HEREDABILIDAD.

La determinación de la influencia de os factores genéticos en
caracteres cuantitativos tiene consecuencias importantísimas en la
explotación de especies vegetales o animales (tamaños, pesos,
producción de leche, de huevos, de uvas, etc.).
La aplicación más importante en genética humana es la posibilidad de
determinar la importancia relativa de los factores genéticos y de los factores
ambientales en las enfermedades multifactoriales, por las implicaciones que esto tiene
para la prevención y tratamiento de estas dolencias.
Una forma de resolver este problema es estimar la parte de la variación total
de una variable que es debida a factores ambientales, para de ahí deducir la variación
atribuible a factores genéticos. En el caso de los caracteres cuantitativos, esto es
relativamente sencillo porque pueden estudiarse con métodos estadísticos, analizando
los parámetros que definen las variables poblacionales y sus relaciones (media,
varianza, covarianza, regresión). De todos estos, la varianza es el parámetro que
mejor define la dispersión de una variable continua en torno a la media y por tanto
podemos estimar la variación fenotípica calculando la varianza total de ese rasgo en
la población. Esta varianza fenotípica total (VP) será la suma de la varianza debida a
factores genéticos (VG), mas la varianza debida a factores ambientales (VE), mas la
varianza debida a interacciones entre genes y ambiente (VGE). A su vez, la varianza
genética viene determinada por tres componentes: la varianza debida a efectos
aditivos (VA), la varianza debida a efectos de dominancia (VD) y la varianza debida a
efectos de interacción génica (VI). Usando esta metodología podemos estimar la
heredabilidad (H2) de un rasgo fenotípico cuantitativo. En sentido amplio, la
heredabilidad indica que proporción de la variacion fenotipica total VP de una
varianza continua es atribuible a factores genéticos. Siguiendo las definiciones
precedentes, esta heredabilidad en sentido amplio se calcula con arreglo en la
formula:
H2 =
VG
VP
Siendo VP = VG + VE + VGE (aunque VGE suele despreciarse). Para calcular
H2 necesitamos usar especies puras (genotipos iguales), que nos permiten calcular la
varianza ambiental VE variando las condiciones ambientaos de forma que toda la
variación sea debida al ambiente. Demás de esta dificultad de tipo práctico, este
concepto de heredabilidad en sentido amplio es poco útil porque no nos indica
exactamente el porcentaje de la variación que es debida a factores genéticos aditivos,
que son los más interesantes. Por eso, otra forma habitual de calcular la heredabilidad
(heredabilidad en sentido estricto h2) se basa en calcular específicamente la parte de
la varianza genética que es debida a factores aditivos (VA), respecto a la debida a
diferencias en la dominancia (VD) y a efectos de interacción (VI). Habitualmente, esta
última es despreciable y se considera que a varianza genotípica total es VG = VA +
VD .
En especies que lo permiten, el cálculo se realiza mediante experimentos de
selección artificial, para evaluar el posible beneficio derivado de tal selección. Por
ejemplo, en una población en la que una variable continua tiene una media M, se
toma una submuestra de individuos con una media significativamente diferente (esa
diferencia se denomina « diferencial de selección», D), y se determina la media en
progenie de esos individuos seleccionados. La diferencia de la media en l
descendencia con la media poblacional inicial se denomina «ganancia» G (o
«respuesta» R). La heredabilidad en sentido estricto h2 se calcula como G/D, e
incluye únicamente los factores genéticos aditivos. Se puede comprobar que con la
selección prolongada, la heredabilidad va disminuyendo progresivamente, al haber
cada vez menos factores genéticos aditivos que puedan seguir modificando el
fenotipo.
Ver el siguiente video:
Lógicamente, este tipo de aproximación experimental no es posible en el caso
de la Genética Humana. Sin embargo, la enorme importancia socio-sanitaia de las
enfermedades multifactoriales hace que sea de gran utilidad determinar cuánto
influye el ambiente y cuanto la herencia en la génesis de esas enfermedades. Para
cuantificar la magnitud del componente genético de una enfermedad, concepto
análogo a la heredabilidad, se utiliza actualmente el siguiente procedimiento:

Calculo de las tasas de concordancia es pareja de gemelos.
Si una enfermedad tiene un componente genético significativo, aparecerá con mayor
frecuencia en individuos con mayor parecido genético que en individuos
genéticamente más distantes. Un modo elegante de estudiar esto en la práctica es
comparar los gemelos dicigoticos (cuyo grado de identidad genética es igual al de una
pareja cualquiera de hermanos) y los gemelos monocigoticos, ya que estos son
prácticamente idénticos desde el punto de vista genético. Este tipo de estudios, que
han dado abundantes frutos en genética humana, se basan en el cálculo de las tasas de
concordancia, es decir, el porcentaje de parejas de gemelos que concuerdan para un
mismo rasgo fenotípico (una enfermedad en este caso), de manera que simplemente
calculamos el porcentaje de parejas de gemelos que ambos padecen la misma
enfermedad. Estas parejas serian «concordantes» para esa enfermedad, mientras que
las parejas en las que un gemelo está enfermo pero el otro está sano serian parejas
«discordantes». Pues bien, si una enfermedad tiene un fuerte componente genético, la
tasa de concordancia en parejas de gemelos monocigoticos (MC) será claramente más
alta que en parejas de gemelos digigoticos (DC), pues aquellos comparten mayor
número de genes que estos. Además, este tipo de análisis tiene la ventaja de que
corrige la influencia de los factores ambientales, ya que en la mayoría de los casos
ambos hermanos gemelos (tanto MC como DC) han estado sometidos a las mismas
influencias ambientales.
En el caso de rasgos cuantitativos (la presión arterial, por ejemplo) la estimación
de la concordancia puede realizarse mediante el cálculo del coeficiente de correlación
intraclase (correlación de los valores de presión arterial de un hermano con su gemelo
respectivo), de forma que en un coeficiente de correlación R=1 equivale al 100 por
cien de concordancia. La comparación de concordancias entre gemelos MC y DC se
hace del mismo modo que se comparan dos coeficientes de correlación. En el caso de
rasgos cualitativos (presencia o ausencia de una enfermedad) simplemente
calculamos el porcentaje de parejas de gemelos que concuerdan para esa enfermedad
y así obtenemos la tasa de concordancia (porcentaje de parejas concordantes respecto
al total de parejas). Con estos datos podemos estimar a heredabilidad (h), mediante la
fórmula h= 2 (Cmc – Cdc), en la que C es la tasa de concordancia (Cmc en
mocigoticos y Cdc en dicigoticos). Los valores de heredabilidad calculados de este
modo tienen un rango teórico entre +1.5 (que correspondería a una rasgo monogenico
autosomico recesivo, con Cmc = 1 y Cdc= 0.25) y 0 (Cmc = Cdc, en el caso de un
rasgo influido por el ambiente). En general, se considiera que las enfermedades con
una heredabilidad en torno a 1 (o superior) tienen un componente genético
importante.
h = 2 x (CMC − CDC )