Informe Drosophila melanogaster

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HERENCIA EN LÍNEAS DE Drosophila melanogaster
Introducción
Drosophila melanogaster, comúnmente conocida como la mosca de la fruta, es una especie
de mosca pequeña perteneciente a la familia Drosophilidae. Esta especie se ha convertido
en un modelo clásico en biología debido a su corto ciclo de vida, facilidad de manejo,
rápido ciclo de reproducción y su genoma bien caracterizado (Lindsley & Zimm, 2012).
Una de las características distintivas de Drosophila melanogaster es su capacidad para
reproducirse y desarrollarse rápidamente. El ciclo de vida de esta mosca consta de cuatro
etapas principales: huevo, larva, pupa y adulto. El huevo eclosiona en una larva que se
alimenta activamente y pasa por tres estadios larvarios antes de convertirse en una pupa.
Durante la etapa de pupa, ocurren importantes transformaciones internas y externas que
conducen a la formación de la mosca adulta. El ciclo de vida completo de Drosophila
melanogaster puede llevar de 10 a 12 días bajo condiciones óptimas de temperatura y
alimentación (Mackay et al, 2012).
La mosca de la fruta ha sido ampliamente utilizada en estudios genéticos debido a varias
razones. En primer lugar, su genoma es relativamente pequeño, compuesto por
aproximadamente 180 millones de pares de bases y alrededor de 15,000 genes. Esto facilita
su secuenciación y análisis genómico, lo que ha llevado a una comprensión detallada de
muchos aspectos de la genética básica (Mackay et al, 2012). Además, Drosophila
melanogaster exhibe características genéticas y fisiológicas que la hacen especialmente
adecuada para investigaciones en genética. Por ejemplo, las moscas de la fruta poseen una
alta tasa de reproducción, lo que permite la realización de experimentos a gran escala y el
estudio de la herencia y la genética de poblaciones. También son hermafroditas, lo que
facilita el cruce selectivo y el estudio de la herencia mendeliana (Lindsley & Zimm, 2012).
En cuanto a las cuatro líneas puras de Drosophila melanogaster, estas se refieren a cepas o
variedades de moscas que han sido criadas durante muchas generaciones para ser
genéticamente uniformes en determinadas características. Estas líneas puras se han creado
mediante cruzamientos selectivos y se han utilizado ampliamente para investigar
características hereditarias específicas y realizar estudios genéticos detallados (Mackay et
al, 2012).
En resumen, Drosophila melanogaster es un organismo modelo extremadamente valioso en
la investigación genética. Su ciclo de vida corto, facilidad de manejo, genoma bien
caracterizado y características genéticas y fisiológicas únicas lo convierten en un sistema
ideal para estudios en genética básica, desarrollo embrionario, enfermedades humanas y
otros campos de investigación biológica. Gracias a su contribución, hemos obtenido
valiosos conocimientos sobre los mecanismos genéticos subyacentes a la salud y la
enfermedad (Mackay et al, 2012).
Objetivos
➔ Realizar cruces entre diferentes líneas de Drosophila melanogaster para obtener F1
y F2.
➔ Evaluar las proporciones genotípicas y fenotípicas obtenidas de F1 y F2.
➔ Identificar la forma en que se heredan los caracteres dependiendo de los distintos
cruces realizados.
Metodología
Sesión de inducción
Inicialmente por medio de una sesión personalizada para cada grupo, se realizó la inducción
al laboratorio de Drosophila melanogaster que se encuentra en el edificio del grupo de
investigación bioplasma, esto con el fin de comprender más acerca de este biomodelo, allí
se orientó sobre el ciclo de vida de esta especie, como realizar el traspaso de individuos de
un frasco a otro, como reconocer un macho o una hembra por medio de distintas
características observables al estereoscopio y la identificación de hembras vírgenes por
medio del meconio.
Figura 1. Identificacion de sexo por patron de rayas en el abdomen en el caso de la hembra
(B) y abdomen en su mayoria oscuro en macho (A)
Figura 2. Observación de la presencia del meconio en hembra virgen.
Esterilizacion de frascos
Para este paso, se seleccionaron 10 frascos de un tamaño no mayor a 15 cm, los cuales se
utilizarían para llevar a cabo el experimento y contener tanto las líneas puras como los
cruces. Estos frascos fueron esterilizados por medio de un autoclave en un proceso que
duró aproximadamente 1 hora.
Figura 3. Frascos para utilizar como recipiente de líneas puras y cruces.
Preparación de medio de cultivo
En este caso, para generar un ambiente óptimo en el cual se diera la reproducción de las
moscas, fue necesario realizar la preparación de un medio de cultivo que constaba de agar
(para la consistencia del medio), amoxicilina (antibiótico), levadura seca (para hacer crecer
la mezcla), bananos (como alimento), ácido propiónico (como fungicida) y Nistatina.
Inicialmente se pesaron las cantidades necesarias de cada ingrediente, luego en una
licuadora, se introdujeron pedazos de banano y se procedió a licuar hasta conseguir una
mezcla homogénea. En la estufa se dispuso un recipiente en el cual se adicionó 1 litro de
agua destilada y agar. Mientras el agar iba tomando una consistencia adecuada gracias a la
temperatura, en un vaso de precipitado se mezcló la levadura seca con un poco de agua con
el fin de disolverla, cuando esto ocurrió, se adiciono también la amoxicilina y se generó una
mezcla homogénea. Finalmente, se vertieron todos los ingredientes en el recipiente que se
encontraba en la estufa y se adiciono otro litro de agua destilada, transcurridos
aproximadamente entre 20-25 min, el medio estuvo listo para servir en cada uno de los
frascos, los cuales fueron sellados con tapones de algodón y gasa.
Asignación de lineas puras
Para este proceso se acudió al laboratorio nuevamente, se tomaron 4 frascos para realizar el
traspaso de los parentales de 4 líneas puras (White, Ebony-curly, Vestigial y Silvestre). El
traspaso de estos individuos implica la utilización de un vial, un embudo y un trapo de tela
acolchada. En un principio se tomó el frasco en el cual se iban a depositar los parentales de
alguna de las líneas, se destapó y posteriormente se tomó un frasco de líneas puras, con
ayuda del embudo junto con el vial se sujetó firmemente y dando un golpe seco sobre el
trapo de tela, los individuos fueron introducidos en el vial, seguido de esto, se cubrió la
abertura del embudo con el dedo índice para evitar fugas y se procedío a invertir este
sistema de embudo-vial en el frasco limpio, finalmente se introdujo el tapón de algodón y
se selló para evitar las fugas.
Obtención de pupas
En cuanto a la obtención de las pupas, el proceso consistió en dejar en incubadora los
frascos que contenían a las líneas puras, con el fin de conseguir que se reprodujeran, y con
el paso de los días se revisó periódicamente la presencia de huevos sobre alguno de los
frascos. De esta manera, al observar huevos en dichos frascos, se procedió a realizar el
traspaso de parentales a frascos limpios con el fin de que únicamente quedarán huevos para
realizar su seguimiento, así es como se inició un periodo de registro diario para evidenciar
el avance en el estadio larvario de la mosca.
Obtención de hembra virgen
Para realizar los cruces correctamente es necesario evitar la endogamia para la formación
de la F1, por tanto al observar que alguna pupa ya estaba a punto de eclosionar, se debía
extraer dicha hembra virgen y depositarla en otro frasco con un macho de la línea con la
que se fuera a cruzar, este traspaso se hizo de la misma forma que se menciono
anteriormente y al tener al macho con la hembra virgen, se espero a que se observaran
huevos en el medio para identificar si se habian cruzado y de esta manera repetir el retiro de
parentales que se explicó anteriormente..
2. Resultados
En el experimento no fue posible obtener resultados conclusos para realizar la finalidad del
estudio, puesto que solo se logró obtener un cruce de Ebony-curly-White, sin embargo, no
se generó la formación de F1. Por tanto se realizó un supuesto de cruces con formación de
F1 y F2 para evidenciarel tipo de herencia por medio de las proporciones obtenidas.
Cruce: Vestigial x silvestre
Para la formación de la F1 se obtuvo una proporción aproximada de 1:1, dando como
resultado 200 individuos con características de la línea silvestre dado que esta línea posee
alelos dominantes que enmascaran la expresión de los alelos recesivos de la línea vestigial.
Tabla 1. Registro de cruce Vestigial x silvestre y recuento de individuos generados en F1 y
F2.
Sexo F M
Fenotipo VG +
No de individuos 3 1
Figura 4. Cuadro de punnett formación F1 del cruce Vestigial x Silvestre.
Recuento F1
Sexo F M
Fenotipo + +
No de individuos 94 106
F2
Sexo F M
Fenotipo + +
No de individuos 3 1
Recuento F2
Figura 5. Cuadro de punnett formación F2 del cruce Vestigial x Silvestre.
Sexo F F M M
Fenotipo VG + VG +
No de individuos 7 153 13 121
En cuanto a los resultados de la F2 se obtuvo una proporción aproximada de 3:1
correspondiente al cruce monohíbrido, evidenciando un total de 274 de individuos con
características expresadas de la línea silvestre y 20 individuos que presentan características
de la línea vestigial, evidenciando la recesividad de los alelos de esta línea.
Cruce: Ebony x White
Respecto a la formación de la F1 se evidenció por medio de los cuadros de punnett un
resultado teórico con una proporción genotípica de 1:1 donde todos los individuos poseen
un genotipo heterocigoto (oOCcRr), sin embargo, de acuerdo a los datos experimentales, en
el recuento de la F1 un total de 85 individuos no presentaron alas curly y 102 individuos si
presentaron alas curly, por tanto es posible que se trate de una herencia no mendeliana
puesto que no corresponde con los datos teóricos.
Tabla 2. Registro de cruce Ebony x White y recuento de individuos generados en F1 y F2.
Sexo F M
Fenotipo E CY W
No de individuos 3 1
Alelos correspondientes
Cuerpo claro OO
Cuerpo oscuro oo
Alas curly CC
Alas normales cc
Ojos rojos RR
Ojos blancos rr
Cuadros de punnett para la formación de la F1
O O c c r r
o oO oO C Cc Cc R Rr Rr
o oO oO C Cc Cc R Rr Rr
Recuento F1
Sexo F F M M
Fenotipo + CY + CY
No de individuos 45 49 40 53
F2
Sexo F M
Fenotipo CY CY
No de individuos 3 1
Recuento F2
Sexo F F M M
Fenotipo + CY + W
No de individuos 59 137 35 28
Sexo M F M M
Fenotipo CY E E W CY
No de individuos 57 22 8 59
Sexo M F M M
Fenotipo W E CY E CY E W CY E
No de individuos 6 13 24 17
Cálculo de chi cuadrado
Tabla 3. Cálculos de chi cuadrado para el cruce Vestigial x Silvestre.
Fenotipo V. obtenidos V. esperados calculado𝑋2 tabla gl: 1𝑋2
VG 20 73,5 38,94217687
3,841
+ 274 220,5 12,98072562
Total 294 51,92290249
3. Análisis de Resultados
La línea pura White de Drosophila melanogaster es una cepa específica que se caracteriza
por una mutación en el gen de la enzima tirosinasa, lo que resulta en una falta de pigmento
oscuro en el cuerpo y los ojos de las moscas (Ferreiro et al, 2018). Algunas de las
características distintivas de esta línea son; Ausencia de pigmentación: Las moscas de la
línea pura White exhiben un fenotipo de "ojo blanco", lo que significa que sus ojos carecen
del pigmento oscuro normal y aparecen de color blanco o muy pálido. Además, su cuerpo
también carece de pigmentación y puede tener un aspecto más claro o amarillento en
comparación con las moscas salvajes; Genotipo recesivo: La característica de ojo blanco en
la línea pura White es causada por una mutación recesiva en el gen de la tirosinasa. Esto
significa que para que las moscas muestren el fenotipo de ojo blanco, deben heredar dos
copias del alelo mutante, uno de cada progenitor; Fácil identificación: Debido a su falta de
pigmento en los ojos, las moscas de la línea pura White son fácilmente distinguibles de las
moscas salvajes. Esta característica hace que sean convenientes para estudios genéticos y
experimentos donde se necesita una marcación visual clara para realizar seguimientos;
Utilidad en estudios de genética: La línea pura White ha sido ampliamente utilizada en
estudios genéticos y experimentos de cruzamiento debido a su fenotipo bien definido y la
capacidad de rastrear y analizar la herencia de la característica de ojo blanco. También ha
servido como un marcador genético útil para mapear y estudiar otros genes y características
en Drosophila melanogaster (Ferreiro et al, 2018).
La línea pura Ebony Curly de Drosophila melanogaster es una cepa específica que presenta
dos características fenotípicas distintivas: el fenotipo ebony (ébano) y el fenotipo curly
(rizado); Fenotipo Ebony (Ébano): Las moscas de la línea pura Ebony Curly muestran un
fenotipo de cuerpo oscuro debido a la presencia del gen ebony. Esto se manifiesta en un
pigmento oscuro y marrón en el cuerpo y los ojos de las moscas. El fenotipo ebony puede
variar en intensidad, pero generalmente se caracteriza por un color oscuro y opaco;
Fenotipo Curly (Rizado): El fenotipo curly en la línea pura Ebony Curly se debe a una
mutación en el gen de la proteína del citoesqueleto llamada tubulina. Esta mutación
conduce a una alteración en la formación de las fibras de actina y los microtúbulos, lo que
resulta en un rizado anormal de las alas y otras estructuras externas en las moscas adultas.
Las alas pueden estar enrolladas, curvadas o tener una apariencia distorsionada (Atieh,
2020).
La línea pura silvestre de Drosophila melanogaster se refiere a una cepa que se ha
mantenido sin ninguna modificación genética específica, lo que la hace representativa del
fenotipo y el genotipo de las moscas de la fruta silvestres. Algunas de las características de
esta línea son; Coloración del cuerpo: Las moscas de esta línea presentan una coloración
típica de las moscas de la fruta silvestres. Su cuerpo suele ser de color marrón claro a
amarillento, con segmentos abdominales más oscuros. Además, sus ojos suelen ser rojos o
marrones, y las alas son transparentes; Tamaño y morfología: Las moscas de la línea pura
silvestre tienen un tamaño y una morfología típicos de Drosophila melanogaster. Por lo
general, tienen un tamaño corporal pequeño, midiendo aproximadamente entre 2 y 3
milímetros de longitud. Presentan patas y antenas bien desarrolladas; Genética y
variabilidad: La línea pura silvestre es representativa de la variabilidad genética natural de
Drosophila melanogaster en la naturaleza. Como tal, exhibe una amplia diversidad genética,
lo que la hace adecuada para estudios de genética de poblaciones, variabilidad genética y
adaptación evolutiva (Reed et al, 2014).
La línea Vestigial de Drosophila melanogaster es una cepa específica que se caracteriza por
una mutación en el gen de la proteína "wingless", lo que resulta en alas reducidas o
ausentes en las moscas. A continuación, se describen las características principales de la
línea pura Vestigial; Fenotipo de alas vestigiales: El rasgo distintivo de la línea pura
Vestigial es la presencia de alas reducidas o vestigiales en lugar de las alas normales y
completamente desarrolladas de las moscas de la fruta. Estas alas vestigiales son más
pequeñas, más cortas y a menudo presentan deformidades en comparación con las alas de
las moscas salvajes. En algunos casos extremos, las alas pueden estar completamente
ausentes; Movilidad y vuelo limitados: Debido a la reducción o ausencia de las alas, las
moscas de la línea pura Vestigial tienen una movilidad y capacidad de vuelo limitadas. Su
habilidad para volar es considerablemente comprometida, lo que afecta su comportamiento
natural de exploración y búsqueda de alimento; Genotipo recesivo: La característica de alas
vestigiales en la línea pura Vestigial se debe a una mutación recesiva en el gen wingless.
Esto significa que las moscas deben heredar dos copias del alelo mutante, uno de cada
progenitor, para mostrar el fenotipo de alas vestigiales; Utilidad en estudios genéticos y
desarrollo: La línea pura Vestigial ha sido ampliamente utilizada en investigaciones
genéticas y estudios de desarrollo debido a su fenotipo bien definido y herencia recesiva.
Ha permitido comprendermejor los mecanismos genéticos y moleculares involucrados en
el desarrollo de las alas y ha sido un valioso modelo para investigar la evolución y la
función de los genes implicados en la formación de órganos (Coulthard et al, 2005).
Existen varias posibles causas por las cuales una línea pura White de Drosophila
melanogaster podría no lograr dejar descendencia. Estas posibilidades son;
Esterilidad de la línea pura: Puede haber problemas de esterilidad en la línea White, lo que
significa que las moscas no pueden producir huevos viables o que los machos no son
capaces de fecundar los huevos correctamente. Esto puede ser causado por mutaciones
adicionales en genes relacionados con la fertilidad o debido a problemas de manejo y
condiciones de cría inadecuadas (Ávila, 2007); Incompatibilidad genética: La línea pura
White puede tener incompatibilidades genéticas con otras líneas o cepas de Drosophila
melanogaster. Estas incompatibilidades pueden surgir debido a diferencias genéticas en
loci críticos para la reproducción, como genes de reconocimiento sexual o genes
relacionados con la espermatogénesis y la ovogénesis (López, 2015); Efectos deletéreos
acumulativos: A lo largo de las generaciones, la acumulación de mutaciones y la deriva
genética pueden llevar a la aparición de efectos deletéreos en la línea pura White. Esto
puede afectar negativamente la viabilidad y la capacidad reproductiva de las moscas, lo que
a su vez resulta en una falta de descendencia (Ávila, 2007); Problemas de manejo y
cuidado: La falta de descendencia también puede estar relacionada con problemas en el
manejo y el cuidado de las moscas. Condiciones ambientales inapropiadas, deficiencias en
la alimentación, el manejo inadecuado de las moscas o la presencia de enfermedades y
parásitos pueden afectar la capacidad reproductiva y la supervivencia de la línea pura White
(Sevenello et al, 2016); Si una línea pura White no está produciendo descendencia, es
importante realizar un análisis exhaustivo para determinar la causa subyacente. Esto puede
implicar investigar la genética de la línea, evaluar la compatibilidad con otras líneas, revisar
las condiciones de cría y el manejo, y descartar problemas de salud o enfermedades.
La prueba de chi cuadrado realizada al cruce entre las líneas puras Vestigial y Silvestre ha
arrojado un valor de chi cuadrado estadísticamente significativo, lo que lleva al rechazo de
la hipótesis nula. Los resultados obtenidos indican que existe una diferencia significativa
entre las distribuciones observadas y las distribuciones esperadas bajo la hipótesis nula, lo
que sugiere que los resultados observados no pueden atribuirse simplemente al azar.
Este rechazo de la hipótesis nula implica que hay una asociación o relación significativa
entre las variables estudiadas, en este caso, el fenotipo Vestigial y el fenotipo Silvestre en
Drosophila melanogaster. La prueba de chi cuadrado ha proporcionado evidencia
estadística para respaldar la idea de que hay una influencia genética subyacente que afecta
la proporción observada de moscas con los fenotipos Vestigial y Silvestre.
En el caso de la expresión del fenotipo curly, hay varios factores ambientales que pueden
influir en su manifestación. Aunque el fenotipo curly está principalmente determinado por
factores genéticos, ciertas condiciones ambientales pueden modular su expresión, como la
temperatura. Se ha observado que temperaturas más altas pueden aumentar la penetrancia y
la expresión del fenotipo curly en Drosophila melanogaster. Esto se debe a que las altas
temperaturas pueden alterar la estructura del citoesqueleto y afectar la formación adecuada
de las fibras de actina y los microtúbulos, lo que resulta en un mayor rizado de las alas
(Atieh, 2020). A bajas temperaturas se podría dar una confusión en la identificación de este
fenotipo, lo que provocaría un sesgo al momento de contar los individuos alterando los
resultados.
4. Conclusiones
➔ El estudio de los tipos de herencia permite comprender cómo se generan y
mantienen la variabilidad genética y los diferentes fenotipos en una población. Esto
es esencial para la evolución biológica y la adaptación de las especies a su entorno.
➔ Al rechazar la hipótesis nula en la prueba de chi cuadrado, se concluye que los
resultados observados no son atribuibles al azar, sino que hay una diferencia
significativa entre las distribuciones esperadas y las observadas, lo que sugiere que
en este caso se trata de una herencia no mendeliana.
5. Referencias
Ávila Regidor, V. (2007). Aumento de la tasa de mutación espontánea en un experimento a
largo plazo con" Drosophila melanogaster".
Atieh, T. (2020). Examination of the Mendelian Genetics pertaining to the ebony gene
within Drosophila melanogaster.
Coulthard, A. B., Nolan, N., Bell, J. B., & Hilliker, A. J. (2005). Transvection at the
vestigial locus of Drosophila melanogaster. Genetics, 170(4), 1711-1721.
Ferreiro, M. J., Pérez, C., Marchesano, M., Ruiz, S., Caputi, A., Aguilera, P., ... & Cantera,
R. (2018). Drosophila melanogaster white mutant w 1118 undergo retinal degeneration.
Frontiers in neuroscience, 11, 732.
Lindsley, D. L., & Zimm, G. G. (2012). The genome of Drosophila melanogaster.
Academic press.
López, L. C. R. (2015). Especiación en el género" Drosophila" (Doctoral dissertation,
Universidade da Coruña).
Mackay, T. F., Richards, S., Stone, E. A., Barbadilla, A., Ayroles, J. F., Zhu, D., ... & Gibbs,
R. A. (2012). The Drosophila melanogaster genetic reference panel. Nature, 482(7384),
173-178.
Montufar, S. (2012). Dihíbridos de Drosophila Cruces Monohíbridos y Dihíbridos de
Drosophila melanogaster
Reed, L. K., Lee, K., Zhang, Z., Rashid, L., Poe, A., Hsieh, B., ... & Gibson, G. (2014).
Systems genomics of metabolic phenotypes in wild-type Drosophila melanogaster.
Genetics, 197(2), 781-793.
Sevenello Montagner, J. M., MONTAGNER, S., & MANUEL, J. (2016). Evolución
experimental en Drosophila melanogaster: correlación entre forrajeo y adecuación
(Bachelor's thesis).
Valega, O. (2010). Las leyes de mendel. Apinatura, 1(1), 54–64.
https://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/33565059/leyes_de_mendel.p
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