Los experimentos de Mendel

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Los experimentos de Mendel
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Based on Mendel's Experiments† by
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Abstract
Al nal de esta sección serás capaz de:
• Explicar las razones cientícas del éxito de los experimentos de Mendel
• Describir los resultados esperados de cruzas monohíbridas involucrando alelos dominantes y rece-
sivos.
∗ Version
1.2: Jun 30, 2015 8:13 pm -0500
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‡ http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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Figure 1: Johann Gregor Mendel sentó las bases para los estudios genéticos.
Johann Gregor Mendel (18221884) (Figure 1) fue un estudioso durante toda su vida, maestro, cientíco
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y hombre de fe. Siendo un adulto joven, ingresó a la Abadía Agustiniana de Sto.Tomás en Brno, en lo que
ahora es la República Checa; apoyado por el monasterio, enseñó física, botánica y ciencias naturales a nivel
secundaria y universitario. En el año de 1856 Mendel comenzó con la investigación, que duraría más de una
década, sobre los patrones de la herencia en abejas y plantas; a la larga utilizaría plantas de chícharo como su
principal sistema modelo (sistema con características convenientes que se utiliza para estudiar fenómenos
biológicos especícos y cuyo entendimiento se puede aplicar a otros sistemas). En 1865 Mendel presentó a la
sociedad local de historia natural, los resultados de su investigación con cerca de 30,000 plantas de chícharo;
demostró que los rasgos se transmiten elmente de padres a hijos en patrones especícos. En 1866 publicó
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su trabajo Experimentos en la hibridización de plantas en las actas de la Sociedad de Historia Natural de
Brünn.
El trabajo de Mendel pasó prácticamente inadvertido para la comunidad cientíca, la cual creía, equivocadamente, que los procesos de la herencia involucraban una mezcla de los rasgos parentales y que se producía
descendencia con apariencia física intermedia; ese proceso hipotético parecía ser el correcto, debido a lo que
ahora conocemos como variación continua, la cual es el intervalo de pequeñas diferencias que observamos
entre los individuos, como la altura de los humanos. Cuando observamos ciertos rasgos que exhiben variación
continua, parecería que los descendientes son una mezcla de los padres. Mendel experimentó con rasgos que
presentan variación discontinua; este tipo de variación es la que se observa entre los individuos, cuando
muestran uno, dos o más rasgos fácilmente identicables, tales como ores blancas o violeta. La elección de
Mendel de este tipo de rasgos le permitieron distinguir experimentalmente que los rasgos no se mezclaban
en la descendencia, como se habría esperado en esa época; por el contrario, estos se heredaban como rasgos
inequívocos. En 1868 Mendel se convirtió en abad del monasterio y cambió sus investigaciones cientícas por
sus compromisos pastorales. Durante el tiempo que vivió, Mendel nunca fue reconocido por sus extraordinarias aportaciones cientícas; no fue sino hasta 1900 que se redescubrió su trabajo y que sus descubrimientos se
revitalizaron por aquellos cientícos que estaban a punto de descubrir a los cromosomas como las unidades
de la herencia.
1 Las cruzas de Mendel
El trabajo seminal de Mendel para estudiar la herencia se llevó a cabo utilizando chícharos de jardín, Pisum
sativum, esta especie se autopoliniza naturalmente, lo que signica que el polen encuentra al huevo dentro
de la misma or. Los pétalos de la or permanecen cerrados hasta que se termina la fertilización, para evitar
la polinización por otras plantas, lo cual da como resultado una planta de chícharo altamente endogámica
(estas plantas siempre producen descendencia que se parece a los padres). Mendel evitó, a través de sus
experimentos con líneas puras de las plantas de chícharo, la aparición en la descendencia de características
inesperadas, que no fueran el producto de la cruza. Otra ventaja fue que las plantas de chícharo alcanzan
su madurez en una estación, lo que le permitió estudiar un gran número de generaciones en un tiempo
relativamente corto. También pudo cultivar, al mismo tiempo, grandes cantidades de plantas, lo que validó
sus conclusiones, ya que sus resultados no fueron producto del azar sino de un experimento planeado y
elegante.
Mendel llevó a cabo estos experimentos de hibridación que involucraron la cruza de individuos provenientes de líneas puras que poseían diferentes características o rasgos. En los chícharos, que son plantas
que se autopolinizan naturalmente, la hibridación se hace manualmente, transmitiendo polen, de una planta
madura de chícharo de una variedad, al estigma de otra planta madura de chícharo, de una segunda variedad.
A las plantas utilizadas en las cruzas de la primera generación se les llamó plantas P, o generación
parental (Figure 2). Mendel colectó las semillas producidas por las plantas P, que resultaron de cada una
de las cruzas, y las sembró la estación siguiente; a estos descendientes les llamó F1 , o primera generación
lial (lial = hijo o hija). Una vez que Mendel examinó las características de la generación de plantas F1 ,
dejó que éstas se autopolinizan naturalmente; posteriormente colectó las semillas producidas por las plantas
F1 para generar la F2 , o segunda generación lial (lial 2). Los experimentos de Mendel se extendieron más
allá de la generación F4 , pero únicamente la proporción de las características en las generaciones P, F1 y F2
fueron las que sentaron las bases de sus postulados.
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Figure 2: Para llevar a cabo las cruzas de las plantas de chícharo, Mendel examinaba el color de las
ores de cada planta.
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2 Las características del chícharo de jardín sentaron los fundamentos de la herencia
En la publicación de 1865 Mendel reportó los resultados de sus cruzas, las cuales incluían siete características
diferentes, cada una con dos rasgos contrastantes; un rasgo se dene como la variación en la apariencia
física de las características heredables. Las características incluidas fueron: altura de la planta, textura de
la semilla, color de la semilla, color de la or, tamaño de la vaina, color de la vaina y posición de la or.
Para la característica del color de la or los dos rasgos contrastantes fueron blanco vs. violeta. Para poder
examinar completamente cada característica, Mendel produjo una gran cantidad de plantas F1 y F2 , lo que
le permitió obtener resultados de miles de plantas F2 .
¾Qué fue lo que Mendel encontró con sus cruzas en relación con el color de las ores? En primer lugar,
conrmó que había utilizado líneas puras de plantas, para el color violeta o el blanco; independientemente del
número de generaciones examinadas por él, toda la descendencia producto de la autopolinización de padres
con ores blancas, tuvo ores blancas, y la descendencia de las autopolinización de padres con ores color
violeta, produjo ores violeta. Mendel también pudo conrmar que, sin considerar el color, las plantas de
chícharo eran físicamente idénticas, esto permitió asegurarse de que las dos variedades de plantas de chícharo
únicamente diferían en un rasgo: el color de la or.
Una vez que Mendel terminó con la validación mencionada, aplicó polen de una planta con ores violeta,
al estigma de una planta con ores blancas; posterior a la cosecha y siembra de las semillas provenientes de
esta cruza, encontró que el 100 % de la generación híbrida F1 tuvo ores violeta; la sabiduría convencional
de la época habría predicho que las ores híbridas serían violeta pálido o que las plantas tendrían el mismo
número de ores violeta que de ores blancas; en otras palabras, se esperaría que los rasgos característicos
contrastantes, provenientes de los padres, se mezclaran en la descendencia, y en vez de esto, el rasgo "ores
blancas" desapareció completamente en la generación F1 .
Por suerte, Mendel prosiguió con sus experimentos y permitió que las plantas F1 se autopolinizaran; 705
plantas de la generación F2 tuvieron ores color violeta y 224 tuvieron ores blancas; es decir, una proporción
de 3.15 ores violeta por una or blanca (aproximadamente de 3:1). Cuando Mendel transrió polen de una
planta con ores violeta, al estigma de una planta con ores blancas, y vice versa, obtuvo aproximadamente
la misma proporción, independientemente de quién, el padre o la madre, contribuyera con el color; esto se
conoce como cruza recíproca, cruza en la que las características respectivas del macho o la hembra en una
cruza se convierten en características respectivas de la hembra y el macho en otra cruza. Los otros seis rasgos
examinados por Mendel se comportaron de la misma forma que el color de la or, en las generaciones F1 y
F2 . Uno de los dos rasgos desaparecía completamente en la generación F1 y reaparecía en la generación F2
con una proporción aproximada de 3:1 (Figure 3).
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Figure 3: Mendel identicó siete características en las plantas de chícharo.
Mendel concluyó, después de analizar los resultados de varios miles de plantas, que las características se
podían dividir en aquellas que se expresaban y en latentes, y las llamó características dominantes y recesivas, respectivamente. Las características dominantes son aquellas que se heredan sin ningún cambio, en una
hibridación; mientras que las características recesivas se vuelven latentes o desaparecen en la descendencia
de una hibridación; sin embargo, las características recesivas reaparecen en la progenie de los descendientes
híbridos. El color violeta, en las ores de chícharo, es un ejemplo de una característica dominante; para esta
misma característica (color de la or) las ores de color blanco son una característica recesiva. El hecho de
que la característica recesiva reapareciera en la generación F2 signicó que las características permanecieron
separadas (no se mezclaron) en las plantas de la generación F1 . Mendel propuso que esto se debía a que las
plantas tenían dos copias del rasgo para el color característico de la or y que cada padre transmitía una de
las dos copias a sus descendientes. Además, la expresión física de un rasgo dominante podría signicar que
la composición genética del organismo incluía dos versiones dominantes de dicha característica o que incluía
una versión dominante y una recesiva. Por el contrario, la expresión de una característica recesiva signicaba
que el organismo carecía completamente de cualquier versión dominante para dicha característica.
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En la siguiente liga podrás observar una revisión de los experimentos de Mendel, cómo realizar tus
propias cruzas e identicar los patrones hereditarios: Mendel's Peas2
3 Resumen de la Sección
Mendel encontró en sus experimentos con chícharos que las cruzas entre padres que diferían en un rasgo,
producían generaciones F1 con descendencia en la que se expresaba únicamente el rasgo de un padre. Los
rasgos que eran visibles en la generación F1 se conocen como dominantes, y los rasgos que desaparecen en
esta generación F1 se conocen como recesivos. Cuando las plantas F1 del experimento de Mendel se autofecundaban, la descendencia F2 exhibía la proporción 3:1 del rasgo dominante sobre el recesivo, conrmando
que el rasgo recesivo se había transmitido elmente del padre P original. Las cruzas recíprocas generaban
proporciones idénticas de los descendientes en las generaciones F1 y F2 . Al examinar el tamaño de muestra,
Mendel demostró que las características se heredaban como eventos independientes.
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4 PREGUNTAS DE REVISIÓN
Exercise 1
(Solution on p. 9.)
Imagina que estás realizando una cruza que involucra el color de las semillas en plantas de chícharos
de jardín. ¾Qué rasgos esperarías encontrar en la descendencia F1 si cruzas padres de raza pura
con semillas verdes y amarillas?
a.
b.
c.
d.
únicamente semillas amarillas-verde
únicamente semillas amarillas
1:1 semillas amarillas:semillas verdes
1:3 semillas verdes:semillas amarillas
Exercise 2
(Solution on p. 9.)
Imagina que estás llevando a cabo una cruza que involucra la textura de las plantas de chícharos
de jardín, y cruzas padres de raza pura y padres arrugados para obtener descendientes F1 . ¾Cuál
de los siguientes resultados experimentales, en términos del número de plantas, es el más cercano a
lo que esperarías para la progenie F2 ?
a.
b.
c.
d.
810 semillas redondas
810 semillas arrugadas
405:395 semillas redondas:semillas arrugadas
610:190 semillas redondas:semillas arrugadas
5 PREGUNTAS DE PENSAMIENTO CRÍTICO
Exercise 3
(Solution on p. 9.)
Describe una de las razones por la que los chícharos de jardín fueron una excelente selección como
modelo para estudiar la herencia
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Solutions to Exercises in this Module
to Exercise (p. 8)
B
to Exercise (p. 8)
D
to Exercise (p. 8)
Los chícharos de jardín tiene ores que se cierran herméticamente durante la autopolinización. Esto previene
fertilización accidental o no intencional, lo cual podría disminuir la precisión de los datos de Mendel.
Glossary
Denition 1: variación continua
variación de una característica en la cual los individuos presentan una gama de rasgos con pequeñas
diferencias entre ellos
Denition 2: variación discontinua
variación en una característica en la cual los individuos exhiben dos o más rasgos con grandes
diferencias entre ellos
Denition 3: dominante
describe una característica que enmascara la expresión de otra, cuando ambas versiones del gen
están presentes en un individuo
Denition 4: F1
primera generación lial en una cruza; descendencia de la generación parental
Denition 5: F2
segunda generación lial, producto de la autofecundación o fertilización entre los individuos de la
F1
Denition 6: hibridación
proceso de fertilización entre dos individuos que son diferentes; tiene como propósito destacar
ciertas características en la descendencia
Denition 7: sistema modelo
sistema con características convenientes que se utiliza para estudiar fenómenos biológicos especícos
y cuyo entendimiento se puede aplicar a otros sistemas
Denition 8: P
generación parental en una cruza
Denition 9: recesivo
describe al rasgo cuya expresión está enmascarada por otro, cuando ambos alelos se encuentran
presentes en el individuo
Denition 10: cruzamiento recíproco
cruza pareada en la cual los rasgos femeninos y masculinos en una cruza se convierten, en otra
cruza, en rasgos femeninos y masculinos, respectivamente
Denition 11: rasgo
variación en una característica heredada
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