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¿Qué tienen de interesante las plantas de guisantes?
Estas plantas de flores moradas no solo son bonitas a la vista. Plantas como estas dieron lugar a un gran avance en biología. Las plantas son plantas de guisantes de jardín comunes, y fueron estudiadas a mediados del siglo XIX por un monje austríaco llamado Gregor Mendel. Con sus cuidadosos experimentos, Mendel descubrió los secretos de la herencia o cómo los padres transmiten características a sus hijos.
Es posible que no le importe mucho la herencia en las plantas de guisantes, pero probablemente se preocupe por su propia herencia. Los descubrimientos de Mendel se aplican tanto a usted como a los guisantes y a todos los demás seres vivos que se reproducen sexualmente.
Mendel y sus plantas de guisantes
La gente sabe desde hace mucho tiempo que las características de los seres vivos son similares en padres e hijos. Ya sea el color de la flor en las plantas de guisantes o la forma de la nariz en las personas, es obvio que la descendencia se parece a sus padres. Sin embargo, no fue hasta los experimentos de Gregor Mendel que los científicos entendieron cómo se heredan las características. Los descubrimientos de Mendel formaron la base de genética, la ciencia de la herencia. Es por eso que a Mendel a menudo se le llama el "padre de la genética". No es común que un solo investigador tenga un impacto tan importante en la ciencia. La importancia del trabajo de Mendel se debió a tres cosas: una mente curiosa, métodos científicos sólidos y buena suerte. Verá por qué cuando lea acerca de los experimentos de Mendel.
Se puede ver una introducción a la herencia en http://www.youtube.com/watch?v=eEUvRrhmcxM(17:27).
Gregor Mendel nació en 1822 y creció en la granja de sus padres en Austria. Le fue bien en la escuela y se convirtió en monje. También fue a la Universidad de Viena, donde estudió ciencias y matemáticas. Sus profesores lo alentaron a aprender ciencia a través de la experimentación y a usar las matemáticas para dar sentido a sus resultados. Mendel es mejor conocido por sus experimentos con la planta de guisantes. Pisum sativum (ver Figura debajo). Puede ver un video sobre Mendel y su investigación en el siguiente enlace: http://www.biography.com/people/gregor-mendel-39282.
Gregor Mendel. El monje austríaco Gregor Mendel experimentó con plantas de guisantes. Hizo toda su investigación en el jardín del monasterio donde vivía.
Teoría de la combinación de la herencia
Durante la época de Mendel, la teoría de la herencia combinada fue popular. Ésta es la teoría de que la descendencia tiene una combinación o combinación de las características de sus padres. Mendel notó plantas en su propio jardín que no eran una mezcla de los padres. Por ejemplo, una planta alta y una planta baja tenían descendientes que eran altos o bajos, pero no medianos. Observaciones como estas llevaron a Mendel a cuestionar la teoría de la combinación. Se pregunta si existe un principio subyacente diferente que pueda explicar cómo se heredan las características. Decidió experimentar con plantas de guisantes para averiguarlo. De hecho, Mendel experimentó con casi 30.000 plantas de guisantes durante los siguientes años. En el siguiente enlace, puede ver una animación en la que Mendel explica cómo llegó a su decisión de estudiar la herencia en plantas de guisantes: http: //www.dnalc.org/view/16170-Animation-3-Gene-s-don -t-blend-.html.
¿Por qué estudiar las plantas de guisantes?
¿Por qué Mendel eligió plantas de guisantes comunes de jardín para sus experimentos? Las plantas de guisantes son una buena opción porque crecen rápido y son fáciles de cultivar. También tienen varias características visibles que pueden variar. Estas características, que se muestran en Figura a continuación, incluya la forma y el color de la semilla, el color de la flor, la forma y el color de la vaina, la ubicación de las vainas y las flores en los tallos y la longitud del tallo. Cada característica tiene dos valores comunes. Por ejemplo, la forma de la semilla puede ser redonda o arrugada y el color de la flor puede ser blanco o violeta (violeta).
Mendel investigó siete características diferentes en plantas de guisantes. En esta tabla, los cotiledones se refieren a las pequeñas hojas dentro de las semillas. Las vainas axiales se encuentran a lo largo de los tallos. Las vainas terminales se encuentran en los extremos de los tallos.
Controlar la polinización
Para investigar cómo las características se transmiten de padres a hijos, Mendel necesitaba controlar la polinización. Polinización es el paso de fertilización en la reproducción sexual de las plantas.Polen Consiste en pequeños granos que son los gametos masculinos de las plantas. Son producidos por una parte de la flor masculina llamada antera (ver Figura debajo). La polinización ocurre cuando el polen se transfiere de la antera al estigma de la misma u otra flor. los estigma es una parte femenina de una flor. Pasa los granos de polen a los gametos femeninos en el ovario.
Las flores son los órganos reproductores de las plantas. Cada flor de la planta de guisantes tiene partes masculinas y femeninas. La antera es parte del estambre, la estructura masculina que produce gametos masculinos (polen). El estigma es parte del pistilo, la estructura femenina que produce los gametos femeninos y guía los granos de polen hacia ellos. El estigma recibe los granos de polen y los pasa al ovario, que contiene gametos femeninos.
Las plantas de guisantes se autopolinizan naturalmente. En autopolinización, los granos de polen de las anteras de una planta se transfieren a los estigmas de las flores de la misma planta. Mendel estaba interesado en la descendencia de dos plantas parentales diferentes, por lo que tuvo que evitar la autopolinización. Quitó las anteras de las flores de algunas de las plantas en sus experimentos. Luego los polinizó a mano con polen de otras plantas parentales de su elección. Cuando el polen de una planta fertiliza a otra planta de la misma especie, se denomina polinización cruzada. La descendencia que resulta de tal cruz se llama híbridos.
Resumen
- Gregor Mendel experimentó con plantas de guisantes para aprender cómo las características se transmiten de padres a hijos.
- Los descubrimientos de Mendel formaron la base de la genética, la ciencia de la herencia.
- La polinización cruzada produce híbridos.
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Utilice este recurso para responder las siguientes preguntas.
- Los niños se parecen a sus padres en http://www.dnaftb.org/1/bio.html.
- ¿Qué descubrió Gregor Mendel sobre los "factores", que son los genes?
- Enuncie brevemente las tres leyes de Mendel.
Revisar
- ¿Qué es la teoría de la combinación de la herencia? ¿Por qué Mendel cuestionó esta teoría?
- Enumere las siete características que Mendel investigó en las plantas de guisantes.
- ¿Cómo controló Mendel la polinización en las plantas de guisantes?
- ¿Qué son los híbridos?
Hipótesis de Mendel
Una de las principales dificultades con la teoría de la evolución por selección natural de Darwin fue causada por la creencia en la herencia combinada.
- Los rasgos de los padres se mezclan para producir descendencia.
- de grande cruzado a pequeño producirá niños de tamaño intermedio, etc.
- la mezcla producirá una población en la que todos sean promedio, es decir, mediocore
- Una solución parcial fue proponer que la mayor parte de la evolución ocurre en poblaciones pequeñas (en islas, por ejemplo) donde los nuevos rasgos beneficiosos no se diluirían tanto.
Mientras Darwin luchaba con cómo hacer que su teoría funcionara con la combinación de la herencia, un oscuro monje austríaco descubría que la herencia de los rasgos era mucho más extraña de lo que todos suponían.
Gregor Mendel
Gregor Mendel (1822-1884) se formó como físico y aportó un enfoque cuantitativo al estudio de la herencia. Sus estudios se basaron en cruces entre diferentes cepas de guisantes cultivadas en su monasterio. Pronto descubrió que muchos rasgos no se comportaban como se esperaría al combinar la herencia. En una cruz de guisantes de flores blancas con guisantes de flores púrpuras, por ejemplo, la progenie tendría todas flores púrpuras, no un púrpura claro que se esperaría de la mezcla. ¡Aún más extraño fue que los cruces de los guisantes de flores azules híbridos pudieran producir una progenie blanca! Con su formación en física, Mendel decidió cruzar una gran cantidad de plantas para ver si había un patrón.
Experimento de Mendel
- Mendel aisló verdaderas cepas de guisantes con rasgos distintivos. En una verdadera cepa de reproducción, los cruces de dos individuos de la misma cepa (o de una planta consigo misma) producen una progenie que todos tienen el rasgo. Por lo tanto, una cruz de flores de color púrpura con púrpura produce toda la progenie de flores de color púrpura, blanco x blanco = todo blanco, etc.
- Inicialmente, miró solo un rasgo a la vez (color de la flor, altura, etc.)
- controló cuidadosamente la reproducción (pinceles usados para transferir el polen de una planta a otra, etc.)
- mantuvo registros cuidadosos
- estudió una gran cantidad de progenie
- siguió los rasgos durante varias generaciones (cruzó la progenie de cada generación entre sí)
- El primer cruce fue entre verdaderos guisantes reproductores con flores blancas y verdaderos guisantes reproductores con flores púrpuras (los parentales)
- toda la progenie tenía flores de color púrpura (la generación F 1)
- cruces de las plantas F 1 produjeron algunos guisantes con flores moradas y algunos con flores blancas
- de 929 guisantes, 705 tenían flores de color púrpura y 224 tenían flores blancas (el F 2)
- Mendel señaló que esta era una proporción de 3,15 a 1 de púrpura a blanco
- en todos los casos, un rasgo desapareció en el F 1 y luego reapareció en el F 2 en una proporción de 1 a tres para el rasgo dominante (el rasgo que desaparece en el F 1 Mendel llamado rasgo recesivo)
Hipótesis de Mendel
- Cada rasgo está determinado por pares de unidades físicas discretas (ahora llamadas genes)
- Pares de genes que se separan entre sí durante la formación de gametos (Ley de Segregación)
- Puede haber dos o más formas alternativas de un gen (alelos)
- A veces, un alelo (llamado alelo dominante) puede enmascarar la expresión del otro alelo (recesivo)
- Los organismos de reproducción verdadera tienen dos alelos iguales (homocigotos), los híbridos tienen dos alelos diferentes (heterocigotos)
- Qué miembro de un par de genes se incluye en un gameto se determina por azar (Ley de surtido independiente)
Trascendencia
- Problema de Darwin resuelto: un alelo puede mezclarse con otro alelo para producir un fenotipo intermedio, pero el alelo no se pierde ni se mezcla
- El fenotipo (las características observadas de un organismo) se produce por la interacción de un genotipo (la colección de todos los pares de genes en el organismo) con el medio ambiente.
- una calle de sentido único: el genotipo produce el fenotipo, pero el fenotipo no produce el genotipo (sin lamarkismo)
Plaza punnett
Una forma sencilla de visualizar lo que sucede en una cruz mendeliana es usar un cuadrado de Punnett
- Cada individuo tiene dos versiones de un gen (los dos alelos), por lo que usamos un símbolo para representar cada alelo.
- Mendel usó una sola letra del fenotipo, una letra mayúscula representaba el alelo dominante, una letra minúscula para el alelo recesivo.
- En la cruz blanca púrpura, el gen se llama púrpura, por lo que el alelo dominante que produce las flores violetas sería P, mientras que el alelo recesivo sería p.
- una planta homocigota con el fenotipo púrpura tendría un genotipo de PP
- una planta homocigótica con el fenotipo blanco tendría un genotipo de pp
- una planta heterocigota con el fenotipo púrpura tendría un genotipo de Pp (o pP)
- una cruz puede ser representada por x, por lo que PP x pp es una cruza entre guisantes de reproducción verdaderos morados y blancos
En cuyo caso toda la progenie tendrá flores de color púrpura, o lo desconocido es heterocigoto y
la mitad de la progenie tendrá flores de color púrpura y la otra mitad tendrá flores blancas.
Para practicar un poco con los cuadrados de Punnet, puede probar la aplicación Punnet Square en la Universidad de Cincinnati o trabajar con algunas cruces con guisantes en el mismo sitio (las cruces son bastante básicas, por lo que solo recomendaría esto si Virtual Fly es demasiado confuso para usted ).
Distribución independiente
Después de sus experimentos iniciales con rasgos individuales, Mendel probó cruces con dos rasgos al mismo tiempo, por ejemplo, guisantes redondos y amarillos de reproducción verdadera cruzados con guisantes verdes y arrugados de reproducción verdadera.
Como toda la progenie F1 tenía guisantes redondos amarillos redondos y amarillos son dominantes, el cruce fue
RRYY x rryy para dar toda la progenie de RrYy
Cruzar la F1 dio el siguiente resultado extraño
Si examina los números, como hizo Mendel, notará que 416/556 de las plantas tenían guisantes amarillos, frente a 140/556 con guisantes verdes. 423/556 tenía guisantes redondos y 133/556 tenía guisantes arrugados. por lo tanto, ambos muestran la proporción normal de 3: 1 que Mendel había observado cuando estudió los rasgos de forma independiente. Entonces, ¿por qué 315/556 para redondo y amarillo? ¿Una proporción de .57? De donde vino eso? Mendel razonó que si 3/4 de las F2 tenían guisantes redondos y si 3/4 tenían guisantes amarillos, entonces si los rasgos se determinaban de forma independiente 3/4 x 3/4 = 9/16 (.5625) de la progenie deberían tener ambas y guisantes amarillos. De manera similar, 3/4 x 1/4 = 3/16 deben tener guisantes redondos y verdes, 1/4 x / 3/4 = 3/16 deben tener guisantes arrugados y amarillos y 1/4 x 1/4 = 1 / 16 debe tener guisantes arrugados y verdes. Esto también se puede ver contando los cuadrados en el cuadro de la canasta, que tendrá 16 cuadrados, ya que hay cuatro posibles combinaciones de alelos para cada gameto.
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- Qué miembro de un par de genes se incluye en un gameto se determina por azar (Ley de surtido independiente)
Este resultado implicaba que los diferentes genes estaban separados entre sí (no hay conexión entre ellos, el alelo redondo no estaba ligado al alelo arrugado en los padres F1, por ejemplo). Si bien, como veremos más adelante, esto no siempre es cierto, el concepto de genes como estructuras físicas que se dividieron independientemente unas de otras era importante y es cierto para la mayoría de los genes.
Desafortunadamente, los resultados de Mendel fueron ignorados durante más de treinta años. Quizás la razón más importante (aparte del uso pasado de moda de la matemática matemática y la probabilidad en un artículo de biología) fue que no se conocía ninguna estructura en la célula que se comportara de la manera extraña que Mendel predijo para sus genes. Cualesquiera que fueran los genes, tendrían que existir solo en pares y tendrían que separarse de alguna manera durante la formación de los gametos para producir un nuevo par cuando dos gametos se fusionan para producir un embrión. En los treinta años siguientes se descubrió una estructura en la célula que se comportaba exactamente como Mendel predijo para sus genes. Las estructuras se llamaron cromosomas. En la siguiente sección veremos cómo una forma especial de reproducción celular llamada meiosis separa los cromosomas tal como Mendel había predicho para sus alelos.
Una breve historia de las leyes de la herencia.
Gregor Mendel fue un monje y científico austriaco que vivió en el siglo XIX. Nació el 22 de julio de 1822 en Austria, ahora República Checa, y murió en 1884. Se convirtió en botánico, maestro y prelado agustino. Lo más importante es que Mendel fue la primera persona en sentar las bases matemáticas de la ciencia de la genética. Conocemos esta ciencia como mendelismo.
No es de extrañar que el mundo ahora lo recuerde como el fundador de la genética moderna por sus leyes de herencia. Lo crea o no, los basó en los resultados de sus experimentos con plantas de guisantes. Aunque Mendel publicó su trabajo, el mundo no lo reconoció por su importancia durante su vida. En otras palabras, solo cuando redescubrieron sus artículos a principios del siglo XX, descubrieron su brillantez.
Incluso los científicos se dieron cuenta de que sus hallazgos se aplicaban y explicaban muchos patrones de herencia observados. El resto es historia. Mendel y sus plantas de guisantes resultan muy interesantes para cualquiera que estudie biología o genética. Por ejemplo, cuadrados de Punnett. Pero los principios clave de la herencia mendeliana se descomponen en las tres leyes de herencia de Mendel.
3.1: Plantas de guisantes de Mendel - Biología
Resumen: Mendel escribe que sus experimentos han estado motivados por la observación de que, en muchos casos, los resultados de la hibridación han sido predecibles. Menciona a Joseph Gottlieb K & oumllreuter (1733-1806), Carl Friedrich von G & aumlrtner (1772-1850), Max Ernst Wichura (1817-1866) y otros, como ejemplos de botánicos que han investigado cuidadosamente los híbridos de varias especies. Sin embargo, señala que aún no se ha formulado ninguna ley que permita predecir la forma de los híbridos a partir de las formas de los padres. Esto no es sorprendente, dice, ya que los experimentos necesarios para llegar a tal ley o formulación son difíciles, tanto porque requieren una gran cantidad de tiempo para llevarlos a cabo, como porque deben diseñarse cuidadosamente para tener éxito. En conclusión, Mendel escribe que ahora informará sobre los resultados de los experimentos cuidadosamente diseñados que ha llevado a cabo durante los últimos ocho años.
- En 1865, el género del artículo científico, ya sea en botánica o en ciencias físicas, estaba bien establecido (véase, por ejemplo, Bazerman [1988]). Por lo tanto, en el artículo de Mendel no es sorprendente encontrar, en una breve introducción, una declaración sobre la motivación de los experimentos descritos en el artículo, un resumen del trabajo anterior y una afirmación de que el trabajo anterior falta en ciertos aspectos.
- "La hibridación en su significado científico fue tan poco considerada, y como mucho considerada simplemente como una prueba de la sexualidad de las plantas, que las muchas sugerencias importantes y datos reales que este observador diligente y exacto registró en varios tratados han encontrado poca aceptación en artículos de fisiología vegetal hasta el momento más reciente ". (citado en Roberts [1965] p. 78)
Resumen: Mendel describe los requisitos que deben cumplir las plantas experimentales para que los experimentos tengan éxito: 1) Deben poseer características que se puedan observar en cada generación: el color de la flor es un buen rasgo para estudiar solo si cada planta de cada generación tiene flores. 2) Las características deben permitir una medición precisa y "objetiva"; usar el término "largo" para describir el tallo de una planta es una buena medida solo si no hay desacuerdo sobre si un tallo en particular es largo o corto 3) El las plantas deben permitir la reproducción controlada, de modo que para cualquier híbrido dado uno pueda estar seguro del origen tanto del polen como del huevo que lo produjeron y 4) Las plantas deben tener una fertilidad constante, lo que significa que los híbridos deben ser todos tan fértiles como el formas parentales.
Mendel luego explica que ha seleccionado Pisum, un género de Leguminosae que cumple con todos los requisitos experimentales. Además, se pueden cruzar artificialmente de manera confiable. Mendel describe brevemente la técnica para hacer tal cruce, que implica eliminar los estambres portadores de polen y luego espolvorear el estigma con polen de otra flor.
Mendel informa que obtuvo una serie de variedades de Pisum y que todos produjeron formas constantes en una prueba de dos años.Como muchas plantas, las flores del guisante poseen órganos reproductores masculinos y femeninos, por lo tanto, si se dejan solas, se autofertilizarán. La ventaja específica con Pisum es que, durante esta autofertilización, la quilla de la flor recubre los órganos reproductores, por lo que no hay posibilidad de que el polen provenga de otras flores (salvo que la quilla esté dañada o malformada). Mendel escribe que seleccionó 22 de las 34 variedades de guisantes que obtuvo por primera vez, y que la mayoría de ellas parecían ser de la especie Pisum sativum (lo que llamamos guisantes de jardín).
Esta sección del artículo termina con una breve discusión sobre la cuestión de cómo distinguir especies de variedades en plantas, y Mendel concluye que la distinción parece en muchos casos arbitraria. Pero también escribe que la distinción no es importante para los propósitos de sus experimentos.
- La atención de Mendel a los detalles en esta sección es sorprendente, y su elección de qué explicar y qué dejar sin explicar, es característica de sus elecciones a lo largo del artículo. Nos dice, por ejemplo, el número exacto de variedades que obtuvo del semillero y exactamente cómo realizar una fertilización artificial. Al mismo tiempo, no explica por qué eligió solo 22 de las variedades con las que experimentar. Solo podemos asumir que estas fueron las semillas que "funcionaron".
Resumen: Mendel afirma que el objetivo de los experimentos es observar cómo se combinan los caracteres de las plantas parentales (reproductoras verdaderas), cuándo se cruzan artificialmente para producir híbridos y cómo estos caracteres se transmiten luego a la descendencia de esos híbridos. Quiere encontrar una ley que describa (y por lo tanto pueda usarse para predecir) las formas de esos descendientes. Mendel enumera más de una docena de caracteres (o rasgos) observables del guisante y luego describe los siete que seguirá en los experimentos. Cada uno de los personajes exhibe dos, y solo dos, formas, y cada forma se distingue fácilmente de la otra, por ejemplo, la distinción entre el tallo "largo" (6 o 7 pies de alto) y el tallo "corto" (aproximadamente un pie alto) no es sutil.
Los experimentos comienzan con plantas cruzadas de Mendel que exhiben una de las formas de cada carácter, mientras que las plantas exhiben la otra forma. Esto se lleva a cabo mediante fertilización artificial, lo que significa que el polen de una planta se aplica sobre el estigma (y finalmente se une a los huevos) de la otra. Para evaluar si sus resultados estaban sesgados por qué planta era la donante de polen (o de huevos), Mendel hizo "cruces recíprocos", utilizando las mismas variedades a veces como donantes de polen y otras como donantes de óvulos (denominadas aquí "portadoras de semillas").
Mendel informa que eligió solo las plantas más "vigorosas" para experimentos posteriores, y describe el uso y la importancia de los controles, que fueron experimentos que llevó a cabo en un invernadero. Concluye con una discusión sobre el riesgo mínimo de una falsa impregnación (es decir, una fertilización en la que no se conoce claramente al donante de polen) en Pisum.
- A los efectos de los experimentos descritos por Mendel, se puede considerar que la temporada de crecimiento de la planta de guisantes tiene tres etapas (combinadas en el dibujo de Thom & eacute [1886]). Primero, los guisantes (como semillas) se plantan en la primavera. Luego, a principios del verano, aparecen las plantas con flores, y todos los caracteres asociados con la planta y las flores se consideran de la misma generación que los guisantes que las produjeron. La fertilización se realiza en las flores. Finalmente, a principios del otoño, aparecen vainas donde estaban las flores de verano y dentro de las vainas hay guisantes. Las vainas son de la misma generación que los guisantes y las plantas que las dieron, los guisantes dentro de las vainas son de la siguiente generación: los guisantes que aparecen en el otoño son la descendencia de los guisantes plantados en la primavera.
Resumen: Mendel dice que experimentos previos con plantas con flores revelaron que, cuando se cruzan plantas con diferentes formas de carácter, los híbridos no parecen ser una mezcla equilibrada de las formas parentales. De hecho, a veces los híbridos exhiben una forma parental con exclusión de la otra y esto, dice, es lo que sucede con los híbridos de guisantes. Es decir, cuando la fertilización artificial se lleva a cabo en plantas parentales (reproductoras verdaderas) que difieren en la forma de un carácter particular (por ejemplo, el color de un guisante), la forma de ese carácter en la descendencia es la del padre polen o la del huevo. padre, pero no ambos y no una mezcla de los dos.
Para cada uno de los siete caracteres, Mendel identifica la forma parental que aparece en el híbrido (por ejemplo, guisantes redondos, tallos largos, vainas verdes) y llama a esa forma dominante. La forma parental que no aparece en los híbridos (por ejemplo, guisantes angulares, tallos cortos, vainas amarillas), la llama recesiva.
Mendel también señala que estos resultados no dependen de qué padre donó el polen y cuál el huevo, y cita a G & aumlrtner para apoyar la opinión de que, cuando se enfrenta a una forma híbrida, no es posible saber de qué padre tiene una forma de carácter en particular. venir.
Mendel concluye mencionando ciertas formas dominantes que, en los híbridos, no son idénticas a esa forma en los padres. También señala que algunos de los caracteres híbridos se pueden observar inmediatamente después del cruce artificial de los padres, esto es así porque los guisantes que crecen en las vainas, que crecieron a partir de la flor fertilizada con semillas, son la descendencia de esa flor.
- La idea de que la descendencia es simplemente una "mezcla" de sus padres era una opinión generalizada en la época de Mendel hoy, cuando alguien habla de ser "2/3 ruso", o tener algo de "sangre irlandesa", está usando metáforas que se derivan de , o solo son estrictamente compatibles con una teoría de la herencia combinada. Por lo tanto, es importante ver que Mendel cuestiona este punto de vista de inmediato, señalando que sus experimentos muestran que la combinación perfecta no es común y que el dominio completo de una forma no es infrecuente.
Resumen: Mendel informa aquí los resultados de haber dejado que los híbridos se fertilizaran y sus observaciones sobre las formas de su descendencia. Primero señala que la descendencia de los híbridos exhibe formas dominantes y recesivas, que estas parecen estar en una proporción de 3: 1, y que no aparecieron formas distintas de las 2 formas parentales en esta generación.
Mendel presenta datos de experimentos que involucran a cada uno de los siete caracteres y argumenta que la proporción de formas dominantes y recesivas es de aproximadamente 3: 1. Este es un promedio tomado de cientos de plantas y miles de guisantes, y señala que en vainas individuales o en plantas individuales, la proporción de dominante a recesivo puede estar lejos de 3: 1. Mendel insiste en que se necesita un gran número de plantas experimentales para evitar ser engañado por las "fluctuaciones", y también discute la necesidad de tener cuidado en la clasificación adecuada de cada guisante y en el diagnóstico de las plantas enfermas o dañadas.
El final de esta sección apunta a la conclusión de que la forma dominante de cada personaje puede ser de dos tipos diferentes: 1) una dominante parental de la que solo vendrá la descendencia dominante y 2) una dominante híbrida, que producirá formas tanto dominantes como recesivas. cuando se autofecunda. Desde el apariencia de las dos formas dominantes es la misma, sólo se puede descubrir si la dominante es parental o híbrida mirando a su progenie o descendencia.
- Recordando sus comentarios en la sección anterior, Mendel enfatiza que incluso en la generación nacida de los híbridos, no aparecen formas mixtas o transicionales.
Resumen: Mendel deja que la primera generación de los híbridos se autofecunda y observa que su descendencia pertenece a la segundo generación de los híbridos. Mendel comienza informando que las formas recesivas se criaron verdaderas, es decir, las plantas que exhibieron formas recesivas de personajes particulares produjeron todas y solo formas recesivas de esos personajes en la próxima generación. Por ejemplo, Mendel descubrió que las plantas bajas en la primera generación producían solo plantas bajas en la segunda, y los guisantes verdes de la primera generación producían solo guisantes verdes en la segunda.
Mendel luego informa que 2/3 de los dominantes de la primera generación produjeron formas dominantes y recesivas, mientras que 1/3 produjo solo formas dominantes. Concluye que 2/3 de los dominantes de la primera generación deben ser como los dominantes híbridos observados en generaciones anteriores, mientras que 1/3 debe ser como el dominante parental (o de reproducción verdadera). Presenta datos de experimentos relacionados con cada uno de los siete personajes y argumenta que la proporción promedio se aproxima a 2: 1 (es decir, 2/3: 1/3).
Al juntar los resultados de esta sección y la anterior, Mendel concluye que la proporción 3: 1 de formas dominantes a recesivas observadas en la primera generación de los híbridos, ahora se puede representar como una proporción de Tres tipos de formas: híbrido dominante, parental dominante y recesivo. Escribe que la proporción de estos es 2: 1: 1, respectivamente.
Mendel concluye que estas proporciones muestran que, para un carácter dado en una planta híbrida (autofertilizante): 1) los híbridos forman semillas que tienen una u otra forma de ese carácter 2) la mitad de los híbridos producen descendencia híbrida 3) la mitad de los híbridos producen descendientes constantes (es decir, reproductores verdaderos o parentales) y 4) la mitad de los híbridos que producen descendientes constantes producen formas dominantes y la mitad produce formas recesivas.
- Mendel distingue en esta sección entre la proporción de formas dominantes y recesivas y la proporción de formas parentales dominantes, híbridas (dominantes) y recesivas. El primero se refiere a la forma en que aparecen las plantas y los guisantes, mientras que el segundo se refiere a los tipos de descendencia que producirán. Hoy llamaríamos al primero un fenotípico relación, y el último un genotípico proporción.
Resumen: Mendel dice que las generaciones posteriores de los híbridos exhiben los mismos patrones de herencia que se encontraron en las dos primeras generaciones. Es decir: los padres dominantes se reproducen verdaderos, produciendo solo padres dominantes recesivos también se reproducen verdaderos y los híbridos producen padres dominantes, híbridos dominantes y recesivos en una proporción de 1: 2: 1.
Mendel comenta que otros botánicos han notado que los híbridos están "inclinados" a volver a formas parentales. Explica que esto se sigue simplemente del modelo que ha estado describiendo, a saber, que, con el tiempo, se producen muchas más formas constantes (o parentales) que formas híbridas. Mendel presenta un modelo matemático para mostrar cómo llega a ser esto.
Representando la descendencia de los híbridos con la serie. A + 2Aa + a (para representar la producción de dominantes parentales, dominantes híbridos y recesivos en una proporción de 1: 2: 1), Mendel construye una tabla que muestra cómo evolucionará la distribución de diferentes formas. La notación refleja la opinión de Mendel de que, para un carácter dado, los híbridos (Aa) producen semillas para ambas formas de ese carácter.
Para los propósitos de la demostración, Mendel hace varias suposiciones simplificadoras, incluida la suposición de que cada planta produce solo 4 semillas y, por lo tanto, solo 4 plantas en la próxima generación. Por ejemplo, si comenzáramos con 1 parental dominante, 2 híbridos y 1 recesivo en la "1" generación: 1) el parental dominante produciría 4 plantas en la siguiente generación y todas serían parentales dominantes 2) el recesivo produciría 4 plantas y todas serían recesivas y 3) cada híbrido produciría 4 plantas, 2 de las cuales serían híbridas, 1 de las cuales sería parental dominante y 1 de las cuales sería recesiva. Así, en la generación "2" tendremos 6 padres dominantes, 4 híbridos y 6 recesivos. En su tabla, Mendel realiza este tipo de cálculo durante varias generaciones y presenta una fórmula para el número de formas en el enésimo generación también.
- Hay una transición en esta sección del artículo, de una presentación casi ingenua de resultados experimentales a un enfoque notablemente teórico. Mendel adopta una notación que refleja su visión de los tipos y proporciones de semillas producidas por formas parentales e híbridas. Luego usa esta notación en un modelo matemático que genera predicciones sobre la distribución de esas formas en las generaciones futuras. En secciones posteriores del artículo, cuando se observe que los resultados experimentales coinciden con las predicciones de este modelo, Mendel argumentará que, por lo tanto, los supuestos del modelo deben ser correctos.
Con respecto al papel de las matemáticas en la biología, un papel iniciado por Mendel y otros, el biólogo Jean-Pierre Changeux ha dicho:
- "Las matemáticas juegan un papel predictivo definido para el biólogo, pero limitado. No nos da directo acceso a la estructura. . Mendel demostró que la transmisión hereditaria del color en las flores de los guisantes sigue un comportamiento expresado por una ecuación matemática extremadamente simple. Estas leyes permiten inferir la existencia de determinantes estables, transmisibles por herencia, pero ciertamente no predijeron que los cromosomas, y mucho menos el ADN, sean los soportes materiales de la herencia "(Changeux y Connes [1995], p. 60). .
Resumen: Los experimentos que Mendel presenta antes de esta sección registran y analizan el comportamiento de las formas de los personajes individuales. En esta sección, Mendel dice que verá si la ley que encontró que rige la transmisión de caracteres individuales "se aplica" cuando se observa más de un carácter durante el cruce y durante varias generaciones. Continúa usando la notación introducida en la sección anterior para un carácter dado, usa una sola letra mayúscula para representar el dominante paterno, una sola letra minúscula para representar el recesivo y la combinación de mayúsculas y minúsculas para representar el híbrido.
El primer experimento consiste en un cruce entre plantas cultivadas a partir de guisantes redondos y amarillos, y aquellas cultivadas a partir de guisantes arrugados y verdes. Mendel dice que usó una gran cantidad de plantas para el cruce, y que los guisantes (híbridos) resultantes de este cruce eran todos redondos y amarillos, es decir, los híbridos exhibían la forma dominante de cada uno de los dos caracteres.
Luego, Mendel deja que estos híbridos se autofecundan y observa las formas de los guisantes en la primera generación de los híbridos. Encuentra que resultan cuatro tipos diferentes de guisantes, siendo el mayor número de forma redonda y amarilla (es decir, doble dominante), y el número más pequeño es arrugado y verde (es decir, doble recesivo). Para averiguar cuál es la distribución de las formas parentales dominantes, híbridas y recesivas en esta generación, deja que las plantas cultivadas a partir de estos guisantes se autofecundan y observa las formas en la siguiente generación. Él encuentra:
- Las plantas de los guisantes verdes y arrugados producen solo guisantes verdes y arrugados, es decir, se reproducen
- Algunas de las plantas que crecen a partir de los guisantes verdes redondos producen guisantes verdes redondos y verdes arrugados, mientras que otras producen solo guisantes verdes redondos.
- Algunas de las plantas que crecen a partir de los guisantes amarillos arrugados producen guisantes arrugados tanto amarillos como verdes, mientras que otras producen solo guisantes arrugados amarillos.
- Algunas de las plantas que se cultivan a partir de los guisantes redondos y amarillos producen solo guisantes redondos y amarillos, otras producen guisantes redondos amarillos y verdes, otras producen guisantes redondos amarillos y amarillos arrugados, y otras producen guisantes redondos amarillos y verdes y arvejas amarillas y verdes arrugadas .
Mendel divide estos descendientes, la segunda generación de los híbridos, en nueve categorías diferentes, cada una con una representación simbólica diferente (porque Mendel está estudiando dos características de los guisantes, cada una de las cuales puede representarse como formas parentales dominantes, híbridas o recesivas, son 3 ^ 2 o 9 representaciones posibles). Luego, Mendel reduce los nueve grupos a tres:
- Aquellos descendientes que tienen formas reproductivas verdaderas parentales de ambos caracteres: AB, Ab, aB y ab. Cada uno, dice, está representado unas 33 veces y todos se reproducirán en las generaciones siguientes.
- Aquellos descendientes que tienen una forma parental y una forma híbrida: ABb, aBb, AaB y Aab. Cada uno aparece aproximadamente 65 veces, dice, y solo variarán en la forma híbrida en las generaciones posteriores.
- Aquellos descendientes que son doble híbridos, AaBb, de los cuales aparecen 138.
Mendel señala que la proporción entre estos tres grupos de descendientes (33: 65: 138) parece cercana a 1: 2: 4, y esto, dice, es la distribución de dominantes parentales, híbridos y recesivos en la primera generación de la híbridos. Así, Mendel representa la primera generación de los híbridos, en el cruce de dos caracteres, por la serie: AB + Ab + aB + ab + 2ABb + 2aBb + 2AaB + 2Aab + 4AaBb. Señala que esta expresión es solo la combinación (es decir, el producto) de las dos expresiones de un solo carácter para la primera generación de los híbridos: A + 2Aa + a y B + 2Bb + b.
Mendel continúa informando los resultados de un experimento que involucra a tres caracteres (el tercero es el color de la cubierta de la semilla). Como en el experimento anterior, encuentra que la serie de combinación que representa la primera generación de los híbridos es solo el producto de las expresiones de un solo carácter: A + 2Aa + a, B + 2Bb + b, y C + 2Cc + c. Mendel concluye de estos resultados que, en un cruce de múltiples caracteres, el comportamiento de cada personaje es independiente de los demás. En otras palabras, la "ley" que se aplicaba a "cada par de caracteres diferenciadores" sigue aplicándose cuando se estudian varios caracteres a la vez.
La independencia de diferentes caracteres da lugar a varios cálculos del número de formas posibles en cruces de múltiples caracteres. Si uno se preocupa solo por las formas constantes o parentales (es decir, dominantes y recesivas) de cada personaje, entonces en una cruz que involucre norte personajes, en los que ambas formas de cada personaje están representadas en la generación parental, habrá 2 ^ n formas posibles producidas en la primera generación a partir de los híbridos. Si estamos interesados en tres formas por carácter (parental dominante, híbrido y recesivo), habrá 3 ^ n formas en esa generación, por lo tanto, 3 ^ n también será el número de términos en la serie de combinación para ese cruce. Mendel señala que todas las formas predichas por estos cálculos aparecieron en sus experimentos de múltiples caracteres.
Después de un párrafo sobre la investigación del carácter del tiempo de floración en los híbridos, Mendel repite la conclusión de que los personajes se comportan de forma independiente en cruces de múltiples caracteres. La sección termina con la fuerte afirmación de Mendel de que el comportamiento predecible de los personajes que ha observado en estos experimentos debe ser similar al comportamiento de todos los personajes de la planta.
- El uso eufórico que hace Mendel de los números en esta sección puede ser un poco abrumador, pero sus resultados básicos son los mismos que en las secciones anteriores: la proporción 1: 2: 1, que describe la descendencia de los híbridos, es la "ley" que permite predecir la forma de la descendencia a partir de la forma de los padres. Esto es así, muestra esta sección, sin importar cuántos caracteres se observen.
Resumen: Mendel comienza presentando las conclusiones a las que ha llegado con respecto a los tipos y proporciones de polen y óvulos producidos por plantas tanto híbridas como constantes (es decir, parentales). Dado que las formas constantes se reproducen verdaderas, escribe Mendel, deben producir solo un tipo de polen y huevo (es decir, el que es capaz de producir la descendencia constante). Dado que los híbridos producen descendencia constante e híbrida, deben producir más que un tipo de polen y huevo pero, dado que las formas constantes que producen son indistinguibles de las formas constantes producidas por los padres, los híbridos deben producir los mismos tipos de polen y huevos que los padres, pero en alguna combinación. Mendel dice que estas conclusiones son suficientes para explicar los patrones de herencia que ha observado, siempre que se suponga también que los híbridos producen los diferentes tipos de polen y huevos en cantidades aproximadamente iguales.
Luego, Mendel describe un experimento diseñado para probar estas conclusiones (que son los fundamentos de su teoría sobre las células reproductoras de los híbridos). Comienza con guisantes parentales, redondos y amarillos, y guisantes verdes y arrugados. Los planta, permitiendo que algunos se autofertilicen mientras realizan fertilización artificial en otros. En consecuencia, tiene, en la próxima generación, tanto híbridos como formas parentales. Realiza una serie de cruces y observa si el patrón de formas que aparece en la descendencia es consistente con su teoría de la producción de polen y huevos.
En el primer experimento, Mendel realiza los siguientes cruces:
- 1. El polen de plantas que crecen a partir de guisantes redondos y amarillos parentales se une con los huevos de los híbridos (que son plantas que se cultivan a partir de guisantes que también aparecen amarillos y redondos). Bajo las suposiciones de Mendel, los padres producen sólo un tipo de polen, y los híbridos producen cuatro tipos de huevos: los que llevan la forma redonda amarilla, los que llevan la forma amarilla arrugada, los que llevan la forma redonda verde y los que llevan la forma redonda amarilla. la forma verde arrugada. También de acuerdo con las suposiciones de Mendel, los híbridos producirán este tipo de huevos en cantidades aproximadamente iguales.
Mendel continúa describiendo un experimento similar, en el que plantas con flores rojo violeta de tallo largo se cruzan con plantas con flores blancas de tallo corto, y la idea es nuevamente observar si los resultados son consistentes con la visión de Mendel de cómo las plantas parentales e híbridas producen polen y huevos.
Antes de dar los resultados de cualquiera de los experimentos, Mendel señala que no se debe esperar una concordancia perfecta entre las proporciones predichas y las reales. Aún así, en la descendencia encuentra que las proporciones reales están bastante cerca de las predichas (por ejemplo, 20: 23: 25: 22 como una instancia de la proporción predicha 1: 1: 1: 1), y los experimentos, dice, con éxito confirman sus suposiciones iniciales sobre la producción de polen y huevos. Específicamente, confirman la opinión de que si una planta es híbrida para un carácter diferenciador dado, debe producir polen y huevos para ambas formas de ese carácter, y en igual proporción.
Mendel profundiza en el significado de estos supuestos, observando el modelo de la primera generación de los híbridos, la descendencia representada por la serie: A+2Automóvil club británico+a. Señala que en esta expresión, hay cuatro individuos distribuidos en tres clases diferentes (1 parental dominante, 2 híbridos y 1 recesivo). Los cuatro individuos son producidos, escribe, por solo dos tipos de células reproductoras, A y a, que son producidos en igual proporción por el híbrido.
Usando este modelo, Mendel muestra cómo las células de polen del híbrido (A y a), cuando se unen aleatoriamente con los óvulos del híbrido (A y a), producen formas parentales e híbridas en una proporción de 1: 2: 1. Él enfatiza que esto muestra cómo los híbridos llegan a producir no solo formas constantes sino también híbridos y, por lo tanto, el proceso de autofecundación en el híbrido puede considerarse una "hibridación repetida" además de una generación de formas parentales.
Finalmente, Mendel utiliza este modelo para predecir las formas que aparecen en la primera generación a partir de los híbridos cuando se considera más de un carácter. Deriva la serie de dos caracteres a la que llegó en la octava sección del artículo, y escribe que la serie de tres caracteres de esa sección también se puede derivar.
Mendel concluye afirmando que la ley que rige la producción de híbridos, que identificó en las primeras secciones del artículo, se explica por esta teoría de la producción de polen y huevos. Específicamente, las proporciones y patrones que observa en cruces de uno y varios caracteres se derivan directamente del principio de que si una planta es híbrida para un carácter dado, producirá polen y huevos para ambas formas de ese carácter, y en igual proporción.
- La teoría de Mendel de cómo se producen las células reproductoras en híbridos se denomina a menudo "ley de segregación aleatoria". Afirma que un híbrido produce células reproductoras "dominantes" y "recesivas", en igual proporción. La segunda "ley" atribuida a Mendel, la del "surtido independiente", también es evidente en esta sección del artículo, en la discusión de la producción de polen y huevos en plantas híbridas para más de un carácter. Aquí, la ley implica que la distribución de formas "dominantes" y "recesivas" de un carácter, en las células reproductoras, es independiente de la distribución de formas de los otros caracteres.
Resumen: En esta sección, Mendel analiza varios experimentos destinados a determinar si las leyes y explicaciones que ha encontrado para el desarrollo de formas de carácter Pisum son válidas para otro tipo de plantas.
Primero describe un experimento en el que observó tres caracteres (color de la vaina, forma de la vaina y longitud del tallo), cada uno con dos formas, en un cruce entre dos variedades de plantas de frijol (Phaseolus). Él informa que las proporciones que encontró fueron las mismas que con los guisantes, y además que el número de formas constantes que aparecieron en la primera generación de los híbridos fue consistente con el modelo desarrollado para Pisum 2 ^ 3 u 8 formas constantes aparecieron en la primera generación de los híbridos.
Mendel luego describe un experimento que involucra un cruce entre una variedad de planta de frijol de la primera investigación y una variedad Phaseolus multiflorus. Él informa que si bien algunos personajes se comportaron como en Pisum, el carácter del color de la flor no lo hizo. Además, se redujo la fertilidad de los híbridos de este cruce. Mendel escribe que continuó este experimento durante varias generaciones, a pesar de los problemas de fertilidad, y concluye que si bien los caracteres de la planta y las vainas se ajustan a la Pisum hallazgos, los "personajes de color" aparentemente no lo hacen.
Pero Mendel especula que los patrones de color que observa podrían explicarse considerando el color de la flor en Phaseolus multiflorus ser el producto no de un solo carácter, sino de una combinación de varios caracteres. Luego presenta un modelo que muestra cómo un cruce entre una planta con color de flor representado por formas parentales dominantes de dos Pisum-como personajesA (1) y A (2)), y una planta con color de flor representada por un solo carácter (en su forma recesiva), a, puede dar lugar a nueve formas diferentes en la primera generación de los híbridos. La demostración está destinada a mostrar cómo una combinación de varios personajes que se comportan como en Pisum podría producir una gama de formas y proporciones, como la observada en el Phaseolus resultados de color de flores. Mendel señala que tal demostración se basa en una hipótesis que requiere un mayor apoyo experimental.
Mendel luego aborda el argumento de que la estabilidad que caracteriza el comportamiento de las plantas (y específicamente la coloración de las plantas ornamentales) en la naturaleza se pierde cuando se cultivan estas plantas. Escribe que nadie duda seriamente de que las leyes que se aplican a las plantas cultivadas en la naturaleza también deben aplicarse a las plantas cultivadas. Mendel está de acuerdo en que el cultivo favorece el desarrollo de nuevas especies, pero escribe que esto no Significa que la capacidad inherente a la planta se altera de alguna manera, más bien, el jardinero (y / o el jardín) simplemente aprovecha al máximo la variabilidad de las plantas.
Mendel escribe que las incertidumbres asociadas con la gran variabilidad de las plantas cultivadas bien podrían deberse a que muchas de estas plantas son en realidad híbridas, es decir, plantas que han sido producidas por fertilizaciones accidentales entre diferentes plantas en el jardín. La evidencia de esto la proporciona el hallazgo de que las plantas ornamentales, cuando se autofecundan bajo condiciones cuidadosamente controladas, a veces dan lugar a una variedad de formas. Por lo tanto, las plantas que podemos identificar o tratar como especies o variedades separadas, de hecho, solo pueden ser diferentes formas híbridas de un número menor de especies y variedades.
Mendel concluye que quien estudie el comportamiento de las plantas ornamentales durante generaciones estará convencido de que su comportamiento es predecible y sigue las leyes del desarrollo (presumiblemente similares a las encontradas para Pisum). Señala que tales leyes pueden descubrirse si se considera el color de la flor como el producto o la combinación de varios caracteres independientes del color.
- Aunque el título de esta sección lleva al lector a esperar una presentación de los resultados experimentales, el enfoque de Mendel es bastante diferente aquí que en las secciones "experimentales" anteriores. Prácticamente no presenta datos y sus descripciones de los experimentos contienen una notable falta de detalles. Quizás sea comprensible que esta sección haya desconcertado a algunos lectores y que otros la hayan considerado irrelevante para la contribución de Mendel a la genética moderna (por ejemplo, Peters [1959]).
- En experimentos con otras especies, algunos personajes se comportan claramente como los de Pisum.
- Si algunos rasgos se consideran productos de varios (en lugar de uno solo) Pisum-como personajes, entonces es posible una amplia gama de formas. De hecho, si el número de caracteres se selecciona correctamente, es posible casi cualquier rango de formas.
- La gran variabilidad, como se ve en algunas plantas ornamentales, no es una expresión de anarquía, sino más bien de la complejidad del carácter.
Resumen: Mendel comienza su sección final con un resumen general de los resultados reportados por K & oumllreuter, en Vorlaufige Nachricht von einigen das Geschlecht der Pflanzen betreffenden Versuchen und Beobachtungen (1761-1766), y G & aumlrtner, en el libro mencionado por Mendel en la Introducción, Versuche und Beobachtungen & uumlber die Bastarderzeungung im Pflanzenreich, sobre la forma y el comportamiento de los híbridos. Aunque los resultados de estos estudios varían, Mendel escribe que el desarrollo de híbridos concuerda con el comportamiento encontrado en Pisum, excepto en los casos que él llama "excepcionales".
Para futuros estudios de híbridos, Mendel explica los resultados experimentales que deberían seguir si la "ley válida para Pisum"se asume, y destaca la gran cantidad de plantas que deben cultivarse para que estos resultados se observen claramente. Debido a que un híbrido producido a partir de padres que difieren en varios caracteres producirá en sí mismo muchas formas diferentes, y porque los híbridos pueden confundirse fácilmente con formas parentales, si sólo se observa su apariencia, se debe cultivar un gran número de plantas en cada generación para poder discernir proporciones precisas y evaluaciones precisas de la "naturaleza interna" de las plantas.
Mendel luego considera el caso de las formas híbridas que se reproducen como verdaderas (es decir, que se comportan como formas parentales o constantes, produciendo solo un tipo de descendencia). Mendel no observó tales híbridos en Pisum, pero no discute su existencia ni su importancia para comprender el desarrollo de nuevas especies. Mendel escribe que dado que los híbridos en Pisum se demostró que hacen diferente tipos de células reproductivas, y que esto es lo que debe suceder en todos los híbridos que se comportan como Pisum, los "híbridos constantes" deben producirse de tal manera que puedan producir células reproductoras de un solo tipo. Esto, dice, debe deberse a una fusión de polen y huevo en una sola célula compuesta, que luego se comporta como las asociadas con formas parentales en Pisum. Mendel caracteriza la diferencia entre este tipo de fusión y lo que debe continuar en la producción de Pisum híbridos, como diferencia entre una unión "permanente" y "temporal" de polen y huevo en las células del híbrido.
Mendel escribe luego que se necesitan más experimentos para determinar si su Pisum La ley es válida y generalmente aplicable a plantas de todo tipo. Pero implica que si la ley es válida, debe asumirse que es de aplicación general, ya que "la unidad en el plan de desarrollo de la vida orgánica está fuera de toda duda".
Mendel concluye esta sección con una larga discusión de las investigaciones, llevadas a cabo principalmente por G & aumlrtner, sobre la transformación de especies mediante hibridación, es decir, mediante la fertilización cruzada y el cultivo, durante varias generaciones, para transformar una especie de planta en otra. Mendel escribe que, si se supone que los híbridos se producen de acuerdo con las leyes encontradas para Pisum, la transformación se explica simplemente: si uno ve dos especies simplemente como formas constantes parentales diferentes, entonces las fertilizaciones artificiales controladas durante muchos años podrían efectuar la transformación. Presenta una serie de combinaciones que muestra la distribución de formas constantes e híbridas que resultarían de una fertilización tan hipotética. Mendel luego describe un experimento que llevó a cabo en dos especies de Pisum, que demostró que si bien la transformación es ciertamente posible, puede depender prácticamente de qué especie se transforme en qué.
G & aumlrtner argumentó que estas transformaciones (artificiales) demostraron que las especies deben tener límites fijados naturalmente más allá de los cuales no pueden cambiar. De lo contrario, continuó su argumento, la estabilidad de las especies de plantas a lo largo del tiempo no podría explicarse. Mendel concluye la sección señalando que, se acepte o no el argumento de G & Aumlrtner, sus investigaciones confirman las opiniones expresadas al principio de esta sección, con respecto a las formas en que los híbridos de plantas cultivadas pueden variar.
- El uso que Mendel hace del término especie en esta sección muestra la poca importancia que atribuyó a tener una definición precisa de ese término. Recordando sus comentarios en la segunda sección del documento, donde señaló que el límite entre especies y variedades era difícil de determinar y se trazó arbitrariamente en muchos casos, es claro que para los propósitos de sus investigaciones de híbridos no consideró el límite entre especies y variedades. distinción uno de gran importancia. Cuando usa el término en esta sección, lo hace simplemente para señalar que las formas que los botánicos consideraban significativamente diferentes a menudo eran consideradas miembros de diferentes especies. Dado que las diferentes especies discutidas eran capaces de producir descendencia fértil cuando se cruzaban, hoy las consideraríamos diferentes. variedades de una sola especie.
Guisantes de Mendel
A mediados de la década de 1800, un monje austríaco llamado Gregor Mendel decidió que debería intentar comprender cómo se controlan los rasgos heredados. Necesitaba un organismo modelo con el que pudiera trabajar en su centro de investigación, un pequeño jardín en el monasterio y un plan de investigación. Su plan fue diseñado para probar una hipótesis sobre la herencia de la variación de rasgos.
Dado que Mendel y sus monjes podían obtener diferentes variedades de guisantes que diferían en rasgos fáciles de observar como el color de la flor, el color de la semilla y la forma de la semilla, y podía cultivar estos guisantes en su jardín, eligió los guisantes como organismo modelo para llevar a cabo su herencia. estudio de control. Es fácil trabajar con un modelo y, a menudo, lo que se aprende del modelo se puede aplicar a otros organismos.
La hipótesis:
Si bien muchos biólogos estaban interesados en la herencia de rasgos, en el momento en que Mendel llevó a cabo sus experimentos, ninguno de los biólogos había publicado pruebas de que la herencia pudiera predecirse. Mendel hizo esta audaz declaración. Su hipótesis era que podía observar regularidades "matemáticas" en la apariencia de un rasgo que se transmitía de padres a hijos. ¡Mendel tenía la idea de que las regularidades matemáticas podían observarse y usarse para explicar la biología de la herencia!
El plan experimental de Mendel fue diseñado para probar la hipótesis. Identificó verdaderas líneas de reproducción de guisantes permitiéndoles autopolinizarse (a lo que nos referiremos como "autofecundación") y examinando su descendencia. Las plantas de guisantes tienen flores que contienen partes reproductoras masculinas y femeninas si una flor de guisante no se perturba, los gametos masculinos y femeninos de la misma flor se combinarán para producir semillas, la próxima generación. Si el guisante siempre tenía descendencia como él mismo, Mendel tenía su verdadera línea de reproducción. Luego hizo cruces planificados entre líneas que diferían en un solo rasgo (cruces monohíbridos). El cruce monohíbrido controlado fue el primer paso en su experimento que le permitió buscar regularidades matemáticas en los datos durante tres generaciones. La Tabla 1 a continuación muestra los datos de una serie de estos experimentos cruzados monohíbridos.
El analisis:
Al resumir sus datos en una sola tabla, Mendel podría buscar esas regularidades matemáticas hipotéticas. Una regularidad es una observación repetida.
La mesa de Mendel demuestra que se tomaba en serio las matemáticas. Generó una gran cantidad de descendientes que le permitieron observar proporciones matemáticas. A partir de su tabla de datos, podemos ver que aparecen patrones matemáticos con cada cruce monohíbrido que hizo.
F1: Todas las plantas tenían el mismo fenotipo que uno de los padres.
F2: Ambos fenotipos están presentes, el fenotipo que no se expresó en la F1 vuelve a aparecer en la F2, pero siempre es el que se produce con menor frecuencia. La proporción promedio es de aproximadamente 3: 1 para los dos fenotipos.
Lo que sorprendió a Mendel fue que todos los personajes de su estudio exhibían el mismo tipo de patrón matemático. Esto sugirió que los mismos procesos fundamentales dentro de las células reproductoras de la planta estaban funcionando controlando la herencia de cada rasgo.
Ahora Mendel tenía la tarea de proporcionar una descripción del proceso biológico fundamental que controla cada uno de estos rasgos. Necesitaba proponer ideas que nadie había propuesto todavía para explicar la biología.
Los rasgos expresados en la planta de guisantes estaban controlados por algún tipo de partícula. Estas partículas hereditarias son estables y se transmiten intactas de padres a hijos a través de las células sexuales. (NOTA: Las células sexuales o los gametos no eran una idea nueva, Mendel sabía que los biólogos sabían que las plantas y animales que se reproducen sexualmente necesitan para producir gametos). Ahora llamamos genes a estos factores particulados y usaremos ese término en el resto de esta lectura.
Los genes son estables y los genes pueden tener versiones alternativas (alelos).
Los genes están en pares en las células somáticas y estos genes emparejados se separan durante la formación de gametos. Cada gameto tendrá un gen del par de genes.La segregación de los genes emparejados de las células somáticas del padre en gametos es aleatoria. Debido a que la segregación es aleatoria, un padre que tiene dos alelos diferentes para un par de genes producirá dos tipos de gametos y producirá estos gametos en frecuencias iguales.
A partir de las ideas de Mendel, podemos ver que en una situación en la que hubiera una versión normal de un gen (podemos llamarlo gen R) y una versión alternativa (r), la planta podría producir gametos con solo el gen R o simplemente el gen r.
Las flores de las plantas están diseñadas para permitir que los gametos masculinos (polen) se combinen al azar con los gametos femeninos (huevo). Cuando los gametos se juntan al azar, llevan los genes que llevan al mismo cigoto. Esto significa que las plantas pueden tener el genotipo RR, Rr o rr en familias que tienen los alelos R y r.
Mendel propuso que los genes que controlan un rasgo no solo se emparejan en las células somáticas, sino que también interactúan para controlar los rasgos de las plantas. Para los rasgos de su experimento, propuso que un alelo interactuaba con el otro de manera dominante. Eso significa que una planta que es del genotipo RR tendría el mismo fenotipo que una planta Rr. El alelo R es dominante sobre el alelo r.
Las ideas y los datos hacen avanzar la ciencia
Esas fueron las nuevas ideas de Mendel que usó para dar sentido a los datos y observaciones de sus experimentos. Pensemos como Mendel y apliquemos esas ideas.
Todas las F1 eran iguales
Las nuevas ideas de Mendel podrían explicar esta observación. Dado que sus padres eran verdaderos progenitores, él siempre estaba haciendo un cruce entre padres homocigotos. Homo significa lo mismo, por lo que los padres tenían dos copias de la misma versión del gen.
RR X rr ⇒Rr
Dado que R es dominante ar, entonces la descendencia Rr (llamada F1) se ve igual (tiene la misma fenotipo) como padre RR. Por lo tanto, solo se observa un fenotipo en la F1. Pero la F1 genotipo es diferente de cualquiera de los padres. Está heterocigoto (dos alelos diferentes).
Figura 5. Mendel usó letras para representar los genes (los llamó factores particulados) que propuso se encontraban en pares en las células de las plantas de guisantes. Estos podrían variar en forma (alelos) y segregarse cuando se formaron las células sexuales (gametos) cuando las plantas se prepararon para reproducirse sexualmente. (Crédito de la imagen: A. Kohmetscher)
Los F2: ambos rasgos aparecen en una proporción de aproximadamente 3: 1
Mendel podría explicar la reaparición del rasgo recesivo y la proporción combinando la idea de genes con la idea de segregación aleatoria. Mendel usó álgebra simple para explicar este resultado.
Primero, escribió una expresión matemática para explicar los gametos formados en la parte masculina de la flor F1 o en la parte femenina.
(1/2 R + 1/2 r) = todos los gametos hechos
A continuación, razonó que si el polen se unía al azar con el huevo para combinar los genes en los gametos, entonces el álgebra podría usarse para predecir el resultado multiplicando las expresiones de los gametos.
(1/2 R + 1/2 r) X (1/2 R + 1/2 r) = toda la descendencia F2 hecha
Si hacemos la multiplicación anterior obtenemos ...
(1/4 RR + 1/4 Rr + 1/4 Rr + 1/4 rr) = (1/4 RR + 1/2 Rr + 1/4 rr) = fracciones predichas de genotipos F2
Si esta matemática está causando que su cerebro pierda el enfoque, es posible que esté experimentando lo que experimentaron los contemporáneos de Mendel cuando leyeron su trabajo de investigación publicado. Si bien muchos biólogos estaban motivados para comprender cómo se controlaba y heredaba la variación entre animales y plantas, los biólogos tardaron 30 años en reconocer que las nuevas ideas de Mendel para explicar la herencia de rasgos en los guisantes podrían aplicarse a la herencia de rasgos en otros organismos vivos.
Una posible explicación para este retraso de 30 años en la apreciación es que era difícil para los biólogos entender cómo las matemáticas podían explicar la biología. Un biólogo que sí entendió lo que describía Mendel fue Punnett. Punnett decidió convertir el álgebra de Mendel en una representación más gráfica del proceso de segregación de gametos y unión aleatoria.
Mendel & ndashFather of Genetics | Biología
En este artículo discutiremos sobre: - 1. Historia de vida de Mendel 2. Redescubrimiento de Mendel & # 8217s Trabajo 3. Técnica de hibridación artificial 4. Cruce monohíbrido 5. Resumen 6. Cruce trihíbrido 7. Base física de la herencia 8. Ploidía.
- Historia de vida de Mendel
- Redescubrimiento de Mendel & # 8217s Work
- Mendel & # 8217s Técnica de hibridación artificial
- Experimentos Mendel & # 8217s — Cruce monohíbrido
- Resumen de los principios mendelianos
- Mendel & # 8217s Experimentos & # 8211 Trihybrid Cross
- Base física de la herencia según Mendel
- Ploidía
Gregor Mendel es considerado el & # 8216padre de la genética & # 8217. Sus experimentos con guisantes de jardín (Pisum sativum) fueron elegantes y las inferencias junto con sus interpretaciones constituyen la base de la genética moderna.
El conocimiento y las investigaciones actuales sobre la herencia se basan directamente en una serie de principios y leyes defendidos por Mendel. Desde Mendel, muchos científicos han agregado y ampliado estos principios, pero fue él quien expuso de manera clara una explicación lógica sobre las formas en que los factores hereditarios (genes) se comportan durante un cruce.
Johann Mendel nació en 1822 de ascendencia alemana en Heinzendorf, un pueblo de Silesia. A la edad de veintitrés años, se unió a Augustanian Monas & shytery de Brunn, Austria (ahora Brunn, Cze & shychoslovakia) donde pasó el resto y más tímido de su vida (1884). Después de su entrada en el monasterio, eligió el nombre & # 8216Gregor & # 8217 y desde entonces fue conocido como Gregor Johann Mendel.
Mendel realizó sus experimentos de hibridación en el jardín detrás del monasterio. Tenía una mentalidad científica y, con investigaciones minuciosas y metódicas, acumuló una enorme cantidad de datos que forman la base misma de todos los estudios sobre la herencia.
El artículo clásico de Mendel fue escrito en 1865 y publicado al año siguiente en una oscura revista, & # 8220Transactions of the Natural History Society & # 8221 de Brunn. Aquí la investigación de Mendel permaneció enterrada hasta 1900, cuando la gran contribución de Mendel fue destacada por tres botánicos de diferentes nacionalidades.
2. Redescubrimiento del trabajo de Mendel & # 8217s:
Los hombres que sacaron a la luz la obra de Mendel fueron De Vries de Holanda, Tschermark de Austria y Correns de Alemania. Su redescubrimiento de la contribución de Mendel & # 8217s se publicó por separado con solo unos meses de diferencia y fue seguido por volúmenes de artículos que extendían la aplicación de los principios mendelianos tanto a animales como a plantas.
3. Técnica de Hibridación Artificial Mendel & # 8217s:
Es fundamental conocer primero la técnica de Mendel para la hibridación artificial y su diferencia con la autofertilización normal. El éxito de Mendel depende en gran medida de la selección del guisante de jardín como material experimental.
Mendel eligió el material porque es una planta anual con características bien definidas. Las plantas de guisantes se pueden cultivar y cruzar fácilmente. Las flores de esta planta tienen partes masculinas y femeninas y la autofecundación ocurre normalmente. La polinización cruzada, es decir, la transferencia de polen de una planta al estigma de otra planta, no ocurre en estado natural en gran medida. Puede hacerlo un experimentador.
Mendel eligió siete pares de rasgos contrastantes en sus estudios experimentales.
(i) Las enredaderas son altas o enanas
(ii) Las vainas verdes son verdes o amarillas.
(iii) Las vainas inmaduras se inflan o se contraen entre las semillas.
(iv) Las flores son axiales o terminales.
(v) Las porciones nutritivas de las semillas maduras son verdes o amarillas.
(vi) Las capas de las semillas son lisas o arrugadas y
(vii) Las capas de las semillas son blancas o grises.
Mendel hizo experimentos de hibridación con muchas plantas como frijoles, maíz, snap & shydragon, etc. De estos, los experimentos con guisantes de jardín son los más fascinantes. Los guisantes son plantas que se autofertilizan. La autofertilización y timidez se produce cuando dos gametos que se unen para producir un cigoto que se convierte en una semilla y, posteriormente, en la planta adulta de la siguiente generación, se derivan del polen y el óvulo de la misma flor.
Para el cruce artificial de flores de guisantes que normalmente se autofecundan, Mendel quitó cuidadosamente los estambres de una flor mientras el polen aún estaba inmaduro y luego transfirió a estas flores despolinizadas, polen maduro de la flor de otra planta de su elección.
Se plantaron las semillas producidas por las flores de polinización cruzada y se examinaron cuidadosamente las crías resultantes (híbridos). Luego, Mendel cruzó las flores entre sí para obtener otra generación. A partir de esta segunda generación de híbridos, Mendel formuló los principios fundamentales de la herencia.
En los guisantes de jardín, Mendel observó siete pares de caracteres contrastantes. Estos incluían semillas lisas y semillas arrugadas, cotiledones amarillos y cotiledones verdes, vainas infladas y vainas estrechas, vainas amarillas cuando no están maduras y vainas verdes cuando están maduras, flores en las axilas de las hojas y flores en el extremo de los tallos, cubiertas de semillas transparentes y marrones. cubiertas de semillas, plantas altas y plantas enanas.
4. Experimentos de Mendel & # 8217s: monohíbrido Cruz:
Mendel notó que entre las plantas de guisantes, algunas eran altas y alcanzaban una altura de seis pies o más, mientras que otras, aunque cultivadas en el mismo suelo, eran enanas y alcanzaban una altura de dieciocho pulgadas solamente. Hizo un cruce entre una planta alta de una raza alta y una planta enana de una raza enana.
Las plantas resultantes (progenie) del primer filial (F1) generación eran todos altos.
Mendel cruzó dos de estos F1 plantas juntas y criado tantas plantas como sea posible.
Las plantas resultantes o la progenie del segundo filial (F2) generación eran altos y enanos. Había tres veces más plantas altas que enanas.
Mendel luego autopolinizó el F2 plantas.
(i) Las plantas enanas, cuando se autopolinizaron, produjeron solo una progenie enana.
(ii) De las plantas altas en el F2, un tercio crió verdadero y dos tercios produjo tanto alto como enano en la proporción de 3: 1 como el F1 las plantas lo hicieron.
Los puntos más llamativos de los experimentos anteriores fueron (a) solo uno de los dos personajes involucrados en el primer experimento apareció en F1. Todas las plantas eran altas y no enanas.
El personaje enano, aunque desaparecido, apareció en F1 no se perdió y volvió a aparecer en F2.
La conclusión lógica a la que llegó Mendel a partir de estos puntos fue que F1 las plantas deben haber tenido un & # 8216 factor oculto & # 8217 para el enanismo. Así padres: Tall X Dwarf.
La segunda conclusión a la que llegó Mendel fue que si la F1 Las plantas contienen dos & # 8216factores & # 8217 de altura (uno responsable de la altura que apareció y otro del enanismo que permaneció oculto). Cualquier planta de cualquier generación debe poseer dos & # 8216factores & # 8217 de altura. Una planta alta de una raza alta contiene dos factores de altura y, de manera similar, una planta enana tiene dos factores de enanismo.
Así, los experimentos mendelianos podrían visualizarse de la siguiente manera:
Pura alta X Pura enana F1—Todo alto
De las tres plantas altas, una verdadera es que las plantas que se les permite autopolinizarse producen plantas altas. Otros dos al permitirse autopolinizarse o al hacer un cruce entre ellos pro & shyduce plantas altas y enanas en una proporción de 3: 1. La planta enana de la F2 el gen y la timidez se engendran verdaderos (Figura 2.1). La figura 2.2 relaciona el cruce monohíbrido entre cobayas de color negro y marrón.
5. Resumen de los principios mendelianos:
A partir de los diversos cruces realizados por Mendel se formularon los siguientes principios:
una. Principio del carácter de la unidad:
La herencia y timidez de varios rasgos por parte de un organismo está controlada por factores (genes) y estos factores ocurren en pares.
B. Principio de dominancia:
Un gen en un par alélico puede ser fundamental para suprimir la expresión del otro miembro del par.
C. Principio de segregación:
En la formación de células reproductoras haploides como gametos o esporas, el gameto o la espora sólo recibe un gen de cada par alélico.
D. Principio de surtido independiente:
Aquí y los personajes shyditarios son unidades independientes que se segregan al cruzar independientemente del dominio temporal.
En la F2 generación, se obtuvieron cuatro tipos de semillas. Eran semillas redondas amarillas, semillas redondas verdes, semillas amarillas arrugadas y semillas verdes arrugadas y la proporción aproximada de los cuatro tipos fue de 9: 3: 3: 1 respectivamente. De estos cuatro tipos de individuos, dos eran como los abuelos y tímidos (amarillo redondo y verde arrugado) mientras que dos eran combinaciones completamente nuevas (verde redondo y amarillo arrugado).
Por lo tanto, parece que el carácter del color de la semilla es independiente del carácter de la forma de la semilla y nunca están vinculados. La formación de nuevas combinaciones (verde redondo y amarillo arrugado) muestra que el color amarillo puede disociarse de la forma redonda y viceversa.
Del mismo modo, el color verde puede disociarse de la forma arrugada y viceversa. Esta propiedad de disociación conduce a la formación de una nueva combinación y es obvio por el comportamiento de los caracteres mencionado anteriormente que la segregación del color de la semilla es independiente de la forma de la semilla.
A partir de este experimento (cruce dihíbrido), Mendel postuló su tercera ley que establece que los caracteres hereditarios son nosotros y unidades tímidamente independientes que se segregan al cruzar independientemente del dominio temporal. Esto se conoce como la ley del surtido independiente.
6. Experimentos de Mendel & # 8217s & # 8211 Cruz trihíbrida:
Los cruces entre padres que difieren en tres caracteres contrastantes, es decir, combinaciones y timidos de tres cruces monohíbridos que operan juntos, se consideran cruces trihíbridos.
Cuando se hace un cruce entre un progenitor de semillas que tiene una enredadera alta y un CDDGGWW amarillo y redondo) con un progenitor de polen con una enredadera enana y una semilla verde y arrugada (DDGGWW), la primera generación (F1) de la cruz se representa de la siguiente manera:
(Vid alta y semilla amarilla y redonda)
Cuando una F1 La planta se cruza con un tipo recesivo completo (DdGgWw X ddggww) ocho variedades de gametos (DGW, DGw, DgW, Dgw, dGW, dGw, dgW, dgw) serán producidas por la F1 padre mientras que un tipo de gameto (dgw) será producido por el padre recesivo completo.
Los resultados se han resumido en la Tabla — Genética-1.
Cuando la Ft Las plantas se autocruzan (DdGgWw X DdGgWw). Ambas plantas progenitoras producen ocho tipos de gametos.
DGW, DGw, DgW, Dgw, dGW, dGw, dgW, dgw. Si la F1 x F2 La cruz está representada por un tablero de ajedrez. Se requerirán 64 casillas. Los resultados de dicho cruce trihíbrido se resumen en la Tabla Genetics-2. La proporción fenotípica es 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1.
7. Base física de la herencia según Mendel:
El descubrimiento de Mendel & # 8217 no logró impresionar a los científicos en el momento en que se publicó. Durante casi treinta y cinco años, sus descubrimientos fueron desconocidos. Los biólogos de esas edades, como resultado del tremendo impacto de la publicación de Darwin sobre El origen de las especies por medio de la selección natural, estaban muy interesados en los problemas relacionados con las diferencias entre las especies y no con las diferencias dentro de las especies.
Además, en aquellos días los métodos cuantitativos eran desconocidos en la mayoría de las áreas de la biología. Obviamente, un artículo sobre hibridación de plantas repleto de proporciones numéricas y símbolos de letras se descartó por considerarlo irrelevante.
Pero el redescubrimiento del mendelismo se convirtió en una necesidad imperiosa. El interés por los problemas de la evolución fue tremendo. Se han planteado serias dudas sobre la validez de la idea lamarckiana (aceptada por Darwin) de que las variaciones en un organismo son el resultado de impactos entre el organismo y el medio ambiente.
La atención se centró en las variaciones que no son atribuibles a diferencias ambientales. El interés particular por la variación discontinua o más precisamente por el carácter unitario contrastante estudiado por Mendel alcanzó su cenit. Y una vez emprendido esto, el redescubrimiento de la obra mendeliana se hizo inevitable.
En esencia, las leyes de Mendel son descripciones y tímidos de lo que sucede cuando se hacen varios tipos de cruces. La siguiente pregunta que sigue es cómo o por qué sucede. La respuesta a esta pregunta se encuentra en el comportamiento de los cromosomas.
Los cromo y shysomes son estructuras filiformes que se encuentran en los núcleos de las células. Estos son los hilos de la vida y forman la base de la segregación y otros fenómenos hereditarios. Desafortunadamente, Mendel no sabía nada de los cromosomas tímidos e incluso de su existencia, ya que el conocimiento íntimo de la estructura celular tuvo que esperar ciertas mejoras técnicas críticas que se lograron a principios del siglo XX.
Durante la división celular, las masas de cromatina presentes dentro del núcleo y el shyleus se articulan y forman cuerpos o estructuras definidos llamados cromosomas y timmosomas. Los cromosomas están presentes universalmente en los núcleos de los organismos vivos.
El número de cromosomas presentes en una especie dada es constante y están presentes en pares iguales excepto los cromosomas sexuales y shysomes. En número, los cromosomas varían en diferentes especies. Hay un solo par de cromosomas en Ascaris univalens.
En la mosca de la fruta, Drosophila, hay cuatro pares, mientras que en el hombre hay 23 pares. En muchos organismos, el número de cromosomas tímidos es elevado y se cuentan con considerable dificultad. El número de cromosomas de una especie nunca es un índice de la complejidad o el grado de diferenciación y timidez de la especie en cuestión.
Las especies que aparentemente están relacionadas a menudo difieren ampliamente con respecto a su número de cromo y shysomas. Los cromosomas son capaces de mantener su individualidad. Esta individualidad no se ve afectada en diferentes condiciones fisiológicas como el crecimiento, el metabolismo y la reacción al estímulo.
Los genes, ubicados en los cromosomas, constituyen la base física sobre la que depende la herencia. (Para Arquitectura, comportamiento de los cromosomas durante la meiosis, vea cualquier libro estándar y tímido de Citología).
Cromosomas de las glándulas salivales:
Los más sorprendentes de todos los cromosomas son los cromosomas de las glándulas salivales que se encuentran en las glándulas salivales y otros tejidos larvarios de las moscas de dos alas (orden Diptera). Los cromosomas se observaron por primera vez en 1881 y se han convertido en una herramienta importante para los citólogos y citogenéticos en los últimos veinte años.
Los cromosomas de las glándulas salivales son de gran tamaño. Son de 70 a 110 veces más largos que los cromosomas de alguna célula oogonial. El cromosoma más grande puede alcanzar una longitud de medio milímetro. Los cromo y shysomes generalmente se encuentran bien separados en el núcleo.
Los cromosomas están provistos de llamativas bandas transversales. Estas bandas pueden reconocerse incluso en núcleos vivos y sin teñir. 2000 de estas bandas pueden contarse en un cromosoma largo. Las bandas forman un patrón que es constante para un cromosoma determinado.
Los cromosomas de las glándulas salivales aportan datos valiosos sobre la estructura y composición de los cromosomas. Ha formado una especie de espectro biológico que indica la constitución genética del organismo (Fig. 2.6).
Cromosomas de lampbrush:
Durante la ovogénesis en algunos animales como tiburones, anfibios, aves, etc., los cromosomas de diploteno se vuelven grandes y son comparables a los cromosomas de las glándulas salivales de Drosophila. En los anfibios, & # 8217, la etapa de paquiteno puede prolongarse durante dos años y los cromosomas durante este largo período exhiben cambios peculiares.
Las cromátidas emparejadas se encuentran una al lado de la otra y muestran una serie de hinchazones a lo largo de su longitud. A veces, los cromosomas forman bucles y desprenden cuerpos filamentosos. La naturaleza exacta de este comportamiento peculiar de los cromosomas aún no se conoce adecuadamente.
El número de cromosomas en algunos animales y plantas se da en la Tabla Genética-3:
La unidad hereditaria última pero hipotética es el gen. Castle ha definido un gen como la parte más pequeña del cromosoma capaz de variar por sí mismo. & # 8217 Los genes están domiciliados en el cromosoma en un orden lineal. Son las cuentas del collar de cromosomas.
Los genes son ultra microscópicos. Aún hoy, ningún instrumento óptico ha sido capaz de ponerlos dentro del alcance de los órganos de los sentidos humanos. Están formados por moléculas complejas. Las moléculas de diferentes genes varían en composición química.
Los genes están presentes en pares duplicados, uno de los cuales proviene del padre y el otro de la madre. Están presentes en todos los cromosomas de cada célula desde el cigoto en adelante. Cada cromo y shysome alberga muchos genes.
Cada gen está ubicado en el mismo cromosoma particular y en una región definida del cromosoma. La disposición específica de los genes en los cromosomas nunca se arroja al azar. Los genes son como cata y tímidos químicos y nunca mueren en acción.
Al contrario de los átomos y las moléculas, los genes crecen por asimilación, se reproducen en su propia especie y mutan o cambian por pérdida, adición y reordenamiento. Sin embargo, los genes poseen un alto grado de estabilidad.
Un gen no puede sobrevivir sin pareja. Los genes no se consideran hoy en día como & # 8216 unidades determinantes & # 8217 para un rasgo único, a la manera mendeliana. Actúan junto con otros genes sobre el organismo en su conjunto.
La verdadera naturaleza de los genes aún debe conocerse completamente. Los genes, cuando permanecen juntos en un híbrido, no se mezclan, contaminan ni interactúan entre sí. Por otro lado, los diferentes genes se segregan, separan puros y no contaminados y se transmiten a los diferentes gametos formados por el híbrido y van a diferentes individuos en la descendencia del híbrido.
Los genes están simbolizados en letras. Los genes dominantes están representados por letras mayúsculas (como & # 8216T & # 8217 en altura) y los genes reces & shysive están representados por letras minúsculas (como 't & # 8217 en enanismo). Este es un método conveniente para seguir la transmisión y distribución de genes en experimentos cruzados. Por tanto, T yt son genes o alelos alélicos.
Un individuo surge de la unión de dos gametos como en los experimentos de Mendel & # 8217s. Recibe un gen responsable de la altura y un gen responsable del enanismo. La verdadera planta alta reproductora está representada por TT y, de manera similar, la verdadera planta enana está representada por tt.
Cuando las dos plantas se cruzan, un gameto portador de T, ya sea macho o hembra, es fertilizado por un gameto portador de T. Así, el cigoto resultante obtiene tanto T como ty su fórmula genética se escribe Tt.
T. H. Morgan en su & # 8220theory of the genes & # 8221 ha resumido lo siguiente:
(a) Los caracteres de un individuo son referidos a genes emparejados en el material germinal. Se mantienen juntos en un número infinito de grupos de enlace.
(b) Durante la maduración de los gametos, cada par de genes se separa de acuerdo con la primera ley de Mendel y, como resultado, cada gameto recibe solo un conjunto.
(c) Los genes en diferentes grupos de ligamiento se clasifican independientemente de acuerdo con la segunda ley de Mendel & # 8217.
(d) Se produce un intercambio ordenado de genes entre cromosomas homólogos mediante el proceso de cruzamiento.
(e) La frecuencia de los cruces de piel y timidez evidencia la disposición lineal de los genes en cada grupo de ligamiento y su posición relativa entre sí.
Los cromosomas están básicamente presentes en condición diploide (2n) en las células. El número se reduce a la mitad o haploide (n) durante la formación de gametos. El número básico de cromosomas puede cambiar tanto en plantas como en animales.
Esta alteración y timidez en el número básico de cromo y timidez se puede encontrar en las siguientes formas:
Cuando se multiplica el número básico de cromosomas, es decir, triploide (3n) tetraploide (4n), la afección se denomina poliploidía. Cuando la poliploidía surge directamente a través del aumento de un número menor, se llama autopoliploidía. Cuando el aumento en el número de cromosomas se debe al cruzamiento con otras especies se denomina anfidiploidía.
El número cromosómico haploide (n), que es el número cromosómico más bajo o el número primitivo en un grupo de animales o plantas, se llama monoploide o haploide. Este número básico se conserva en muchas plantas como el maíz y en insectos como las abejas.
En lugar de mostrar una alteración en el conjunto completo de cromosomas, a veces se presentan individuos con un solo cromosoma como extra o faltante. Por tanto, un individuo trisómico posee los complementos cromosómicos normales más uno extra. A un monosómico le falta un cromosoma. Estos individuos con un conjunto incompleto de cromosomas se denominan aneuploides.
Blakeslee y Belling (1924) fueron los científicos pioneros en registrar la existencia de aneuploidía en una planta común, Datura stramonium. Esta planta tiene 12 pares de cromosomas en las células somáticas. Descubrieron un & # 8216 tipo mutante & # 8217 que tenía 25 cromosomas en lugar de 24. En la metafase de la primera división meiótica, se observó que uno de los 12 pares tenía un cromosoma extra.
En esta planta estaba presente un trisoma junto con 11 disomas. La planta tri & shysomic difiere de otras plantas especialmente en la forma y las características de la espina dorsal de la cápsula. La complementación cromosómica se ilustra como 2n + 1. La aneuploidía en Drosophila con cromosoma X trisómico ha sido ilustrada por Bridges.
Cuando las moscas de la fruta hembras de ojos blancos se cruzan con machos de ojos rojos, se espera que solo se produzcan hijas de ojos rojos e hijos de ojos blancos. Bridges observó a algunos hijos de ojos rojos y algunas hijas de ojos blancos.
Esto se debe a la incapacidad de los cromosomas X para desunirse o separarse en la división de reducción. Esta función no distorsionada y tímida da como resultado la producción de algunos huevos que tienen dos cromosomas X y otros con solo uno.
Experimentos de Mendel
i) La flor del guisante de jardín es bisexual. El androcio y el gineceo de la flor están más o menos completamente cubiertos por los pétalos, por lo que los granos de polen de otras flores no pueden entrar fácilmente en el interior de la flor. Naturalmente, la autofecundación se produce en la flor, pero en tiempos de necesidad, se puede realizar una polinización cruzada artificial.
ii) Las plantas de guisantes de jardín poseen variedades de caracteres bien definidas.
iii) Se puede cruzar una planta de guisante de jardín con otra planta de guisante de carácter alternativo, luego se desarrollan plantas híbridas o heterogéneas. Estas plantas híbridas son fértiles, tienen el poder de desarrollo de estas generaciones posteriores y fue muy importante para los experimentos de Mendel.
iv) Las plantas de guisantes de jardín pueden tolerar el clima extremo y, por lo tanto, se pueden cultivar fácilmente en el jardín.
v) Como la planta de guisantes de jardín es la planta anual, tienen un corto período de tiempo, por lo que los experimentos de hibridación de Mendel se pueden llevar a cabo en un período corto.
Procedimiento de hibridación en los experimentos de Mendel: -
Es fundamental conocer el procedimiento de hibridación artificial en plantas y es fundamental para los experimentos de Mendel. A este procedimiento le siguen algunos pasos que se describen brevemente a continuación:
Mendel recogiendo el guisante
I) Colección de padres: Es esencial recolectar la planta madre de las áreas locales para experimentos de hibridación. Las variedades originales de los planes de los guisantes de jardín se distribuyeron en las áreas silvestres circundantes del monasterio donde Mendel hizo sus experimentos. Después de la selección de ciertas variedades, Mendel recogió las plantas de guisantes del entorno silvestre circundante para el material experimental.
ii) Selección de su generación parental: Autofecundación realizada con alambre para verificar la pureza de los caracteres del material vegetal seleccionado. Debido a este propósito, las autofecundaciones se llevaron a cabo en las generaciones posteriores y si el personaje o personajes sobre los que se realizaron los experimentos, se expresaron sin cambios en las generaciones posteriores, esos planes se aceptaron como pura generación parental.
iii) Polinización cruzada artificial: en el caso de la flor bisexual de los padres puros seleccionados, las anteras fueron removidas antes de la madurez y éstas se hicieron peor cuidadosamente abriendo la flor antes de perderla con la ayuda de unas pinzas finas y este proceso en los experimentos de Mendel se conoce como emasculación. Inmediatamente después de retirar las anteras de la flor bisexual, el estigma se cubrió con una bolsa de polietileno para que no hubiera polinización por pólenes extraños.
iv) En el caso de la planta parental unisexual, las flores masculinas y femeninas se cubrieron por separado con una bolsa de polietileno antes de la madurez. Por lo tanto, los pólenes extraños no se mezclaron con la flor masculina ni se produjo polinización cruzada en la flor femenina.
Experimentos de Mendel: -
Mendel recopiló las variedades parentales de los planes de guisantes de jardín del entorno salvaje circundante. Luego llevó a cabo autopolinizaciones de esas plantas de guisantes recolectadas a través de generaciones posteriores solo para demostrar su pureza en relación con los caracteres específicos seleccionados. Observando que los caracteres específicos de esos planes se transmiten de generación en generación lo que satisface a Mendel acerca de la pureza y los designa como pura planta de guisante. Después de eso, hizo experimentos de hibridación entre los caracteres alternativos de las dos plantas de guisantes puros y esas plantas puras mientras se las consideraba generación parental. Mendel hizo experimentos con siete personajes y sus alternativas contrastantes de plantas de guisantes de jardín son:
1) Planta alta y enana.
2) Semillas redondas y arrugadas.
3) cotiledones yolo y verde.
4) Semillas blancas y de colores.
5) Flores axiales y terminales.
6) Vainas infladas y constreñidas.
7) Pods verdes y yolo.Durante Los experimentos de Mendel de hibridación, quitó cuidadosamente los estambres de cualquier flor antes de la maduración, para que no pudiera ocurrir la autopolinización. Después de la maduración, transfirió los granos de polen de otra planta pura y se polinizó artificialmente mediante la polinización cruzada de la flor emasculada. Luego cubrió las flores con una bolsa. Luego, las semillas producidas por polinización cruzada se recolectaron para plantar nuevamente.
El principio de segregación
El hecho de que Mendel observara esta proporción fenotípica constante de 3: 1 en la generación F2 en varios rasgos diferentes le permitió expandir el modelo de herencia de partículas. En lo que se conoce como el Principio de Segregación de Mendel, Mendel predijo que los rasgos físicos de un organismo se transmiten de las generaciones parentales como 'partículas discretas' (ahora denominadas alelos), con exactamente una partícula de cada padre en cada gameto (es decir, polen o óvulos). Por lo tanto, cada gameto tiene la misma probabilidad (50%) de recibir cualquiera de los alelos presentes en el padre. Cuando un organismo genera un gameto, solo uno de los dos posibles alelos parentales se asigna a cada gameto. Además, la asignación de alelos es aleatoria, lo que explica por qué existe la misma probabilidad de recibir cualquiera de los alelos. Cuando los gametos fertilizan se forma un nuevo organismo, que tiene genotipos que son la combinación de alelos parentales.
Epistasis
Los estudios de Mendel en plantas de guisantes implicaban que la suma del fenotipo de un individuo estaba controlada por genes (o como él los llamaba, factores unitarios), de modo que cada característica estaba controlada de forma distinta y completa por un solo gen. De hecho, las características únicas observables casi siempre están bajo la influencia de múltiples genes (cada uno con dos o más alelos) que actúan al unísono. Por ejemplo, al menos ocho genes contribuyen al color de los ojos en los seres humanos.
El color de los ojos en los seres humanos está determinado por múltiples genes. Utilice la Calculadora de color de ojos para predecir el color de ojos de los niños a partir del color de ojos de los padres.
En algunos casos, varios genes pueden contribuir a aspectos de un fenotipo común sin que sus productos genéticos interactúen nunca directamente. En el caso del desarrollo de órganos, por ejemplo, los genes pueden expresarse secuencialmente, y cada gen aumenta la complejidad y especificidad del órgano. Los genes pueden funcionar de forma complementaria o sinérgica, de modo que dos o más genes deben expresarse simultáneamente para afectar un fenotipo. Los genes también pueden oponerse entre sí, y un gen modifica la expresión de otro.
En la epistasis, la interacción entre genes es antagónica, de modo que un gen enmascara o interfiere con la expresión de otro. "Epistasis" es una palabra compuesta de raíces griegas que significa "pararse sobre". Se dice que los alelos que están siendo enmascarados o silenciados son hipostáticos con respecto a los alelos epistáticos que están haciendo el enmascaramiento. A menudo, la base bioquímica de la epistasis es una vía genética en la que la expresión de un gen depende de la función de un gen que le precede o sigue en la vía.
Un ejemplo de epistasis es la pigmentación en ratones. El color del pelaje de tipo salvaje, agutí (Automóvil club británico), es dominante en el pelaje de color sólido (Automóvil club británico). Sin embargo, un gen separado (C) es necesario para la producción de pigmentos. Un ratón con recesivo. C El alelo en este locus no puede producir pigmento y es albino independientemente del alelo presente en el locus. A ([Enlace]). Por tanto, los genotipos AAcc, Aacc, y aacc todos producen el mismo fenotipo albino. Un cruce entre heterocigotos para ambos genes (AaCc X AaCc) generaría descendencia con una proporción fenotípica de 9 agutí: 3 color sólido: 4 albino ([link]). En este caso, el C el gen es epistático al A gene.
La epistasis también puede ocurrir cuando un alelo dominante enmascara la expresión en un gen separado. El color de la fruta en la calabaza de verano se expresa de esta manera. Expresión homocigótica recesiva del W genww) junto con la expresión homocigótica dominante o heterocigótica del Y genYY o Yy) genera fruta amarilla, y la wwyy El genotipo produce frutos verdes. Sin embargo, si una copia dominante del W gen está presente en la forma homocigótica o heterocigótica, la calabaza de verano producirá fruta blanca independientemente de la Y alelos. Un cruce entre heterocigotos blancos para ambos genes (WwYy × WwYy) produciría descendencia con una proporción fenotípica de 12 blancos: 3 amarillos: 1 verde.
Finalmente, la epistasis puede ser recíproca de tal manera que cualquiera de los genes, cuando está presente en la forma dominante (o recesiva), expresa el mismo fenotipo. En la planta de la bolsa del pastor (Capsella bursa-pastoris), la característica de la forma de la semilla está controlada por dos genes en una relación epistática dominante. Cuando los genes A y B son ambos homocigotos recesivos (aabb), las semillas son ovoides. Si está presente el alelo dominante para cualquiera de estos genes, el resultado son semillas triangulares. Es decir, todos los posibles genotipos que no sean aabb da como resultado semillas triangulares y un cruce entre heterocigotos para ambos genes (AaBb X AaBb) produciría descendencia con una proporción fenotípica de 15 triangular: 1 ovoide.
A medida que resuelve los problemas genéticos, tenga en cuenta que cualquier característica única que dé como resultado una proporción fenotípica que totalice 16 es típica de una interacción de dos genes. Recuerde el patrón de herencia fenotípica del cruce dihíbrido de Mendel, que consideraba dos genes que no interactuaban: 9: 3: 3: 1. De manera similar, esperaríamos que los pares de genes que interactúan también exhiban proporciones expresadas como 16 partes. Tenga en cuenta que asumimos que los genes que interactúan no están vinculados, todavía se clasifican de forma independiente en gametos.
Para obtener una excelente revisión de los experimentos de Mendel y realizar sus propios cruces e identificar patrones de herencia, visite el laboratorio web de Mendel's Peas.
Ley de surtido independiente
Esta es la segunda ley de la herencia que fue descubierta por Gregor Johan Mendel. La ley establece que cuando dos pares de un gen entran en la combinación F1, ambos pares tienen su efecto dominante independiente. Estos genes se separan cuando se forman los gametos, pero el surtido se produce de forma aleatoria y con bastante libertad.
Factores o caracteres importantes de la ley del surtido independiente
1. Esta ley explica la herencia simultánea de dos caracteres vegetales.
2. En la F1, cuando dos genes que controlan dos rasgos diferentes se unen, cada gen exhibe un comportamiento dominante independiente sin afectar o modificar el efecto de otro gen.
3. Estos pares de genes se segregan o separan durante la formación de gametos de manera independiente.
4. Los alelos de un gen pueden combinarse libremente con los alelos de otro gen. Por tanto, cada alelo de un gen tiene la misma posibilidad de combinarse con cada alelo de otro gen.
5. En un cruce monohíbrido típico, cada uno de los dos pares de genes, cuando se considera por separado, exhibe una proporción de segregación típica de 3: 1 en la generación F2.
6. Un surtido aleatorio de alelos de dos genes conduce a la formación de nuevas combinaciones de genes.
Cruz dihíbrida (ejemplo de la ley del surtido independiente)
Cuando las plantas de guisante de jardín con semillas amarillas y redondas se cruzan con plantas que tienen semillas arrugadas y verdes, obtenemos semillas redondas amarillas en F1. Por lo tanto, el color amarillo de la semilla exhibe predominio sobre el verde y la forma de las semillas redondas sobre las arrugadas de forma independiente.
La F1 produce cuatro tipos de gametos, es decir, amarillo redondo (YR), amarillo arrugado (Yr), verde redondo (yR) y verde arrugado (año). La autofecundación de F1 da lugar a los cuatro tipos de individuos anteriores en una proporción de 9: 3: 3: 1. La proporción genotípica es 1: 2: 2: 4: 1: 2: 1: 2: 1.
Cruz dihíbrida (Ejemplo de la ley del surtido independiente) Crédito de la imagen: www.mun.ca
Cruces de guisantes de Mendel: variedades, rasgos y estadísticas
Surgió una controversia sobre los experimentos de cruce de guisantes de Mendel después de que el estadístico R.A. Fisher propuso cómo se pudieron haber realizado y criticó la interpretación de Mendel de sus datos. Aquí volvemos a examinar los experimentos de Mendel e investigamos las críticas estadísticas de Fisher al sesgo. Describimos las variedades de guisantes disponibles en la época de Mendel y mostramos que estas podrían proporcionar fácilmente todo el material que Mendel necesitaba para sus experimentos.Los caracteres que eligió seguir estaban claramente descritos en los catálogos de la época. La combinación de estados de carácter disponibles en estas variedades, junto con el informe de Eichling de cruces que realizó Mendel, sugiere que dos de sus experimentos de prueba de progenie F3 pueden haber involucrado la misma población F2 y, por lo tanto, estos datos no deben tratarse como variables independientes en estadísticas. análisis de los datos de Mendel. Un reexamen exhaustivo de las tasas de segregación de Mendel no respalda las sugerencias anteriores de que difieren notablemente de las expectativas.Los valores de χ 2 para sus ratios de segregación suman un valor cercano a la expectativa y no hay deficiencia de ratios de segregación extremos. En general, los valores de χ para las proporciones de segregación de Mendel se desvían ligeramente de la distribución normal estándar, esto probablemente se deba a la varianza asociada con las proporciones fenotípicas en lugar de genotípicas y porque Mendel excluyó algunos conjuntos de datos con pequeños números de progenie, donde señaló que las proporciones "no se desvían insignificantemente "de la expectativa.
Palabras clave: Gregor Mendel Variedades de guisantes RA Fisher Controversia estadística.
Declaracion de conflicto de interes
Intereses en competencia Los autores declaran que no tienen intereses en competencia.
Ver el vídeo: How Mendels pea plants helped us understand genetics - Hortensia Jiménez Díaz (Noviembre 2024).