4. Interacciones génicas

(o “Desde el jardín de un monasterio”)

por Teodora Zamudio

Anexo:

En casos de reproducción sexual existe recombinación de genes en la meiosis: esta recombinación no consiste solamente en un intercambio de cromosomas enteros entre homólogos, ella puede darse en el ámbito de las diferentes partes de un mismo cromosoma en la etapa de la meiosis (crossing-over), durante la gametogénesis.

La comprensión de esta realidad comenzó con la llamada primera ley de Mendel[1] o principio de segregación: cada individuo lleva un par de factores para cada característica y los miembros del par segregan (se separan) durante la formación de los gametos; más aún, los alelos (o factores del gen para cada característica) segregan independientemente de los alelos del gen para otra característica, a esta constatación se la conoce como segunda ley de Mendel o principio de distribución independiente[2].

Se debe distinguir la variación genética (hereditaria) de la variación producida durante el transcurso de la existencia de un organismo bajo la influencia de factores externos: estos caracteres adquiridos no corresponden más que a variaciones en la expresión de las potencialidades del organismo y no son transmitidas a la generación siguiente, ya sea que se trate de organismos uni- o pluricelulares. Por lo tanto, en el conjunto de las diferencias que se pueden presentar entre los individuos de una misma especie, unas dependerán de la adquisición individual y otras de las potencialidades hereditarias;

La apariencia de un individuo desde todo punto de vista (anatómico, fisiológico, físico) constituye el fenotipo del individuo, que resulta de una cooperación entre todos los genes cromosómicos que se expresan, el material genético extra-cromosómico y el medio en el que se halla el organismo[3].

El material genético cromosómico constituye el genotipo que se encuentra sometido a las leyes de la herencia mendeliana, en caso de reproducción sexual biparental.

La idea de base es que un gen determina un carácter del individuo, pero esto debe ser relativizado. En principio, de la actividad primaria de un gen a la realización de un carácter se extienden toda una serie de relaciones de causa-efecto y de coordinación con otros genes que no son posibles de conocer. Por lo que se debe tener en cuenta los fenómenos de dominancia (o de recesión) entre los alelos de cromosomas homólogos. Un individuo diploide posee dos juegos de cromosomas, cada uno con dos cadenas hereditarias o alelos para un mismo gen. En un individuo los dos alelos pueden ser idénticos (homocigoto para ese gen) o diferentes (heterocigoto para ese gen). En este último caso, una de las dos cadenas es dominante y es aquella que se expresará en el carácter correspondiente. La otra es recesiva y no podrá expresarse a no ser que se junte con otra cadena recesiva análoga en el transcurso de una generación siguiente (ciertos caracteres no podrán expresarse a no ser que sean homocigotos). El fenotipo de un heterocigoto muestra siempre el carácter dominante y no es distinguible del homocigoto para ese gen[4].

Existe, asimismo, interacción entre genes no encadenados que se manifiestan por fenómenos de epistaxis (un gen enmascara a otro). Finalmente, están los fenómenos de pleitropía (un gen determina varios caracteres) y de polimería[5] (varios genes no encadenados colaboran en la realización de un sólo carácter).

Los principios de la genética son, por supuesto, los mismos para todos los seres de cualquier especie eucariota diploide.

“Antes pensábamos que nuestro futuro estaba en las estrellas.
Ahora sabemos que está en nuestros genes”.

James Watson

“No está en nuestros genes”

Richard C. Lewontin

No fue sino hasta 1956 que se conoció el número correcto de cromosomas humanos. A través de su representación gráfica -esto es un cariotipo- se puede determinar el número, tamaño y forma de los cromosomas e identificar los pares homólogos (cada uno formado por dos cromátidas hermanas unidas en sus centrómeros). Los cromosomas tienen distintos largos y son ordenados de mayor a menor para su numeración, y su tinción permite advertir bandas claras y oscuras alternativamente (según la región de la cromátida reaccione negativa o positivamente al químico de tinción Giemsa), considerándose que las bandas-G oscuras corresponden a las zonas ricas en asociaciones de adenina-timina (60 % del genoma humano), deficientes en genes, y las bandas-G claras, ricas en asociaciones guanina-citosina.

Gráfico 1 Cariotipos de los cromososmas humanos.

NOTAS:

[1] Gregor Mendel (1822-1884) monje agustino que describió el modelo de transmisión de los caracteres morfológicos a través de sus experimentos con guisantes comunes, en la huerta de la abadía en Brünn (hoy Brno, República Checa); sólo había estudiado dos años, matemáticas y ciencias, en la Universidad de Viena. La transmisión, afirmó, se debía a unidades discretas (genes), que llamó elemente, que pasan de generación en generación.

[2] Sin embargo, se debe hacer notar que si los alelos de dos genes diferentes están sobre un mismo cromosoma y muy cercanos serán transmitidos juntos, ligados. Esta confirmación permitió, a A.H. Sturtevant (a la sazón, estudiante en el laboratorio de Morgan), aseverar que los genes tienen un locus determinado en un orden líneal, en la molécula de ADN y que éste es fijo, lo cual fue más tarde corroborado.

[3] V.gr., el botón dorado acuático, sus hojas -genéticamente idénticas- crecen anchas, planas y lobuladas por encima del agua y, delgadas y finamente divididas, por debajo del agua.

[4] Los miembros de un par de alelos -formas de los genes que controlan la aparición de caracteres en alternación- que, como se expuso, pueden ser “dominantes” (L) o “recesivos” (I) se separan claramente uno de otro en el momento de la formación de las células germinales, dando así oportunidad a la aparición fenotípica de un carácter recesivo, latente en la generación anterior. Estos conceptos debe ser integrados con la consideración de la existencia de fenómenos de codominancia (expresión fenotípica de ambos caracteres presentes en el genotipo heterocigótico; v.gr., el grupo sanguíneo humano AB) y de dominancia parcial o incompleta (en el que no existe dominancia entre los alelos que regulan la expresión fenotípica y los heterocigotos presentan características intermedias, v.gr. en la Mirabilis jalapa, el color de las flores de los ejemplares heterocigóticos se manifiestan entre los colores extremos de los progenitores).

[5] Este fenómeno constituye la llamada herencia poligénica o multifactorial: la característica heredada es siempre de tipo cuantitativo y depende de la acción acumulativa de más de un par de alelos (v.gr. el color de la piel, la inteligencia, la estatura). A diferencia de la herencia mendeliana simple, en la multifactorial los árboles genealógicos no son típicos, simplemente se observa agregación del carácter de marras.

[6] Se debe tener en cuenta que a diferencia del genoma de las baterias -ver supra las contingencias del mapeo del ADN del bacteriofago j 174-, el genoma humano expresa (esto es, codifica para proteínas) entre un 2 y un 3 % de su ADN (según el cálculo de algunos científicos), el resto es una interminable cadena de nucleótidos para los que no se presume función alguna.

[7] En el síndrome de Klinefelter los varones afectados (1:500 según las investigaciones de Pat Jacobs en Inglaterra) presentan dos cromosomas sexuales X, además del cromosoma Y, son infértiles (el aumento de cromosomas X complementarios es también correlativo de un retraso mental más profundo). El síndrome XYY, duplicación del cromosoma sexual Y, da como resultado individuos de hasta 15 cm más de altura que el promedio; y finalmente, el síndrome de Turner, (estudiado por el británico Charles Ford en la unidad de Radiobiología del Consejo de Investigación Médica de Harwell, Oxford) que afecta a mujeres, presenta un sólo cromosoma sexual X y produce el aborto del embrión en la mayoría de los casos; las que sobreviven además de esterilidad por carecer de órganos sexuales, son de muy baja estatura.

[8] El síndrome de Down está entre los trastornos asociados con un cromosoma supernumerario (en 1959, los citogenetistas Jérôme Lejeune y Marthe Gauthier demostraron que las personas con síndrome de Down poseían 47 cromosomas, en lugar de los 46 cromosomas normales); puede ser causado o bien por no disyunción (durante la formación de uno de los gametos progenitores del cromosoma 21, lo que se evidencia en el cariotipo del vástago por la aparición de tres cromosomas 21) o, menos comúnmente, por traslocación (heredada de un progenitor asintomático que traslocando su cromosoma 21 al cromosoma 14 aportó el cromosoma 21 extra al descendiente) .

[9] V.gr., la aniridia y el tumor de Wilms son defectos asociados con la delección de una pequeña región del cromosoma 11.

[10] Ejemplo de estas enfermedades son la fenilcetonuria, la enfermedad de Tay-Sachs,la anemia drepanocítica, la ataxia telangiectasia y varias otras asociadas con variaciones en la molécula de la hemoglobina.

[11] Las anormalidades causadas por alelos dominantes autosómicos son raras pues los individuos afectados en general no pueden reproducirse, incluyen una forma de enanismo acondroplásico y la enfermedad de la corea de Huntington. En estos casos, la descendencia tiene un 50 % de probabilidades de padecer la enfermedad.

[12] La fenilcetonuria, o PKU, se produce por la falta de la enzima que convierte el aminoácido fenilalanina a tirosina; la acumulación de los subproductos de la fenilalanina se acumulan en la sangre y orina y degradan el sistema nervioso. Otro ejemplo es la alteración de la hemoglobina A (normal) por la hemoglobina S (anemia drepanocítica) sintetizada cuando, en la cadena b de la molécula, el aminoácido valina suplanta al ácido glutámico.

[13] La lisencefalia o síndrome del cerebro liso se caracteriza por un cerebro en el cual se encuentran ausentes los surcos y pliegues. La razón de esta rara enfermedad es la falta de migración de las células nerviosas hacia la corteza durante el desarrollo embrionario. Es debida a una mutación de un gen llamado "doble cortina", localizado en el cromosoma X, cuya presencia impide la migración. Los varones que reciben el gen mutado padecen lisencefalia (el afectado no puede alimentarse por si mismo, caminar, sentarse, comunicarse, sufre convulsiones y....., no existiendo ninguna cura). En las mujeres heterocigotas portadoras del gen debido a que uno de los cromosomas X de las células que deben migrar es desactivado al azar, el resultado es producto de una "lotería" celular de la cual depende el grado de incapacidad que presenta la persona (cursan, entre otros, con síntomas epilépticos), un diagnóstico prenatal para el caso femenino revela si posee la mutación pero no el grado de discapacidad Kunzing, Robert Génesis del Cerebro, Discover, Septiembre 1998

[14] Si el gen para color rojo solo esta en el cromosoma X, el macho de ojos rojos en un segundo cruce pasará sus ojos rojos solo a sus hijas, que por otra parte recibirán un X portador del color blanco recesivo. Por lo tanto las hembras tendrán ojos rojos igual que su padre. Dado que la mosca de la fruta pasa solo un Y a sus hijos, el color de los ojos está enteramente determinado por el cromosoma X que recibe de su madre (en este caso blanco). Esta es la razón por la cual todos los machos de la segunda cruza tienen ojos de color blanco. Este experimento introduce el concepto de herencia ligada al sexo, que no es más que la expresión de los genes en aquellas regiones del cromosoma X que no tienen su correspondencia en el cromosoma Y. Caracteres codificadas en genes recesivos que se encuentran en los cromosomas sexuales (como el color blanco de los ojos de la mosca de la fruta o la hemofilia, distrofia muscular, y el daltonismo o ceguera a los colores en humanos) ocurren más a menudo en los machos, dado que no tienen chance de ser heterocigotas para ese carácter. A esta condición se la denomina hemiicigota.

(o “Desde el jardín de un monasterio”)

4.1 El Genoma Humano.

4.2 Las anormalidades cromosomáticas.

4.2.1 Caracteres y anormalidades ligadas al sexo

4.2.2 Anormalidades ligadas al ADN mitocondrial