Experimentos de Mendel

Johann Gregor Mendel estableció el marco para el estudio de la genética.

Johann Gregor Mendel (1822-1884) fue un aprendiz de toda la vida, maestro, científico y hombre de fe. Como adulto joven, se unió a la Abadía Agustina de Santo Tomás en Brno, en lo que hoy es la República Checa. Con el apoyo del monasterio, impartió cursos de física, botánica y ciencias naturales en los niveles secundario y universitario. En 1856, comenzó una búsqueda de investigación de una década que involucraba patrones de herencia en abejas y plantas, y finalmente se decidió por las plantas de guisantes como su sistema modelo principal (un sistema con características convenientes que se utiliza para estudiar un fenómeno biológico específico para obtener una comprensión que se aplicará). a otros sistemas). En 1865, Mendel presentó los resultados de sus experimentos con casi 30,000 plantas de guisantes a la sociedad local de historia natural. Él demostró que los rasgos se transmiten fielmente de padres a hijos en patrones específicos. En 1866, publicó su trabajo, Experimentos en hibridación de plantas, 1 en los procedimientos de la Sociedad de Historia Natural de Brünn.

El trabajo de Mendel pasó prácticamente desapercibido para la comunidad científica, que creía incorrectamente que el proceso de herencia implicaba una combinación de rasgos parentales que producían una apariencia física intermedia en la descendencia. Este proceso hipotético parecía ser correcto debido a lo que ahora conocemos como variación continua. La variación continua es el rango de pequeñas diferencias que vemos entre los individuos en una característica como la altura humana. Parece que la descendencia es una "mezcla" de los rasgos de sus padres cuando observamos características que exhiben variación continua. Mendel trabajó en cambio con rasgos que muestran variaciones discontinuas. La variación discontinua es la variación que se observa entre los individuos cuando cada individuo muestra uno de dos, o muy pocos, rasgos fácilmente distinguibles, como las flores violetas o blancas. La elección de Mendel de este tipo de rasgos le permitió ver experimentalmente que los rasgos no se mezclaron en la descendencia como se esperaba en ese momento, sino que se heredaron como rasgos distintos. En 1868, Mendel se convirtió en abad del monasterio e intercambió sus actividades científicas por sus deberes pastorales. No fue reconocido por sus extraordinarias contribuciones científicas durante su vida; de hecho, no fue hasta 1900 que su trabajo fue redescubierto, reproducido y revitalizado por científicos al borde de descubrir la base cromosómica de la herencia.

Cruces de Mendel

El trabajo seminal de Mendel se logró utilizando el guisante de jardín, Pisum sativum, para estudiar la herencia. Esta especie se autofecunda naturalmente, lo que significa que el polen encuentra óvulos dentro de la misma flor. Los pétalos de las flores permanecen sellados herméticamente hasta que se completa la polinización para evitar la polinización de otras plantas. El resultado son plantas de guisantes altamente endogámicas, o de "reproducción verdadera". Estas son plantas que siempre producen descendientes que se parecen a los padres. Al experimentar con plantas de guisantes de reproducción verdadera, Mendel evitó la aparición de rasgos inesperados en la descendencia que podrían ocurrir si las plantas no fueran de reproducción verdadera. El guisante de jardín también crece hasta la madurez en una temporada, lo que significa que se pueden evaluar varias generaciones en un tiempo relativamente corto. Finalmente, grandes cantidades de guisantes de jardín se pueden cultivar simultáneamente, lo que permite a Mendel concluir que sus resultados no se obtuvieron por casualidad.

Mendel realizó hibridaciones, que implican el apareamiento de dos individuos de verdadera reproducción que tienen rasgos diferentes. En el guisante, que se autopoliniza naturalmente, esto se hace transfiriendo manualmente el polen de la antera de una planta de guisantes maduros de una variedad al estigma de una planta de guisantes maduros separada de la segunda variedad.

Las plantas utilizadas en los cruces de primera generación se llamaron P, o plantas de generación parental. Mendel recolectó las semillas producidas por las plantas P que resultaron de cada cruce y las cultivó la siguiente temporada. Estos descendientes se llamaron F1, o la primera generación filial (filial = hija o hijo). Una vez que Mendel examinó las características de la generación F1 de plantas, les permitió autofertilizarse de forma natural. Luego recolectó y cultivó las semillas de las plantas F1 para producir la F2, o segunda generación filial. Los experimentos de Mendel se extendieron más allá de la generación F2 a la generación F3, la generación F4, etc., pero fue la relación de características en las generaciones P, F1 y F2 lo más intrigante y se convirtió en la base de los postulados de Mendel.

El proceso de Mendel para realizar cruces incluyó examinar el color de la flor.

Las características del guisante de jardín revelaron los fundamentos de la herencia

En su publicación de 1865, Mendel informó los resultados de sus cruces con siete características diferentes, cada una con dos rasgos contrastantes. Un rasgo se define como una variación en la apariencia física de una característica heredable. Las características incluyeron la altura de la planta, la textura de la semilla, el color de la semilla, el color de la flor, el tamaño de la vaina de guisante, el color de la vaina de guisante y la posición de la flor. Por la característica del color de la flor, por ejemplo, los dos rasgos contrastantes eran blanco versus violeta. Para examinar completamente cada característica, Mendel generó un gran número de plantas F1 y F2 e informó los resultados de miles de plantas F2.

¿Qué resultados encontró Mendel en sus cruces para el color de la flor? Primero, Mendel confirmó que estaba usando plantas que se criaron de verdad para el color de la flor blanca o violeta. Independientemente de la cantidad de generaciones que Mendel examinó, todos los descendientes autocruzados de padres con flores blancas tenían flores blancas, y todos los descendientes autocruzados de padres con flores violetas tenían flores violetas. Además, Mendel confirmó que, aparte del color de la flor, las plantas de guisantes eran físicamente idénticas. Esta fue una verificación importante para asegurarnos de que las dos variedades de plantas de guisantes solo diferían con respecto a un rasgo, el color de la flor.

Una vez que se completaron estas validaciones, Mendel aplicó el polen de una planta con flores violetas al estigma de una planta con flores blancas. Después de recoger y sembrar las semillas que resultaron de este cruce, Mendel descubrió que el 100 por ciento de la generación híbrida F1 tenía flores violetas. La sabiduría convencional en ese momento habría predicho que las flores híbridas serían de color violeta pálido o que las plantas híbridas tendrían el mismo número de flores blancas y violetas. En otras palabras, se esperaba que los rasgos parentales contrastantes se mezclaran en la descendencia. En cambio, los resultados de Mendel demostraron que el rasgo de la flor blanca había desaparecido por completo en la generación F1.

Es importante destacar que Mendel no detuvo su experimentación allí. Permitió que las plantas F1 se auto fertilizaran y descubrió que 705 plantas en la generación F2 tenían flores violetas y 224 tenían flores blancas. Esta fue una proporción de 3.15 flores violetas a una flor blanca, o aproximadamente 3: 1. Cuando Mendel transfirió el polen de una planta con flores violetas al estigma de una planta con flores blancas y viceversa, obtuvo aproximadamente la misma proporción, independientemente de qué progenitor, hombre o mujer, contribuyó con ese rasgo. Esto se llama una cruz recíproca, una cruz emparejada en la cual los rasgos respectivos del hombre y la mujer en una cruz se convierten en los rasgos respectivos de la mujer y el hombre en la otra cruz. Para las otras seis características que Mendel examinó, las generaciones F1 y F2 se comportaron de la misma manera que se comportaron para el color de la flor. Uno de los dos rasgos desaparecería por completo de la generación F1, solo para reaparecer en la generación F2 en una proporción de aproximadamente 3: 1.

Mendel identificó siete características de la planta de guisantes.

Al compilar sus resultados para miles de plantas, Mendel concluyó que las características podrían dividirse en rasgos expresados ​​y latentes. Llamó a estos rasgos dominantes y recesivos, respectivamente. Los rasgos dominantes son aquellos que se heredan sin cambios en una hibridación. Los rasgos recesivos se vuelven latentes o desaparecen en la descendencia de una hibridación. El rasgo recesivo, sin embargo, reaparece en la progenie de la descendencia híbrida. Un ejemplo de un rasgo dominante es el rasgo de flores de color violeta. Por esta misma característica (color de la flor), las flores de color blanco son un rasgo recesivo. El hecho de que el rasgo recesivo reapareciera en la generación F2 significaba que los rasgos permanecían separados (y no se mezclaban) en las plantas de la generación F1. Mendel propuso que esto se debía a que las plantas poseían dos copias del rasgo de la característica del color de la flor, y que cada padre transmitía una de sus dos copias a su descendencia, donde se unieron. Además, la observación física de un rasgo dominante podría significar que la composición genética del organismo incluía dos versiones dominantes de la característica, o que incluía una versión dominante y una recesiva. Por el contrario, la observación de un rasgo recesivo significaba que el organismo carecía de versiones dominantes de esta característica.

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