Clase digital 4. Leyes de herencia no mendeliana: dominancia incompleta, codominancia, alelos múltiples y herencia ligada al género

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Leyes de herencia no mendeliana: dominancia incompleta, codominancia, alelos múltiples y herencia ligada al género

Introducción

En los pioneros trabajos de experimentación realizados por Gregor Mendel con guisantes, se enfocó en la descripción de dos tipos fundamentales de genes y sus respectivas combinaciones: los genes dominantes y los genes recesivos. Estos hallazgos marcaron el inicio de una revolución en nuestra comprensión de la herencia genética, sentando las bases para lo que hoy conocemos como genética moderna.

No obstante, es esencial entender que la genética es una disciplina mucho más rica y compleja de lo que Mendel pudo abordar en sus primeros experimentos. Más allá de las leyes mendelianas, existen una variedad de patrones y fenómenos hereditarios que han sido investigados por destacados científicos y que se agrupan bajo el término «Herencia no Mendeliana». Estos incluyen conceptos como la dominancia incompleta, la codominancia, la poligenia, los alelos múltiples, la epistasis, los genes represores, los genes reguladores y otros, todos ellos influenciados en su expresión por factores ambientales.

La genética, como campo de estudio, continúa evolucionando y expandiéndose constantemente a medida que nuevos descubrimientos y avances científicos emergen. En las lecciones previas, hemos explorado las tres leyes fundamentales postuladas por Gregor Mendel. En esta clase digital, nos sumergiremos en el fascinante mundo de la herencia no mendeliana, profundizando en su comprensión y análisis. A través de este viaje, aspiramos a enriquecer tu conocimiento y apreciación por la genética, reconociendo su complejidad y la influencia crucial de los factores ambientales en la herencia genética.

Desarrollo del tema

Dominancia incompleta

La dominancia incompleta es un tipo de herencia en la cual se observa un fenotipo intermedio en la descendencia. En este caso, no se presenta una expresión clara de un gen dominante o recesivo, ya que ambos genes interactúan de manera igualitaria. Ningún gen domina por completo al otro, y en su lugar, ambos se expresan simultáneamente, dando lugar a una mezcla de características.

Este concepto fue descubierto por Carl Franz Joseph Erich Correns, quien realizó estudios utilizando la planta Don Diego y demostró este fenómeno de herencia intermedia.

Vamos explicando de manera visual:

En la imagen, tenemos dos especies homocigotas de flores de Don Diego, que al igual que los guisantes de Mendel, transmiten muy fielmente las características a las siguientes generaciones. 

Se representan con el genotipo de su color: RR (rojo) y R´R´ (blanco).

Imagen 1. Colores de flor de Don Diego del experimento de Carl Correns de dominancia incompleta.
Obtenido de portal académico CCH UNAM.

Al hacer la combinación de éstas dos especies de línea pura, con alelos homocigotos, se obtiene una siguiente generación heterocigota, con alelos:  R,R´. 

Surge un tercer fenotipo, que ya no es el color rojo o blanco, sino rosa, ya que es la combinación de ambos fenotipos mezclados. 

El resultado de esta primera cruza nos da un total de 100% de flores rosas heterocigotas con alelos: 

R, R´ (como se muestra en el diagrama de Punnet de la imagen).

Imagen 2. Colores de flor de Don Diego del experimento de Carl Correns de dominancia incompleta. Obtenido de portal académico CCH UNAM.

Al igual que los experimentos de Gregor Mendel, se utilizaron a las especies obtenidas de la primera cruza, para fecundarse entre ellas, para ver el resultado de la combinación de sus alelos. Obteniendo los siguientes gametos progenitores para el cruzamiento. 

Recordemos que, estas especies tienen aún en su genotipo los alelos del gen de color rojo (R,R) y de color blanco (R´,R´) pero ambos combinados resultan el fenotipo rosa.

Imagen 3. Colores de flor de Don Diego del experimento de Carl Correns de dominancia incompleta.
Obtenido de portal académico CCH UNAM.

Entonces, al hacer la combinación de los progenitores, se obtiene el siguiente cuadro de Punnet, de todas las posibles combinaciones de éstos.

Aquí se logran manifestar nuevamente los 3 fenotipos, cuando coinciden los del progenitor femenino con el masculino, formando nuevamente homocigotos.

El resultado es:

2 flores de fenotipo rosa (el 50%)
1 flor de fenotipo rojo (el 25%) 
1 flor de fenotipo rosa (el 25%)

Imagen 4: Colores de flor de Don Diego del experimento de Carl Correns de dominancia incompleta.
Obtenido de portal académico CCH UNAM.

Codominancia

En este estado heterocigoto no hay gen recesivo y dominante, sino que ambos genes se comportan como dominantes, porque ambos se manifiestan, pero técnicamente no hay dominantes y recesivos, solamente ambas características se manifiestan sin mezclarse, el individuo expresa ambos genotipos parentales.

En la representación de la imagen, se utilizan dos letras mayúsculas iguales con una letra en superíndice también en mayúscula, indicando la característica que manifiesta

Plumas blancas (CBCB) 
Plumas negras (CNCN)
Son homocigotos para los alelos CB y CN respectivamente.

La nueva especie resultante de la combinación de las dos especies de línea pura homocigota blanca y negra, es con un plumaje de ambas, sin combinarse, con alelos CBCN

Imagen 5. Colores de flor de Don Diego del experimento de Carl Correns de dominancia incompleta.
Obtenido de portal académico CCH UNAM.

Alelos múltiples

Cuando se manifiestan más de tres fenotipos, dependiendo del número de alelos presentes en la población. Ya no se rige la herencia por las leyes de Mendel, la codominancia o la dominancia incompleta, sino que hablamos de los alelos múltiples, esto quiere decir: una característica hereditaria es regulada por más de dos alelos. Por esta razón sólo se pueden estudiar en poblaciones en donde el número de individuos permite la manifestación de estas características (como los grupos sanguíneos en la población humana).

Imagen 6. Tipos de sangre. Rivas, P.

Karl Landsteiner descubrió que los eritrocitos (glóbulos rojos de la sangre), tienen antígenos específicos en su membrana celular y creo el sistema ABO.

En la especie humana, tenemos 4 tipos sanguíneos por dicha clasificación:  Tipo A, tipo B, tipo O y tipo AB.

Imagen 7. Diagrama de ejemplificación de anticuerpos y antígenos. Herencia no mendeliana: alelos múltiples. Obtenido de portal académico CCH UNAM.

Cuando ingresa al cuerpo un tipo de sangre que no es compatible, inmediatamente reaccionan los anticuerpos, formando coágulos y comienza un proceso de hemólisis. 

Todas estas combinaciones, se relacionan con el factor hereditario, de ello depende el tipo de sangre de cada persona, resumido en el siguiente esquema: 

Imagen 8. Clasificación de grupos sanguíneos de acuerdo con la teoría de alelos múltiples.  MATPRAC. Biología | Herencia No Mendeliana.

A parte de las combinaciones de antígenos y anticuerpos de la sangre, existe un factor más:

El factor Rhesus (Rh) es una proteína heredada que se encuentra en la superficie de los glóbulos rojos.

  • Si tu sangre tiene esta proteína, eres Rh positivo. 
  • Si tu sangre carece de esta proteína, eres Rh negativo.
  • Rh positivo es el grupo sanguíneo más frecuente.
  • Eh hecho de que tengas o no la proteína del factor Rhesus presente en sangre, no beneficia ni perjudica a la composición de la sangre.
Tabla 1. Factor Rhesus de los grupos sanguíneos. Teoría de alelos múltiples.  MATPRAC. Biología | Herencia No Mendeliana.

Herencia ligada al género

En la especie humana los cromosomas sexuales son el X, Y; el sexo masculino contiene un par XY y el sexo femenino un par XX. 

En la especie humana en cada célula somática contiene 22 pares de autosomas más un par XX para el sexo femenino y un par XY para el sexo masculino.

Imagen 9. Imagen de apoyo para identificar los pares de cromosomas: autosomas y par sexual. El arte de la vida es la biología: Blog.
Imagen 10. Cromosomas sexuales. Herencia no mendeliana: alelos múltiples. 
Obtenido del portal académico CCH UNAM.

Las mujeres sólo producen un solo tipo de óvulo con 22 autosomas y un único cromosoma sexual X. 

Los varones formarán dos tipos de espermatozoides, 50% serán portadores de un cromosoma X y el 50% de un cromosoma Y.

Si el gameto que fecunda al óvulo lleva el cromosoma Y determina el sexo masculino del nuevo ser. 
Este cromosoma está casi vacío de genes, pero lleva suficiente información genética para el desarrollo sexual masculino.

Si el gameto que fecunda al óvulo lleva el cromosoma X, determina el sexo femenino. Además de portar genes que determinan el sexo femenino es portador de una serie de genes que determinan otras características, por lo cual se dice que están ligadas al sexo.

A continuación, veremos el ejemplo hereditario de dos enfermedades relacionadas a la herencia ligada al género:


Conclusión

En esta lección, hemos explorado las fascinantes complejidades de la genética, comenzando con los revolucionarios trabajos de Gregor Mendel, que marcaron los cimientos de esta ciencia. A lo largo de nuestra travesía, hemos aprendido que la genética es un campo en constante evolución, donde numerosos científicos han realizado contribuciones valiosas que van más allá de las tres leyes de Mendel.

Las herencias no mendelianas, como la dominancia incompleta, la codominancia y los alelos múltiples, nos han revelado que la genética es mucho más rica y diversa de lo que Mendel pudo haber imaginado inicialmente. En la dominancia incompleta, hemos visto cómo dos líneas puras homocigotas pueden dar lugar a un tercer fenotipo heterocigoto que representa una mezcla de características parentales. Por otro lado, la codominancia nos ha mostrado cómo dos fenotipos homocigotos coexisten sin mezclarse, expresándose ambos en el individuo heterocigoto.

El concepto de alelos múltiples nos ha llevado a comprender que, en algunas poblaciones, más de dos alelos pueden influir en la expresión de un rasgo, como en el sistema de grupos sanguíneos ABO. Además, hemos explorado cómo el factor Rhesus en la sangre también desempeña un papel importante en la determinación del tipo sanguíneo.

Finalmente, hemos abordado la herencia ligada al género, donde los cromosomas sexuales X e Y determinan el sexo y pueden transportar genes de enfermedades. Esto nos ha permitido comprender cómo las mujeres pueden ser portadoras de enfermedades genéticas relacionadas con el cromosoma X, mientras que los hombres, al tener solo un cromosoma X, pueden ser afectados por estas enfermedades.

En conjunto, estas lecciones nos han enriquecido con un entendimiento más profundo de cómo se transmiten las características hereditarias en las poblaciones de seres vivos. Esperamos que este contenido haya fortalecido tu comprensión de la genética y su importancia en la biología, así como en la vida cotidiana.

Fuentes de información