Tamarín Capítulo 6
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PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS C ada uno de los cromosomas de un organismo contiene muchos genes. Si los loci de un cromosoma estuviesen permanentemente juntos formando un bloque, las combinaciones alélicas segregarían siempre juntas. Sin embargo, en la meiosis, el entrecruzamiento entre loci permite que los alelos de distintos loci muestren cierto grado de independencia. Los genéticos pueden utilizar el entrecruzamiento entre los loci como un instrumento para determinar cuan cerca está realmente un locus de otro en un cromosoma, y elaborar así el mapa del cromosoma completo y eventualmente el del genoma (complemento génico) entero de un organismo. Se dice que los loci situados en el mismo cromosoma están ligados entre sí. Hay tantos grupos de ligamiento como cromosomas en una dotación cromosómica haploide. Drosophila posee cuatro grupos de ligamiento (2n = 8, n = 4), mientras que el hombre tiene veinticuatro (2n = 46, n = 22 + X + Y). Los procariotas y los virus, que generalmente poseen un único cromosoma, se discutirán en el capítulo 7. CARTOGRAFÍA GENÉTICA EN DIPLOIDES Cruzamiento de dos puntos En Drosophila, el gen recesivo band (bn) da lugar a la presencia de una banda transversal oscura en el tórax, y el gen detached (det) hace que las venas transversas de las alas estén separadas o bien ausentes (fig. 6.1). Se cruzó una mosca band con otra detached para producir una descendencia dihíbrida salvaje en la generación F1. Después se llevó a cabo un cruzamiento de prueba entre las hembras de la F1, y machos band, detached (fig. 6.2). (En los machos de la mosca de la fruta no se da entrecruzamiento; en los experimentos diseñados para detectar ligamiento se cruzan generalmente hembras heterocigóticas, en las que sí se da entrecruzamiento, con machos homocigóticos recesivos.) Si los loci segregasen independientemente, se esperaría una proporción 1:1:1:1 de los cuatro posibles fenoti- CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS pos. Sin embargo, en los primeros mil descendientes examinados se registró una proporción 2:483:512:3. Los resultados de la figura 6.2 sugieren varias cuestiones. Primero, no hay una proporción sencilla evidente. Si dividimos todas las cifras por 2, obtenemos una proporción 1:241:256:1,5. Aunque las clases primera y última parecen ser aproximadamente iguales, como ocurre con las dos clases centrales, no parece existir una relación numérica simple entre las clases centrales y las de los extremos. Segundo, las dos clases con frecuencia más alta poseen los mismos fenotipos que los progenitores originales del cruzamiento (P1 de la fig. 6.2). Esto es, los progenitores originales eran moscas band y moscas con alas detached, los mismos fenotipos que aparecen en la descendencia del cruzamiento de prueba con una frecuencia alta. Estas clases fenotípicas se denominan parentales o no recombinantes. Los descendientes del cruzamiento de prueba con baja frecuencia combinan los fenotipos de los dos progenitores originales (P1). Nos referimos a estas dos clases como no parentales o recombinantes. La explicación más sencilla para estos resultados es que los loci band y detached se encuentran uno cerca de otro en el misino cromosoma (grupo de ligamiento) y por lo tanto los alelos asociados se trasmiten preferentemente juntos durante la meiosis. Se puede analizar el cruzamiento original representando los loci por puntos en un cromosoma. Esto es lo que se ha he- cho en la figura 6.3, que muestra que el 99,5% de los descendientes del cruzamiento de prueba (los no recombinantes) son resultado del simple ligamiento de los dos loci. El 0,5% restante (los recombinantes) deben de provenir del entrecruzamiento de los cromosomas homólogos (los quiasmas de la meiosis) entre los dos loci (fig. 6.4). Observe que a partir de estos cruzamientos no es posible determinar en qué cromosoma se encuentran los loci o cuál es su posición respecto al centrómero. Por esta razón, en las figuras no se han dibujado los centrómeros. El entrecruzamicnto se concibe como un proceso de rotura y reunión de las dos cromátidas dispuestas de forma adyacente durante la profase I de la meiosis. Más adelante en este capítulo discutiremos pruebas citológicas de que esto es correcto; en el capítulo 16 exploraremos los mecanismos moleculares de este proceso de rotura y reunión. A partir del cruzamiento de prueba de la figura 6.2, vemos que el 99,5% de los gametos producidos por el dihíbrido son no recombinantes, mientras que sólo un 0,5% son recombinantes. Esta frecuencia tan pequeña de descendientes recombinantes indica que los dos loci se encuentran muy próximos uno de otro en el mismo cromosoma. De hecho, podemos utilizar el porcentaje de recombinación como una estima de la distancia entre loci en un cromosoma: un 1 % de descendientes recombinantes equivale a una unidad de mapa (o centimorgan, en honor al genético T. H. Morgan, el primero que recibió el Pre- CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS acoplamiento, tienen el mismo significado que trans y cis, respectivamente.) Un cruzamiento en el que están implicados dos loci se denomina generalmente cruzamiento de dos puntos; es un instrumento poderoso para analizar la constitución de un cromosoma. El siguiente paso en nuestro análisis es estudiar tres loci simultáneamente de manera que podamos determinar el orden relativo en que se encuentran en el cromosoma y, lo que es más importante, analizar el efecto que pueden tener los entrecruzamientos múltiples sobre la distancia de mapa. Este efecto no se puede detectar en un cruzamiento de dos puntos, en el que los dobles entrecruzamientos entre dos loci aparecerán como si no hubiera ocurrido ningún entrecruzamiento. lo que nos hará subestimar las distancias de mapa. Necesitamos por lo tanto un tercer locus entre los otros dos para detectarestos fenómenos. Cruzamiento de tres puntos mio Nobel). Aunque una unidad de mapa no sea exactamente una distancia física a lo largo de un cromosoma, sí que nos suministra una distancia relativa y de esta manera hace posible saber el orden y la separación relativa de los loci en un cromosoma. En este caso los dos loci están separados por 0,5 unidades de mapa. La disposición de los alelos bn y det en el dihíbrido de la figura 6.3 se denomina configuración trans (que significa "del otro lado") porque los dos alelos mutantes están en distintos cromosomas homólogos lo mismo que los dos alelos salvajes. La disposición alternativa, en la que un cromosoma lleva ambos alelos mutantes y el otro los dos salvajes (fig. 6.5), se denomina configuración cis. (Otros dos términos, repulsión y Se denomina cruzamiento de tres puntos al análisis de tres loci, en cada uno de los cuales segregan dos alelos. Consideraremos a modo de ejemplo los tres caracteres siguientes en Drosophila: color del cuerpo, color de los ojos y morfología del ala. Los alelos que producen cuerpo negro b, black ojos púrpura pr, purple y alas curvadas c, curved son todos recesivos. La forma más efectiva de estudiar el ligamiento es realizando un cruzamiento de prueba del multihíbrido. Por lo tanto, estudiaremos estos tres loci mediante los cruzamientos que se muestran en la figura 6.6. Es preciso aclarar un aspecto de esta figura. Puesto que los organismos son diploides, tienen dos alelos en cada locus. Para representar esta situación, los genéticos utilizan distintas formas. Por ejemplo, el homocigoto recesivo se puede representar por: CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS Se usa una barra o una línea horizontal para separar los alelos e los cromosomas homólogos. Así pues, (a) se emplea provisionalmente cuando no conocemos las relaciones de ligamiento entre los loci, (b) se utiliza para indicar que los tres loci están en cromosomas distintos y (c) quiere decir que los tres loci esen el mismo cromosoma. Empezaremos utilizando la notaión (a) en este ejemplo y cambiaremos a la notación apropiada medida que vayamos adquiriendo más información. En la figura 6.6 se realiza el cruzamiento de prueba con el trihíbrido. Si hubiese segregación independiente, los ocho tipos de gametos producidos por el trihíbrido aparecerían con la misma frecuencia, y por ende las ocho clases fenotípicas representarían 1/8 de la descendencia cada una. Por el contrario, si hubiera ligamiento completo, es decir si los loci estuviesen tan cercanos unos de otros en un mismo cromosoma que prácticamente no hubiese entrecruzamiento entre ellos, esperaríamos que el trihíbrido produjera solamente dos tipos de gametos con frecuencias iguales y aparecieran solamente dos clases fenotípicas idénticas a los progenitores originales. Esto ocurriría porque con ligamiento completo el trihíbrido produciría solamente dos tipos de cromosomas: el tipo b pr c procedente de un progenitor, y el tipo b+ pr+ c+ procedente del otro. El entrecruzamiento entre loci ligados produciría ocho clases fenotípicas en proporciones distintas dependiendo de las distancias entre tilos. Los resultados reales se presentan en la tabla 6.1. En esta tabla los resultados se han ordenado en clases recíprocas. Dos clases son recíprocas si entre las dos contienen tos tres fenotipos mutantes solamente una vez. La clase salvaje y la clase "cuerpo negro, ojos púrpura, alas curvadas" son recíprocas como lo son las clases "ojos púrpura, alas curvadas" y "cuerpo negro". Las clases recíprocas se dan en aproximadamente la misma frecuencia: 5701-5617,388-367, 14121383,60-70. Como veremos, una sola recombinación meióti- ca produce clases recíprocas. Las clases salvaje y "cuerpo negro, ojos púrpura, alas curvadas" son las dos clases parentales o no recombinantes. La clase "ojos púrpura, alas curvadas", con 388 individuos, se agrupa con la clase "cuerpo negro", con 367. Estas dos clases serían producto de un entrecruzamiento entre los loci b y pr si suponemos que los tres loci están ligados y que el orden génico es b pr c (fig. 6.7). Las dos clases siguientes, con 1412 y 1383 individuos, resultarían de un entrecruzamiento entre pr y c, y el último grupo, 60 y 72, resultaría de dos entrecruzamientos, uno entre b y pr, y otro entre pr y c (fig. 6.8). En la parte derecha de la tabla 6.1 se muestran las clases agrupadas de acuerdo con estos sucesos de recombinación. En la última columna de la tabla 6.1 se presentan los recombinantes entre b y c. Sólo se han incluido aquellas clases recombinantes que presentan una ordenación nueva de los alelos b y c, con respecto a las clases parentales. Esta última columna nos muestra qué hubiéramos obtenido en un cruzamiento de dos puntos b-c si no dispusiésemos del marcador central pr. Distancias de mapa La fila de los totales de la tabla 6.1 revela que un 5,9% (887/ 15 000) de la descendencia resultó de la recombinación entre b y pr, un 19,5% de la recombinación entre pr y c, y un 23,7% de aquella entre b y c. Estos números nos permiten construir un mapa provisional de los loci (fig. 6.9). Existe, sin embargo, una discrepancia. La distancia entre by c puede calcularse de dos maneras. Sumando las dos distancias b-pr y pr-c obtenemos 5,9 + 19,5 = 25,4 unidades de mapa; pero contando directamente los recombinantes (última columna de la tabla 6.1), obtenemos una distancia de sólo 23,7 unidades de mapa. ¿Cuál es la causa de esta discrepancia de 1,7 unidades de mapa? CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS Volviendo a la última columna de la tabla 6.1, observamos que los dobles entrecruzamientos (60 y 72) no se cuentan, y sin embargo representan en realidad dos entrecruzamientos en esta región. La razón por la que no se contabilizan es simplemente que si sólo se observaran los loci extremos de este cromosoma, no se detectarían los dobles entrecruzamientos; el primero de los dos entrecruzamientos produce una recombinación entre los dos loci extremos, mientras que el segundo los devuelve a su configuración original (fig. 6.8). Si tomásemos los 3550 recombinantes entre b y c y les sumásemos dos veces el número de dobles recombinantes, 264, obtendríamos un total de 3814. Esto representa 25,4 unidades de mapa, que coincide con la cifra más exacta calculada previamente. A medida que se estudian loci más apartados uno de otro en un cromosoma, aumenta la frecuencia de dobles entrecruzamientos entre ellos. Los dobles entrecruzamientos tienden a enmascarar a los recombinantes, como en nuestro ejemplo, de manera que los loci ligados distantes parecen más cercanos de lo que realmente, están. Las distancias de mapa más exactas son aquellas que se establecen con loci ligados muy próximos. En otras pala bras, la suma de distancias cortas es una medida más precisa que las distancias mayores calculadas directamente. Los resultados del experimento anterior muestran que podemos obtener al menos dos distancias de mapa entre cualquier par de loci: la calculada y la real. La distancia calculada de mapa entre dos loci es el valor obtenido a partir del cruzamiento de dos puntos. La distancia real de mapa es un valor idealizado y exacto que se obtiene sumando distancias corta s entre muchos loci intercalados. Las distancias cortas se obtienen en cruzamientos en los que participan otros loci entre los dos originales. Cuando se representa gráficamente la distancia calculada de mapa frente a la distancia real, se obtiene la curva de la figura 6.10. Esta curva se denomina función de mapa. Esta gráfica tiene un valor tanto práctico como teórico. En la práctica, permite convertir una distancia calculada en una distancia más precisa. Teóricamente, muestra que la distancia de mapa calculada nunca excede las 50 unidades en ningún cruzamiento. Los entrecruzamientos múltiples reducen la distan- CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS cia aparente entre dos loci a un máximo de 50 unidades de mapa, que es el valor que produce la segregación independiente (50% de parentales, 50% de recombinantes). Orden de los genes Aunque el análisis anterior se hizo suponiendo que pr estaba en el centro, los datos de la tabla 6.1 confirman nuestra suposición original de que el orden génico es b pr c. De los cuatro pares de clases fenotípicas recíprocas de la tabla 6.1, uno tiene la mayor frecuencia y otro presenta la menor frecuencia. El par con la frecuencia más alta es el grupo no recombinante. El de menor frecuencia es el grupo doble recombinante, aquel en que sólo el gen central ha cambiado respecto a la combinación parental. Una comparación de cualquiera de las dos clases dobles recombinantes con cualquiera de las clases parentales indicará cuál es el gen que está en el centro y por lo tanto el orden de los genes. Por ejemplo, si comparamos b+ pr+ c+, que es uno de los gametos no recombinantes, con b+ pr c+, que es uno de los dobles recombinantes, podemos ver que los dos loci extremos muestran el mismo alelo en ambos casos mientras que el locus pr es el locus que cambia y por lo tanto es el locus que debe de ocupar la posición central. De una manera similar, la comparación de b pr+ c con b pr c nos señala también a pr como el locus interno (o marcador interno), de la misma manera que lo hace la comparación de b* pr c* con b pr c o la de bpr+ c con b+ pr c+. En cada caso, el locus central, pr, muestra un patrón distinto del de los marcadores exteriores, b y c, que se comportan concertadamente. A partir de los datos de la tabla 6.1 podemos también deducir cuál era la disposición de los alelos en el progenitor trihíbrido. Esto es, puesto que los datos proceden de un cruzamiento de prueba del trihíbrido, la configuración alélica de este trihíbrido se refleja en las clases no recombinantes de la descendencia. En este caso, una es resultado de un gameto b + pr+ c+, y la otra de un gameto b pr c. Por lo tanto, el trihíbrido poseía el genotipo b pr c/b+ pr+ c+: los alelos estaban en configuración cis. Coeficiente de coincidencia La siguiente pregunta en nuestro análisis de este cruzamiento de tres puntos es: ¿tienen lugar los entrecruzamientos de manera independiente unos de otros? Es decir, ¿es el número observado de dobles recombinantes igual al esperado? En nuestro ejemplo había 132/15 000 dobles recombinantes, o un 0,88%. El número esperado se puede calcular utilizando la regla de los sucesos independientes que se dan simultáneamente. Es decir, el 5,9% de las veces hay un entrecruzamiento en la región b-pr, que puede expresarse como una probabilidad de 0,059. Análogamente, el 19,5% de las veces hay un entre cruzamiento en la región pr-c, o una probabilidad de 0,195. Por lo tanto, un doble entrecruzamiento debería darse como una probabilidad que es el producto de las dos probabilidades: CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS 0,059 x 0,195 = 0,0115, o sea un 1,15% de los gametos deberían ser dobles recombinantes. En nuestro ejemplo, el número observado de descendientes dobles recombinantes (132) es menor que el esperado (1,15% x 15 000 = 172,5), lo que implica una interferencia positiva por la que la ocurrencia del primer entrecruzamiento reduce la probabilidad del segundo. Podemos expresar esto como el coeficiente de coincidencia, que se define como: coeficiente de coincidencia = número observado de dobles recombinantes número esperado de dobles recombinantes En nuestro ejemplo, el coeficiente de coincidencia es 132/ 172,5 = 0,77. En otras palabras, sólo se produjo el 77% de los dobles entrecruzamientos esperados. A veces la reducción en el número de dobles entrecruzamientos se expresa como el grado de interferencia, que se define como: interferencia = 1 - coeficiente de coincidencia En nuestro caso, la interferencia es del 23%. También es posible tener una interferencia negativa, situación en la que se dan más dobles entrecruzamientos observados que esperados. En este caso parece que la ocurrencia de un entrecruzamiento aumentaría la probabilidad de otros en las regiones adyacentes. Otro ejemplo Veremos ahora otro ejemplo de cruzamiento de tres puntos, en el que no se proporcionan ni el gen central ni la disposición cis-trans de los alelos en el progenitor trihíbrido de la F1. Consideraremos tres loci situados en el cromosoma 3 de Drosophila: hairy (h), thread (th) y rosy (ry). Los alelos recesivos de los tres loci determinan, respectivamente, quetas extras en el cuerpo, aristas (extremos de las antenas) filamentosas y ojos de color marrón rojizo. Se llevó a cabo un cruzamiento de prueba con hembras trihíbridas; en la tabla 6.2 se muestran los fenotipos de 1000 descendientes. A partir de estos datos se pueden deducir ya los genotipos parentales, el orden de los genes, las distancias de mapa y el coeficiente de coincidencia. En lata los datos se presentan sin un orden particular, tal y como hubieran sido recogidos por un investigador. Se han tabulado los fenotipos y, a partir de éstos, se pueden reconstruir los genotipo Observe que los datos se pueden colocar en la forma en que se hallan en la tabla 6.1; hay un conjunto recíproco grande (359 y 351), un conjunto recíproco pequeño (4 y 6), y dos conjuntos intermedios uno grande y otro pequeño (98 y 92, 47 y 43). A partir de estos datos, ¿resulta evidente que los tres loci están ligados? El patrón, tal como se acaba de mencionar, es idéntico al del ejemplo anterior en el que los tres loci estaban ligados. (¿Qué patrón aparecería si dos de los loci estuviesen ligados y el otro segregara independientemente?) Ahora bis ¿cuál es la disposición alélica en el progenitor trihíbrido? Los descendientes con las combinaciones parentales o no recombinantes son los del par recíproco de mayor frecuencia. La tabla 6.2 muestra que los descendientes thread por una parte, y hairy y rosy por otra son los no recombinantes. Por tanto, los gametos no recombinantes del progenitor trihíbrido de la F1 eran h ry y th+ y h+ ry+ th, y la disposición alélica del trihíbrido (con el orden de los genes aún por determinar) era h ry th+/h+ ry+ th (¿Cuáles eran los genotipos de los progenitores de este trihíbrido, suponiendo que eran homocigotos?) Seguidamente, ¿cuál de los genes está en el centro? A partir de la tabla 6.2 deducimos que h ry th y h+ ry+ th+ son los gametos dobles recombinantes del progenitor trihíbrido porque tienen una frecuencia muy baja. La comparación de estos cromosomas con cualquiera de los no recombinantes (h ry th+ o bien h+ ry+ th) muestra que el locus thread (th) es el que ocupa la posición central. Sabemos ahora que el trihíbrido original poseía la siguiente constitución cromosómica: h th+ ry/ h+ th ry+. Los alelos h y ry están en configuración cis y el alelo th está en configuración trans respecto de ellos. Ahora podemos comparar el gameto procedente del tribrido que corresponde a cada una de las ocho categorías descendientes con la ordenación parental y determinar las regiones que han sufrido entrecruzamiento. Esto se realiza en la tabla 6.3. Podemos ver que la distancia h-th es de 20 unidades de mapa, la distancia th-ry de 10 unidades, y la distancia aparente h-ry de 28 unidades (fig. 6.11). Como en el ejemplo anterior, la discrepancia h-ry se debe a que no se han contado dos veces los dobles recombinantes. Cuando esto se hace, obtenemos: 280 + 2(10) = 300, que equivale a 30 unidades de mapa y es una cifra más precisa. Por último, deseamos saber cuál es el coeficiente de coincidencia. La frecuencia esperada de dobles recombinantes es 0,200 x 0,100 = 0,020, o sea un 2%.Un dos por ciento de 1000 = 20. Por lo tanto, coeficiente de coincidencia = número observado de dobles recombinantes número esperado de dobles recombinantes = 1 0 / 2 0 = 0 , 50 CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS Demostración citológica del entrecruzamiento Sólo se produjo la mitad de los dobles entrecruzamientos esperados. Mediante cruzamientos de tres puntos de este tipo se han cartografiado los cromosomas de diversos organismos eucariotas. Los cromosomas de Drosophila son probablemente los que han sido más intensamente estudiados. Drosophila y otras especies de dípteros poseen cromosomas politénicos gigantes en las glándulas salivales de las larvas, que son el resultado de un proceso de endomitosis (replicación cromosómica sin división celular). En las glándulas salivales de las larvas de la mosca de la fruta, los cromosomas homólogos se aparean (sinapsis) y luego se replican hasta un millar de copias, formando estructuras muy gruesas con un patrón distintivo de bandas denominadas cromómeros (fig. 6.12). Mediante métodos que se discutirán en el capítulo 8, se han asignado muchos loci a bandas específicas. Los datos actuales indican una correspondencia entre el número de bandas y el número de genes en una región dada. Es posible que cada cromómero (banda) represente un gen, aunque existe ciertamente controversia al respecto. El mapa cromosómico de Drosophila se presenta en la figura 6.13. Localice los loci que hemos situado hasta ahora para verificar las distancias de mapa. Si estamos en lo cierto de que un quiasma durante la meiosis es el resultado visible de un entrecruzamiento físico, entonces deberíamos ser capaces de demostrar que el entrecruzamiento genético está acompañado de un entrecruzamiento citológico. Esto es, la recombinación debería implicar un intercambio de partes físicas de los cromosomas homólogos. Esto se puede demostrar si podemos distinguir los dos cromosomas homólogos entre sí, un método utilizado por primera vez por Creighton y McClintock en el maíz y por Stern en Drosophila. Discutiremos el experimento de Creighton y McClintock. Harriet Creighton y Barbara McClintock trabajaron con el cromosoma número 9 del maíz (n = 10). En una línea encontraron un cromosoma con extremos anormales. En un extremo tenía un abultamiento y en el otro poseía una porción añadida de otro cromosoma (fig. 6.14). Este cromosoma translocado y con un abultamiento era pues claramente distinguible de su homólogo normal. También era portador del alelo dominante Colored (C, coloreado) y del recesivo waxy texture (wx, textura cerosa). Continuando estudios cartográficos en los que se estableció que C estaba muy próximo al abultamiento y wx estaba cerca de la porción añadida de cromatina, Creighton y McClintock llevaron a cabo el cruzamiento que se muestra en la figura 6.14. La lª planta dihíbrida con cromosomas heteromórficos se cruzó con una planta homomórfica normal (sólo con cromosomas normales) que tenía el genotipo c Wx/c wx (fenotipo incoloro y no ceroso). Si durante la meiosis del hete- CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS romorfo se diese un entrecruzamiento en la región entre C y wx, habría también un entrecruzamiento físico, visible citológicamente (con el microscopio): el abultamiento pasaría a estar asociado a un cromosoma normal en el otro extremo y la porción de cromatina extra iría a parar a un cromosoma sin abultamiento- Se producirían pues cuatro tipos de gametos (fig. 6.14). Los veintiocho descendientes examinados fueron coherentes con las predicciones del tablero de Punnett de la figura 6.14. Todos los de la clase 8 (celda inferior derecha) de fenotipo co- loreado y ceroso poseían un cromosoma con abultamiento y translocado además del cromosoma homólogo normal. Los de fenotipo incoloro y ceroso (clase 4) tenían un cromosoma translocado, sin abultamiento. Todos los de fenotipo coloreado y no ceroso (clases 5, 6 y 7) tenían un cromosoma con abultamiento y normal, lo que indicaba que sólo las clases 5 y 6 estaban presentes en la muestra; los dos individuos que se analizaron fueron Wx Wx, lo que indica que pertenecían a la clase 5. Los individuos de las clases restantes (1,2 y 3) eran de fenotipo incoloro y no ceroso; ninguno presentaba abultamiento. CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS De los que tenían sólo cromosomas normales, algunos eran Wx Wx (clase 1) y otros eran heterocigotos Wx wx (clase 2). De los que tenían cromosomas translocados, dos eran heterocigotos (clase 3). Dos individuos eran homocigotos Wx Wx aunque con cromosomas heteromorfos translocado-normal. Estos indivi- duos representaban probablemente un entrecruzamiento entre el locus waxy y la porción extra de cromatina. Dicho entrecruzamiento produciría un cromosoma sin abultamien-to-cWx-porción extra que en combinación con un cromosoma cWx-normal generaría estos genotipos anómalos. El tamaño de CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant PRINCIPIO DE GENÉTICA – Robert H. Camarín – CAP. 6 – LIGAMIENTO Y CARTOGRAFÍA EN EUCARIOTAS la muestra no era suficientemente grande para detectar el suceso recíproco. Creighton y McClintoch concluyeron: "Se ha demostrado que cromosomas apareados heteromórficos en dos regiones intercambian partes a la vez que intercambian genes asignados a estas regiones." CARTOGRAFÍA GENÉTICA EN HAPLOIDES (ANÁLISIS DE TÉTRADAS) Los análisis genéticos que se llevan a cabo en Drosophila y otros eucariotas diploides, como los considerados anteriormente en este capítulo, se denominan análisis de cromátidas aleatorias. Los espermatozoides, cada uno de los cuales lleva sólo una cromátida de la tétrada meiótica, se unen con óvulos que también llevan sólo una cromátida de una tétrada. Por tanto, los cigotos resultan de la unión al azar de cromátidas. Los hongos Ascomicetos retienen los cuatro productos haploides de cada meiosis en un saco denominado asea. Estos organismos, que generalmente existen como haploides, suministran una oportunidad única de estudiar todos los productos de la meiosis en una tétrada. Se utilizan distintas técnicas para este análisis. Consideraremos dos hongos, el moho del pan, Neurospora crassa, y la levadura común de panadería, Saccharomyees cerevisiae, que retienen los productos de la meiosis como ascosporas. Neurospora presenta esporas ordenadas, mientras que las de la levadura son desordenadas. El ciclo biológico de Neurospora se muestra en la figura 6.15. La fecundación tiene lugar en un cuerpo fructífero inmaduro después de que una espora o filamento de un tipo sexual contacte con un filamento especial que se extiende a partir del cuerpo fructífero de tipo sexual opuesto. El núcleo del cigoto sufre meiosis sin ninguna mitosis precedente. (Los tipos sexuales están controlados generalmente por un sistema genético de un locus con dos alelos que determina que solamente puedan aparearse tipos opuestos. Discutiremos este sistema con más detalle en el capítulo 15.) Esporas ordenadas Puesto que el asea de Neurospora es estrecha, el huso mitótico se ve forzado a disponerse a lo largo del eje mayor de la célula. Los dos núcleos sufren entonces la segunda división meiótica, que también se orienta a lo largo del eje mayor del asca. Como resultado de esto las esporas se ordenan según sus centrómeros (fig. 6.16). Es decir, si etiquetamos uno de los centrómeros con A y el otro con a (A y a designan los dos tipos sexuales), una tétrada en la meiosis I constará de un centrómero A y otro a. Al final de la meiosis en Neurospora, las cuatro ascosporas estarán en el orden A A a a (o bien a a A A) con respecto a sus centrómeros. (Hablamos de centrómeros en vez de cromosomas o cromátidas para evitar las complicaciones que añade el entrecruzamiento. Un centrómero de tipo A es siempre de tipo A, mientras que, debido al entrecruzamiento, un cromosoma asociado a este centrómero puede provenir en parte del progenitor de tipo A y en parte del progenitor de tipo a.) CIENCIAS BIOLÓGICAS – GENÉTICA – Prof. Ana Diamant
