Genética moderna

GENÃ TICA
Los primeros estudios de genética moderna se remontan a inicios del siglo XX, con el redescubrimiento de
las leyes mendielanas; pero en sÃ− donde la genética tomará el camino de ciencia será en 1944, cuando
se logre descubrir las bases moleculares de los cromosomas. En 1953, ocurre el hecho más significativo, el
cual podrÃ−a definÃ−rsele como el inicio de la genética moderna: el descubrimiento de la estructura
helicoidal del ADN, por parte de Watson y Crick, siendo la base de todo la genética, ya que gracias a esto
se pudo determinar que el ADN es quien posee toda la información hereditaria, y también se pudo saber el
orden en que están organizados los ac. Nucleicos en las cadenas para asÃ− determinar el Cà DIGO
GENà TICO. Un punto importante de la historia de la genética moderna es el descubrimiento de las
mutaciones y su relación con las enfermedades hereditarias; y algo fundamental y actual serÃ−a hablar de la
ELABORACIÃ N DE UN MAPA CROMOSÃ MICO y la MANIPULACIÃ N DE GENES con la Ing.
Génica.
Para dar un mejor análisis, se indicarÃ−a las etapas de la genética, siendo estas:
1900 - 1944: Genética de la transmisión.
1944 - 1960: Estudio de la naturaleza y propiedades de los genes.
1960 - 1975: Estudio de la función genética, en base al código genético.
1975 - 1985: TecnologÃ−a de los ac. Nucleicos.
1985 - 1990: Genética inversa (análisis del gen)
1990 - 1995: Transgénesis.
1995 - 2000: Genómica.
1. CONCEPTO DE GENÃ TICA:
La genética es una ciencia que se aboca al estudio de la HERENCIA BIOLà GICA y las VARIACIONES
que puedan ocurrir, bajo cualquier nivel (organismo, organización, proceso) y dimensión (analÃ−tico estructural, espacio - temporal, dinámico) en el cual se encuentre. Se dedica como toda ciencia a buscar
conceptos, leyes, principios, resultados; siendo el mas importante: “TODO SER VIVO NACE DE OTRO
SIMILAR A à L”, eso indica que toda descendencia adquirirá los rasgos de su progenitor.
• Herencia: Es la transmisión de los caracteres hacia la descendencia.
• Caracteres: Son los RASGOS que diferencian a un ser de otro ser de su misma especie. Pueden ser
funcionales, bioquÃ−micos, morfológicos, y a veces psicológicos.
• Variación: Es el cambio que ocurre en la herencia, debido principalmente por la influencia del medio
ambiente.
CROMOSOMAS: (cromo = color, soma = cuerpo) Los cromosomas están formados por la unión de
genes (estas le otorgan una estructura filiforme con ac. Nucleicos y proteÃ−nas) que poseen los caracteres
hereditarios. Se encuentran en todo ser vivo, mayormente en pares, a los que se le puede llamar
HOMOLOGÃ A CROMOSÃ MICA, como los del hombre (23 pares). Los padres otorgan un cromosoma
(haploide) al hijo (diploide), por lo tanto se considera que la mitad de estos cromosomas homólogos están
destinados a la reproducción. Se les puede también alterar artificialmente, como en el caso de las plantas,
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con el uso de la conchicina.
GEN (Griego, generar): Al principio se pensaba que un gen era una secuencia de tetranucleótidos, pero
actualmente se le considera como una secuencia de ac. Nucleicos, los cuales poseen la información
hereditaria. Para ser más precisos; un gen es la unidad mÃ−nima de información hereditaria, formada por
una porción de ADN que es la que dirige una sÃ−ntesis de proteÃ−nas determinadas especÃ−ficas a un
determinado rasgo.
Los genes se encuentran en sus respectivos LOCUS (espacio ya determinado para determinados genes) del
cromosoma, y la unión de estos se les considera como LOCI.
Los genes como se dijo poseen un espacio ya determinado, esto en un Cromosoma homologo determina un
ALELO (variación de un rasgo o carácter), el cual define un cierto rasgo o caracter, caracter que puede ser
bien DOMINANTE (rasgo que se expresa siempre) o RECESIVO (rasgo que se presenta, siempre y cuando
no se halle un gen dominante). El rasgo dominante se presenta ya sea en seres homocigotes (par de genes
iguales) como heterocigotes (par de genes diferentes), mientras en cambio el recesivo se presenta en
homocigotes. (A los homocigotes se les pueden llamar como LÃ NEA PURA; mientras que a los
heterocigotes se les puede considerar como LÃ NEA HÃ BRIDA.
GENOTIPO: Es la carga o material genético responsable de los caracteres.
FENOTIPO: Son los rasgos observables, puede haber influencia del medio ambiente (PARATIPO) como
también no lo podrÃ−a haber.
GENOTIPO + MEDIO AMBIENTE = FENOTIPO
2. GENÃ TICA DE LA TRANSMISIÃ N:
2.1. TEORÃ A DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS DE LAMARCK:
Lamarck indica que los caracteres cambiados por la necesidad o el ambiente serán adquiridos por la
descendencia (ejemplo de las jirafas de cuello largo). Experimentos echaron a tierra esta teorÃ−a como por
ejemplo al cortarle la cola al ratón, la descendencia resultarÃ−a con cola y no sin cola como se esperaba, lo
mismo ocurre al quitar la cola al perro o pararle las orejas, por ningún motivo la descendencia adquirirá
estas nuevas caracterÃ−sticas. En el siglo XX, Weissman usando esta teorÃ−a fundamenta su TEORIA DE
LA CONTINUIDAD DEL GERMOPLASMA, dándole una supuesta validez al cruzar una c. de indias
albina al que le sacaron los ovarios, transplantándole los de un negro, con un c. de indias negro, y como se
esperaba un descendiente albino, este dio un negro. Trata sobre la inmortalidad del germoplasma, y que este
se halla protegido por un somatoplasma, el germatoplasma es según el factor inicial de la vida y que esta
pasarÃ−a de generación en generación grabando los caracteres dominantes. Tuvo mucha acogida en su
época pero después se vio que los cruces de c. de indias albinos con c. negros siempre darán negros.
2.2. TRABAJO DE MENDEL:
En 1866, Gregor Mendel cruza a los guisantes (pisum sativum) por su facilidad (hermafroditismo, rapida
descendencia, gran variedad) pero distinguiéndolos a cada uno de una caracterÃ−stica identificable a
simple vista. Estas fueron: por su semilla (lisa o rugosa, amarilla o verde); por la cobertura de la semilla (gris
o blanca); por su tallo (largo o corto), por sus flores (axial o terminal) y por su vaina (inflada o constreñida,
verde o amarilla).G. Mendel intuye que entre estas caracterÃ−sticas influyen dos factores, un factor que viene
del elemento masculino y el otro de la pareja (act. Factor es el gen). Cuando cruzamos los 2 factores de uno y
2 factores del otro harán que intervengan cuatro factores, que serán ya denominados como GAMETOS de
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los cuales darán 2 caracterÃ−sticas.
Al realizar LA PRUEBA DE CRUCE (o retrocruce), G. Mendel otorga sus leyes, las cuales son:
I. LEY DE LA DOMINANCIA
“Al cruzar dos parejas puras, cada una con caracterÃ−sticas distintas, la descendencia adquirirá la
caracterÃ−stica del padre con genes dominantes)”
La descendencia será de hÃ−bridos.
II. LEY DE LA SEGREGACIÃ N
“Al cruzar a los hÃ−bridos descendientes del primer cruce entre sÃ−, la descendencia adquirirá en un
porcentaje de el 75% la dominancia, mientras que el 25% tendrá el alelo recesivo”
La descendencia será de 2 puros (AA, aa) y 2 hÃ−bridos (Aa)
III. LEY DE LA SEGREGACIÃ N INDEPENDIENTE
“Al cruzar a dos lÃ−neas puras, cada una con 2 caracteres distintos; estos rasgos se transmitirán como si
estuvieran aislados los unos de los otros en la F1 (dihÃ−bridos dominantes), mientras que la segunda
generación F2 se recombinara de todas las formas posibles (fenotipo en proporción de 9:3:3:1)”
Mezclamos Lisos y Amarillos (AABB) con Rugosos y Verdes (aabb) y la F1 mostrará descendientes
dihÃ−bridos Lisos y Amarillos (AaBb) para la F2 se espera lo siguiente:
AB
AB
AABB
Ab
AABb
aB
AaBB
ab AaBb Aabb aaBb aabb
Ab
AABb
Aabb
AaBb
aB
AaBB
AaBb
AaBB
ab
AaBb
Aabb
aaBb
Donde la relación GenotÃ−pica será:
1 AABB - Puro
2 AABb - HÃ−brido
2 AaBB - HÃ−brido
4 AaBb - DihÃ−brido
1 AAbb - Puro
2 Aabb - HÃ−brido
1 aaBB - Puro
2 aaBb - HÃ−brido
3
1 aabb - Puro
Y la fenotÃ−pica será:
9 - Lisos y amarillos
3 - Lisos y verdes
3 - Rugosos y amarillos
1 - Rugoso y verde
Con todo lo dicho sobre las leyes mendelianas, se le considera a Gregor Mendel como el padre de la
genética, pues con el uso del razonamiento, la lógica y rigurosidad cientÃ−fica logro determinar la piedra
angular de la herencia.
2.3. LEYES DE THOMAS MORGAN
Thomas Morgan usa como prueba, el uso de las moscas del vinagre (Drosphila melanogaster), que son
fáciles de cruzamiento, de ciclo vital corto, gran descendencia y de fácil observación.
2.3.1. Ley de los genes ligados: El ser humano posee aprox. 100 000 genes para 46 cromosomas, eso indica
que debe haber por cada cromosoma 2 174 genes aprox, esto indica que la tercera ley de Mendel sobre que los
caracteres se presentan independientes son un gran error, ya que cada cromosoma con esa cantidad de genes
tendrÃ−a que transmitirlas juntas, a esto se le llama Genes de ligación. Estos genes pueden transmitirse bajo
una forma de acoplamiento (dominantes) o bien de repulsión (recesivos).
Morgan ve que en la mayorÃ−a de especies este ligamiento no es dado en muchos con reproducción sexual,
en ellos ocurre una especie de ENTRECRUZAMIENTO, donde los genes en acoplamiento se separan y
aparecen otros de recombinación, dependiendo de si los genes se encuentran muy juntos (el cual dará la
ligación) o muy separadas (que darán el entrecruzamiento).
2.3.2. Herencia Ligada al Sexo: Morgan busco una mosca macho de ojos blanco (especie rara) para cruzarla
con una mosca hembra de ojos rojo (especie común) dará en la F1 a todos los descendientes con ojos rojos;
y al cruzarlos para la F2, se obtendrá las hembras con ojos rojos y los machos con un 50% de ojos blancos y
un 50% de ojos rojos. También hizo lo mismo con moscas macho de ojos rojos (común) con hembras de
ojos blancos (raro), dando que los machos tendrán ojos blancos y las hembras ojos rojos, para la F2 los
machos y hembras poseerán un 50% de ojos rojos y el otro 50% de ojos blancos.
Morgan explica este fenómeno agregándole al macho el genotipo XY y la hembra el genotipo XX, donde si
en la descendencia sale un macho el padre otorga un “Y” y la hembra un X, y si en la descendencia sale una
hembra el padre otorga un X y la hembra otro X. Con esto explica al tener el color blanco el punto recesivo,
las moscas con ojos blancos serán de lÃ−nea pura, mientras que si son de ojos rojos (dominantes) podrán
tener bien ojos blancos como rojos. Las hembras al poseer doble X se obtendrá doble caracterÃ−stica.
Gracias a este descubrimiento creo una cierta curiosidad entre los cientÃ−ficos por descubrir donde se
ubicaban los genes de ciertas caracterÃ−sticas, y tal fue la curiosidad que al final se llevo a cabo el
PROYECTO DEL MAPA CROMOSÃ MICO.
2.4. LEY DE DOMINANCIA PARCIAL
Donde ninguno de los alelos implicados en el cruzamiento, obtendrán la dominancia al otro, por lo que
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presentarán un hÃ−brido intermedio entre los 2 caracteres en su fenotipo, distinto a los homocigotes en una
proporción de 1:2:1. Este hecho ocurre en las flores carmesÃ− y blancas del “boca de dragón o dogo”
rosado; las “maravillas japonesas” rojas y blancas rosado y como también en los pollos andaluces negros y
blancos grises
3. HERENCIA LIGADA A LOS CROMOSOMAS SEXUALES EN EL SER HUMANO
El ser humano posee dos tipos de cromosomas: uno X y otro Y, y en los machos y hembras esto puede hacer
que por la presencia de genes con algún “detallito” de ciertas caracterÃ−sticas se presenten de forma directa
o de forma portadora.
3.1. HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA SEXUAL X:
Hay aprox. unos 200 rasgos ubicados en este cromosoma, tales como:
• Atrofia ocular
• Glaucoma juvenil
• Estenosis cardiaca
• Daltonismo
• Hemofilia
• Ciertos retardos mentales
Daltonismo: También llamada Discromaptosia o ceguera rojo-verde, es la incapacidad de poder percibir
con los ojos el color rojo sobre el verde. El problema se da en los conos que son de 3 tipos distintos uno para
azul (cromosoma somático 7), y los otros 2 el rojo y el verde (cromosoma sexual X) que son los que se
confunden. En estos si el padre es daltónico, y la madre no, los hijos serán normales y las hijas serán
portadoras ya que poseen un gen que llamaremos Xr que domina al gen recesivo XR. Mientras que si la madre
es portadora y el padre sano, la mitad de hijas será portadora y la mitad de hijos daltónicos, pues estos solo
poseerán un gen XR, que será el detonante del problema.
Hemofilia: Es la incapacidad de coagulación sanguÃ−nea en la presencia de aire, generando abundantes
hemorragias que pueden ser letales. El problema se da en la no fabricación de fibrina, que será el generador
de un tapón, por la no presencia del factor VII Y XI. El mecanismo será idéntico al del daltonismo.
Entre todos los problemas dados, mayormente la mujer es portadora, y el hombre el enfermo; también se
puede explicar con la ley de genes ligados de Morgan, donde tiene gran explicación los ojos blancos de la
mosca hembra.
3.2. HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA SEXUAL Y:
Solo presenta problemas para el hombre, como pueden ser:
• Pilosidad del oÃ−do
• Ciertas atrofias
• TDH (Factor diferencial de los testÃ−culos)
4. GRUPOS SANGUINEOS
La importancia radica en la peligrosidad que adquiere la transfusión de sangre, siempre y cuando se utilice el
grupo sanguÃ−neo adecuado. Cuando ocurre una transfusión con el grupo inadecuado, ocurre una
aglutinación de la sangre, es decir, los glóbulos rojos se juntan formando coágulos, impidiendo el normal
paso de sangre y dando grandes y fuertes contracciones en el paciente. Después de ocurrir esto los
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coágulos se hemolizarán dando paso a la liberación de hematÃ−es en el plasma, generando una anuria por
insuficiencia renal y la posterior muerte.
Pero para entender esto primero debemos de saber que existen 4 grupos sanguÃ−neos, los cuales son
heredados como lo indican las leyes de Mendel. Segundo debemos saber que la sangre posee o le falta los
aglutinadores (mucopolisacáridos) los cuales pueden ser los aglutinógenos A o B. Tercero también se
debe saber que para un aglutinógeno en su plasma poseerá una aglutinina (inmunoglobulina), el cual será
ANTI-A o ANTI-B, el primero estará presente en el que posea el aglutinógeno B, y el segundo al A.
El siguiente esquema mostrará los 4 grupos sanguÃ−neos con sus respectivos aglutinógenos y aglutininas:
Grupo
SanguÃ−neo
Aglutinógeno
(HematÃ−es)
Aglutinina
A (42%)
B (9%)
AB (3%)
O (46%)
Aglutinógeno
Aglutinógeno
Aglutinógenos
No
A
Aglutinina
B
Aglutinina
AyB
No
posee
Aglutinina
(Plasma)
ANTI - B
ANTI - A
posee
ANTI A y B
Para tener una idea del grupo sanguÃ−neo que heredará la descendencia, debemos saber que el
aglutinógeno A y B (iA; iB) son co-dominantes, eso quiere decir, si tenemos los 2 aglutinógenos,
adquiriremos sus propiedades. El grupo O (i) será recesivo, osea solo se presentará en homocigotes.
El siguiente esquema fenotÃ−pico y genotÃ−pico mostrará la interacción génica alélica por
co-dominancia:
FENOTÃ PO
(Grupo
A (42%)
B (9%)
AB (3%)
O (46%)
SanguÃ−neo)
GENOTÃ PO
iA, i
iB, i
iA, iB
i,i
En 1940, se descubrieron mas aglutinógenos tales como los C, D, E, siendo los principales los del grupo D.
Este determinará la existencia de otro grupo sanguÃ−neo, el factor Rhesius positivo (Rh+) o negativo (Rh-).
El primero lo posee el 85% de la población y el segundo el 15%. Es fundamental saber también posee
aglutinina solo el Rh- (Anti - D), teniendo en cuenta esto se podrá entender el esquema de transfusiones. Al
no poseer aglutininas el Rh+ podrá haber transfusión con cualquier tipo de sangre según su Rh (+ ó -);
mientras que el poseer Rh- será dependiendo de su sexo; si es hombre, solo podrá recibirlo una vez, ya que
formará una especie de anticuerpos; mientras que si es mujer, dependerá de la edad, siendo posible la
transfusión a las que ya pasaron la edad menopaúsica, pues si es entregada a una joven o en edad fértil,
generará anticuerpos peligrosos para la vida del feto, generándole un irremediable aborto.
El esquema fenotÃ−pico y genotÃ−pico será sabiendo que el Rh+ es dominante, y el Rh- es recesivo solo
presentándose en homocigotos.
GENOTIPO
FENOTIPO
(D,D) (D,d)
Rh+ (85%)
(d,d)
Rh- (15%)
5. INTERACCIONES GÃ NICAS:
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Los genes ubicados en un mismo locus (gen alelo), como los ubicados en distintos locus (gen no alelo)
influyen en el carácter hereditario. Pueden ser por la tanto de dos tipos:
5.1 INTERACCIONES ALÃ LICAS:
• Dominancia: Explicado en la 1ª ley de G. Mendel.
• Recesividad: Explicado en la 2ª ley de G. Mendel.
• Herencia Parcial o Dominancia Parcial: Explicado con el caso de las flores “boca de dragón”.
• Co-dominancia: Caso mas especÃ−fico se da en el grupo sanguÃ−neo humano AB, donde un padre da su
grupo A y el otro da su grupo B, y como estos grupos tienen igual dominancia, el rasgo presentado será
equivalente a los 2.
• Serie alélica: Puede haber muchas variantes en el par de genes presentados.
5.2. INTERACCIONES NO ALÃ LICAS:
• Epistasis: El organismo genera enzimas especÃ−ficas para un gen determinado, si el gen muta, la enzima
falla, dando un fenotipo distinto. Pueden ser dominantes (Gallinas de plumaje blanco); recesivas (Pelaje del
ratón); de doble dominancia; y de doble recesividad.
• PleitropÃ−a: El cambio o mutación de un gen provoca distintos fenotipos (Anemia folciforme).
• Gen modificador: Afecta la expresión de un gen no alelo.
• Elemento genético transponible o saltarÃ−n: La hebra de DNA, salta a otro gen, generando una
sÃ−ntesis equivocada.
6. CITOGENÃ TICA
6.1. MUTACIÃ N:
Es la variación de la información hereditaria; pudiendo tener un origen espontáneo, como también
debido a factores fÃ−sicos (agente mutagénico) o quÃ−micos (radiación). Hay que tener en claro que la
mutación de células somáticas provoca alteraciones en el individuo hasta que este muere; mientras que
las que ocurren en las células sexuales son pasados de generación en generación. Pueden ser de 2 tipos:
6.1.1. Mutación Puntual o Génica: Es una mutación verdadera, producida por una falla en la estructura
del ADN. Puede ser originada esta falla debido a una falla en la lectura de las bases (confundir el colocar
citosina por adenina), como también puede ser originado por un dÃ−mero (2 bases de timina juntos).
Puede dar 2 resultados el primero ser perjudicial al individuo, o bien ser un modificador de la especie
generando caracteres mas eficaces.
6.1.2. Mutación cromosómica: Es una mutación originada en los cromosomas, los cuales pueden ser:
numéricos o estructurales. Se originan por la no disyunción en la división celular.
6.2. ABERRACIONES CROMOSÃ MICAS:
6.2.1. Aberraciones Numéricas: El ser humano posee 46 cromosomas, de las cuales entregará 23 a la
descendencia (haploide) que al unirse a los otros de la pareja formarán un nuevo diploide. A veces uno de
estos individuos no puede entregar 23 ya que en el momento de la división celular ocurre una no disyunción
(no separación) de los cromosomas, originando que al final entregue cromosomas más o cromosomas
menos. Pueden ser de los siguientes tipos:
Poliplodia: Es cuando se entrega un número exagerado de cromosomas, como por ejemplo: el tener 3
haploides (69) que seria una triploidia, el tener 4 haploides (92) que serÃ−a una tetraploidÃ−a, el tener mas
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de un número múltiplo de 4 serÃ−a un poliplodia. Es imposible que una persona viviese con todos los
cromosomas asÃ− ya que es incompatible con la vida; pero si puede tener algunas células como algunas del
hÃ−gado o el tejido cartilaginoso, también se pueden encontrar en ciertas neoplasias “in situ”.
Aneuplodia: Se le considera aneuplodia cuando falta un cromosoma o sobra uno. Origina problemas y pueden
ser de 2 tipos:
Aneuploidias de cromosomas somáticos:
MonosomÃ−a:
• Incompatible con la vida, no existen casos.
TrisomÃ−a:
• TrisomÃ−a 21 - SÃ−ndrome de Down
• TrisomÃ−a 18 - SÃ−ndrome de Edwards
• TrisomÃ−a 13 o 15 - SÃ−ndrome de Patau
• TrisomÃ−a 22 - Casos de retardo mental
Aneuploidias de cromosomas sexuales:
MonosomÃ−a:
• SÃ−ndrome de Turner (44-XO) - Femenino
Trisomia:
• SÃ−ndrome de Klinefelter (44-XXY) - Masculino
• SÃ−ndrome del triple X (44-XXX) - Femenino
• SÃ−ndrome del supermacho (44 - XYY)
Polisomia: Es cuando sobra más de un cromosoma. Solo puede haber una exageración de hasta 3
cromosomas mas
• SÃ−ndrome de Klinefelter - (44-XXYY) - Masculino
• SÃ−ndrome del triple X y Y - (44XXXY) - Masculino
• SÃ−ndrome del tetra X - (44-XXXX) - Femenino
• SÃ−ndrome del tetra X y Y (44-XXXXY) - Masculino
• SÃ−ndrome del penta X (44-XXXXX) - Femenino
Mosaisimo: Las reglas principales para determinarlo están en:
• Si no posee un cromosoma Y, se le considerará como femenino.
• Mientras mas cromosomas, más anormal se le considerará.
• Hay más probabilidades de que se genere en uno de ellos el verdadero hermafroditismo.
6.2.2. Aberraciones Estructurales: Se originan en el estadio de la profase de la división meiótica.
Delección: Es la fractura o desprendimiento de uno varios genes contenidos en uno o mas loci. Pueden ser
originadas por un virus o bien por sustancias quÃ−micas.
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• SÃ−ndrome del cri-du-chat: (5p-)
• SÃ−ndrome de Wolf-Hirchern: (4p-)
• SÃ−ndrome Philadephia: (21p-)
• Disgenesia Gonadal: Xp-, Xq• Otros: 4p-, 11p-, 13q-, 18q-, 18p- (p: brazo corto; q: brazo largo)
Duplicación: Repetición de un mismo gen o un mismo loci. No genera problema alguno al fenotipo. Es
común para la evolución de especies.
Inversión: Cuando ocurre una delección a veces esta se recupera pero dando un giro de 180º (mensaje
invertido). No causando inconvenientes, si es que no falla el mensaje genético.
Liso (AA)
Rugoso (aa)
Liso (Aa)
P
F1
Liso (Aa)
3 Lisos (AA, Aa, Aa)
1 Rugoso (aa)
F1
F2
cfghi
ab
cdefghi
ab
abc
defgefghij
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