Reproduccion y herencia

REPRODUCCION Y HERENCIA

INTRODUCCIÓN

La reproducción es una de las características de los seres vivos que permiten la continuidad de la vida a corto plazo, pero también es una función que desencadena la adaptación y evolución de las especies en el largo plazo.

El proceso de reproducción comienza en la célula con los procesos de reproducción celular.

REPRODUCCIÓN CELULAR

Dentro del núcleo celular encontramos al ADN, que contiene la información genética del individuo.

El ADN es una biomolécula enorme formada por largos filamentos dispuestos como una doble hélice. Estos filamentos pueden encontrarse sueltos dentro del núcleo (cromatina), o bien enrollarse sobre sí mismos formando “ovillos” denominados cromosomas (cada especie posee en sus células un número determinado de cromosomas). Cada cromosoma, es decir una molécula de ADN, a su vez, posee gran cantidad de genes.

En las células eucariotas, los cromosomas se encuentran de a pares (uno proviene del padre y otro de la madre). Cuando el óvulo y el espermatozoide unen sus núcleos, se asocian los dos cromosomas de un par cada uno de éstos cromosomas se denominan homólogos y contienen los mismos genes aunque éstos pueden tener distinta información. Por ejemplo: ambos tienen el gen que codifica para el color de ojos, sin embargo uno puede informar para ojos celestes mientras que otro lo puede hacer para ojos negros.

Otra característica importante del ADN es que puede autoduplicarse generando copias idénticas de sí mismo.

Mitosis

Cuando una célula va a reproducirse, en primer término se duplica el ADN total, luego estas copias se separan y se forman dos núcleos idénticos, en último término se divide el citoplasma por medio estrangulación de la membrana originándose dos células hijas idénticas entre sí (poseen la misma cantidad de cromosomas que la célula madre). Este tipo de reproducción se denomina mitosis y da por resultado células somáticas.

Meiosis

Otra forma de reproducción celular es la que origina células sexuales o gametas (óvulos y espermatozoides). En este tipo de reproducción llamada meiosis, también hay duplicación de ADN, pero al separarse los cromosomas, no solo lo hacen los duplicados sino también los homólogos obteniéndose cuatro células hijas que poseen la mitad del número de cromosomas que la madre, esto significa que los óvulos o espermatozoides resultantes poseen la mitad de la información. Cuando las gametas se unen (fecundación) unen también sus núcleos para reconstruir el número completo de cromosomas de la especie.

Durante la meiosis algunos cromosomas intercambian información entre sí (entrecruzamiento o crossing over) generando de ésta forma mayor variabilidad en los hijos.

LA GENETICA EN LA VIDA DIARA

Últimamente escuchamos o leemos en los medios de comunicación noticias referidas a los avances de la ciencia en el campo de la genética y los estudios sobre el ADN. Ejemplos de ello son: la clonación de animales, las plantas transgénicas, la determinación de la paternidad a través de las pruebas de ADN, etc. Es muy amplio el conocimiento que hoy existe sobre el ADN, la genética y las técnicas de ingeniería genética, que llevaron a desarrollar tecnología que tiende a mejorar la calidad de vida humana.

Un tambero sabe que si necesita vacas que produzcan más leche, sólo debe cruzar las mejores con sus padres o hermanos, luego seleccionar las que dan más leche para volver a cruzarlas entre sí hasta obtener toda una generación de “súper” vacas lecheras.

Los modernos agricultores conocen que las empresas de biotecnología pueden obtener plantas de soja resistentes a herbicidas mediante ingeniería genética, es decir incorporándoles genes de resistencia de otra especie vegetal. De esta manera, el cultivo transgénico no es afectado por los herbicidas que el agricultor aplica para eliminar las malezasde su cultivo.

El bioquímico sabe que si se necesita insulina para la industria farmacéutica, se utilizan bacterias a las que se les ha implantado el gen humano de la insulina para que la produzcan.

Los jueces y abogados saben que si se requiere determinar con certeza el parentesco entre dos personas se puede realizar una prueba de ADN.

Los científicos han logrado hacer copias idénticas de plantas y animales, y no parece estar lejos la generación de seres humanos mediante la clonación.

Esta nueva tecnología que se aplica exitosamente para solucionar problemas, es beneficiosa pero muy cuestionada, ya que implica la manipulación de los genes de un ser vivo. La ingeniería genética puede llevarnos muy lejos en muy poco tiempo, pero los errores humanos o el mal empleo de este tipo de tecnología crean una serie de problemas éticos y legales, que deben ser abordados desde distintos puntos de vista a fin de llegar a acuerdos y formular leyes internacionales en beneficio y provecho de toda la humanidad.

LOS APORTES DE MENDEL

Gregor Mendel, nacido en 1822 en un pueblito de lo que hoy es Checoslovaquia, pasó una infancia pobre y llena de dificultades hasta que a los veinticinco años ingresó en la orden de los agustinos.

En Viena (Austria) estudió matemática y ciencias naturales y se radicó en la abadía de Brünn, donde pasó casi toda su vida.

A partir de 1857, y durante ocho años, el monje se dedicó al cultivo de la huerta de la abadía, donde, aplicando sus conocimientos realizó una cuidadosa investigación sobre cómo se transmitían las características de una generación a otra en las plantas de arvejas. Sus observaciones y las leyes que surgieron de ellas, cambiaron para siempre la historia de la Biología.

Mendel trabajó con plantas de arvejas y eligió varias características fáciles de identificar para estudiar cómo se heredan éstas de los padres a los hijos. Algunas de las características que eligió fueron: la longitud del tallo (alto o bajo), la textura de las semillas (lisas o rugosas), el color de las vainas (amarillas o verdes) etc.

El trabajo de Mendel consistía en cruzar plantas con características diferentes, conservar cuidadosamente las semillas y al hacerlas germinar observar cómo aparecían esas características en los hijos.

¿Cómo se cruzan las plantas?

Las flores contienen los órganos reproductivos de las plantas. El polen que se produce en los estambres, son las células masculinas, cuando éste llega al estigma (órgano reproductor femenino) se une al óvulo generando una semilla que contiene un embrión hijo que heredará las características de los progenitores. Este proceso se denomina polinización y es llevado a cabo todo el tiempo por el viento o los insectos, pero también es posible polinizar flores artificialmente, se extrae el polen de una flor con un pincel y se lo coloca sobre el estigma de otra flor, de esta forma podemos determinar cuáles son los padres de un determinado embrión. Así trabajaba Mendel cruzando plantas con características diferentes.

Lo primero que Mendel observó es que las características no se mezclan y se transmiten a la descendencia separadamente, es decir, al cruzar plantas altas con bajas, no se obtienen plantas intermedias sino distintos porcentajes de plantas altas y bajas.

Observó también que al cruzar dos plantas “puras” para una característica, es decir una planta de vaina verde pura con otra de vaina amarilla pura se obtenía una primera generación donde todas las plantas tenían vainas verdes, como uno de los padres.

A esta característica (en este caso el color verde) Mendel la llamó “dominante”. Y llamó “recesiva” a la característica que no se había manifestado (color amarillo).

Luego realizó la cruza entre plantas de la primera generación, ambas de vainas verdes y obtuvo una segunda generación de plantas donde la mayoría tenían vainas verdes, pero había una minoría de plantas con vainas amarillas. Es decir que la característica (amarilla) que había permanecido oculta en la primera generación, reapareció en la segunda. Mendel realizó experimentos similares con las otras características obteniendo idénticos resultados.

A partir de estas experiencias Mendel llegó a publicar las siguientes conclusiones, las que son la base de la genética moderna.

• Las características se heredan independientemente, no se mezclan.

• Una característica puede permanecer oculta y no expresarse en la primera generación.

• Si se cruzan individuos de una primera generación, las características ocultas reaparecen en la segunda.

Actividad 1

Lea los siguientes casos y luego responda las preguntas:

Caso A: La “altura del tallo” es una de las características de las plantas de arvejas que Mendel estudió. Él observó que existían plantas de tallo alto dominantes y otras de tallo corto recesivas.

1. Si realizamos un cruzamiento entre una planta pura de tallo alto con una planta pura de tallo bajo, ¿qué altura tendrá el tallo de los hijos?

2. Si luego cruzamos dos de los hijos obtenidos en el primer cruzamiento, ¿cómo será el tallo de los hijos de la segunda generación?

Caso B: Otra de las características estudiadas fue el “color de la flor”. Si cruzamos una planta de flores rosadas con otra de flores blancas, obtenemos hijos de flores rosadas.

3. ¿Cuál será la característica dominante?

4. ¿Reaparecerá la característica recesiva? ¿cuándo?

Simultáneamente a los trabajos de Mendel, otro científico Charles Darwin avanzaba en los estudios que lo llevarían a formular la teoría de la evolución. Mientras que otros profundizaban los conocimientos sobre la célula y sus funciones.

A pesar de haber sido publicadas, las leyes de Mendel no fueron descubiertas por la comunidad científica sino hasta años después de su muerte, y sirvieron de base para comprender tanto los procesos hereditarios como los evolutivos.

Los conocimientos adquiridos a lo largo del tiempo sobre la química y el funcionamiento de las células, permitieron explicar los fenómenos hereditarios que Mendel observó, y determinaron un avance significativo en el desarrollo de la genética moderna.

CONCEPTOS DE GENÉTICA BÁSICA

La transmisión de las características o caracteres hereditarios, tienen su asiento en las funciones del ADN celular.

Recordemos entonces algunos conceptos básicos sobre esta biomolécula tan especial.

La célula es la unidad anatómica y funcional de los seres vivos, cuando estudiamos la célula vimos que está compuesta por dos partes importantes: el citoplasma donde se cumplen todas las funciones celulares, es decir las reacciones químicas que permiten la vida y el núcleo donde se encuentra la molécula de ADN.

El ADN cumple 4 funciones importantes:

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