Teoría cromosómica de Morgan

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Teoría cromosómica de Morgan
Introducción
¿Dónde se encuentran los genes en una célula? Probablemente, ya has oído la frase: los
genes se encuentran en los cromosomas. Y tal vez también has oído la segunda frase, la que
marcó el inicio de la era genética moderna: los genes son segmentos de ADN que especifican
proteínas.
Sin embargo, ¡estas no siempre fueron cosas que se podían averiguar en Khan Academy!
Cuando Gregor Mendel comenzó a investigar la herencia en 1843, los cromosomas aún no se
habían observado en un microscopio. Hasta que existieron mejores microscopios y técnicas en
los últimos años de la década de 1800, los biólogos celulares comenzaron a teñir y observar las
estructuras subcelulares, y así pudieron ver lo que hacían durante las divisiones celulares
(mitosis y meiosis).
Con el tiempo, algunos científicos empezaron a estudiar el trabajo de Mendel, por mucho
tiempo ignorado, y a revaluar su modelo en términos del comportamiento de los cromosomas.
Aproximadamente a principios del siglo XX, la comunidad biológica empezó a hacer las
primeras conexiones tentativas entre los cromosomas, la meiosis y la herencia de los genes
.
Teoría cromosómica de la herencia
¿Quién descubrió que los genes están en los cromosomas? Walter Sutton y Theodor Boveri
generalmente se llevan el crédito por este conocimiento. Sutton, un norteamericano, estudió los
cromosomas y la meiosis en los saltamontes. Boveri, un alemán, estudió las mismas cosas en
los erizos de mar.
En 1902 y 1903, Sutton y Boveri publicaron trabajos independientes que propusieron lo que
ahora llamamos la teoría cromosómica de la herencia. Esta teoría dice que los genes
individuales se encuentran en lugares específicos en cromosomas particulares y que el
comportamiento de los cromosomas durante la meiosis puede explicar por qué los genes se
heredan de acuerdo a las leyes de Mendel
:
Los cromosomas, como los genes de Mendel, vienen en pares equivalentes (homólogos) en un
organismo. Para los genes y los cromosomas, un miembro del par viene de la madre y el otro
viene del padre.
Los miembros de un par homólogo se separan en la meiosis, así que cada espermatozoide u
óvulo recibe solo un miembro. Este proceso refleja la segregación de los alelos en gametos en
la ley de la segregación de Mendel.
Los miembros de diferentes pares de cromosomas se reparten en gametos de manera
independiente en la meiosis, justo como los alelos de diferentes genes en la ley de distribución
independiente de Mendel.
La teoría cromosómica de la herencia fue propuesta antes de que hubiera cualquier evidencia
directa de que los rasgos se portaban en los cromosomas, y al principio fue controversial. Al
final, se confirmó por medio del trabajo del genetista Thomas Hunt Morgan y sus estudiantes,
que estudiaron la genética de las moscas de la fruta
.
T. H. Morgan: diversión con moscas de la fruta
Morgan eligió la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, para sus estudios genéticos. Lo
que a las moscas de la fruta les falta en carisma (según tu gusto en insectos), les sobra en
practicidad: son baratas, fáciles y crecen rápidamente. Puedes criar a cientos de ellas en una
pequeña botella con una mezcla de azúcar en el fondo y ¡los genetistas aún hacen esto en la
actualidad!
Los cruciales experimentos de verificación de la teoría cromosómica de Morgan empezaron
cuando encontró una mutación en un gen que afectaba el color de los ojos de la mosca. Esta
mutación hacía blancos los ojos de la mosca, en lugar de su color rojo normal.
Inesperadamente, Morgan encontró que el gen del color de los ojos era heredado en patrones
diferentes por las moscas macho y hembra
. Las moscas macho tienen un cromosoma X y uno Y (XY), mientras que las moscas hembra
tienen dos cromosomas X (XX). No le tomó mucho tiempo a Morgan darse cuenta que el gen
del color de los ojos se heredaba con el mismo patrón que el cromosoma X.
Esto pudo haber sido una sorpresa para Morgan, ¡quien había sido un crítico de la teoría
cromosómica
Un patrón de herencia "limitado por el sexo"
¿Qué hizo que Morgan pensara que el gen para color de ojos estaba en el cromosoma X?
Examinemos parte de sus datos. La primera mosca de ojos blancos que encontró era macho, y
cuando esta mosca se cruzó con moscas normales de ojos rojos, toda la descendencia
tenía ojos rojos
, lo que le indicó a Morgan que el alelo rojo era recesivo. Por lo pronto, todo bien, aquí no hay
sorpresas.
Generación P: hembra de tipo silvestre con ojos rojos cruzada con macho de ojos blancos.
Generación F1: todas las hembras y los machos tienen ojos rojos. Las moscas F1 pueden
cruzarse.
Generación F2: consta de moscas en una relación de 2 hembras de ojos rojos : 1 macho de
ojos rojos: 1 macho de ojos blancos.
Generación P: hembra de tipo silvestre con ojos rojos cruzada con macho de ojos blancos.
Generación F1: todas las hembras y los machos tienen ojos rojos. Las moscas F1 pueden
cruzarse.
Generación F2: consta de moscas en una relación de 2 hembras de ojos rojos : 1 macho de
ojos rojos: 1 macho de ojos blancos.
_Imagen modificada de "Drosophila melanogaster", de Madboy74 (CC0/dominio público)._
Pero cuando las moscas
se cruzaron entre ellas, algo extraño ocurrió: todas las moscas
hembra eran de ojos rojos, mientras que cerca de la mitad de las moscas
macho eran de ojos blancos. Claramente, las moscas macho y hembra estaban heredando el
rasgo con patrones diferentes. De hecho, lo estaban heredando con el mismo patrón que un
cromosoma en particular, el X.
X marca el lugar
Veamos cómo la herencia del cromosoma X puede explicar lo que vio Morgan. Antes, dijimos
que las moscas hembra tienen un genotipo XX y las moscas macho tienen un genotipo XY. Si
pegamos el gen del color de los ojos en el cromosoma X (lo escribimos como un pequeño
subíndice,
para rojo y
para blanco),
- hembras F1 de ojos rojos
- machos F1 de ojos blancos
_Imagen modificada de "Drosophila melanogaster", de Madboy74 (CC0/dominio público)._
Las predicciones concuerdan con los fenotipos
, pero este grupo de fenotipos también puede explicarse por un gen que no esté en el
cromosoma X, puesto que todas las moscas eran de ojos rojos (sin importar el sexo). Así que la
prueba de verdad viene cuando las moscas
se aparean para formar la generación
:
Con hembras heterocigotas F1 de ojos rojos ).
- hembras F2 de ojos rojos
- machos F2 de ojos blancos
- machos F2 de ojos blancos._
Aquí es donde el cromosoma X marca la diferencia. Nuestro cuadro de Punnet con el gen del
color de los ojos en el cromosoma X predice correctamente que todas las moscas hembra
tendrán ojos rojos, mientras que la mitad de las moscas macho tendrá ojos blancos. Las
moscas macho obtienen su único cromosoma X de sus madres, que es heterocigota , lo que
conduce a la división cincuenta-cincuenta de los fenotipos.
Confirmación del modelo
Morgan hizo muchos otros experimentos para confirmar el lugar en el cromosoma X del gen del
color de los ojos. Cuidadosamente descartó las posibilidades alternativas (por ejemplo, que era
simplemente imposible obtener una mosca de la fruta hembra de ojos blancos)
. Ver otro de los experimentos de Morgan
Al reunir todas sus observaciones, Morgan concluyó (correctamente) que el gen debía
encontrarse en, o estar muy fuertemente asociado con, el cromosoma X
. Una fuerte confirmación de esta conclusión vino después, de parte de un estudiante de
Morgan, Calvin Bridges. Bridges demostró que algunas moscas raras, hembras o machos con
ojos de colores inesperados, se producían a través de la no disyunción (falta de separación) de
los cromosomas sexuales durante la meiosis; básicamente, la excepción que probó la regla
.
Morgan también encontró mutaciones en otros genes que no eran heredadas con un patrón
sexual específico. Ahora sabemos que los genes se transmiten en cromosomas sexuales y no
sexuales, en especies desde la mosca de la fruta hasta los humanos.