Los Experimentos de Mendel y las Leyes de Mendel

El monje en el jardín: Gregor Mendel

Johann Gregor Mendel (1822 – 1884), a menudo llamado el "padre de la genética," fue un maestro, aprendiz de por vida, científico y hombre de fe. Sería justo decir que Mendel tenía mucha determinación: perseveró a través de circunstancias difíciles para hacer algunos de los descubrimientos más importantes en biología.

Cuando era un hombre joven, Mendel tenía dificultades para pagar su educación debido a las limitaciones económicas de su familia y también sufrió episodios de enfermedad física y depresión; aun así, perseveró para graduarse de la preparatoria y, posteriormente, la universidad. Después de terminar la universidad, se unió a la abadía agustiniana de St. Thomas en Brno, en lo que hoy es la República Checa. En ese momento, el monasterio era el centro intelectual y cultural de la región, y Mendel fue expuesto inmediatamente a nuevas ideas y enseñanzas.

Su decisión de unirse a la orden (contra los deseos de su padre, que esperaba que siguiera trabajando en la granja de la familia) parece haber sido motivada en parte por un deseo de continuar su educación y perseguir sus intereses científicos. Apoyado por el monasterio, impartió cursos de física, botánica y ciencias naturales a nivel de secundaria y universidad.

Investigación en herencia

En 1856, Mendel comenzó un proyecto de investigación de una década de duración para investigar los patrones de la herencia. Aunque comenzó su investigación usando ratones, más adelante cambió a abejas y plantas, y al final se quedó con guisantes de jardín como su sistema modelo principal.Un sistema modelo es un organismo que facilita investigar una cuestión científica particular para un investigador, tal como la herencia de los rasgos. Al estudiar un sistema modelo, los investigadores pueden aprender los principios generales que se aplican a otros organismos o sistemas biológicos difíciles de estudiar, como los seres humanos.

Mendel estudió la herencia de siete características diferentes en los guisantes, que incluyen altura, color de la flor, color de la semilla y forma de la semilla. Para ello, primero estableció líneas de guisantes con dos formas diferentes de una característica, como altura grande frente a baja. Cultivó estas líneas por generaciones hasta que fueron genéticamente puras (siempre producen descendientes idénticos a los padres), luego las cruzó y observó cómo se heredaban los rasgos.

Además de registrar cómo se veían las plantas en cada generación, Mendel contó el número exacto de plantas que mostraban cada rasgo. Sorprendentemente, encontró patrones muy similares de herencia para las siete características que estudió:

Una forma de una característica, como alta, siempre ocultó a la otra forma, como baja, en la primera generación después del cruzamiento. Mendel llamó a la forma visible el rasgo dominante y a la forma oculta el rasgo recesivo.

En la segunda generación, después de que se permitió la autofecundación entre las plantas (autopolinización), la forma oculta del rasgo reapareció en una minoría de las plantas. Específicamente, siempre hubo unas 3 plantas que mostraron el rasgo dominante (por ejemplo, altas) por cada planta que mostró el rasgo recesivo (por ejemplo, baja), en una razón de 3:1

Mendel también encontró que las características se heredaron independientemente: una característica, como la altura de una planta, no influenció la herencia de otras características, como el color de la flor o la forma de la semilla.

En 1865, Mendel presentó los resultados de sus experimentos con casi 30,000 plantas de guisantes a la Sociedad de Historia Natural local. De acuerdo con los patrones que observó, los datos de conteos que recolectó y un análisis matemático de sus resultados, Mendel propuso un modelo de la herencia en el cual:

Características como el color de la flor, altura de la planta y forma de la semilla eran controladas por pares de factores que vienen en diferentes versiones.

Una versión de un factor (la forma dominante) podía enmascarar la presencia de otra versión (la forma recesiva).

Los dos factores apareados se separan durante la producción del gameto, de forma que cada gameto (espermatozoide u óvulo) recibió aleatoriamente solo un factor.

Los factores que controlaban diferentes características se heredaron independientemente uno de otro.

FUENTE: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/heredity/mendelian-genetics-ap/a/mendel-and-his-peas

Las 3 Leyes de Mendel

Gracias a toda la información que obtuvo de sus experimentos postuló tres importantes leyes que nos ayudan a entender la genética.

Sin embargo, este reconocimiento lo obtuvo muy posterior a publicar su trabajo en 1858 ya que, a pesar de que realizó copias escritas a mano para todos los científicos reconocidos de la zona, nadie supo valorar sus leyes y Mendel, el padre de la genética, se murió sin saber la gran aportación que había hecho a la ciencia en general y a la genética en particular.

Fue en 1900 cuando se redescubrió su trabajo y se pusieron en valor sus leyes:

1. Primera Ley de Mendel o principio de la uniformidad

Si se cruzan dos líneas puras, los descendientes de la primera generación serán iguales entre sí tanto a nivel fenotípico (apariencia) como a nivel genotípico (alelos). Asimismo, todos los descendientes serán iguales en apariencia (fenotipo) a uno de los progenitores. El fenotipo estará determinado por el alelo dominante.

El alelo dominante se representa en mayúscula y el recesivo en minúscula. Veamos un ejemplo para el carácter color (A > a; el alelo “A” (amarillo) domina sobre el alelo “a” (verde)). En la figura 4 podemos ver la explicación representada de forma visual.

2. Segunda ley de Mendel o principio de la segregación

Defiende que los alelos del mismo locus segregan (se separan) dando lugar dos clases de gametos en igual proporción, mitad de los gametos con el alelo dominante (A) y mitad con alelo recesivo (a).

Esta conclusión la obtuvo al autofecundar la F1 (heterocigotos) procedente del cruce de dos parentales de líneas puras que difieren en un carácter (Figura 1) y obtener una segunda generación de descendientes (F2) de los cuales ¾ de los fenotipos coinciden con el fenotipo del parental homocigoto dominante (amarillo) y ¼ lo hace con el fenotipo del parental homocigoto recesivo (verde).

La segregación de los alelos en la producción de los gametos asegura variación genética en la descendencia. En la figura 5 podemos ver la explicación representada de forma visual.

3. Tercera Ley de Mendel o principio de la combinación independiente

Esta ley la propuso realizando cruces entre parentales que deferían en dos caracteres. Mendel concluyó que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relación entre ellos, lo que significa que el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro (siempre y cuando los genes no estén ligados).

Para comprobar el principio de la segregación realizó retrocruzamientos o cruzamientos de prueba. Esto consiste en cruzar los heterocigotos de la F1 (AaBb) con el parental recesivo (aabb).

Mediante este cruce se puede comprobar el tipo y la proporción de gametos que producen los heterocigotos ya que el fenotipo de los descendientes de este cruce coincide con los gametos producidos por el heterocigoto de la F1 dado que el parental recesivo únicamente produce gametos de tipo recesivo. Visualicemos esta ley cruzando plantas que difieren en el color (A = amarillo; a = verde) y la forma del guisante (B = liso; b = rugoso) (Figura 6).