisante

AAbb aaBB ! podrían haber sido al revés.

F1: Nuez

*AaBb ! esto se sabe x la 3ª ley de Mendel

F2: 9 nuez 3 roseta 3 guisante 1 sierra

AB Ab aB ab

NOTA: cuando cruzamos dihíbridos entre sí, encontraremos una segregación fenotípica de 9:3:3:1. Para poner las letras empiezo desde F2 y voy subiendo.

A partir de las leyes de Mendel sacamos la segregación fenotípica de F2; y su segregación genotípica mediante el “cuadrado de Punnel”:

F2: 9AB 3Ab 3aB 1ab

	AB	Ab	aB	ab
AB	Nuez AABB	Nuez AABb	Nuez AaBB	Nuez AaBb
Ab	Nuez AABb	Roseta AAbb	Nuez AaBb	Roseta Aabb
aB	Nuez AaBB	Nuez AaBb	Guisante aaBB	Guisante aaBb
ab	Nuez AaBb	Roseta Aabb	Guisante aaBb	Sierra aabb

!Heterocigotos bihíbridos

!Homocigotos híbridos

2.- Cuando se modifica la segregación 9:3:3:1.

Ej: tenemos dos parejas alélicas (A,B), (a,b), donde A impide la formación de los ojos y a permite su formación. Y B supone ojos de color pardo y b ojos transparentes. Hallar su segregación genotípica:

P: AAbb (ojos Transp.) x aaBB (ojos pardos)

F1: AaBb (sin ojos, pq aunq exista el gen pardo, no manifiesta)

F2: 9AB (sin ojos) 3Ab (sin ojos) 3aB (ojos pardos) 1ab (ojos transparentes)

De modo que nos queda: 12 sin ojos, 3 ojos pardos, 1 ojos transparentes. Su segregación genotípica completa se halla también con el cuadrado de Punnet.

• Interacción con el ambiente:

• PLEIOTROPÍA: se considera que un gen es pleiotrópico cuando produce “polifenia”, es decir, efectos fenotípicos múltiples de un mismo gen.

Ej: el alelo “amarillo” de las moscas drosophilas. En humanos hay muchos ejemplos, tales como el “síndrome de Harfan”, que está producido por un alelo cuyo efecto más llamativo es que produce aracnodactilia (dedos en forma de araña: muy finos y largos), ademas produce anomalías en órganos internos.

• PENETRANCIA: hace referencia a la cantidad de individuos que llevan un alelo en el genotipo y exhiben el fenotipo correspondiente.

Ej: en la mosca drosophila hay un alelo dominante que produce un ojo lobulado y no fijo. En principio, según Mendel, debemos esperar que todos los homocigotos dominantes y los heterocigotos presenten ese ojo y los homocigotos recesivos no. Pero lo que ocurre es que el 90% de los heterocigotos exhiben ese ojo lobulado, así que ¿cómo sabemos que el 10% restante son heterocigoticos y no homo. recesivos? Lo sabemos porque cuando se juntan con sujetos normales, parte de su descendencia presenta ojo lobulado. En estos casos se dice que el gen es penetrante al 90%.

En humanos hay un alelo que se sitúa en el com. 13, que tiene problemas de penetrancia. Su efecto es producir retinoblastoma, es decir, un tumor en la retina. Pero sólo el 75% de los sujetos que portan ese alelo sufren el tumor y sabemos que lo llevan porque parte de su descendencia sufre el tumor.

• EXPRESIVIDAD: se refiere a la intensidad o fuerza con que un alelo ejerce su efecto.

Ej: en humanos hay un gen que produce polidactilia, es decir, más de 5 dedos en alguna de las extremidades.

En la drosophila, hay un alelo que produce alas vestigiales (de tamaño reducido), sabemos que la cuntía de esa reducción depende de la temperatura a la que se desarrollen esas moscas. Si la tª se mantiene a unos 22º, las alas son prácticamente inapreciables; si es de 26º, tienen un tamaño mitad de lo normal; y si es de 31º, son casi normales.

• FENOCOPIAS: son modificaciones fenotípicas no hereditarias, producidas por condiciones ambientales especiales que producen un fenotipo atribuible a un gen o alelo no presente en el individuo. Es decir, que hay un genotipo que copia el fenotipo correspondiente a otra constitución genética.

Ej: en humanos, los sujetos con extremidades “normales” tienen un genotipo “normal”, pero existe un genotipo anormal que produce extremidades muy cortas en forma de muñón. En los años 60-70 era muy frecuente dar a las mujeres embarazadas un medicamento llamado “talidomida” para evitar las náuseas y los vómitos del embarazo. Las mujeres que tomaron ese medicamento, aún teniendo un genotipo “normal”, tuvieron hijos con muñones, pero este fenotipo no se repitió en su descendencia, ya que no afectaba al genotipo. La talidomida (ambiente especial) actuaba sobre el fenotipo “normal” haciendo que copiara el anormal. Si no existiera ese gen anormal diríamos que se ha producido una anomalía en el desarrollo.

• RETROCRUZAMIENTOS: son el cruzamiento de un híbrido y, por extensión, de un heterocigoto con cualquiera de sus parentales homocigotos. Los retrocruzamientos pueden ser:

Aa x AA

Aa x aa ! híbrido ! ½ A(a) ; ½ aa ! heterocigoto dominante

En concreto, el retrocruzamiento de un híbrido con su parental recesivo (Aa x aa) se denomina “cruzamiento prueba” que tiene la particularidad de que su segregación fenotípica coincide con el tipo y cantidad de gametos que origina el híbrido: ½ A + ½ a.

Su principal utilidad se basa en saber si un sujeto-problema es híbrido u homocigoto dominante; para saberlo, se cruza con el recesivo y si su descendencia es ½ A + ½ a, será heterocigoto.

TEMA -3-: CROMOSOMAS Y HERENCIA.

Teoría cromosómica de la herencia:

Se basa en tres puntos:

• los genes están en los cromosomas (CRs)

• su ordenación en los mismos es lineal

• al fenómeno genético de recombinación le corresponde un fenómeno citológico de intercambio de segmentos cromosómicos.

• CROMOSOMAS: MITOSIS Y MEIOSIS.

Los cromosomas tienen una estructura tal que les permite cumplir una doble función. Por un lado, transmiten la información inalterada durante todas las divisiones celulares sucesivas que convierten un cigoto en un organismo completo adulto, es decir, qué procesos afectan a los CRs durante la MITOSIS. Ésta mantiene constante la cantidad y calidad del material hereditario.

Y por otro lado, los CRs tienen que tener una estructura tal que les permita también cumplir la función de transmitir la información de una generación de individuos a la siguiente. Eso supone estudiar la MEIOSIS, que es un tipo de división celular especial, ya que ocurre sólo en las células que van a originar gametos.

En principio, con los CRs de cualquier especie, se pueden hacer clasificaciones que se denominan CARIOTIPOS, atendiendo prioritariamente al tamaño y a la forma. Por su tamaño, se ordenan del más grande (que lleva el nº1), al más pequeño.

Con respecto a la forma, los CRs parecen estar constituidos por dos filamentos, cada uno de los cuales recibe el nombre de CROMATIDIO o CROMÁTIDA, que se mantienen unidos por una zona como un estrechamiento denominado CENTRÓMERO.

Cromatidios

Centrómero

En principio, pensaremos que cada cromatidio se corresponde exclusivamente con una molécula de ADN. Pero se ha comprobado que cada cromatidio se subdivide a la vez en dos fibras denominadas SUBCROMATIDIOS y, a su vez cada uno de ellos parece dividirse en otras dos fibras denominadas ½ SUBCROMATIDIO. Pero a nivel funcional nadie hace caso a la teoría polifibrilar.

½ subcromatidio

subcromatidio

La forma de los CRs también depende de la posición del centrómero. Cuando éste se encuentra en medio del CR, se dice que el CR es METACENTRICO. Si pasamos una línea imaginaria por el centrómero de estos CRs, lo dividimos en dos partes simétricas denominadas “brazos cromosómicos”.

Brazo cromosómico

Cuando uno de los brazos es un poco más pequeño que el otro se dice que el CR es SUBMETACÉNTRICO.

El CR será SUBTELOCÉNTRICO si uno de sus brazos es mucho más pequeño que el otro.

Y, por último, un CR es TELOCÉNTRICO, cuando uno de sus brazos se puede decir que es casi virtual, es decir, el centrómero está en un extremo del CR.

No hay relación entre cantidad y tamaño de CRs y cantidad de genes e información. Hay especies que poseen un mayor número de CRs que los humanos y, sin embargo, poseen menos información genética que nosotros.

• Organización de los cromosomas.

Nuestros CRs se organizan por parejas, uno se recibe del padre y otro de la madre. Decimos que son pareja porque sus genes llevan información para los mismos caracteres, aunque eso no significa que la información sea idéntica (puede ser 1 dominante y otro recesivo).

Estos CRs pareja se dice que son HOMÓLOGOS, porque llevan información para los mismos caracteres; y, a veces, el conjunto de la pareja de homólogos recibe el nombre de BIVALENTE.

La especie humana tiene 46 CRs, o 23 pares de homólogos o bivalentes.

• La mitosis.

Cuando hablamos estrictamente de mitosis, nos referimos sólo a la CARIOCINESIS (división del núcleo). La mitosis se da en todas las células menos en las que van a crear gametos. Cronológicamente, una mitosis consta de 4 etapas: profase, metafase, anafase y telofase:

• PROFASE: el núcleo tiene un aspecto de ovillo de fibras, que son los CRs muy desespiralizados, pero poco a poco los CRs se van construyendo. A medida que esto ocurre, comienza a desaparecer la membrana nuclear, y además, se forma una estructura que es un conjunto de fibras de proteínas contráctiles: APARATO MITÓTICO o HUSO ACROMÁTICO (fibras que van de un polo a otro).

• METAFASE: cuando los CRs alcanzan el máximo grado de concentración, llega un momento en que se enganchan a las fibras del huso a través del centrómero, situándose justo en la zona media de la célula (la “placa ecuatorial”)

• ANAFASE: cada CR está enganchado a una fibra diferente, pero llega un momento en que estas fibras del huso se rompen justo por la mitad y empiezan a retraerse hacia los polos. En cada extremo, las fibras están arrastrando un cromatídeo a cada polo (cada CR tiene 2 cromatídeos).

• TELOFASE: llega un momento en el que tengo los cromatídeos acumulados en los polos, entonces empiezan a formarse unas membranas nucleares, una alrededor de cada conjunto de cromatídeos, hasta que se completan.

Simultáneamente a la telofase, se forma una pared de separación entre los 2 núcleos hijos. Decimos que se ha producido la CITOCINESIS.

Para finalizar se tiene que duplicar el ADN, para que cada molécula tenga CRs completos y, así, mantener constante la calidad y la cantidad de información.

HUSO

2n = 4CR


PROFASE METAFASE ANAFASE

2 CR 2 CR 2n = 4 CR

CITOCINESIS

2 CR 2 CR 2n = 4 CR

TELOFASE DUPLICACION DE ADN

• La meiosis.

Es un tipo de división celular especial ya que sólo se da en las células que van a formar gametos (es decir, en las células reproductivas.)

• RECOMBINACIÓN.

Es el proceso fundamental que ocurre en la meiosis. La recombinación es un aumento de la variabilidad genética con respecto al esperado para genes ligados.

• Primera aproximación a la recombinación.

• Célula con dos parejas de homólogos distintas: en este caso se forman 4 gametos distintos. Esto es lo que ocurre en el caso de Mendel, ya que siempre se trabajó con caracteres de este tipo (caracteres independientes).

A

AaBb a

B

b

A a A a

B b b B

¼ AB ¼ ab ¼ Ab ¼ aB

• Dos alelos situados en el mismo par de homólogos:

1ª opcion 2ª opcion

acoplamiento repulsion

AaBb

AB Ab

ab aB

AB ab Ab aB

½ AB ½ ab ½ Ab ½ aB

En un individuo concreto no se pueden dar las dos opciones a la vez, o se da la 1ª o se da la 2ª.

Cuando el sujeto es dihíbrido para dos genes situados en la misma pareja de homólogos, sólo puede formar 2 gametos distintos.

Cuando tengo un individuo dihíbrido para dos genes ligados (situados en el mismo CR), puede presentar una de dos “situaciones citológicas”: el individuo puede estar en la “fase de acoplamiento”, si los dos alelos dominantes están en un CR y los dos recesivos en el homólogo. Y puede estar en la “fase de repulsión”, si en cada uno de los homólogos hay un alelo dominante y uno recesivo.

Cuanto mayor es la variabilidad genética, menor es la posibilidad de que la especie desaparezca. Hay más variabilidad genética para los caracteres independientes que para los caracteres ligados.

• La recombinación.

La recombinación hace que la variabilidad sea alta en una población de caracteres ligados. Ésta se descubrió en un experimento con maíz, en el que los investigadores trabajaron con sus características (había 2 parejas alélicas), el color y la textura:

• el alelo C, suponía zona de la semilla coloreada

• el alelo c, suponía zona de la semilla incolora

• el alelo W, suponía una textura harinosa

• el alelo w, suponía una textura compacta, vítrea

Al cruzar los híbridos, los investigadores obtenían resultados muy extraños, a pesar de repetirlo numerosas veces.

Debido a esto hicieron un cruzamiento prueba en el que cruzaron un híbrido con una raza pura recesiva: CcWw x ccww.

NOTA: si el híbrido lo fuera para 2 caracteres situados en distinto par de CRs, en la descendencia obtendrían 4 fenotipos distintos y todos en la misma proporción:

• si fuera un individuo dihíbrido en fase de acoplamiento deberían encontrar ½ AB y ½ ab

• si fuera un individuo dihíbrido en fase de repulsión, ½ Ab y ½ aB.

Después de hacer el cruzamiento prueba muchas veces, obtienen los siguientes resultados: 4 fenotipos distintos, de los que dos de ellos salen en mayor proporción que los demás.

Estos resultados no se pueden explicar, por eso realizaron el experimento marcando los CR:

Cc Ww x cc ww

c C c c

W w w w

En un extreme le pegan un trozo de un CR y en el otro uno de ADN que se tine.

Los científicos intuyen que la situación citológica es de repulsión, ya que obtenían más gametos Ab, aB. Realizaron el nuevo cruzamiento y observaron los CR de la descendencia, que son:

c c C c C c c c

W w w w W w w w

Más cantidad Menos cantidad (más esperados)

Se dieron cuenta de que lo que pasaba era que, a la hora de formar gametos, en algunas meiosis, los CRs homólogos se intercambiaban trozos:

c C

W w

La recombinación es un aumento de la variabilidad genética con respecto al esperado para genes ligados.

• Primera división meiótica.

Las células que van a sufrir meiosis son células con la misma cantidad hereditaria que cualquier otra célula (2n CRs).

• PROFASE I: en la primera división meiótica, esta fase es muy larga y consta de varias subfases o espacios:

LEPTOTENA CIGOTENA PAQUITENA DIPLOTENA

-LEPTOTENA: empieza a desaparecer la membrana nuclear y la “cromatina” (material hereditario), que tiene aspecto de ovillo, empieza a contraerse, a espiralizarse.

- CIGOTENA: cuando el grado de contracción es suficiente, podemos observar que el ovillo tiene una doble hebra.

-PAQUITENA: sigue aumentando la contracción y llega un momento en que se pueden obervar CRs individualmente. Nos damos cuenta de que están situados paralelos de dos en dos, se observan n bivalentes (23 parejas de CRs)

-DIPLOTENA: continúa aumentando el grado de contracción hasta que podemos observar los 2 cromatídeos de cada CR.

También podemos ver que entre algunas parejas de homólogos se produce un solapamiento de cromatídeos. El resultado es que cuando esos CRs se separen, se va a hacer un intercambio de cromatídeos:

La forma de equis, es decir, el punto de solapamiento entre cromatídeos se denomina quiasma, entrecruzamiento o sobrecruzamiento.

Posteriormente empieza a formarse el huso acromático, y los bivalentes se van dirigiendo hacia la placa ecuatorial, es cuando estamos en diacinesis, llegado este momento, en ocasiones (no siempre), se interrumpe el proceso y los CRs vuelven a despiralizarse, en este caso se dice que la célula entra en estado difuso.

• METAFASE I: es cuando los CRs alcanzan la placa ecuatorial y se enganchan a las fibras del huso. En esta fase, lo que se engancha a una fibra del huso es una pareja de homólogos, un bivalente.

• ANAFASE I: las fibras del huso se rompen y empiezan a viajar a cada polo un miembro de cada bivalente; viajan a cada polo n CRs, el conjunto de n CRs que encontramos en cada polo no tiene nada que ver entre sí, no encontramos homólogos. La reducción de material hereditario a la mitad se produce en la primera división meiótica.

• TELOFASE I: cuando los conjuntos de CRs han llegado a los polos, empieza a formarse la membrana nuclear. Los orgánulos celulares de la célula madre se reparten alrededor de los núcleos hijos, también se forma una membrana celular de separación, originándose por tanto 2 células hijas con n CRs cada una.

A continuación, a veces, hay una pausa denominada INTERFASE, hasta que comienza la 2ª división meiótica, pero otras veces no hay. En la interfase meiótica, jamás hay duplicación de ADN, porque ya tenemos CR completos.

• Segunda división meiótica.

Partimos de células con n CRs:

-PROFASE II: es igual que la anterior, desaparece la membrana nuclear y se empieza a formar el huso acromático; los CRs van a la placa ecuatorial.

-METAFASE II: los CRs se enganchan a las fibras del huso. En este caso, cada CR se engancha a una fibra diferente. Esto también ocurren una mitosis, la diferencia es que en una mitosis, los cromatídeos hermanos (los que están en el mismo CR) siempre tienen idéntica información, y en la metafase II los cromatídeos hermanos pueden llevar diferente información si en la 1ª situación meiótica se ha producido entrecruzamiento.

-ANAFASE II: se rompen las fibras y empiezan a retraerse hacia los polos. Ahora cada polo recibe n cromatídeos; un cromatídeo de cada CR viaja a cada polo.

-TELOFASE II: los cromatídeos han llegado a los polos, pasa el proceso anterior y da lugar a 2 células hijas. Para tener n CRs aquí sí se duplica el ADN. Por cada célula que entra en meiosis, obtenemos 4 células con n cromatídeos.

3. DETERMINACIÓN CROMOSÓMICA DEL SEXO (GAMETOGÉNESIS)

A la hora de formar gametos, hay diferencias entre lo que sucede en hombres y mujeres.

• Espermatogénesis.

En el caso de los varones, las células que van a originar células reproductoras (espermatozoides) se denominan ESPERMATOGONIAS.

Desde el momento del nacimiento de los espermatozoides comienzan a dividirse por mitosis con el fin único de aumentar el número. La división mitótica se vuelve más activa a los 12 años.

De esta forma seguimos obteniendo células (2n), que llamamos ESPERMATOCITOS DE 1º ORDEN; éstos empiezan a sufrir meiosis y se originan células con n CRs llamados ESPERMATOCITOS DE 2º ORDEN. Posteriormente se da la segunda división ceiótica en la que obtengo células con n cromatídeos cada una, llamadas ESPERMATIDAS, que sufren un proceso de maduración en el que:

-se duplica el ADN

-adquieren una cola o flagelo que ayuda a la movilidad

-adquieren una estructura en la cabeza, llamada ACROSOMA, que en realidad es un depósito donde se guarda la enzima que va a romper la membrana del óvulo en el momento de la fecundación.

De esta manera se forman los espermatozoides, que son las células más pequeñas del humano.

• Ovogénesis u Oogénesis.

En el caso de las mujeres, las células que van a originar células reproductoras (óvulos) se denominan OVOGONIAS. Éstas se reproducen de forma muy activa por mitosis a partir del 4º mes de vida fetal. En este momento existen ya todos los OVOCITOS DE 1º ORDEN que una mujer utilizará a lo largo de toda su existencia.

Los ovocitos de 1º orden comienzan a entrar en meiosis, llegan al estado difuso y aquí se para el proceso, hasta que cuando se producen los cambios hormonales propios de la pubertad, se reanuda una de las meiosis cada 28 días. El resultado de esta meiosis son 2 células con n CRs, lo particular en este caso es que el reparto del material citoplasmático es asimétrico. Es decir, que una de las células hija se queda con casi todo y la otra con casi nada. Esto es algo particular de nuestra especie, porque es adaptativo para tener una sola cría de una vez.

La célula hija grande es la que continúa la meiosis y la que llamamos OVOCITO DE 2º ORDEN llamando a la pequeña POLOCITO o CORPÚSCULO POLAR.

El ovocito de 2º orden sufre la división meiótica y da resultado a otro reparto asimétrico. Ahora la célula grande se denomina OVOTIDA. Ésta es la que sufre el proceso de maduración, sigue aumentando de tamaño y acumula reservas hasta que produce el OVULO.

En la mujer la 2ª división meiótica no concluye salvo que se produzca la fecundación. El óvulo es la célula más grande del humano.

GAMETOGÉNESIS:

HOMBRES MUJERES

Espermatogonias 2n CR ovogonias

2n Mitosis 2n

espermatocitos 1ºorden 1ªdivisión meiótica ovocitos 1º orden

n corpúsculo polar

n CR n CR CR n

espermatocitos 2º orden 2ªdivisión meiótica ovocitos 2º orden

n n n n CRT n corpúsculo polar

CR n

Espermatidas maduración ovotida

n

Espermatozoides óvulo

• Probabilidad de formar gametos en genes ligados:

• Dos genes ligados en fase de acoplamiento:

Cuando un individuo va a formar meiosis, pueden ocurrir dos cosas:

• Que no se dé sobrecruzamiento: (siendo 1-2P, la probabilidad de que no se dé sobrecruzamiento). En la primera división meiótica cada una de las células que se forman poseen n CRs. En la segunda división meiótica cada una de las cuatro células hijas poseen n CRTs (cromatídeos)

1ª división 2ª división

se originan 2 celulas, cada una con a toda célula va 1 CRT

• CR de toda pareja de homólogos.

• Que se dé sobrecruzamiento: (siendo 2P la probabilidad de que se dé)

1ª división 2ª división

meiótica

Para saber la probabilidad total de cada gameto en fase de acoplamiento, hay que sumar su probabilidad cuando se da sobrecruzamiento y cuando no se da:

AB= ½ (1-2P)+ ½ P= ½ (1-P) gametos

Ab= ½ (1-2P)+ ½ P= ½ (1-P) esperados

Ab= ½ P gametos recombinantes: sólo se forman si

aB= ½ P se produce sobrecruzamiento.

NOTA: siempre que hablemos de dos genes ligados, los g.esperados aparecen con probabilidad ½ (1-P) cada uno, y los g.recombinantes siempre con ½ P cada uno.

Lo que cambia, dependiendo de si el sujeto está en fase de acoplamiento o de repulsión es cuáles son los esperados y cuáles los recombinantes.

• Dos genes ligados en fase de repulsión:

También hay dos casos:

• Cuando no se da sobrecruzamiento (P= 1-2P)

1ªdivision 2ªdivisión

meiótica

• Cuando se da sobrecruzamiento (P=2P)

1ªdivision 2ªdivisión

meiótica

Ab= ½ (1-2P)+ ½ P= ½ (1-P) gametos

aB= ½ (1-2P)+ ½ P= ½ (1-P) esperados

AB= ½ P gametos

Ab= ½ P recombinantes

¿Qué es P? Es la cantidad total de g.recombinantes y, a veces, también se denomina “fracción de recombinación”.

¿Cuál es el valor máximo que puede tomar P? El valor máximo el 1/2 , porque si yo sustituyo P por ½ en las ecuaciones, cada tipo de gametos sale con probabilidad ¼ y esto ocurre cuando en todas las meiosis se da entrecruzamiento, cumpliéndose la 3ª ley de Mendel. Es decir, que es como si se tratara de genes independientes.

La probabilidad de que se dé sobrecruzamiento es mayor cuando más separados estén los genes entre sí. Cuanto mayor es P, los genes están más separados.

Ej: A B C La probab de sobrecruzamiento es mayor entre

B y C porque están más separados

a b c

¿Cómo se sitúan esos genes? PAB=0.4; PAC=0.1 ; PBC=0.3

A C B

Este procedimiento se utiliza para hacer “mapas génicos o cromosómicos” (colocar los genes en su sitio), para situar los “locigénicos”, es decir, el lugar de un gen en un determinado CR.

Teniendo en cuenta que P es tanto mayor cuanto más alejados estén los genes, entonces cuando P= 0.5 estarán lo más separados que es posible.

¿Cómo sabemos cuánto vale P? Haciendo un cruzamiento prueba, ya que la propiedad de este cruzamiento es que la segregación fenotípica coincide con el tipo y cantidad de gametos que puede formar el híbrido. Así que si yo tengo una segregación de este tipo: AaBb x aabb

127AB : 421Ab : 417aB : 120ab

A partir de esa segregación observo que tengo más gametos Ab, aB, así que esos serán los g.esperados y, por lo tanto, deducimos que se encuentra en fase de repulsión.

Para obtener P, lo primero que hay que hacer es pasar la segregación a proporciones, dividiendo entre el total (T) e igualando las 2 ecuaciones

T= 127+421+417+120 = 1085

127/1078 = ½ P ; 254/1085 = P !PAB= 0.23

• 0.23

Y así con todos los gametos.

Lo que obtenemos son las P entre cada dos loci y luego se colocan en su sitio dependiendo de lo que valgan.

4. GENÉTICA DEL SEXO:

Cuando cruzamos un hombre y una mujer, teóricamente la descendencia debería ser la mitad de un sexo y la mitad de otro, pero para los “caracteres sexuales primarios” (órganos sexuales) hay menos variabilidad. Si el sexo dependiera de un gen con dos alelos (A,a): Aa x aa

½ Aa ½ aa

¿Qué genotipos me da esa generación? Esos genotipos son las letras que hay sobre las rayas y tienen que ser esas obligatoriamente porque sino no tendrían esa descendencia.

Para lo que llamamos caracteres sexuales primarios hay menos variabilidad que para los “caracteres sexuales secundarios” (barba…..)

A lo largo de la evolución, los genes determinantes del sexo (genitales) se han ido acumulando en el mismo par de CRs y por eso se denominan CRs sexuales, genes sexuales, gonosomas, gonocromosomas o heterocromosomas (porque son todos distintos del resto)

Los genes responsables de las características sexuales secundarias están dispersos en el resto de los CRs, a los que llamamos autosomas (son todos los CRs no sexuales).

La determinación del sexo puede cambiar mucho de unas especies a otras, pero en mamíferos hay un sexo que tiene los 2 Crs sexuales iguales (XX para la mujer) y otro que los tiene distintos (XY para el hombre). En cambio en aves y lepidópteros, por ejemplo, es al revés y en otras especies, esto puede variar.

En la especie humana es absolutamente necesaria y suficiente la presencia del CR y para desarrollar características sexuales masculinas.

Los CRs sexuales son de muy distinto tamaño, el CR X es de tamaño mediano y el Y el más pequeño en la especie humana. Ambos CRs tienen una parte para la que son homólogos que se denomina segmento apareante. Esto quiere decir que los genes que están en esta parte del CR X codifican los mismos caracteres que los que están en esa parte del CR Y.

Al resto se denomina segmento diferencial porque los genes que están en esa parte del CR X codifican para unos caracteres y los del CR Y para otros distintos. De modo que lo que esté en el diferencial de Y sólo aparece en los hombres y lo de X puede aparecer en hombres y en mujeres, y no se refiere sólo a las características sexuales.

Cuando, por alguna razón falta un CR sexual, falta el Y, el individuo se identifica como mujer. No existen cigotos sin CR X

XY! hombre. XX ; XO !mujer (sólo puede faltar el Y)

El segmento apareante se denomina así porque como para ese trozo los CRs son homólogos, eso significa que durante la meiosis se sitúan paralelos y para ese trozo puede haber recombinación. Además para ese trozo se comportan como CRs no sexuales (autosomas) y no son caracteres sexuales primarios.

Los genes que están en el segmento diferencial de los CRs X e Y codifican para caracteres que no tienen nada que ver unos con otros, pero eso no significa que necesariamente tengan que ser caracteres sexuales; pueden ser, por ejemplo, hemofilia o daltonismo.

• Herencia ligada al sexo:

Son los caracteres determinados por genes situados en el diferencial de los CRs sexuales.

Lo lógico sería hablar de herencia ligada al X o al Y, pero al hablar de herencia ligada al sexo se interpreta que es herencia ligada al X, ya que los caracteres ligados al Y se denominan holándricos (todo hombre) por lo que son muy fáciles de detectar al no presentarse jamás en las mujeres. Además, si en una genealogía nos encontramos con que un hijo es distinto de su padre, claramente no es su hijo.

Asimismo no tiene sentido hablar de características dominantes o recesivas ligadas al Y ya que sólo tiene un alelo y no hay manera de encontrar un sujeto que tuviera dos CRs Y y que los dos procedieran de padres distintos para ver cuál es el dominante o el recesivo; se suele colocar por azar o con subíndices ( A1 ,A2).

Para que un carácter sea ligado al Y no puede haber mujeres afectadas y todos los hijos varones deben ser iguales a sus padres.

El Cr Y es muy pequeño y está ligado a muy pocos genes, así que hay muy pocos caracteres que sean holándricos. El único que se estudia es la hipertricosis de la oreja (no hay mujeres que tengan pelos en las orejas), que sólo se da en los hombres.

Para los rasgos ligados al X lo que cambia es la frecuencia de afectados entre hombres y mujeres, ya que para las mujeres tengo 3 genotipos posibles y para los hombres hay 2. Además no tienen por qué ser características sexuales.

Mujeres: XAXA; XAXa; XaXa Hombres: XaY; XAY

Por ejemplo, la hemofilia y el daltonismo son enfermedades recesivas ligadas al X (XaXa). Un CR X lo reciben del padre que debe ser hemofílico o daltónico (XaY) y la madre debe ser al menos portadora del alelo (XAXa). Es muy raro que un sujeto hemofílico o daltónico decidiera reproducirse y además que coincidiera con una mujer portadora, por eso hay muy pocas mujeres hemofílicas o daltónicas.

• Herencia limitada al sexo:

Se trata de caracteres determinados por genes que existen en los dos sexos pero que sólo se manifiestan en uno de ellos. Es lo que ocurre con los genes para la producción de leche en mamíferos, esos genes existen en los machos y en las hembras, pero requieren un medio ambiente hormonal femenino y, por ello, sólo producen leche las hembras (como se ve, no tienen por qué ser características sexuales)

Para poner de manifiesto este aspecto se castró a algunos machos, de modo que se les eliminó las hormonas masculinas, y se les administró hormonas femeninas. Se observó que estos machos se desarrollaron femeninamente.

• Caracteres influídos por el sexo:

Son variaciones en las relaciones de dominancia entre los alelos debidas al sexo. Esto ocurre, por ejemplo, con la alopecia en humanos; y el desarrollo de cuernos en vacas y cabras.

Lo que ocurre en la alopecia es lo siguiente:

Hombres: AA y Aa (calvos); aa (no calvos)

Mujeres: AA (calvas); Aa y aa (no calvas)

En los hombres el dominante es A y en las mujeres es como si el dominante fuese a, por lo que hay muy pocas mujeres calvas.

5.ANOMALÍAS CROMOSÓMICAS:

Hay dos tipos:

• Anomalías cromosómicas estructurales:

Se dan cuando se altera el orden de los genes en los CRs.

Dentro de estas anomalías hay varios tipos:

• DELECCIÓN:

Se produce cuando se pierde un segmento de CR. Es más frecuente que se pierda un trozo de los extremos, pero no tiene por qué ser así necesariamente:

ABCD.EFGH !AD.EFGH (se pierde BC)

Esta anomalía siempre va a suponer problemas de apareamiento entre homólogos durante la meiosis. Se produce una especie de lazo para que se aparee todo lo demás, ese lazo es justo lo que le falta al otro (en este caso BC)

• INVERSIÓN:

Se produce cuando un segmento cromosómico se gira 180º

ABCD.EFGH ! ACBD. EFGH (cambia BC por CB)

Su apareamiento se realiza con dos lazos, uno en cada CR

• DUPLICACIÓN:

Se produce cuando un segmento cromosómico se duplica. Puede ser:

-Duplicación en tándem: cuando el segmento se duplica inmediatamente a continuación: ABCD.EFGH! ABCBCD.EFGH

-Duplicación en tándem inverso: cuando el segmento se duplica a continuación, pero además se invierte: ABCD.EFGH! ABCCBD.EFGH

-Duplicación desplazada: cuando el segmento duplicado se desplaza del punto inicial: ABCD.EFGH!BCABCD.EFGH

• TRANSLOCACIÓN INTRACROMOSÓMICA:

Se produce cuando un segmento de un CR cambia de posición en el mismo CR. Puede ser de varios tipos:

-Intrarradial: si cambia de posición dentro del mismo brazo cromosómico:

ABCD.EFGH !ADBC.EFGH

-Extrarradial: si cambia de brazo cromosómico:

ABCD.EFGH!AD.EFGHBC

• TRANSLOCACIÓN INTERCROMOSÓMICA:

Se produce cuando las alteraciones afectan a más de un CR. Puede ser de 2 tipos:

-Transposición: cuando el trozo que pierde uno de los CRs se añade al otro:

ABCD.EFGH ! HNAD.EFGH

MDIOP.QRST OP.QRSTBC

-T. I. recíproca: cuando ambos CRs pierden un trozo que se añade al otro:

ABCD.EFGH ! HNAD.EFGH

MDIOP.QRST OP.QRSTBC

• Anomalías cromosómicas numéricas:

Se dan si cambia el número de CRs típico de la especie. Para la mayoría de las especies representamos su cantidad de CRs como 2n y decimos que son diploides. Hay varios tipos:

• Una de estas anomalías es el aumento en el número de juegos cromosómicos, es decir, que los sujetos sean TRIPLOIDES (3n), TETRAPLOIDES (4n)… En vegetales, la Poliploidía es absolutamente viable, el único efecto es que produce gigantismo, ya que aumenta el tamaño celular. Sin embargo, en animales, ese aumento en el tamaño celular va ineludiblemente emparejado con una disminución en el número de células y eso supone graves problemas metabólicos y de diferenciación, por lo que su desarrollo se interrumpe. De hecho, en la especie humana, se estima que un 3% de los abortos espontáneos son diploides.

• HAPLOIDÍA: supone la existencia de un solo juego de CRs (n). Sólo se puede considerar una anomalía cuando la especie es diploide. En la especie humana no es viable.

• ANEUPLOIDÍA: significa que los individuos no tienen un número exacto de juegos cromosómicos. Hay varios tipos:

-monosomías: pérdida de un CR completo (2n-1), es la única viable en la especie humana

-trisomías: (2n+1) en lugar de haber una pareja de homólogos hay 3. Esto ocurre en el Síndrome de Dawn

-nulisomías: (2n-2) donde esos dos CRs que faltan son 1 pareja de homólogos.

6. TECNICAS DE DIAGNÓSTICO PRENATAL:

• Amniocentesis:

Consiste en una punción transabdominal a una mujer en gestación para obtener líquido amniótico (que protege al feto), en éste flota una cierta cantidad de células procedentes de la descamación del feto, esas células están vivas de manera que es posible hacer cultivos celulares con ellas. Con esto se puede obtener una fotografía de la división celular, detectando las anomalías cromosómicas numéricas.

• Técnicas de bandeado:

Pero además los CRs de algunas células se pueden someter a las técnicas de bandeado que se basan en que determinados componentes del ADN se tiñen de manera específica (distinta), de manera que cada CR o pareja de CRs ofrece una secuencia de bandas característica para cada uno de esos tintes. Lo que se hace es comparar un caso normal con el feto en cuestión y si no coinciden las secuencias de bandas es porque se ha producido una anomalía cromosómica estructural. Además es posible que esas células que obtenemos se sometan a diversas pruebas metabólicas que detectan muchas enfermedades, debidas incluso a un solo gen.

TEMA -4-: GENÉTICA MOLECULAR

• NATURALEZA QUÍMICA DEL MATERIAL HEREDITARIO

El material hereditario en la mayoría de las especies es ACIDO DESOXIRIBONUCLEICO (ADN), pero en algunos virus (ej: sida) es ACIDO RIBONUCLEICO (ARN).

Ambos son ácidos nucleicos y sus componentes básicos son:

-un azúcar, que para el ARN es la D-RIBOSA, y para el ADN es muy parecido, pero en la posición dos tiene un ácido, por lo que se le llama 2-DESOXI-D-RIBOSA

-bases nitrogenadas que pueden ser de dos tipos:

• Púricas: son grandes en el espacio: ADENINA y GUANINA

• Pirimidínicas: son pequeñas en el espacio, son: CITOSINA (en el ADN y ARN), TIMINA (exclusiva del ADN) y URACILO (exclusiva del ARN)

-Ácido fosfórico: (PO4H3)

La unión de una base nitrogenada con un azúcar se denomina NUCLEÓSIDO, y la unión entre un nucleósico y un ácido fosfórico se denomina NUCLEÓTIDO.

Los ácidos nucléicos son pdímeros (cadenas de múltiples eslabones que dan lugar a una macromolécula) de nucleótidos, es decir, cadenas de nucleótidos uno detrás del otro. Aunque también puede haber nucleótidos sueltos en el citoplasma

El ácido fosfórico y el azúcar se sitúan en el mismo plano y las bases nitrogenadas en un plano perpendicular. Todos los fosfóricos son iguales, así que sólo se citan las bases nitrogenadas que es lo que cambia.

En humanos, en el ARN hay sólo una secuencia de nucleótidos, mientras que en el ADN hay dos cadenas unidas entre sí a través de las bases nitrogenadas. Éstas son ANTIPARALELAS (la distancia entre las dos cadenas es constante) y COMPLEMENTARIAS (por lo siguiente:)

“Similitud de la molécula de ADN con una escalera”

Para que todos los “escalones” midan lo mismo una base tiene que ser más grande que la otra. Por eso se unen:

-Adenina con Timina. A=T

-Guanina con Citosina. G"C

Es decir, deben unirse una base nitrogenada grande con una pequeña, esto es una púrica con una pirimidínica. La razón de esas uniones tiene que ver con la forma de las moléculas: Adenina y Timina tienen capacidad para reaccionar por dos puntos, por lo que encajan perfectamente: y Guanina y Citosina reaccionan por 3 puntos, por lo que también encajan.

La molécula de ADN tiene que ser muy constante ya que sino perdería sus propiedades y podría ser atacada a través de los oxígenos situados en el exterior de la molécula.

A lo largo de la evolución, el ADN se ha combinado con unas proteínas, casi todas pertenecientes al grupo HISTONAS, que no alteran sus propiedades y que además le sirven de escudo de protección.

El ADN está situado en el centro y así se protege de cualquier cosa.

NOTA: pdímero de nucleótidos = ácido nucléico (ADN y ARN)

Puesto que la relación entre las dos cadenas de la molécula de ADN es de complementariedad, conociendo una cadena, se conoce la otra, esto es si yo conozco la secuencia de las bases nitrogenadas de una de las cadenas, conozco la otra ya que es la misma pero invertida. Esta complementariedad de ADN se puede expresar de dos formas que conocemos como LEYES DE CHARGAFF:

-1ª LEY: A+G =T+C. Dice que la cantidad de bases púricas es igual a la cantidad de bases pirimidínicas.

-2ª LEY: A/T = G/C =1. Dice que la relación entre Adenina y Timina y entre Guanina y Citosina tiene que ser igual a 1.

IMPORTANTE: SALVO EN ALGUNOS VIRUS DETERMINADOS, LAS LEYES DE CHARGAFF SÓLO SE CUMPLEN PARA EL ADN Y NO PARA EL ARN, YA QUE TIENE UNA SOLA CADENA

• DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA

Se expresa de la siguiente manera:

A un determinado gen le corresponde siempre la misma proteína o enzima.

1 gen (ADN) ! 1 enzima (proteína)

El ADN es el material hereditario y es capaz de transmitir su información de generación en generación gracias a que tiene capacidad para duplicarse.

A un gen (trozo de ADN), cuando funciona, le corresponde siempre la misma proteína. Ese gen da instrucciones para que los aminoácidos se unan en una secuencia determinada. Las materias primas (células) necesarias para formar las proteínas se obtienen por la alimentación y están almacenadas en el citoplasma.

El problemas es que el ADN está en el núcleo y los aminoácidos o materias primas están en el citoplasma, por lo que tiene que haber alguna forma de relación, ya que la membrana celular es muy selectiva y no permite la entrada de los aminoácidos, además el ADN tiene un diámetro muy superior a los poros de la membrana celular por lo que tampoco puede atravesar la membrana y llegar al citoplasma.

Lo que va a ocurrir es que cuando la célula necesite una proteína determinada, el gen (trozo de ADN) que posee la información que codifica para esa proteína, va a hacer una copia de sí mismo en forma de una molécula más corta y más estrecha. Este proceso se denomina TRANSCRIPCIÓN y la molécula resultante se denomina ARN MENSAJERO (ARNm) porque es capaz de salir del núcleo al citoplasma (ya que es más estrecha) y llevar la información para la formación de la proteína.

Una vez que este mensajero se encuentre en el citoplasma, el proceso de formación de una proteína siguiendo las instrucciones del ARNm, se denomina TRADUCCIÓN.

• DUPLICACIÓN

La molécula de ADN es muy estable y tiene capacidad para duplicarse. Esta duplicación es SEMICONSERVATIVA, es decir, que de una molécula de ADN se van a originar dos moléculas hijas idénticas entre sí e idénticas a la molécula madre. Pero además, cada molécula hija va a estar compuesta por una cadena procedente de la molécula madre y la otra cadena será de nueva síntesis

NOTA: las cadenas punteadas de las moléculas hijas son cadenas de nueva síntesis

La forma más sencilla de entender la duplicación es suponer que la molécula de ADN se va separando en sus cadenas constituyentes a modo de una cremallera, es decir, que los enlaces (bases nitrogenadas) que mantienen unidas ambas cadenas se van rompiendo uno a uno.

Cada una de estas cadenas separadas va a servir de molde para construir la que falta sobre ella misma los nucleótidos van pasando por al lado, cuando pasa el nucleótido correspondiente, encaja con el de la otra cadena y se queda ahí. Es decir, que reconoce en la cadena molde al complementario y además encaja también con el nucleótido anterior. Este proceso ocurre simultáneamente en las dos cadenas hijas.

Pero actualmente se sabe que el proceso es más rápido y, de hecho, se rompen simultáneamente todos los enlaces correspondientes a un gen (trozo de la molécula de ADN), de manera que pueden unirse muchos nucleótidos simultáneamente. Después es necesaria la intervención de unas enzimas para unir los distintos trozos, estas enzimas se llaman LIGASAS.

Este procedimiento permite que la duplicación ocurra simultáneamente por varios puntos, pudiendo duplicarse al mismo tiempo el principio y el final de la cadena.

A nivel de célula las dos moléculas hijas se escriben en la misma dirección, lo que implica que si yo leo siempre de arriba abajo, tendría que escribir de abajo a arriba y eso es imposible. Por eso los enlaces para un mismo gen se rompen simultáneamente. Siempre se lee en la misma dirección, lo que implica que una cadena se sintetiza en una dirección y la otra al revés (antiparalelos).

Este proceso de separación de las dos cadenas que ocurre de forma natural durante la duplicación, se puede producir en el laboratorio simplemente elevando la temperatura alrededor de unos 80º más o menos, denominándose a este proceso DESNATURALIZACIÓN DEL ADN.

Si a continuación dejamos que se enfríe lentamente, las cadenas complementarias se vuelven a unir, es decir, la molécula se puede RENATURALIZAR.

Estos procedimientos se han usado para obtener ADN HÍBRIDO, de distintas especies, que sirve para compararlas y ver cuáles hibridan más, es decir, cuáles son más cercanas y parecidas.

La molécula de ADN es muy difícil de alterar, lo que garantiza que la información que se transmite de generación en generación sea constante.

A un determinado gen le corresponde siempre, como efecto primario, una proteína específica, siempre la misma. Es decir, que el efecto primario de un gen es una proteína determinada.

1 gen ! 1 enzima (proteína)

gen ! (fenogénesis, aparición del fenotipo) !rasgo

Siempre, cada vez que un gen se expresa, genera esa proteína y de hecho, la mayor parte de los genes no se expresan en determinados tipos de células. La velocidad de expresión de los genes es lo que determina la diferenciación celular (entendiendo que esa velocidad también puede ser cero, no expresándose nunca)

• TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN

¿Cómo se forma una proteína cuando un gen se activa?

El primer problema que nos encontramos es que el ADN está en el núcleo de la célula y no interesa que salga de ahí porque es la zona de mayor protección. Por lo tanto, la molécula de ADN no puede atravesar los poros de la membrana nuclear (no puede salir al citoplasma), sin embargo, las materias primas de las proteínas (aminoácidos) las obtiene la célula a través de la alimentación. De modo que las materias primas están en el citoplasma y las instrucciones (ADN) de cómo se tienen que unir, en el núcleo, pero ninguno puede atravesar la membrana nuclear en ningún sentido

Lo que ha hecho la evolución para solventar este problema es hacer una copia de la información contenida en un gen, en forma de una molécula más pequeña capaz de salir al citoplasma; es decir, el ADN hace una copia de sí mismo en forma de ARN, esta nueva molécula es más corta y más estrecha porque es una sola hebra y porque sólo copia el brazo de un gen. A este proceso se le denomina TRANSCRIPCIÓN.

Cuando la célula necesita una proteína determinada se activa el gen correspondiente, es decir, que el gen se transcribe y para ello las cadenas de la molécula de ADN se separan en el brazo correspondiente a ese gen y a partir de ahí el proceso es muy similar a la duplicación.

Como el ARNm es una sola hebra, se toma como molde sólo una de las cadenas separadas de ADN (cada una lleva distinta información). Si a un mismo gen le corresponde siempre una misma proteína, entonces sólo una de las cadenas de ADN y siempre la misma para un gen dado, es la que se transcribe. Pero el que sea una cadena dada no implica que para todos los genes de la molécula sea siempre la misma.

Ya tenemos el mensaje en el citoplasma en forma de ARNm, que es una secuencia de ribonucleótidos y a esa secuencia le corresponde siempre una proteína específica, que es un polímero (secuencia) de aas.

La fórmula general de cualquier aas es:

NH2 - CH - COOH

(Amino) % ( acido)

R

Lo que cambia de un aas a otro es el radical (R)

Los aas se pueden unir entre sí formando largas cadenas (proteínas) mediante la unión de un OH del grupo ácido y un H del grupo amino del siguiente, de lo que se desprende una molécula de agua (H2O) y se forma un doble enlace llamado ENLACE PEPTÍDICO.

A una determinada secuencia de nucleótidos le corresponde siempre la misma cadenas de aas, por lo que es lógico que exista una tabla de equivalencias entre nucleótidos del ácido nucleico (ARN) y aas de las proteínas. Esa tabla es lo que llamamos CODIGO GENÉTICO.

Existen otros tipos de ARN aparte del ARNm, estos son el ARN RIBOSÓMICO (ARNr) y el ARN TRANSFERENTE (ARNt).

El ARNm, una vez que se ha sintetizado, se sitúa entre las dos subunidades del ribosoma que es donde se va a producir la síntesis de proteínas.

Son necesarias dos moléculas de ARNr para que tenga lugar la traducción.

El ARNt, como cualquier tipo de ARN, es una sola cadena, pero hay zonas en las que queden enfrentadas bases complementarias que establecen enlaces sobre ellas. De manera que en el espacio tiene aspecto de hoja de trébol.

Las zonas ensanchadas pertenecen a zonas en las que no hay bases complementarias; pero esto no quiere decir que en esas zonas no haya bases, sino que las que hay no se comlementan.

Cada uno de esos lazos tiene una misión diferente:

-por la derecha: se sujetan al ribosoma

-por la izquierda: se unen a una enzima que actúa en forma de látigo uniendo a un aas específico en el extremo superior

-por el inferior: las 3 bases centrales reciben el nombre de ANTICODÓN.

• Características del código genético

El Código Genético es una tabla de equivalencias entre el lenguaje de bases nitrogenadas (nucleótidos) en el mensajero (ARNm) y el lenguaje de aas de las proteínas. Este código tiene 5 características:

• En el lenguaje del ARNm hay 4 letras posibles (las de las 4 bases nitrogenadas), en cambio en el de las proteínas hay 20 letras (ya que existen 20 aas distintos).

Necesitamos 3 bases para escribir cada aas, así que podríamos escribir hasta 64, ya que V34= 64 aas. De modo que es necesario un TRIPLETE DE BASES (3 bases) para escribir un aas, y a ese triplete se le denomina CODÓN. El codón del ARNm y el anticodón del ARNt son complementarios

• El código genético es un código DEGENERADO. Hay 3 codones (UAA, UAG, UGA) que no codifican para ningún aas porque no tienen ARNt. Además podemos tener varios codones para el mismo aas, en este caso los codones se diferencian sólo en la 3ª base.

Un ARNt con un anticodón determinado sólo se puede unir a un aas específico, pero para la mayoría de los aas existen varios anticodones.

• Se trata de un CODIGO SIN SUPERPOSICIÓN, es decir, una base determinada no puede formar parte de dos tripletes diferentes.

• Se trata de un CODIGO SIN COMAS, esto significa que no hay nada en la molécula que indique dónde termina un triplete y dónde empieza el siguiente.

• El código genético es UNIVERSAL, un determinado codón significa el mismo aas en todas las especies.

• La traducción

Las proteínas son secuencias de aas unidas por enlaces peptídicos. Los aas pueden reaccionar por el grupo amino o por el grupo ácido. Los aas que están en el centro de la cadena tienen los dos grupos enlazados y, por lo tanto, no tienen probabilidad de reaccionar, ya que en una cadena de aas sólo puede reaccionar el grupo amino (NH2) del primer aas de la cadena y el grupo ácido (COOH) del último aas de la cadena; esto es que sólo puede reaccionar por los extremos:

Si reacciona el grupo ácido (COOH) del último aas no supone ningún problema, es muy difícil, ya que no hay prácticamente tiempo porque cuando se une el último aas a la cadena, la proteína va inmediatamente a cumplir una función.

Podemos darnos cuenta de que según esto, el grupo amino (NH2) del primer aas de la cadena posee mucho tiempo para poder reaccionar y esto supone un gran problema. Para solucionarlo lo que va a ocurrir es que siempre, cualquier síntesis proteica tiene como primer aas HETIONINA, que es un aas especial para el que sólo existe un codón. Por su estructura es el único que tiene capacidad para unirse con el grupo amino a un pequeño radicar organismo llamado FORMILO, que es inocuo (no altera las propiedades) y además funciona como escudo.

Las proteínas tienen dos extremos, el N terminal y el C terminal. La síntesis de proteínas se inicia siempre por el extremo N terminal.

El modelo de la traducción o síntesis de proteínas parte de la idea de que en el ribosoma existen dos sedes: la sede P (peptidi) y la sede A (aminoaci). El proceso se divide en 3 etapas:

1-INICIACIÓN: entrada de ARNt, que lleva formilmetionina, al ribosoma en la sede P

2-ELONGACIÓN o CRECIMIENTO DE LA CADENA: van entrando aas uno a uno y se van uniendo al anterior. Supone la acción alternativa de dos enzimas: PEPTIDIL TRANSFERASA (encargada del enlace peptídico entre dos aas) y la TRANSLOCASA (encargada de desplazar el sistema mensajero ribosoma en un codón)

3-El proceso finaliza cuando en la sede A aparece uno de los 3 tripletes para los que no existe ARNt.

Para el proceso de iniciación se han propuesto dos hipótesis:

-DOBLE PUERTA: el primer aas entra por la sede P y los demás por la sede A

-PUERTA SENCILLA: todos los aas sin excepción entran por la sede A.

En la dede P se puede introducir cualquier ARNt, pero sólo permanecerá el que tenga un anticodón complementario del codón existente en la sede. En la sede A ocurre lo mismo. Una vez que tengo las dos sedes ocupadas actúa la peptidil transferasa y se forma el enlace peptídico entre los 2 aas.

Una vez formado el enlace peptídico, actúa la translocasa tirando de la cadena, de modo que lo que estaba en la sede P sale fuera y lo de la sede A sale a la sede P y queda el hueco en la sede A. Esto se va repitiendo sucesivamente.

El proceso termina cuando en la sede A cae un codón que no corresponde a ningún aas, porque no se une a ningún anticodón.

• REGULACIÓN DE LA VIDA GENICA

¿Cómo se activan o se reprimen los genes?

Una proteína sólo se fabrica cuando es necesaria. Por otro lado, los modelos de regulación de la actividad génica explican también la diferenciación celular. Todas las células del organismo tienen la misma constitución genética.

Hay varios modelos de regulación génica, el más sencillo y el que más destaca es el siguiente:

• Modelo operón (siempre cae en examen)

Este modelo plantea que hay una serie de genes denominados ESTRUCTURALES cuya misión es transcribirse a mensajeros específicos que posteriormente se traducen a proteínas concretas, específicas (el efecto primario de todo gen es una proteína concreta). Esta proteína puede ser estructural (porque forma parte de orgánulos) o una enzima, es decir, una proteína con propiedades catalíticas (que modifica la velocidad de las reacciones). Una enzima o proteína sólo se va a sintetizar cuando es necesaria.

A veces esa metabolización de una determinada sustancia se realiza en varios pasos, cada uno de ellos catalizado por una enzima distinta, constituyendo (esa serie de reacciones) una RUTA METABÓLICA

A ! B ! C ! ….

P1 P2 P3 (P1 rompe A en trozos !B; P2, rompe B!C…)

El modelo de OPERÓN plantea que los genes que codifican la información para enzimas que actúan en pasos sucesivos de una misma ruta metabólica, se sitúan adyacentes o al menos muy cercanos en la misma molécula de ADN. Este modelo plantea que es mucho más rápido activar simultáneamente todo ese conjunto de genes que hacerlo uno a uno, y para activar todos simultáneamente lo que propone es que adyacente a ese conjunto de genes estructurales existe un gen que se llama OPERADOR, ya que funciona a modo de interruptor, activando o reprimiendo la expresión de ese conjunto de genes estructurales. Es decir, basta con que el gen operador reciba una señal para poner en marcha todos los genes restantes al mismo tiempo.

El modelo también propone que a cierta distancia de ese conjunto operador-genes estructurales, puede incluso que en otro CR hay otro gen llamado REGULADOR que se transcribe a un mensajero específico y se traduce a una proteína que llamamos REPRESOR porque su misión es unirse al operador y mantener al sistema inactivo, cerrado.

(Catalizador: elemento capaz de unir otros 2 elementos que no se unirían si el 1º no existiera)

Ese represor es una proteína que se une al operador, por lo que los represores osn histonas (proteínas que rodean al ARN y actúan a modo de escudo). Mientras el represor esté unido al conjunto operador-estructurales no puede haber transcripción, simplemente por una cuestión de espacio. Con esto se explica por qué determinados genes no funcionan.

El INDUCTOR es la sustancia que la célula necesita metabolizar. Lo que ocurre es que el represor tiene más afinidad por el inductor que por el operador, de forma que si hay inductor, inmediatamente el represor se separa del operador para unirse con el inductor. En el momento en el que el represor se separa de ese sistema, el ADN se desespiraliza inmediatamente y comienza la transcripción. Con lo que se forman los mensajeros y las proteínas específicas.

¿Cómo vuelve a cerrarse el sistema? Esas proteínas se han fabricado (o sintetizado) para metabolizar el inductor, es decir, destruirlo en componentes más pequeños y transformarlo, lo que significa que el represor ya no lo reconoce como tal y se vuelve a unir al operador. (Ej: personal del matrimonio (represor-operador) y la amante (inductor))

• MUTACIONES

Llamamos mutaciones a cualquier cambio en el material genético detectable y heredable no debido a segregación ni recombinación y que se transmite a las células hijas o a la generación siguiente de individuos, originando respectivamente células o individuos mutantes.

No son debidas a la segregación porque yo puedo tener dos padres Aa y un hijo aa y el que no sea igual que sus padres no es condición suficiente para decir que es mutante.

Ni tampoco se debe a recombinación porque se puede deber a recombinaciones de los genes implicados.

Hay muchas formas de clasificar las mutaciones, pero en principio vamos a hacerlo dependiendo del tipo de células en que se producen:

a)MUTACIONES SOMÁTICAS: cuando afectan a cualquier zona del individuo que no sea la línea germinal, es decir, que no sean las células reproductoras (que van a sufrir meiosis). Sus consecuencias son que si se produce una mutación en una célula de la piel, a nivel genético se transmitirá a las células que deriven de ella pero no a las restantes. Por tanto, a partir de ese momento, en un mismo sujeto coexisten células con distinta información genética. Eso es lo que llamamos MOSAICO GENÉTICO o QUIMERA. Pero no siempre se va a manifestar fenotípicamente. Realmente se manifestará al tener un sujeto homocigoto recesivo y cuando alguno de los alelos esté afectado, además ese gen debe estar en una célula que se exprese. Esta mutación, en principio, no se transmite a la generación siguiente, excepto si se produce en sujetos que sólo llevan un alelo para cada carácter (n, en vez de 2n como los humanos). También en especies en las que se da reproducción vegetativa (ej: esquejes de geranios), si yo utilizo un trozo que está mutado se puede transmitir a la descendencia.

b)MUTACIONES GERMINALES: son aquellas que van a originar gametos, que si llevan una mutación se transmite a la generación siguiente y todas las células de ese organismo serán mutantes.

También podemos hablar de mutaciones dependiendo del nivel en que ocurran:

1.- MUTACIONES A NIVEL GENÓMICO: (genoma: conjunto de todos los CRs de una especie) Se dan cuando alteran el número de CRs. Desde este punto de vista las aberraciones cromosómicas numéricas son mutaciones (ej: poliploidía: zn CR, no 2n)

2.-MUTACIONES A NIVEL CROMOSÓMICO: cuando afectan a segmentos del CR de más de un gen. Con lo cual debemos incluir las anomalías cromosómicas estructurales (ABCD.EFHG)

3.-MUTACIONES A NIVEL GÉNICO: afectan a un solo gen. La mayor parte de las veces se trata de mutaciones puntuales, es decir, que hay un simple cambio en un nucleótido (en la pareja de nucleótidos). Estas mutaciones a veces se llaman MUTACIONES SILENCIOSAS porque se produce el cambio en una base nitrogenada (o nucleótido) por otra, pero que origina un codón para el mismo aas. Este cambio se transmite a la descendencia pero puede no tener consecuencias.

Estas mutaciones se llaman de CAMBIO DE SENTIDO cuando el cambio en un solo nucleótido implica un aas diferente y también se suele utilizar la denominación de MUTACIONES DE STOP o MUTACIONES SIN SENTIDO cuando el cambio en el nucleótido supone la aparición de uno de los 3 codones (un triplete) de terminación de lectura del mensajero.

Por otro lado las mutaciones también pueden ser:

• ESPONTÁNEAS: todos los alelos tienen una cierta “capacidad” para cambiar a sus otras formas alélicas de forma espontánea. Esto es así porque dos alelos tienen una secuencia de nucleótidos tremendamente parecida, de manera que, como cualquier sistema, el mecanismo puede fallar sin causa aparente, causando una mutación.

• INDUCIDAS: cuando están provocadas por agentes, sean de naturaleza física o química, que llamamos MUTÁGENOS. Por ejemplo: radiaciones, pesticidas, antibióticos, análogos de bases…

TEMA -5-: GENÉTICA CUANTITATIVA

Diferencias entre Genética cualitativa y cuantitativa:

CUALITATIVA CUANTITATIVA

-Caracteres de clase -Caracteres de grado (estatura…)

-Variación discreta -Variación contínua

-Pocos genes (con pocos alelos) -Muchos genes (muchos alelos)

-Efecto individual, gen discernible -Efecto individual no discernible

(pequeño y sumable. Viendo su

fenotipo no podemos averiguar

su genotipo)

-Análisis de cruzamientos individuales -Análisis de poblaciones

y sus descendientes (proporciones) (estadístico)

-Fenogénesis más larga (x ej: los

humanos tardamos 20 años en alcanzar la estatura final)

• RASGOS CON UMBRAL.

Existe un umbral que separa a los sujetos en dos tipos (ej: sanos-enfermos). Lo que nosotros vamos a ver es la dificultad de trabajar con rasgos cuantitativos. Éstos, como cualquier otro rasgo, son en parte producto de factores genéticos y, en parte, de factores ambientales; en general, esto se expresa como una suma: P = G + A (siendo G, genético y A, ambiental)

Pero expresar eso así es un error porque sabemos que un mismo ambiente pude producir distintos efectos sobre genotipos distintos y que un mismo genotipo puede expresarse de distinta forma en distintos ambientes. Así que lo que tenemos no es una suma de 2 factores (G + E), sino que también hay una interacción entre ambos: P=G+E+G.E

• HERENCIA MULTIFACTORIAL

Cuando trabajamos con caracteres cuantitativos y poblaciones reales, lo que se hace es hallar cuánto varía en la población el rasgo que me interesa, es decir, utilizamos varianzas como la VARIANZA FENOTÍPICA o DE LA POBLACIÓN (VP)

Al trabajar con poblaciones reales, además cada sujeto está sometido a ambientes distintos. De manera que hacer estimaciones de la VARIANZA AMBIENTAL (VE) es tremendamente complicado, como también es complicado hallar la VARIANZA GENOTÍPICA (VG), de modo que parte de los modelos desestiman el término G.E en un primer momento, aún a sabiendas de que se comete un error (después realizan correcciones en el resultado)

De este modo la varianza fenotípica de la población sería igual a: VP=VG+VE

VP es fácil de hallar, pero VE no, de modo que debemos intentar medir VG. Partimos de una situación en la que consideramos un gen con dos alelos (A1, A2), así que tendré los siguientes genotipos en la población: A1A1, A1A2 y A2A2.

Si la frecuencia de alelos A1 en la población es “p” y la de alelos A2 es “q”, sabiendo que p+q=1, la frecuencia de sujetos con genotipo A1A1 será p2. Y los del resto de genotipos se halla:

& &	A1 p	A2 q	Frecuencia de sujetos con esos fenotipos: A1A1! p2 A1A2! 2pq A2A2!q2
A1 p	A1A1 p2	A1A2 pq
A2 q	A1A2 pq	A2A2 q2

Ahora suponemos que el alelo A1 contribuye con 7 unidades al fenotipo final, y el alelo A2 con 3. Como el efecto de cada alelo se suma al de los demás, tendremos que cada genotipo contribuye con :

A1A1 = 7+7 = 14 Contribución de cada genotipo con estos

A1A2 = 7+3 = 10 alelos (A1, A2)

A2A2 = 3+3 = 6

Colocamos a cada genotipo en una recta y observamos que el heterocigoto (A1,A2) siempre se sitúa en el medio y los homocigotos (A1A1 y A2A2) a los lados:

A1A1 A1A2 A2A2

14 10 6

En esta recta al heterocigoto se le supone un valor 0 y los homocigotos se separan de él la misma cantidad (a), uno en positivo (+a) y otro en negativo (-a)

A1A1 A1A2 A2A2

+a 0 -a

Para hallar, en este caso, el valor genotípico medio de la población se hace la media ponderada: p214 + 2pq10 + q26

p2 + 2pq + q2

El modelo parte de que VG es una VARIANZA ADITIVA (VA), para indicar que cada efecto producido por los alelos en el fenotipo se suman. Lo normal es que entre alelos del mismo gen haya relaciones de dominancia-recesividad. Si esas relaciones fueran de dominancia completa, el valor de los homocigotos no cambiaría, pero el heterocigoto valdría lo mismo que el homocigoto dominante.

Si A1> A2, entonces: A1A1; A1A2 ! 14---------A2A2! 6

Pero hay casos en que se dan relaciones de dominancia pero incompleta, que es lo que ocurre con el peso de determinados ratones. De esa forma los alelos A1A1 valen 14, los A2A2 valen 6 y los heterocigotos (A1A2) valen 12; pasando de tener un valor 0, a un valor “d”: A1A2

A1A1 d A2A2

14 12 +a 0 -a 6

A ese tipo de dominancia se la denomina DOMINANCIA INCOMPLETA y se da cuando el alelo dominante potencia el efecto del recesivo pero no llega a hacerlo completamente igual a él.

En esta situación el valor genotípico medio de la población se calcula del siguiente modo (teniendo en cuenta que A1A1 mide +a y hay p2 individuos; A2A2 mide -a y hay q2 individuos; y A1A2 mide d y hay 2pq individuos):

ap2 + 2pqd - aq2

p2 + 2pq + q2 = 1 ! 12 = 1

El denominador vale 1, ya que p + q = 1, y aquí lo único que cambia es que está elevado al cuadrado y 12=1. De modo que el cálculo nos queda del siguiente modo:

Valor genotípico medio: a (p2 - q2) + 2pqd = a (p - q) + 2pqd

Pero la VG no es sólo una varianza que recoge los efectos aditivos (VA), sino que también en parte es una VARIANZA DE DOMINANCIA (VD). Ésta se dice que recoge los efectos INTRALOCUS, es decir, las relaciones dentro del mismo gen.

P = VG + VE ! (VG= VA +VD)

A veces se producen EPISTASIAS, es decir, interacciones entre alelos de distintos genes; pues lo lógico es pensar que al tener cientos o miles de genes, se den interacciones epistásicas. Por ello hay que añadir otro término que recoja la VARIANZA EPISTÁSICA (VI) debida a variaciones interlocus (entre alelos de distintos genes): P = VG +VE ! (VG = VA+VD+VI).

Para hallar la VE se recurre a trucos. El primer avance (para hallarla) se produjo al hallar la HEREDABILIDAD (h2), es decir, la cantidad de variación fenotípica en una población atribuible a causas genéticas. Su fórmula es: h2= VG / VP

La ventaja de este término es que elimina de los cálculos la VE.

IMPORTANTE: LA HEREDABILIDAD NO SE PUEDE APLICAR A INDIVIDUOS, ES UN CONCEPTO DE POBLACIÓN.

Evidentemente el valor de la heredabilidad varía porque yo estimo en un momento dado, puede no valer lo mismo para otro momento porque siempre hay sujetos que vienen y van, mueren o nacen. Por eso el valor de h2 es para un momento, un carácter y unos sujetos dados. Ese valor puede estar entre 0 y 1. Cuando su valor es 0 significa que toda la varianza fenotípica de la población (Vp) para ese rasgo concreto se debe a factores ambientales; y cuando su valor es 1 significa que se debe a causas genéticas.

Para hallar VG también se recurre a trucos. Lo veremos con un ejemplo: supongamos una población en la que queremos hallar h2 y en la que sabemos el valor de VP(varianza que siempre podemos medir sin problemas) h2=VG/Vp!VP=0.412=VG +VE

Lo que se suele hacer es fabricarnos una población de la misma especie pero genéticamente uniforme (todos los individuos tienen el mismo genotipo) y además la sometemos a las mismas condiciones ambientales que a nuestra población-problema. Medimos VP en la población uniforme: VP = 0.132 =VE ! (sólo se debe a VE porque todos los sujetos son genéticamente iguales y no hay varianza genotípica VG)

Si restamos ambas expresiones obtenemos el valor de VG:

VP = 0.412 = VG + VE

- VP= 0.132 = VE

= 0.28 = VG

Con lo que ya podemos hallar h2: h2= VG /VP = 0.28 / 0.412 = 0.6796

Todos los modelos POLIGÉNICOS (con muchos genes) parten de la idea de que los cruzamientos son aleatorios, pero eso en la realidad no es cierto siempre. Por ejemplo, en ocasiones se dan cruzamientos consanguíneos con mucha más probabilidad de la esperada por azar; esto ocurre por ejemplo cuando la población está sometida a aislamiento genético (por causas geográficas: zonas de difícil acceso). Es lo que se llama ENDOGAMIA (todos los gametos proceden de dentro del grupo).

Para determinados rasgos lo que se produce es SOFENOGAMIA, es decir gametos de fenotipo parecido. Por ejemplo, la probabilidad de que se cruce un sujeto con un CI elevado con otro con un CI inferior a la media es muy pequeña.

TEMA -6-: GENETICA DE LA CONDUCTA ANIMAL

• OBJETIVOS

• Estudio de las bases genéticas de las diferencias de comportamiento

• Efecto de los genes sobre el comportamiento e interacción herencia-ambiente

Cuando hablamos de genética de la conducta, nuestro principal interés es la conducta humana, pero la mayor parte de los trabajos utiliza animales ya que permiten un mayor control experimental, tanto a nivel de sujeto como a nivel de ambiente. Y, por tanto, son también fundamentales para comprender la interacción genotipo-ambiente.

Lógicamente si nuestro interés último es la conducta humana, lo mejor sería utilizar animales cercanos al humano, pero en realidad se utilizan sobre todo invertebrados (ej: drosophila…). Y es que cuanto más simple es el animal, el factor de aprendizaje tiene menos que ver en su conducta, y además su sistema nervioso está mucho más preprogramado. Es decir, que el SN de los vertebrados es mucho más plástico y, por tanto, vamos a encontrar también muchas más diferencias individuales.

• MÉTODOS EN GENÉTICA DE LA CONDUCTA

• Método fenotípico

Se trata de, a partir de la variabilidad fenotípica para la conducta que estemos estudiando, deducir el patrón de transmisión.

Cuando utilizamos este método, el primer paso es observar cómo se distribuyen esos fenotipos en la población. Podemos encontrarnos con dos tipos de distribución de fenotipos:

• DISTRIBUCIÓN DISCRETA: significa que son rasgos cualitativos determinados sólo por uno o pocos genes. Algunos ejemplos de cómo se ha trabajado este punto son cruces entre individuos que tienen fenotipos distintos y luego hacer lo mismo con las genealogías (en función de los descendientes tratar de deducir los genotipos)

Uno de los primeros trabajos de este tipo se realizó con “ratones danzarines”, los cuales cuando están en reposo tienen temblores en la cabeza y cuando se mueven tienden a hacerlo en círculo, tratando de morderse la cola; además son sordos.

De modo que cruzaron danzarines entre sí y encontraron que sistemáticamente toda la descendencia era danzarina: P: danzarín x danzarín ! F1: danzarín.

De ello dedujeron que esos ratones son homocigotos recesivos (aa), porque si yo los cruzo siempre sale aa. Además no pueden ser dominantes porque nunca sabríamos cuál es el alelo que falta (A_ )

Para comprobar que eran recesivos realizaron un cruce entre danzarines y normales, del siguiente modo:

P: danzarín x normal

F1: 254 normal *

F2: 124 normal (3A) 47 danzarín (1ª)

Obtuvieron que su descendencia era toda igual y toda normal (F1), y en F2 encontraron una segregación de 124 normales y 47 danzarines, es decir, una proporción de 3 a 1 (con lo que se cumplen las dos primeras leyes de Mendel)

El segundo trabajo con este método fue realizado por ROTHENBUHLER en los años 60. Habían detectado colmenas de abejas en las que las larvas podían ser infectadas por una bacteria (un bacilo), y si las larvas muertas no se retiran, la infección se propaga a toda la colmena y ésta desaparece. Los apicultores se dieron cuenta de que había colmenas higiénicas que destapaban la celdilla infectada y retiraban las larvas muertas, pero había otras colmenas que no lo hacían y desaparecían.

Estos investigadores cruzaron colmenas higiénicas (I) con colmenas no higiénicas (II) y obtuvieron: x (U= no destapan; u=destapan

R= no limpian; r= limpian)

Gametos UR (dominante) ur (recesivo)

Sistemáticamente los híbridos son no higiénicos (II). Así que hicieron un cruzamiento prueba, cruzando los híbridos no higiénicos con el parental recesivo higiénico, y obtuvieron:

Híbrido x Parental recesivo

(gametos: UR, Ur, uR, ur) (ur)

fenotipos: UR Ur uR ur

¼ ¼ ¼ ¼

no higiénico limpian si se lo destapas destapan pero no limpian higiénicos

La segregación fenotípica coincidía con el tipo de gametos que puede formar el híbrido, que es lo que pasa en un cruzamiento prueba. De modo que obtuvieron cuatro fenotipos distintos, es decir, que esa conducta (ser higiénicos) depende de 2 genes. En concreto, la conducta higiénica está producida por 2 alelos recesivos de distinto gen (uno para destapar la celdilla y otro para limpiarla)

¿Qué tipo de conductas dependen de 1 o pocos genes? ¿Para qué tipo de conductas espero encontrar pocas clases fenotípicas? Para aquellas conductas que cambiando 1 alelo cambia su efecto (como la de las colmenas higiénicas)

Otro ejemplo de este tipo de conductas son los genes que suponen el período en los ritmos biológicos. En condiciones (con alelos) normales se supone un periodo de 24 horas, es decir, que un ciclo completo tarda 24 horas (ritmos de actividad-descanso). Para ese gen se han encontrado varios alelos; uno de ellos se denomina PERl que significa que los sujetos que lo tienen muestran ritmos con un periodo de 28 horas; otro es el PERs que supone un periodo de 20 horas; y hay otros en los que se ha producido una delección (pérdida de un trozo) en que los animales son totalmente arrítmicos (PERo o PERd)

• DISTRIBUCIÓN CONTÍNUA: significa que son rasgos cuantitativos (poligénicos). Se pueden utilizar 2 procedimientos:

• Selección artificial:

Donde nosotros elegimos los sujetos que se van a reproducir preferentemente. Se suele utilizar para procedimientos de mejore genética en ganadería o agricultura.

Partimos de una población heterogénea en la que medimos el rasgo cuantitativo. Si yo favorezco que se reproduzcan los sujetos de la parte alta o baja de la curva, la curva que represente los genes de la generación siguiente se desplazaría hacia la derecha o la izquierda respectivamente

El primer trabajo al respecto fue impulsado por TOLMAN y realizado por TRYON, y en él se plantea si existe una base hereditaria para el aprendizaje. Así que se sometió a un grupo muy numeroso de animales a una prueba de aprendizaje de un laberinto con varios brazos sin salida y se utilizó como medida del aprendizaje una puntuación compuesta por el tiempo empleado en recorrer el laberinto con éxito y el número de errores cometidos. Y encontró, tal y como esperaba, que esos animales se distribuían de forma continua según una normal.

Su siguiente paso fue elegir los animales más listos (que habían tardado menos tiempo y cometido menos errores) y cruzarlos entre sí, de modo que sometió a sus descendientes a la misma prueba de aprendizaje. Hizo lo mismo con los más torpes (tardan más y cometen más errores). Y encontró que las curvas de estos nuevos sujetos se desplazaban a izquierda y derecha respectivamente.

En la segunda generación se encontró con que las curvas eran casi iguales a las de la primera. Así que se planteó que tal vez había hecho varias cosas mal, tales como: el tiempo empleado en recorrer el laberinto no era una medida buena (sería mejor utilizar solamente el número de errores); además utilizaba los animales de su laboratorio, con lo que todos iban a ser muy iguales entre sí, bastante parecidos genéticamente (debería coger animales de distintos laboratorios para que su población fuera mucho más heterogénea)

De modo que para solventar estos problemas pidió animales de distintos laboratorios y utilizó como medida de aprendizaje sólo el número de errores cometidos, además creó un aparato para que el animal entrara y saliera solo del laberinto, de modo que nadie le tocaría y así no existirían diferencias de manipulación.

Después de esto hizo el mismo procedimiento que antes y encontró que podía separar una población de “ratas listas” y otra de “ratas torpes” hasta la 8ª generación en que las curvas prácticamente no se solapaban (después ya no consiguió más separación)

Si realmente estuviera seleccionando un rasgo cuantitativo, estos resultados significarían que los animales listos están acumulando alelos de bajo valor para el número de errores y los torpes de mucho valor. Y si esto fuera así, al cruzar animales listos y torpes su curva debería ser intermedia entre la de listos y la de torpes; y esto fue lo que ocurrió.

Lo primero que vieron es que en cuanto variaba algún aspecto del laberinto no siempre los listos eran listos. Con lo que afirman que el ambiente tiene mucho que ver en el rendimiento de una determinada constitución genética.

De modo que se plantearon si esos animales (listos y torpes) seguirían siéndolo al utilizar ambientes de crianza enriquecidos o empobrecidos (ya que en todos los laboratorios se utilizan unas condiciones estándar para la crianza de los animales). Consideraron como ambiente empobrecido colocar a los animales, desde el destete, aislados en una sola jaula, privándoles de interacción social. Y como ambiente enriquecido, aumentar el número de animales por jaula, sin que suponga hacinamiento, y añadirles “juguetes” como ruedas giratorias, toboganes…

Lo que se encontró es que los listos no mejoraban en el ambiente enriquecido, pero sin embargo, en el empobrecido lo hacían tan mal como los torpes en el empobrecido. Y los torpes en el empobrecido no empeoraban pero en el enriquecido no mostraban diferencias significativas con los listos.

Esto nos dice dos cosas: que el ambiente tiene un efecto muy distinto dependiendo del genotipo sobre el que actúa y que los genotipos se expresan de distintas formas dependiendo del ambiente en el que actúen. Esto significa que cuando realicemos procedimientos de selección, hay que tener cuidado a la hora de etiquetar lo que hemos seleccionado.

Este y otros trabajos llevan al planteamiento de que al trabajar con animales hay que controlar las condiciones ambientales y también al sujeto, siendo todos genéticamente idénticos. Y de aquí es de donde surge la necesidad de fabricar las cepas consanguíneas.

• Cepas consanguíneas:

Se fabrican mediante el siguiente procedimiento: se van cruzando todos los sujetos en cada generación, hermano-hermana, con lo que se va reduciendo el número de heterocigotos a la mitad en cada generación hasta que son casi inapreciables. Mientras los homocigotos continúan en la misma proporción:

Para vertebrados (ej: ratones) se estima que en unas 20 generaciones el 98% de la población estará constituido por individuos homocigotos. Por eso en el laboratorio se utilizan estas cepas consanguíneas que son genéticamente iguales, cambiando sólo en el sexo. Podemos utilizarlas de dos formas:

• Mantener constante el ambiente y utilizar cepas distintas: de modo que si se obtienen diferencias en el comportamiento de las cepas se deberá a los genes (a las cepas mismas).

Mediante este procedimiento se han encontrado diferencias genéticas en la inmensa mayoría de los casos para todo tipo de conductas, y para todo tipo de genes. Por ejemplo, tomando como ejemplo los aprendizajes de evitación activa que se pueden medir en una caja con dos zonas (en una, una rejilla electrificada y en la otra no), de modo que el animal pasa a la otra zona para evitar la descarga eléctrica. Se ha comprobado que hay diferencias genéticas entre las distintas cepas. Pero sobre todo se vio que no siempre cepas que aprenden muy bien con un determinado protocolo, lo hacen también con cualquier otro. Así que ni siquiera podemos hablar de una capacidad para aprender un determinado tipo de tarea, de modo que la interacción genotipo-ambiente es altamente específica.

• Mantener la misma cepa y variar alguna de las condiciones ambientales:

Se pueden cambiar, por ejemplo, los ensayos (repetitivos-no repetitivos). A la hora de estudiar el efecto del ambiente perinatal (pre- y post- natal temprano) en el rendimiento de los adultos se utiliza este procedimiento. Para ello se utiliza un “campo abierto”, es decir, un cilindro destapado, pintado de blanco, que tiene el suelo dividido en una serie de sectores. Se utiliza, sobre todo, para medir emocionalidad o temerosidad, ya que el animal al principio se va al centro para explorar el nuevo ambiente y cuando siente miedo se va hacia los lados. Los animales temerosos tienden a mantenerse en postura de congelación, pegados a las paredes y su tasa de micción y defecación se mantiene alta. Al contrario ocurre con los animales no temerosos.

Hay muchas cepas que difieren por su comportamiento en campo abierto. Se hacen cruces recíprocos para comprobar el ambiente perinatal (las cepas consanguíneas son homocigotos para todos los caracteres). Y obtuvieron lo siguiente:

&BALB/C x C57BL/6& &BALB/C x C57BL/6&

(temerosos) (poco temerosos)

HIBRIDOS HIBRIDOS

Los híbridos obtenidos son genéticamente iguales en uno y otro cruzamiento. Si las condiciones de crianza después del destete son iguales, cuando de adultos se les sometía a la prueba de campo abierto, si encuentran diferencias entre los dos tipos de híbridos, se deberá a que el ambiente perinatal es distinto (debiéndose al tipo de madre que han tenido). En este caso las diferencias entre los híbridos fueron pequeñas, pero desde luego los animales cuya madre era poco temerosa fueron poco temerosos.

El problema es que en principio es más lógico pensar que tiene más influencia el periodo de destete que el de gestación, pero eso hay que comprobarlo y lo que hicieron es lo que se llama “cruce de nodrizas”, que permite separar los efectos prenatales de los postnatales (ya que ponen a crías de temerosos con madres no temerosas y viceversa)

C57BL/6 x C57BL/6

C57BL/6 %con madre BALB/C (temerosa)

BALB/C x BALB/C

BALB/C % con madre C57BL/6 (valiente)

De cada camada, la mitad de los animales se van a transferir a una madre adoptiva de otra cepa y la mitad restante también a otra madre adoptiva pero genéticamente igual a ellos. Lo que se comprobó es que los animales genéticamente activos (no miedosos) no mostraron diferencias significativas según el tipo de madre que los criara, aunque había tendencia a mayor temerosidad en los criados por una madre miedosa. Y para el caso de los genéticamente temerosos sí hubo diferencias significativas, de manera que los criados por una madre poco temerosa fueron mucho menos temerosos que sus hermanos criados por una madre genéticamente igual a ellos.

Con lo cual hay cada vez más datos a favor de que la interacción genotipo-ambiente el altamente específica.

En resumen, el método fenotípico nos informa de si hay genes o no implicados en la conducta (nos informa del patrón de transmisión de una conducta) y nos aporta cierta información sobre la interacción genotipo-ambiente, pero no nos dice cómo es esa interacción. Y este problema es el que se trata de abordar con el método genotípico.

• Método genotípico

Se trata de, a partir de individuos que tienen distintos genotipos, observar si también tienen distintos comportamientos. Trata de localizar los lugares donde los genes implicados en cierta conducta ejercen su efecto primario, pudiendo potenciar o inhibir ese efecto.

Parte de los sujetos cuya constitución genética conocemos, comparando sujetos mutantes con normales (recordemos que los mutantes tienen una constitución genética rara, poco frecuente, en la población), serán individuos menos adaptados a las condiciones ambientales de ese momento; pueden ser mutantes naturales o provocados.

Existen problemas para saber en qué genes ejercen su efecto los mutantes, por ello hay numerosos ejemplos de cómo se ha intentado solucionar este problema, como:

El ejemplo de la mosca drosophila (estudiada por Bastock) en la que los mutantes “yellow” tenían dificultades para aparearse. Por ello se estudió las pautas de cortejo de estos animales, que consistían en: el macho se orienta de forma perpendicular a la hembra; si la hembra se mueve el macho la persigue; la golpea con las patas para llamar su atención; cuando la hembra se para, el macho comienza a vibrar las alas emitiendo un sonido característico; al cabo de cierto tiempo, las hembras curvan el abdomen y extienden sus alas, dejando sus genitales al descubierto; el macho lame los genitales y si la hembra continúa quieta, procede a la cópula.

Lo primero que se hizo fue comparar las pautas de cortejo entre machos grises y amarillos con una hembra gris normal. Y se encontraron con que los machos amarillos conseguían un menor número de apareamientos debido quizá a que tardan más en iniciar el cortejo y que deben cortejar durante más tiempo; además cuando se calcula el porcentaje de tiempo que emplean en pautas de cortejo se encuentran que los amarillos son menos persistentes, utilizando sólo el 83% de su tiempo en cortejar, mientras que los grises utilizan el 92%.

Después comprobaron si las hembras amarillas muestran más conductas de rechazo que las grises; y encontraron que no es así, comportándose de la misma forma e incluso siendo más receptivas que las grises. Así que el problema no está en las hembras.

Luego utilizaron para el cortejo hembras de otra especie que no respondían a los cortejos de los machos de drosophila melanogaster, y también utilizaron modelos de cartón, para asegurarse de que, si había diferencias entre los machos grises y amarillos, no se debían a las hembras. Y vieron que, efectivamente, esas diferencias se mantenían entre ambos machos. Concluyendo que el problema se debía a los machos amarillos.

En principio se piensa que ese problema puede tener que ver con su aspecto (color). De modo que compararon el número de apareamientos en condiciones de luz y oscuridad para saber si su color tenía algo que ver y encontraron que no había diferencias significativas entre ambas condiciones.

Luego se plantearon que, puesto que la vibración de las alas es una pauta que no existe en todas las clases de moscas, pudiera ser éste el componente más importante a la hora del apareamiento. Así que comprueban el número de cortejos que terminan en cópula, utilizando machos con alas y sin ellas y en luz y oscuridad; y ven que el número de cortejos que terminan en cópula se reduce a más de la mitad. Por lo que parece que la vibración es importante.

Para asegurarse de esto utilizaron además hembras sin antenas (que es el órgano por el que perciben la vibración) y obtuvieron que prácticamente había la misma cantidad de cópulas independientemente de que los machos tuvieran o no alas y de la luz.

De manera que lo importante era la vibración de las alas, aunque no lo único. Planteándose las siguientes preguntas: ¿por qué era tan importante esta vibración?¿qué tiene el alelo “yellow” que da un color distinto y afecta a la vibración de las alas? ¿dónde afecta ese gen?

Esos problemas fueron abordados por BENZER, quién afirma que no basta con saber qué genes influyen, sino cómo y dónde. Así que propone realizar una DISECCIÓN GENÉTICA DE LA CONDUCTA. Es decir, los machos amarillos se aparean menos veces porque vibran menos, pero ¿por qué? Así que compara muchos animales amarillos y grises cada vez en etapas más tempranas del desarrollo. Su idea es que cuanto más retrocedamos en el desarrollo, cada vez las diferencias irán siendo menores, hasta que quizá en algún momento del periodo embrionario detectemos una sola diferencia y en un lugar determinado.

Benzer inicia sus trabajos porque ve algunos casos de drosophila en que sujetos que son inicialmente XX (hembras) tienen estructuras en parte XY y en pate XX. Esto se debe a que uno de los CRs X de esas hembras en un CR enanillo (que se curva y sus extremos se fusionan), de manera que éste tiene muchas dificultades para unirse a las fibras del huso acromático durante la mitosis, resultando células XO que implica macho en drosophila. Este tipo de sujetos (mosaicos) se denominan GINANDROMORFOS.

La pérdida de ese CR X ocurre al azar, de manera que se pueden obtener miles de ginandromorfos diferentes. En los ginandromorfos bilaterales (mitad macho, mitad hembra) se observa que durante el cortejo la parte macho vibra las alas, mientras que la mitad hembra las extiende y trata de curvar el abdomen. Es decir, cada mitad se comporta como le dicta su sexo cromosómico.

Mediante este procedimiento se comprobó que la parte mínima que debe ser macho para que se exhiba conducta de cortejo masculina es una pequeña porción del ganglio cefálico (equivalente al cerebro en humanos) y una pequeña porción del tórax, justo la zona donde se insertan las alas; el resto puede ser hembra (incluidos los genitales)

Ahora ya sabemos en qué estructuras se ejercen esos efectos. En la actualidad el genoma de drosophila se conoce en su totalidad.

Con este ejemplo hemos visto que incluso conductas que se modifican por efecto de un mismo gen, lo pueden hacer a distintos niveles (alelo con efectos pleiotrópicos). Así que cuando nos planteamos estudiar conductas mucho más complejas, lo lógico es pensar que van a existir muchísimos genes implicados. Un ejemplo de ello es lo siguiente:

Y es que a nivel de una sola sinapsis pueden ocurrir distintas mutaciones, entre otras:

Ddc: afecta a la eficacia con que el neurotransmisor (dopa) se une al receptor de membrana.

Rutabaga: afecta a una subunidad de la enzima adenilato-ciclasa, que cataliza la síntesis de AMP cíclico, que actúa como segundo mensajero.

Dunce (borrico): produce una mutación en otra enzima (la fosfodiesterasa anómala) con lo que no se produce la unión de las 2 subunidades de la proteína kinasa.

Turnip: supone una anomalía en la subunidad reguladora de la proteína kinasa, cuya misión es actuar en la apertura o cierre de los canales iónicos de la membrana.

Esto nos da una idea de que al hablar de conductas complejas cabe esperar que haya miles de genes implicados, cada uno produciendo pequeños efectos. De ahí la dificultad de intervención ambiental al encontrarnos con déficits en el comportamiento debidas a genes.

Igual que la genética supone una herramienta para desentrañar procesos de interés psicológico, por ejemplo, sobre todo para el desarrollo; se está utilizando también muchísimo para terapia de lesiones cerebrales. Por supuesto, todavía en la mayor parte de los casos se encuentra en fase experimental, como ocurre con el Parkinson.

TEMA -7-: GENETICA DE LA CONDUCTA HUMANA.

• EUGENESIA. EUFENESIA

Al trabajar con humanos no existen las ventajas que se aprecian al trabajar con animales (control absoluto del ambiente, del sujeto…) y los resultados pueden tener consecuencias sociales y económicas importantes.

El problema además es que muchas veces se hace una interpretación muy subjetiva de los datos para justificar determinadas situaciones sociales, por ejemplo los primeros trabajos de este tipo que se hicieron en EEUU tuvieron una interpretación general que decía que los negros eran menos inteligentes que los blancos.

Pero la genética de la conducta nace fundamentalmente gracias al impulso de GALTON (primo de Darwin), que se preocupa por características como la inteligencia. Aunque quizá una de las razones por las que es más conocido es porque él define el término EUGENESIA, que supone una actuación sobre la constitución genética a nivel de población. Galton incluso propuso que había que controlar la reproducción de los sujetos, favoreciendo la reproducción de los mejores genotipos y desfavoreciendo la de los peores (incluye ladrones, alcohólicos..). La eugenesia se puede considerar de dos maneras:

• EUGENESIA NEGATIVA: puede significar dos cosas:

1.-Evitar la reproducción de los individuos con posibilidad de tener descendencia “defectuosa” (sujetos con antecedentes familiares “defectuosos”). En este caso se les daría consejo genético acerca de la probabilidad de que su descendencia sea “defectuosa” y luego se haría un control de la natalidad.

2.-Eliminar la descendencia “defectuosa”, ya que mediante diagnóstico prenatal pueden verse los defectos (ej: aborto, eutanasia…)

• EUGENESIA POSITIVA: (sería lo ideal, genéticamente hablando). Supone la selección de los genotipos que se van a reproducir. Puede ser autoelección o más general. En cualquier caso es algo que se realiza en casos en los que un miembro de una pareja tiene problemas de fertilidad (ej: inseminación artificial, implante de óvulos…)

Por otro lado, lo más habitual son los procedimientos de EUFENESIA (actuar sobre el fenotipo. Por ejemplo, variación de la dieta, administración de fármacos, ambiente enriquecido…

Tanto la Eugenesia como la Eugenesia están actuando en última instancia sobre la constitución genética de la población; de forma directa (eugenesia) o indirecta (eufenesia). Todos estos tipos de manipulaciones tienen ventajas e inconvenientes, siendo estos últimos:

1.-El pequeño número de hijos por pareja (ya que hablamos de humanos), que además es un problema que se agrava cada vez más.

2.-La supervivencia del investigador es más o menos la misma que la del sujeto a investigar, con lo que sólo se pueden observar 3 ó 4 generaciones debido a que se solapan. Este problema tiende a disminuir porque cada vez se hace un registro más exhaustivo.

3.-Errores de fenotipización, que ocurren por dos motivos:

• Sobre todo cuando tratamos con caracteres cuantitativos, se tiende a hacer una fenotipización en términos de “si/no”, cuando realmente es contínuo.

• En determinadas culturas, cuando había hijos naturales no deseados, se tendía a ocultarlos manteniendo a la madre fuera de la población, de manera que su padre verdadero nunca aparecía en el registro civil. Por suerte esto tiene a disminuir cada vez más.

4.-En el hombre las conductas más interesantes social y económicamente están muy influidas por el ambiente (experiencia, educación…)

5.-Subjetividad en la interpretación de los datos.

6.-No es ético, en humanos, realizar cruzamientos experimentales. No es posible escoger el tipo de sujetos con los que se quiere trabajar. No es ético incluso aunque los implicados consintieran el cruzamiento.

7.- Muchos cruzamientos son preferenciales (no son aleatorios) para muchos rasgos o características.

8.-Problemas para distinguir si un factor determinado es genético o ambienta.

En cualquier caso, cuando nos planteamos el tipo de metodología, podríamos utilizar, igual que con los animales, el método fenotípico o el genotípico.

Pero, en humanos, hay sujetos que presentan ventajas genéticas respecto al resto. En primer lugar están los individuos emparentados, no sólo genealogías, sino también para rasgos cuantitativos. En función del grado de parentesco hay una correlación teórica para cualquier rasgo (ej: entre un padre y un hijo hay una correlación de 0'5, porque comparten la mitad de sus genes). Cualquier desviación de ese valor teórico se deberá a los efectos del ambiente.

En segundo lugar, están los sujetos adoptados de los que conocemos tanto a los padres biológicos como a los adoptivos. De manera que si la correlación entre el sujeto adoptado y sus padres biológicos es alta para un cierto rasgo, y entre ese sujeto y sus padres adoptivos hay una correlación baja para ese mismo rasgo, cabe pensar que ese rasgo es hereditario. Y viceversa.

Pero eso tiene un fallo, ya que para muchos rasgos el ambiente temprano puede ser muy importante y además parece que los padres adoptivos pueden no crear una estructura familiar convencional, pudiendo llegar a ser padres sobreprotectores. Además, antiguamente los padres que no podían tener hijos ocultaban la adopción, con lo que se encuentran problemas.

Por último, otros sujetos con ventaja genética son los gemelos; en principio distinguimos dos tipos:

• GEMELOS MONOCIGÓTICOS (Mz) o identicales: se forman a partir de un solo óvulo y un solo espermatozoide. Así que la correlación esperada entre los cogemelos (un gemelo con respecto al otro) sería de 1. Las desviaciones respecto a ese valor se deberían al ambiente.

• GEMELOS DICIGÓTICOS (Dz): proceden de dos cigotos distintos, es decir, de un óvulo y un espermatozoide distintos. Genéticamente se parecen lo mismo que dos hermanos nacidos de partos distintos (correlación: r=0'5). Su grado de parecido depende de cuándo se separan las células.

Además podríamos hablar de un tercer tipo de gemelos:

• GEMELOS UNIOVULARES DIESPERMÁTICOS: que proceden de un solo óvulo que se divide en dos células, ambas fértiles, y que es fecundado por dos espermatozoides distintos. Incluso hay algún caso en que los cogemelos proceden de padres distintos.

En el caso de los gemelos, trata de establecerse el GRADO DE CIGOSIDAD, es decir, el grado de parecido genético exacto entre los cogemelos; y este grado de parec ido pudiera estar relacionado con el número de estructuras de protección que comparten los cogemelos. Existen tres estructuras de protección del feto: AMNIOS, CORION, PLACENTA.

Pueden compartirse una, dos o las tres estructuras; cuantas más se comparten, más parecido es el ambiente intrauterino.

Pero tampoco los datos obtenidos con gemelos tienen que ser extrapolables a la población general porque, de entrada, suelen ser partos algo más cortos que los “normales”, lógicamente no es lo mismo cuidar dos bebés al mismo tiempo que uno sólo, pueden sufrir más enfermedades infecciosas… El ambiente puede que sea distinto.

• ERRORES INNATOS DEL METABOLISMO

Se producen por un alelo raro (poco frecuente) en la población que supone la producción de una enzima defectuosa, de manera que hay una reacción del metabolismo normal que no se produce.

Ejemplos:

-El albinismo se debe a un fallo en la enzima que transforma la dopa en melanina, estos sujetos tienen una falta de pigmentación generalizada.

-La alcaptonuria es la enfermedad con la que se descubrieran, a principios del siglo XX los errores innatos del metabolismo. Supone orinas de color parduzco, manchas en los dientes y huesos, y un retraso mental acusado.

Un simple fallo en una reacción metabólica puede tener consecuencias muy importantes. Todas estas enfermedades se pueden detectar al nacer

Phe ! Tyr ! Dopa Adrenalina

Melanina

Pku

Acido homogentístico

Alcaptonuria

Urea

• RASGOS CUALITATIVOS (uno o pocos genes implicados)

• Autosómicos recesivos

La mayor parte de los errores innatos del metabolismo son enfermedades de transmisión autosómica recesiva, como la PKU (fenil-cetonuria) y el albinismo. Enfermedades como la lipoidosis también siguen este patrón, con anomalías en el metabolismo de los líquidos y suponen retraso mental.

Otras anomalías con este patrón son la sordomudez (sordera congénita), la tritanopia (afecta a la percepción, de modo que no se distinguen los colores azul y verde) y la ageusia a la PTC (augeusia= falta de percepción del sabor. Es un rasgo que cursa con expresividad, es decir, que hay sujetos que perciben el sabor en concentraciones muy bajas y, sin embargo, hay otros que necesitan mayor concentración)

Una característica general para este patrón es que va a haber el mismo número de mujeres y hombres afectados. El cruzamiento más probable con 2 heterocigotos (para descendencia afectada)

Cuando estudiamos genealogías es frecuente que nos encontremos padres no afectados e hijos que sí lo están (saltos en las generaciones). Cuando comparamos la cantidad de afectados en la población general, con la cantidad de afectados en cruzamientos consanguíneos, aumenta mucho más la proporción. La consanguinidad aumenta este tipo de enfermedades de patrón autosómico recesivo.

• Autosómicos dominantes

No hay diferencias en la cantidad de hombres y mujeres afectados.

El cruzamiento más probable con descendencia afectada es un homocigoto recesivo (aa) sano con un heterocigoto.

En las familias en las que se presenta este rasgo, lo más normal es que en todas las generaciones se dé la enfermedad. Muchas enfermedades con este patrón de transmisión son de manifestación tardía.

Esto sucede con la Corea de Huntington. También poseen este patrón autosómico dominante las porfirias (enfermedades metabólicas, fenotípicamente bastante distintas: unas producen demencia y otras una entrada en coma repentino por acumulación de sustancias tóxicas)

Otras enfermedades con este patrón son la acondroplasia (el enanismo deforme, con un tronco muy grande para el tamaño de sus extremidades. Parece que esta enfermedad disminuye la capacidad adaptativa, no tanto por problemas de supervivencia, sino por problemas de fertilidad: no encuentran pareja y muchas veces no se deciden a tener descendencia, a pesar de tener pareja) y la polidactilia (tener más de 5 dedos en las extremidades.

• Ligados al X recesivo

En principio va a haber menos mujeres afectadas que hombres, porque para que una mujer esté afectada, el padre tendría que ser enfermo y la madre portadora.

Las enfermedades típicas son la hemofilia y el daltonismo. Además la DMD (distrofia muscular de Duchenne) también está ligada al X recesivo; es una enfermedad que supone un desarrollo anómalo de los músculos, de forma que poco a poco dejan de ser funcionales y por esta razón, desde muy temprana edad, los individuos afectados están en silla de ruedas. A largo plazo la enfermedad afecta a los músculos respiratorios y la muerte llega antes de los 25 años de edad, aún no existe cura.

• Ligados al X dominante

No hay muchas enfermedades descritas. Destaca el Síndrome del CR X frágil, que se debe a una anomalía en un gen situado en el CR X que forma un triplete de bases que en los sujetos normales se encuentra repetido de 6 a 15 veces. Cuando se repite más veces de lo normal y pasa cierto límite (50 veces aprox), se produce la enfermedad nombrada. Sus consecuencias son un retraso mental acusado, caras muy largas y orejas muy grandes.

• Ligados al Y

Hay pocos, pero habitualmente se están descubriendo simples genes que parecen determinantes del sexo.

Hay un gen, el SRY, que se encuentra situado en el segmento apareante y no en el homólogo. Hay descritos algunos casos de recombinación, de forma que hay individuos con dos CR X, pero que tienen este gen, y fenotípicamente serían hombres.

XXYSRY ! hombres

SYOSRY (son ese gen)! mujeres

• ANOMALIAS CROMOSOMICAS

• Autosomas

Las anomalías en autosomas parecen producir cuadros clínicos más graves que las anomalías en los CRs sexuales (heterosomas o gonosomas)

Las anomalías estructurales producen problemas más graves que las numéricas.

• NUMÉRICAS: la mayor parte de las anomalías (especialmente las numéricas) se producen por la producción de gametos que llevan más CRs o cromatídeos de lo normal. Se producen por errores en la meiosis, con lo que no es extraño que la aparición de estos síntomas o síndromes se relaciones con una edad materna avanzada (más de 35 años)

Hay una cierta polémica respecto a las anomalías numéricas, ya que hay autores que identifican estas anomalías con un CR concreto (trisomía). Y hay otros que dicen que CRs con el mismo cariotipo producen el mismo tipo de Síndrome.

Es muy raro que los individuos con características autosómicas lleguen a la pubertad, a excepción del Síndrome de Down.

Algunos ejemplos de este tipo de anomalías son:

Trisomía D (13): Síndrome de Patau (polidactilia, labio leporino..)

Trisomía E (18): Síndrome Edwards (tórax en “embudo”, pies en “mecedora”..)

Trisomía G (21): Síndrome de Down (IQ< 50; mujeres fértiles)

• ESTRUCTURALES: producen síndromes más graves y la esperanza de vida es menor. Se trata de pérdidas (delecciones). Sus características son problemas orgánicos generalizados. Las características fenotípicas y los trastornos son los siguientes:

-Delección brazo corto CR5: Síndrome Lejeune o “cri du chat” (hipoplasia laríngea)

-Delección brazo corto del CR4: Síndrome Wolf-Hirschhorn (paladar hundido)

-Delección del brazo corto del CR18: Síndrome Grouchy (cidopía, estrabismo)

-Delección del brazo largo del CR18: Síndrome Grouchy (boca de carpa)

• Gonosomas (CR sexuales)

La esperanza de vida es mucho mayor; aún siendo más graves las características, no son tan llamativas como las de los autosomas. Hay varios casos:

• SÍNDROME DE TURNER (XO): se da en las mujeres. Este síndrome se da en las mujeres que han perdido un CR sexual. Las mujeres con un solo CR X tienen ausencia de menstruación (amenorrea primaria), pero esto en la mayoría de los casos se puede restablecer con terapia hormonal.

En el caso de mujeres con este síndrome no tratado hormonalmente, se comprueba que tienen las características sexuales secundarias poco desarrolladas. Por ejemplo, presentan pezones divergentes, escaso desarrollo de las mamas… Presentan además una estatura inferior a 1'50, independientemente de la estatura de los padres, y tienden a presentar cuello ensanchado.

Otra característica es que el cabello nace muy abajo en la nuca y la frente, y tienen una implantación baja en las cejas (esto es muy general en la mayoría de las anomalías gonosómicas)

Durante mucho tiempo se pensó que estas mujeres tenían un CI inferior al normal, pero ya sabemos que lo que pasa es que estas mujeres son un desastre en las capacidades espaciales.

• TRISOMÍA X: se da en las mujeres y hay casos descritos hasta con 4 ó 5 CR X.

Consiste en mujeres con 3 CR X, que se caracterizan por ser muy altas, tener un CI inferior a lo normal y suelen presentar esquizofrenia y depresión, por lo que su presencia en las instituciones psiquiátricas es muy elevada. Son mujeres fértiles por lo que si se cruzan, la mitad de su descendencia será XXY.

• SÍNDROME DE KLINEFELTER (47,XXY):se da en los hombres. Se produce en individuos con 47 CR, de los cuales los CR sexuales son XXY, incluso hay casos con 3, 4 ó 5 (XXXXXY) CRX. Cuántos más CR X, más graves son los síntomas. Se caracterizan por tener un CI inferior, a partir de la pubertad son individuos con una estaturas muy superior a la media de la población, es típico una alteración en las características sexuales secundarias (por ejemplo, pilosidad facial y axilar, falta de pelo), la pilosidad púbica es como en las mujeres (en triángulo invertido), desarrollo de los pechos…

• 47, XYY: se da en los hombres, son individuos muy altos desde el nacimiento, tienen un CI inferior a lo normal y son fértiles.

Durante mucho tiempo se le llamó “síndrome de la criminalidad” porque una gran parte de estos individuos eran criminales y agresivos. Actualmente esta idea no se admite del todo, ya que existen individuos con este síndrome que no son criminales

En general, estos individuos son poco capaces de controlar sus emociones.

• RASGOS CUANTITATIVOS

La mayor parte de los estudios se centran en la inteligencia. Ésta es un constructo que no se debe estudiar de forma global, sino de forma parcial.

• Inteligencia

El ambiente es importante, ya que las correlaciones monocigóticas más altas se dan si los sujetos se crían juntos. Hay 20 puntos de diferencia entre clases sociales altas y bajas. La experiencia en este tipo de pruebas influye en la puntuación. Además las personas con un CI de 75 criadas en un ambiente adecuado, pueden formar parte de la población normal (CI=100)

La heredabilidad de la inteligencia varía entre un 0'35 a un 0'64. Esta heredabilidad varía en la misma población dependiendo de la prueba utilizada. Además, los valores de heredabilidad aumentan con la edad (niños=0'4, adolescentes=0'6, adultos=0'8)

Las correlaciones en inteligencia entre familiares varían para distintas capacidades, siendo más altas para capacidades verbales y espaciales que para aritmética o memoria visual; esto implica una distinta transmisión genética, es decir, que cada capacidad puede depender de distintos genes (apoyado por Turner)

Hay muchas definiciones de inteligencia, como por ejemplo que es la capacidad para resolver problemas en un contexto útil. Los tests de inteligencia miden resultados y no capacidad para aprender (como medían las pruebas clásicas). Los tests tradicionales evalúan ciertos aspectos o capacidades (verbal, espacial, analítica…), pero no creatividad ni saberes prácticos o capacidad para percatarse de sentimientos.

Se conocen más de 100 genes únicos (proteínas anómalas) que producen algún tipo de déficit o retraso mental. Hay sustancias que benefician a pacientes de Alzheimer, Parkinson…, ya que benefician las funciones cognitivas. Se han detectado alelos en el CR 6 que afectan a la velocidad de metabolismo, dando lugar a personas brillantes (CI>130) que consumen menos energía durante la solución de problemas, teniendo una mayor eficacia en el procesamiento neuronal ya que gastan menos tiempo en la decisión y en el movimiento

• Personalidad

El ambiente familiar común es poco importante, es más importante el ambiente social, especialmente a partir de la pubertad. Esto se sabe ya que los gemelos criados juntos poseen la misma personalidad que si se crian por separado.

Los introvertidos presentan más alteraciones de la personalidad que los extrovertidos.

• Criminalidad

Se cree que probablemente los genes tengan algo que ver, ya que la concordancia entre gemelos es grande y las correlaciones más altas se dan con los padres biológicos.

En un experimento se analizaron 321 familiares de reclusos y se vio que 82 de ellos tenían conducta antisocial. En cambio de 316 familiares controles, sólo 41 presentaban este tipo de conducta. (Cuando el ambiente es similar, las diferencias se deberán al genotipo)

• Alcoholismo

Los genes están implicados, pero el ambiente también es importante. Los resultados obtenidos con gemelos monocigóticos son que un 84% de ellos eran alcohólicos, mientras que un 66'7% de los gemelos dicigóticos lo eran.

En estudios de adopción se obtuvo la siguiente tabla:

Nº de sujetos	¿padres biológicos alcohólicos?	¿padres adoptivos alcohólicos?	% alcohólicos
77	SI	NO	22%
182	NO	NO	4%

De lo que se deduce que probablemente existan genes para ciertos rasgos de personalidad más que para alcoholismo.

• Esquizofrenia

Hay distintos tipos de esquizofrenia (y de depresión) y en los estudios las muestras no son homogéneas, esto es porque cogen personas con diferentes tipos de esquizofrenia, lo que supone un gran problema.

El ambiente es muy importante para la esquizofrenia. Es más frecuente en poblaciones desarrolladas. Existen problemas de diagnóstico (catatónica, hebefrénica, paranoide)

Distintos estudios dan los siguientes resultados: se encontraron 17 sujetos esquizofrénicos gemelos Mz criados separados, de los cuales, 11 cogemelos eran esquizofrénicos. La concordancia entre gemelos Mz es del 42% y Dz es del 9%

Estudio de adopción:

Nº de sujetos	¿padres biológicos esquizofrénicos?	¿padres adoptivos esquizofrénicos?	Sujetos enfermos
47	SI	NO	5+22 otros trastornos psicológicos
50	NO	NO	4 otros trastornos psicológicos

De lo que se deduce que la gestación no es crítica. La probabilidad de desarrollar la enfermedad si el padre es esquizofrénico es igual que si lo es la madre (10%), si el ambiente fuera importante sería un 50%. Hay problemas para hacer estudios familiares, ya que pocos esquizofrénicos establecen pareja y los que lo hacen, pocos suelen tener hijos.

• Depresión

En general, los que no están hospitalizados, tienen una frecuencia poco fiable:

-0'7% de la población general

-7'6% si uno de los progenitores es depresivo

-15% si el padre y la madre son depresivos

La concordancia entre gemelos monocigóticos es del 71% y entre dicigóticos es del 19%.

Distinta transmisión para UNIPOLAR (¿dominante ligada al X? no hay casos descritos de padre a hijo, en cambio si el padre es depresivo la hija también) o BIPOLAR (alterna períodos de euforia con períodos depresivos)

TEMA -8-: GENETICA DE POBLACIONES

Cualquier población real (natural) es genéticamente heterogénea, es decir, tiene variabilidad genética. A partir de la distribución fenotípica de la población podemos calcular cuáles son las frecuencias alélicas para un determinado gen (su genotipo)

Si trabajáramos para un gen en el que existen dos alelos (A1,A2), para ese gen habría 3 genotipos distintos en la población, que son A1A1, A1A2 y A2A2. Si la población es de 100 sujetos, entonces tendríamos 200 alelos para ese gen, porque cada sujeto tiene 2 alelos.

• FRECUENCIAS ALÉLICAS Y GENOTÍPICAS

Alelos Probabilidad de cada alelo

A1 -------------- p p+q = 1

A2 -------------- q

Lo explicamos con un ejemplo: calcular las frecuencias génicas (alélicas) a partir de las frecuencias genotípicas:

A1A1 A1A2 A2A2 = 100

20 30 50

p= 40+30+0 = 0.35 q= 1-0.35 = 0.65

2 (100)

De forma general: A1A1 A1A2 A2A2

P H Q

p= 2P + H ! p= P+ ½ H (P+H+Q= 1)

2(P+H+Q)

q= H+2Q ! q= ½ H + Q (P+H+Q= 1)

2(P+H+Q)

Estas fórmulas relacionan en cualquier momento las frecuencias génicas con las genotípicas.

Las frecuencias alélicas para un determinado rasgo en nuestra clase de la facultad no serán las mismas que las de la población constituida por nuestros descendientes. Ya que para que fuera así deberíamos reproducirnos todos, tener todos una fertilidad similar, es decir, dejar todos el mismo número de descendientes; los apareamientos deberían ser aleatorios (es decir, cada genotipo se tendría que reproducir con otro genotipo con la probabilidad esperada por azar), no tendría que haber mutaciones, todos tendríamos que reproducirnos entre nosotros.

De modo que para que las frecuencias génicas se mantengan constantes de generación en generación, la población debe ser grande, con apareamiento aleatorio y no deben existir fenómenos de migración (que alguien abandone el grupo o que entre alguien nuevo), mutación o selección (es decir, que todos los genotipos tienen la misma capacidad de adaptación.

Cuando eso ocurre se dice que la población está en EQUILIBRIO DE HARDY-WEINBERG-CASTLE. Eso, básicamente implica que debe existir PANMIXIS (es decir, que los cruzamientos tienen que ser aleatorios, una mezcla de todo)

Vamos a demostrarlo partiendo de la siguiente población:

P: A1A1 A1A2 A2A2

P H Q

Demostraremos cómo en la F1 de esa población, p y q siguen siendo igual que las calculadas antes (página anterior). El primer paso es la formación de gametos:

A1= p A2= q (p y q= cantidad de cada gameto)

El segundo paso es hallar los cigotos (o la descendencia) mediante el cuadrado de Punnet:

& &	A1 p	A2 q
A1 p	A1A1 p2	A1A2 pq
A2 q	A1A2 pq	A2A2 q2

F1: A1A1 A1A2 A2A2

p2 pq q2

El tercer paso es aplicar las fórmulas de antes para hallar la probabilidad de los alelos A1 y A2:

A1= p2 + ½ (2pq) = p (p+q) = p ! (p+q=1)

A2= q2 + ½ (2pq) = q (p+q) = q ! (p+q=1)

Vemos que se cumple lo dicho anteriormente.

• POLIMORFISMO Y EFICACIA BIOLÓGICA

Para que haya evolución debe haber cambios en la constitución genética de las poblaciones. Pero si para un determinado gen sólo existiera un alelo, todos los individuos serían genéticamente idénticos de modo que para que haya evolución deben existir POLIMORFISMOS (es decir, en los genes existen determinadas formas alélicas)

Cuantos más alelos haya en un gen, más posibles genotipos distintos y por tanto, en principio, evolutivamente será mejor, ya que es más difícil que se produzca un cambio ambiental para todos ellos.

En 1930, FISHER enunció el “TEOREMA DE LA SELECCIÓN NATURAL” que plantea que la eficacia biológica de una población está relacionada con la varianza genética en ese momento. La eficacia biológica se denomina también valor adaptativo o fitness. Este teorema, lo que dice es que el valor adaptativo de una población es tanto mayor cuanto más heterogénea sea, genéticamente hablando.

La selección natural es la reproducción diferencial de las variantes genéticas, es decir, de los distintos genotipos. De manera que aquellos que se vean favorecidos en su reproducción, dejarán más descendientes y por tanto, tenderá a aumentar su frecuencia; mientras que los que no se vean favorecidos dejarán menos descendientes y, por tanto, a largo plazo, tenderían a desaparecer de la población.

De modo que la selección natural actúa a 2 niveles: a nivel de supervivencia (entendiendo que se completa el ciclo reproductor) o bien a nivel de fertilidad.

Ejemplos concretos:

-En la anemia falciforme sólo el 13% de los sujetos afectados alcanza la madurez sexual. En este caso la selección natural actúa a nivel de supervivencia; la eficacia biológica de estos sujetos es 0'13 (la eficacia biológica es una expresión numérica de la capacidad reproductora de los sujetos)

-En los enanos acondroplásicos la supervivencia es normal, pero su fertilidad es sólo el 20% de lo normal. En este caso la eficacia biológica es 0'20

Como decimos que si no hay polimorfismo no hay evolución, cabría pensar que en todos los genes hay polimorfismo, pero se estima que sólo el 28% de los genes humanos son polimórficos; además la probabilidad de que un sujeto sea heterocigoto para un determinado gen es del 6'7%.

Aparentemente estos porcentajes son muy bajos, pero son suficientes para explicar la individualidad humana, ya que se dice que los humanos tenemos unos 30000 genes y si multiplicamos esa cantidad por la probabilidad de que el sujeto sea heterocigoto (30000*0'067), obtenemos 2010 genes para los que cualquier sujeto es heterocigoto.

Además sabemos que cuando tenemos un sujeto heterocigoto para un gen (Aa), éste puede formar dos gametos (A y a); si es heterocigoto para dos genes (AaBb), formará 4 gametos (Ab, AB, aB y ab)… De forma general, un sujeto heterocigoto puede formar 2n gametos (siendo n el número de genes). De modo que un sujeto heterocigoto puede formar 22010 gametos distintos, es decir, 10605 gametos diferentes.

A la vista de estos datos se deduce que la probabilidad de que seamos idénticos es imposible. Pensamos que cuando un gen disminuye su capacidad de adaptación, a la larga, ese gen tiende a desaparecer de la población. Y eso en términos absolutos es cierto, pero cuando hablamos de una especie como la humana, con una cantidad de sujetos tan grande, eso es imposible.

Por ejemplo, la tasa de mutación de la especie humana es 10-5 y la probabilidad de que se forme un sujeto mutante es:

10-5 x 2 x 4 . 109"80.000 gametos mutantes por gen en cada generación.

Es decir, es prácticamente imposible que un determinado alelo desaparezca porque vuelve a aparecer simplemente por mutación

Además, todos pensamos que la principal fuente de variabilidad genética es la mutación, y eso es falso ya que se produce más variabilidad genética por recombinación.

La mutación es preadaptativa, es decir, que existe variabilidad genética antes de que el ambiente actúe cambiándolo todo.

TEMA -9-: EVOLUCIÓN DE UNA ESPECIE

• MICROEVOLUCIÓN Y MACROEVOLUCIÓN

MICROEVOLUCIÓN: se refiere a la evolución de una especie concreta durante cientos de miles de años.

MACROEVOLUCIÓN: se refiere a la evolución de grandes grupos durante millones de años (ej: los vertebrados)

Se produce evolución porque hay variabilidad genética y porque los organismos se adaptan a las condiciones ambientales. La evolución no tiene un propósito determinado, no se puede decir que el hombre sea la especie más compleja, ya que para otros ambientes hay especies mejor adaptadas.

• ESPECIE

¿Por qué unas especies se adaptan y otras desaparecen? Cuando hablamos de microevolución decimos que aquellas especies vivientes que comparten un antecesor exclusivo constituyen un CLADO (ejemplo: chimpancé y hombre constituyen un clado). No obstante, este término es aplicable a cualquier teuconomía (clasificación de los seres vivos). Esto ocurre mediante una serie de mecanismos que impiden la reproducción entre ambas especies (la ESPECIACIÓN se produce si hay aislamiento reproductivo entre miembros de poblaciones distintas, a partir de ese momento sus constituciones genéticas pueden evolucionar por separado). Esos mecanismos pueden ser de dos tipos: postcigóticos y precigóticos (produciéndose antes uno o más mecanismos post- y luego pre-)

• Postcigóticos

Se van a formar híbridos, pero con una viabilidad reducida (fertilidad). Tipos:

-El mecanismo menos restrictivo es aquel en que se forman híbridos pero la descendencia de éstos tiene menor viabilidad o fertilidad.

-Cuando los híbridos son estériles, es decir, sus gametos, si se forman, no son funcionales.

-Cuando los híbridos tienen una viabilidad disminuida, de manera que forman cigotos que, antes o después, mueren (siempre antes de alcanzar la madurez sexual)

• Precigóticos

En este caso también existen distintos tipos de mecanismos:

• Mecanismos por aislamiento gamético: cuando óvulos y espermatozoides de distintas poblaciones no se atraen, o bien cuando los espermatozoides de una población no son capaces de vencer las defensas del tracto genital de las mujeres de otra población y mueren.

• Mecanismos a nivel mecánico: cuando la forma o el tamaño de los genitales impide la copulación entre miembros poblacionales distintos.

• Aislamiento etológico: cuando machos y hembras de distintas poblaciones no se atraen sexualmente.

• Aislamiento temporal: cuando distintas poblaciones se van adaptando para reproducirse, bien en distinta estación del año, bien en distintos momentos del día.

• Aislamiento ecológico: cuando dos poblaciones ocupan diferentes habitats del mismo territorio (ej: unos viven en el suelo y otros en los árboles)

• SELECCIÓN

La evolución es un cambio y se puede producir por mutación, recombinación y selección (natural o artificial). La selección natural puede actuar de tres formas:

• Normalizadora

Se da cuando favorece la reproducción de los individuos con valores o fenotipos intermedios, y desfavorece la reproducción de los individuos con valores extremos. De modo que se mantiene la media.

En humanos esto se da en el peso de los recién nacidos (media 3'5 Kg, más o menos peso tienen más probabilidad de mortalidad)

Hay una tendencia a mantener estos valores constantes y estables en la población, a esa tendencia se le denomina HOMEOSTASIS GENÉTICA. Ésta se mantendrá cuando los alelos nocivos no deseables (deletereos) que aparecen por mutación, desaparecen por selección.

• Direccional

Esta es la forma en que actúa normalmente la selección artificial. Se favorece la reproducción de los individuos con valores máximos o mínimos (unos u otros, pero nunca a la vez), alterándose la media

De cara a la selección artificial es importante la RESPUESTA A LA SELECCIÓN, siento ésta el producto de la heredabilidad del carácter (h2) por un coeficiente de selección (S): R= h2 . S

Donde R es la diferencia entre la media de la población filial (X1) y la media de la población parental (Xo): R= Xi - Xo

Y donde S es la diferencia entre la media de los individuos seleccionados (Xs) y la media de la población general a la que pertenecen (Xo): S= Xs - Xo

¿En qué casos se obtendrían respuestas de 0 a la selección? Cuando no haya diferencias entre X1 y Xo, pero ¿a qué se debe eso? A que la h2 sea cero, es decir, que el rasgo no dependa de factores genéticos. Si R= h2.S=0 (h2=0)

La selección natural actúa de forma direccional, en general cuando cambian las condiciones físicas o cuando cambian las condiciones bióticas (ej: que desaparezcan las presas que son el alimento de la especie que estamos considerando, o que aparezca un nuevo predador y se coma la especie que estoy estudiando..), lo que ocurrirá será un cambio gradual en la constitución genética de la población (ej: la mariposa Biston Betularia ha sufrido un melanismo industrial, sus alas son de color claro con pequeñas manchas de color pardo normalmente. Lo que ha ocurrido es que en zonas mineras o corboríferas, debido a la contaminación, casi toda la vegetación de la que se alimentan estas polillas está cubierta por un polvo grisáceo, así que, cuanto más blancas fueran las polillas, al posarse para comer, se las veía más y se las comían sus depredadores. De modo que, sólo en esas zonas, las polillas claras han sido sustituidas por las oscuras, que son las que han sobrevivido)

Cuando la selección actúa de forma direccional durante largos períodos de tiempo (cientos de miles de años), se dice que se produce una TENDENCIA EVOLUTIVA. Por ejemplo, la capacidad craneal humana en el homo hábilis, que vivió hace unos 2-3 millones de años era de unos 700 cc; en el homo erectus, hace un millón de años era de 1000cc y en el homo sapiens, en la actualidad, es de 1400 cc.

• Diversificadora o disruptiva

Se da cuando favorece simultáneamente los valores mínimos y máximos.

Irá aumentando la varianza y también puede aparecer BIMODALIDAD (~), pudiendo llegar a separar poblaciones distintas.

Esto ocurre en muchas zonas donde los desechos de muchas industrias llevan plomo, cobre… y se amontonan en el suelo. Allí aparecen plantas que crecen sobre los vertederos porque son resistentes a esos metales, y en las zonas de los alrededores han crecido las plantas sensibles a los metales (son plantas que se han separado)

Actúe como actúe la selección, existe una tendencia a mantener polimorfismos en la población (cuanto más variable sea una especie, más difícil será que desaparezca). Pero, ¿cómo mantenemos el polimorfismo?

Con HETEROSIS o SOBREDOMINANCIA, es decir, cuando los heterocigotos tienen más eficacia biológica que cualquiera de los homocigotos (ej: la anemia falciforme: los heterocigotos no son anémicos y no les pica el mosquito que lleva la malaria, así que mantienen en la población 2 alelos)

En muchas poblaciones los individuos que son heterocigotos para muchos genes tienen más descendientes y mayor supervivencia que los individuos con poco grado de heterocigosis, a esto se le llama VIGOR HÍBRIDO.

• FORMAS DE MANTENER LOS POLIMORFISMOS

• Selección dependiente de la frecuencia

Actúa cuando el medio ambiente es heterogéneo y existen microambientes. Puede darse que determinadas constituciones genéticas tengan alguna ventaja sobre las demás en esos microambientes y, al principio, los sujetos con esa constitución genética favorecida serán poco frecuentes, pero lógicamente no tendrán competencia con otros y comenzarán a reproducirse a gran velocidad (dejando muchos descendientes), hasta que sea la constitución genética más abundante. Puede ocurrir que ese microambiente se sature de ese tipo de sujetos, con lo que el grado de competición entre ellos será muy alto y, por tanto, empiecen a verse desfavorecidos, con lo que las demás constituciones genéticas que ahora son poco abundantes, empiecen a ser muy abundantes.

• Selección sexual

Darwin hablaba de esto para explicar cómo se seleccionan características aparentemente desventajosas. En el caso de algunas especies en que los machos son más llamativos que las hembras (ej: en algunas aves, el plumaje más colorido y vistoso es el de los machos). ¿Cómo ha llegado a seleccionarse ese rasgo sabiendo que lo lógico es que al ser más vistosos serán mejor vistos por los depredadores? Ese rasgo se seleccionará si, a cambio, los sujetos que lo poseen son más atractivos para las hembras de su especie y se reproducirán más.

• Ventaja del tipo escaso

Es una mezcla de la selección sexual y la selección dependiente de la frecuencia. Es lo que ha ocurrido en humanos donde, por ejemplo en poblaciones nórdicas, las mujeres morenas de pelo y piel son escasas y, por el contrario, en las regiones mediterráneas el fenotipo nórdico (rubias, piel clara…) es escaso.

Esos fenotipo9s desfavorecidos en un lugar, llaman más la atención y pueden llegar a ser el fenotipo dominante (en humanos es muy difícil por la existencia de tintes, rayos UVA…)

• Selección familiar

Sirve para explicar conductas que aparentemente son desventajosas para el individuo que las realiza. Esto sirvió para explicar, por ejemplo, el altruismo, es decir, conductas que ponen en riesgo la vida del que las practica para favorecer a otros. En estos casos habría selección familiar cuando hay un rasgo de parentesco claro entre el altruista y el beneficiado y habría selección de grupo cuando el parentesco no es tan directo.

Un padre que pone en riesgo su vida para proteger a sus crías, le supone mucho peligro, entonces ¿cómo se selecciona esta conducta que supone el riesgo de perder su vida? Porque los sujetos no son lo importante, sino que lo importante es que pasen los genes a la siguiente generación. Si el padre consigue salvar al menos a 2 hijos, la conducta será adaptativa. Se dice 2 hijos porque como cada uno recibe la mitad de los genes de cada parental, lo que quedará en la población es la misma cantidad que su parental “salvador”. Pero no todos los que realizan una conducta altruista mueren y tampoco es que los padres tengan que salvar 2 hijos exactamente (es una media)

La conducta es como cualquier otro rasgo y, por lo tanto, está sometida a cualquier riesgo. Hay conductas altruistas entre miembros no emparentados (ej: monos que cuidan crías que no son suyas), ¿a qué se debe esto? Pues, por ejemplo, a que la hembra piense que ese va a ser un buen padre para sus crías y se deja copular para que las cuide. Esto se ve muy claro en poblaciones con centinelas: cuando ven un animal muerto se lo comen mientras más centinelas o guardianes vigilan si viene algún depredador, pero ¿ellos no comen? Lo que hacen es ir rotando (conducta adaptativa), uno hace menos veces de guardián que de “comedor”.

TEMA -10-: EVOLUCIÓN HUMANA. TEORÍAS EVOLUTIVAS

Muchos científicos se han preguntado por su propia existencia, por lo que aparecieron muchas teorías

• LAMARCK (evolución temporal)

Dice que cada grupo de sujetos es una línea evolutiva independiente, que aparece como resultado de un acto creativo, y cada una de esas líneas se esfuerza en una tendencia a la perfección. ¿Cómo se tiende a esa perfección? Mediante una HERENCIA DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS: él piensa que los individuos concretos son capaces de adaptarse, es decir, de sufrir cambios en respuesta a las conductas naturales, y esos cambios se transmiten a la descendencia; de manera que el uso continuado de una determinada estructura supone cambios fisiológicos, anatómicos… que se transmiten a la descendencia. Aquello que no se usa, desaparece y no se transmite (LEY DEL USO Y DESUSO)

Ej: las jirafas y su cuello largo. Había sequía y los árboles ya no daban hojas ni frutos, así que los individuos estiraban su cuello para alcanzar la comida. Había cambios y su cuello se hizo largo.

• DARWIN (evolución horizontal)

Dice que hay una grandísima diversidad de especies pero que todas ellas provienen de un único origen (chocaba con la idea de una planificación de la vida por Dios, que era lo que se “llevaba” en la época)

Darwin llega a su conclusión gracias a dos observaciones en las que se da cuenta de que en cada isla donde estuvo, los animales estaban perfectamente adaptados a su NICHO ECOLÓGICO (condiciones ambientales concretas), y pensó que esas formas distintas de adaptación de cada especie se habían conseguido porque al estar separadas las islas del resto, suponían un AISLAMIENTO GEOGRÁFICO-REPRODUCTOR.

Los puntos principales de la teoría de Darwin son:

-La adaptación es el resultado de la reproducción diferencial de variaciones hereditarias aparecidas por azar (probablemente todas esas especies pudieran proceder de una sola población heterogénea y que se han ido adaptando)

-Postula el concepto de selección natural, entendiéndolo como que el ambiente elige los individuos más aptos en la lucha por la supervivencia, y esta lucha se realiza a 3 niveles: INTERESPECÍFICA (con miembros de distintas especies); INTRAESPECÍFICA (deben competir con miembros de su misma especie por la obtención de recursos, contra los predadores, en la elección de pareja); y con las CONDICIONES AMBIENTALES propiamente dichas.

-Darwin piensa que los organismos cambian gradualmente (pequeños cambios que van dando una cierta ventaja selectiva) y finalmente, por acumulación, acaban siendo grandes cambios.

-Se muestra un poco ambigüo en la “ley del uso y desuso” de Lamarck

Cuando se redescubren las leyes de Mendel, la biología se desarrolla rápidamente, e inmediatamente los genéticos comienzan a plantearse las cuestiones evolutivas y, quizá, una de las primeras críticas a Darwin procede de los llamados saltacionistas.

• SALTACIONISTAS (saltacionismo)

HUXLEY y DEVRIES plantean que las especies se originan por cambios o mutaciones bruscas que producen grandes cambios, con lo que la selección natural tiene un papel secundario. Lo importante es la mutación brusca y no la selección natural que actúa poco a poco.

• GENÉTICA MOLECULAR

Pronto aparece la genética molecular desarrollada y por tanto, se demuestra que el ADN no es capaz de adaptarse a los cambios ambientales; las mutaciones no siempre son adaptativas, se producen al azar: las buenas se seleccionarán y las malas se eliminarán. Pero lo importante es que los resultados procedentes de la genética molecular acaban con la idea de actos creativos de un ser superior (Dios) y con la idea de un plan por el creador y de que el hombre es el ser perfecto por excelencia. Todo esto estuvo apoyado por el hecho de que muchas especies desaparecen y no son perfectas.

La genética molecular desarrolló la idea del RELOJ MOLECULAR mediante el cual explica que es posible usar el número de mutaciones producidas a lo largo del tiempo en una proteína determinada para establecer cuánto tiempo hace que se separaron dos especies (su diferencia genética es función del tiempo transcurrido desde su separación). Habrá que elegir genes neutros para poder hacer esto, porque así tendremos la garantía de que no han sido seleccionados y por tanto, se han reproducido más rápidamente que otros. Han de ser genes neutros además, para asegurarnos de que tampoco han sido nocivos, que habrían sido eliminados muy rápidamente.

• BIOMÉTRICOS

FISHER, HALDANE y WRIGHT demuestran cómo la acumulación de pequeñas mutaciones puntuales (ej: sustituciones de una simple base) producen cambios grandes. Desarrollan modelos matemáticos de lo que puede tardar en producirse un cambio morfológico por pequeñas mutaciones. De este modo comienza a desarrollarse la genética de las poblaciones.

• TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN O NEODARWINISMO

Es la unión entre Mendelismo y Darwinismo y fue desarrollada por DOBZHANSKY.

Se rechaza totalmente la idea de los caracteres adquiridos y se enfatiza el cambio gradual como motor de la evolución, lo que implica devolver la importancia al concepto de selección natural, que se puede medir a través de la eficacia biológica o éxito reproductor.

Este autor parte de que en todas las poblaciones hay variabilidad genética y ésta aparece por fenómenos aleatorios como la mutación y la recombinación. Sobre esta variabilidad actuaría la selección natural eligiendo los cambios adaptativos (positivos, siguen adelante; negativos, desaparecen).

Se pueden distinguir 3 corrientes dentro del Neodarwinismo:

• Neodarwinismo clásico

Asume en su totalidad los supuestos anteriormente nombrados.

• Neodarwinismo innovador

Plantea que hay datos paleontológicos o fósiles innegables donde se comprueba cómo para distintas especies y distintos caracteres, se producen FENÓMENOS DE ESTABILIDAD O EXTASIS, es decir, largos períodos de tiempo sin cambio y luego, en poco espacio de tiempo, muchos cambios de golpe. Éstos también son llamados defensores de los EQUILIBRIOS INTERMITENTES O PUNTUADOS.

Esta especiación “por salto” (cambios bruscos en muy poco tiempo) también se puede llamar cuántica, rápida o discontínua y se produce por REVOLUCIÓN GENÉTICA, que supone aislamiento reproductivo inmediato o casi inmediato. Los fenómenos genéticos que este aislamiento puede producir son:

• POLIPLOIDÍA: sujetos en los que no se divide el material hereditario:

2n 2n

n n 2n n

Por ejemplo, el 47% de las angiospermas (plantas con flores) son poliploides, y el 90% de los helechos también. Es tan abundante en vegetales debido a la autofecundación que se da en ellos y también porque en vegetales la única consecuencia de esto es que se producen vegetales gigantes debido al aumento de las células.

• REORGANIZACIÓN CROMOSÓMICA: varios CRs se pueden unir en uno sólo, se pueden aparecer en varios, intercambiar segmentos, perder o ganar trozos…

Puede ocurrir que, en ocasiones, estos cambios resulten adaptativos. Es más fácil que esto se dé en vegetales que en animales, aún así hay algunos casos conocidos como los saltamontes australianos, que se encuentran en proceso de especiación porque los híbridos de la población ancestral y de los que han sufrido especiación son medio fértiles. También se ha dado en ratas salvajes y topos, pero ninguno más conocido.

• Neodarwinismo conservador

Aquí se incluyen los sociobiólogos, que intentan explicar la conducta social y más concretamente la humana. Tienden a subrayar el concepto de supervivencia del más apto, lo que implica asumir que todas las poblaciones tienden a mantener un único alelo óptimo (no dan casi importancia a la variabilidad genética). Las principales críticas a esta corriente son:

-Ningún alelo es el más apto en todos los ambientes, por lo que gran parte de los razonamientos hechos sobre alelos de poblaciones pero con las condiciones ambientales actuales, se pueden criticar ya que estas condiciones han podido cambiar.

-Hay que razonar sobre el genoma completo y no sobre genes simples, como hacen ellos.

• PASOS DE LA HISTORIA EVOLUTIVA (Arsuaga y Martinez, 1998)

• Moléculas libres “replicantes” (con capacidad para reproducirse a sí mismas)!poblaciones de replicantes en un mismo contenedor (célula)

• Asociación de replicantes en CRs

• ARN!ADN y código genético

• Procariotas (organismos o células con el material hereditario disperso por el citoplasma) !eucariota (material hereditario en el núcleo, tienen cloroplastos y mitocondrias)

• Organismos con reproducción asexual (autoclonación) !organismos con reproducción sexual (necesitan de otros ! poblaciones)

• Protistas (eucariontes unicelulares) ! organismos multicelulares (especialización celular)

• Organismos solitarios!colonias (algunos individuos no reproductores!organización del trabajo)

• Sociedades de primates!sociedades humanas con lenguaje articulado!transmisión de información (herencia cultural)

Formación de la tierra----------------4650 m.a.

Origen de la vida----------------------3500 m.a.

Eucariontes unicelulares-------------1500 m.a.

Eucariontes pluricelulares-----------1000 m.a.

Plantas y primeros vertebrados-------500 m.a.

Mamíferos------------------------------200 m.a.

Australopithecus-----------------------4-5 m.a.

Homo sapiens--------------------300.000 años

• Eslabón perdido

Son los intermedios entre los antropoides vivientes (orangután, gorila y chimpancé) y el hombre. No está totalmente establecida la historia evolutiva humana:

-Australopithecus (bípedos)

-Homo hábilis (construye útiles)

-Homo erectus (usa fuego)

-Homo sapiens neanderthalensis (subespecie o raza)

-Homo sapiens sapiens= Cromagnon (nómadas inicialmente, cosen, cerámica y arte, ritos de enterramiento…) Algunos se hacen sedentarios ! adaptación a condiciones locales ! diferenciación gradual ! razas

• Razas humanas

No están reproductivamente aisladas, no son muy diferentes genéticamente (la variación entre razas es pequeña comparada con la existente dentro de cada población). Es un proceso reversible, y de hecho está ocurriendo.

• Bipedestación: liberación de las manos para la manipulación y gestos, que además reemplazan a la mandíbula como órgano de defensa, por lo tanto hay cambios en la cara

• Tamaño del cerebro (en comparación con el cuerpo) mayor que cualquier otro animal, pero lo más importante es la superficie cerebral. Aumento no homogéneo.

• Uso diferencial de las manos, especialización hemisférica (hemisferio izquierdo en lenguaje y capacidad para usar símbolos). Lo que facilita la cooperación y que sea adaptativo.

LO QUE HEREDAMOS O TRANSMITIMOS NO SON CARACTERES,

SON GENES

Cromotina (material hereditario)