LEYES DE MENDEL (PARTE i)

Esto y la siguiente entrada son de un trabajo que hice hace muchos años, y hay un par de expresiones que hoy no compartiría pero en lo fundamental explica bien las leyes de Mendel. Os propongo estos posts para debatir sobre la herencia y si aquí estamos hablando o no de evolución (mi personal punto de vista es que las leyes de Mendel solo hablan de herencia, no de evolución).

Las leyes de Mendel son la base de la genética, pero no solo son útiles para los genéticos. De hecho, cualquier persona puede hallar utilidad en conocer el modo de herencia de determinados caracteres, como los grupos sanguíneos, lo cual muchas veces comprueba una infidelidad, o cosas parecidas, siendo la descendencia incompatible. Debo decir que siempre se pueden repetir experiencias mendelianas, pues basta con realizar cruces y observar las características que presenta la descendencia. Yo no creo que Mendel ajustara los resultados, sino que viendo los resultados de sus cruces con la planta del guisante, creó hipótesis matemáticas sobre los mecanismos de la herencia.

Como es algo útil para cualquiera, y además no es difícil de entender, voy a tratar de aclararlas, ya que quien no haya nunca buscado información sobre estas leyes no podría entender algunos términos. Mendel se preguntaba cómo se heredaban los caracteres. Para averiguarlo realizó una serie de cruces, y escogió la planta del guisante, Pisum sativum en su nombre científico, básicamente porque produce descendencias numerosas en poco tiempo y tiene un ciclo biológico corto. Otra cosa importante es que puede autopolinizarse, es decir, una planta puede fecundarse a si misma, y esto fue muy útil. Otra cosa importante que hizo Mendel fue escoger una serie de caracteres de tipo cualitativo, lo que significa que no hay «intermedios», por ejemplo el color de la semilla es amarillo o verde, la altura es alta o enana (a veces hay muchas alturas intermedias, en el caso de esta planta no). Para los experimentos se fijó solamente en una o dos de estas características, sin confundirlas con otras.

Bueno, lo primero que hizo fue cruzar dos razas puras, una con semillas amarillas y otra con semillas verdes. Cuando cruzaba estas dos variedades entre sí, obtenía una descendencia que era totalmente amarilla. A continuación autopolinizaba las plantas de esta descendencia amarilla (pero no la parental, no los progenitores) y lo que obtenía era lo siguiente: 3/4 partes tenían semilla amarilla, pero 1/4 verdes. Lo curioso es que el carácter que había desaparecido en la primera generación filial (semilla verde), aparecía de nuevo en la segunda.

Esto significa que ese carácter no había desaparecido, sino que estaba oculto de alguna manera. Mendel llegó así a su primera ley: los caracteres que observamos en los seres vivos vienen determinados por unos factores que se encuentran a pares, es decir, que hay factores duplicados que determinan los caracteres. A estos factores los llamó genes. Pero hemos dicho que los genes se encuentran a pares. Cada gen tiene dos formas, que pueden ser iguales o distintas, y que cada individuo presenta. Estas dos formas, o varias formas en que se puede presentar un gen se llaman alelos. Los alelos son las formas alternativas de los genes.

Si esto queda claro, toda la genética es pleno sentido común. La primera ley de Mendel, por tanto, dice que de los dos alelos posibles para el gen, en este caso, del color de las semillas, uno es dominante sobre el otro, que es recesivo. Si hay un alelo dominante y uno recesivo, el individuo tendrá el caracter dominante. Solo cuando haya dos recesivos y ninguno dominante, aparecerá el caracter recesivo, en este caso el verde. Asi pues, lo importante es que los genes determinan una característica, y los diferentes alelos determinan que sea de una forma y no de otra, por ejemplo ojos azules, marrones, verdes, etcétera. Todos los seres humanos tienen los mismos genes, pero las diferentes combinaciones de alelos crean las diferencias entre nosotros. Como tenemos millones de genes, las posibles apariencias físicas de las personas, o de cualquier organismo, son infinitas. Por eso nadie es completamente igual a otro, aunque se le parezca, ni siquiera los gemelos lo son, aunque en ese caso se debe al ambiente, no a los genes.

Ha llegado el momento de llamar con letras a los distintos alelos. Digamos que el alelo dominante es «A» y el alelo recesivo es «a». Raza pura significa que tienes los dos alelos del mismo tipo, a esta condición también se le llama homozigosis, y heterozigosis a tener los dos alelos diferentes. Por ello el primer cruce de Mendel fue este:
AA x aa; y la descendencia fue toda Aa, es decir, heterocigota. ¿Por qué esto es así? Mendel lo pensó mucho, y acabó concluyendo lo siguiente: cuando se forman los gametos, cada gameto recibe un alelo, de manera que la mitad de todos los gametos reciben un alelo, y la otra mitad el otro alelo. Por eso, si una planta solo produce gametos con el alelo «A» y la otra solo genera gametos con el alelo «a», toda la descendencia, cuando los gametos se unan en la fecundación, será heterocigota Aa. Para comprobar si tenía razón autopolinizó la primera generación filial, es decir:

Aa x Aa, y la descendencia fue 3/4 amarilla y 1/4 verde. Hemos dicho que verde tenía que ser «aa», o sea, homocigoto recesivo. Los otros 3/4 son amarillos porque tienen al menos 1 alelo «A», dominante. Pero si uno separa los gametos de cada progenitor y los une en todas las combinaciones posibles, se da cuante de que 1/4 son AA y 2/4, o sea la mitad, Aa. Es lo que aparece en este dibujo.

Mendelian inheritance. model of  Mendel's laws.

Por ello, como los resultados que esperaba se cumplían, Mendel concluyó sus dos primeras leyes (eran tres), primero la de la dominancia-recesividad, y luego la de la segregación independiente.

15 comentarios sobre “LEYES DE MENDEL (PARTE i)

  1. Bueno yo creo que estaba en lo cierto, y es fácil de comprobar.

    Aunque por ejemplo hoy siempre nos dicen que los ojos oscuros son dominantes y que si ambos padres tienen los ojos claros los hijos también tendrán que tenerlos.

    Yo he visto que esto no siempre se cumple. Sé de algunas parejas que tienen ambos los ojos claros y el hijo los tiene oscuros, y por supuesto el padre piensa que el hijo no es suyo, ya que nos han dicho que esto es imposible.

    Sin embargo yo sé que esto ocurre, porque le pasó a un gato que yo tuve .. y no había dudas sobre la paternidad.

    Ambos tenían los ojos azules y claros, y el hijo oscuros…

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  2. Primero, es obvio que estas tres ideas no se cumplen siempre, de hecho se cumplen en una gran minoría de casos, ¿podemos entonces llamarlas leyes? Yo creo que no, una ley significa algo que se cumple en todos los casos, por ejemplo, la ley de la gravedad, cumple una fórmula matemática en los diferentes cuerpos de las galaxias, planetas y estrellas, incluso agujeros negros. Otra podría ser la relación entre energía de una radiación y su longitud de onda. Son cosas que pueden comprobarse una y otra vez y son válidas siempre. Esto no sucede con las supuestas leyes de Mendel. Incluso, algunos biólogos como Ronald Fisher han analizado los experimentos y conclusiones de Mendel, y ha descubierto que en los datos deberían existir una serie de desviaciones estadísticas que en los cuadernos del monje austríaco no suceden: los resultados se ajustan excesivamente bien a las suposiciones de Mendel. Se ha intentado justificar esto de muchas maneras, y hasta ahora no se ha podido.

    Entonces todo lo construido a partir de estas ‘leyes’ mendelianas, es tan inexacto como estas mismas. La noción de genes que están duplicados y que cada uno determina un carácter. Hoy sabemos que los cromosomas están duplicados, y que hay secuencias de ADN que codifican las proteínas. Esto se combina con las ‘leyes’ (siempre entre comillas, no lo olvidemos, porque pueden cumplirse o no cumplirse, según el caso) de Mendel, para dar lugar al grueso de la biología del siglo XX.

    Las ‘excepciones’ a los principios mendelianos se pueden empezar a entender si se asume que el esquema de que 1 gen equivale a una proteína, y una proteína da un carácter, no solo es simple sino también falso. Este ha sido el llamado DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA.

    [IMG]https://i0.wp.com/i58.tinypic.com/34io5n9.jpg[/IMG]

    Hoy día se sabe que este esquema es simple, porque se saben mecanismos que hacen que las proteínas influyan en el ADN, o el propio ARN. Todo está interconectado de una manera muy compleja, que requiere un análisis matemático avanzado del que muy pocos tienen capacidad. Un inicio a la comprensión de las interconexiones entre elementos de los seres vivos y las células es la Teoría General de Sistemas, iniciada por von Bertalanffy, quien opina que la teoría de la selección natural es demasiado vaga como para haber por si misma alcanzado el nivel de dogma: para él, ha tenido que haber motivos ideológicos.

    Pero la genética ha superado claramente es clásico esquema mendeliano de dos ‘genes’ (que en el momento en que surgió esa palabra, ni siquiera se asociaban al ADN) y dos alelos cada uno modificando un carácter. Ese modelo se ha ido complicando. Hay alelos cuantitativos, efectos de epistasia, varios genes influyendo sobre un mismo carácter, etc. Pero en la biología esto sigue imperando, los nuevos conocimientos son inmediatamente absorbidos e integrados en los principios mendelianos y en la selección natural darwiniana.

    Desde mi humilde punto de vista, y por lo poco que sé de estos temas, pienso que o se rompe este esquema, o se hace arder estos fundamentos simplistas, o la biología nunca va a avanzar. O lo que es peor, intentará un mayor control de la naturaleza, precisamente porque al basarse en unos fundamentos simplistas, los biólogos asumen que son capaces de comprenderla y manipularla. Hay que crear unos nuevos fundamentos que permitan conectar todo lo que se sabe sobre las células, los genomas, las proteínas, los virus y las simbiosis. Hay que distinguir entre el concepto abstracto de ‘gen’ (aquello que genera los caracteres biológicos) y una simple secuencia de ADN, esto es por lo que digo que el esquema central es erróneo.

    • 1) Las secuencias de ADN no son las únicas responsables de los carácteres.
    • 2) Las secuencias de ADN no están aisladas unas de otras: están interactuando continuamente, haciendo posible que los caracteres cambien en conjunto, y no uno a uno.
    • 3) Las proteínas hacen que el ADN reciba mensajes del medio ambiente.
    • 4) Los elementos virales y transposones intervienen de una manera definida, no aleatoria, en la evolución.
    • Seres muy diferentes compartimos casi el mismo genoma, eso quiere decir que casi todo lo que nos hace diferentes no se encuentra en diferentes secuencias de ADN, sino en el control de su expresión. Esto rompe en dos el esquema.

    Etc.

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  3. Es verdad, ahora que lo pienso conozco muchos casos en que no se cumplen las leyes de Mendel..

    Como tú dices la cosa debe ser mucho más complicada .. por eso es muy peligroso intentar manipular..

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  4. ¿Tú qué opinas sobre las leyes de Mendel? ¿Crees que son válidas pero no siempre, o crees que le hace falta a la biología un enfoque más profundo y complejo?

    Yo animaría a los que leyeran esto y que dispongan de un campo, que prueben a hacer un experimento mendeliano. Se trata de criar varias generaciones y registrar los caracteres que aparecen y con qué frecuencia.

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  5. Yo no sé si son validas o no, no creo que pueda hacer ningún experimento, pero si que me gustaría.

    El tema de la herencia me interesa mucho, pero no puedo decir gran cosa, porque desconozco como funciona.. pero si que conozco casos donde todo eso de la dominancia- recesividad no ha funcionado.

    A ver si alguien se anima a hacer el experimento para comprobarlo

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  6. Lo de que el medio influye en la herencia supongo que está demostrado solo que el ambiente influye durante la vida, pero no que esos cambios se hereden, quiero decir que eso no está suficientemente probado.. se necesitan más pruebas..

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  7. Hola MAGI, mira, buscando pruebas en favor de esto me he encontrado con varias cosas. Para empezar está ya demostrado que tanto en el útero como en el propio óvulo, la madre es capaz de modificar el genoma de sus crías, lo que se conoce como epigenética, efecto materno, entre otras cosas. Por ejemplo, la hambruna holandesa influyó en los fetos predisponiéndolos a enfermedades metabólicas, esto se ha comprobado también en ratas. La epigenética tiene innumerables ejemplos.

    Otra cosa que he encontrado, y que no entiendo por qué no lo he visto antes, son los estudios de Paul Kammerer, quien hizo muchas experiencias aparentemente demostrando al lamarckismo, y que se ha intentado tachar de fraude.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Paul_Kammerer

    Otro de esos científicos es Ted Steele.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Edward_J._Steele

    ¿Qué me dices de descubrimientos como este? ¿Es una casualidad que un escarabajo por transferencia horizontal, adquiera el gen preciso y que este se ubique correctamente en su genoma, para poder colonizar la planta del café?

    http://elpais.cr/frontend/noticia_detalle/8/63152

    Te dejo con este análisis de Máximo Sandín de la teoría sintética moderna:

    Haz clic para acceder a tsintetica.pdf

    También te animo a que leas sobre la hipótesis de la transferencia larvaria:

    http://www.biogeociencias.com/06_origendelatierraydelavida_evolucion/2008/080331%20origen%20de%20las%20larvas.htm

    Y ya termino con una reflexión mía: mira yo he estudiado una asignatura llamada genética de poblaciones, en la que se explica que la evolución se produce por un cambio en las frecuencias de los alelos de los genes, cada alelo definido por su ‘valor adaptativo’ o ‘fitness’ en inglés. Y esto se complica con cálculos, el equilibrio Hardy-Weinberg y otras cosas que se derivan matemáticamente. La biología se ha quedado atrapada en esta simpleza, y es que por mi parte, yo diría que el error es doble.

    Por un lado, se confunde el hecho de la herencia, cómo se traspasan los caracteres, de la evolución, que es cómo se producen nuevas formas de vida. Dos hechos radicalmente distintos y separados, que tienen mecanismos distintos.

    Por el otro, se asume ese dogma de que los alelos definen los caracteres y se atribuye su frecuencia a la selección natural, junto con la deriva genética y los cuellos de botella poblacionales. Todo esto lo sé porque lo he estudiado y he leído artículos basados en eso.

    Pero creo que estaremos de acuerdo en una cosa: que los distintos colores de los guisantes en los experimentos de Mendel no suponen una evolución de la especie, como tampoco los colores de las flores de diente de león, o las manchas en las conchas de determinados moluscos… Todo esto ya forma parte de la biología de estas especies.

    Y es que no nos hemos hecho una pregunta FUNDAMENTAL sobre los experimentos de Mendel: es verdad que él partió de dos ‘razas puras’ una con semillas amarillas y la otra verdes, pero que alguien me explique qué factores influyeron en origen en el color verde o amarillo de los guisantes, seguramente eso tenga una explicación ambiental. Recordemos que también existen kiwis verdes y amarillos, y es algo que sucede con otras plantas, no es único. Otra cosa es la selección artificial que hagan los humanos, que solo se refiere a la herencia y la distribución de los caracteres. Por ejemplo, eso ha hecho que la mayor parte de las zanahorias sean de color naranja, al expresar gran cantidad de carotenoides, cuando esto fue una variedad específica que se formó en Holanda y que fue seleccionada por coincidir con los colores de la bandera de Guillermo de Orange.

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    1. Todos podemos diferenciar una especie de otra, está claro ya sean plantas, animales, hongos, algas, animales unicelulares (radiolarios, paramecios, amebas, etc) bacterias e incluso virus. Esto lo que indica es una gran estabilidad, que garantiza que la siguiente generación será de la misma especie. Ahora, dentro de cada especie hay poblaciones distintas, y variabilidad de muchas características que a pesar de todo no cambian el hecho de ser la misma especie.

      Pero gracias a la teoría evolutiva sabemos que las especies parten de un origen común e incluso que especies lejanamente emparentadas pueden intercambiar mucho material genético y convivir en simbiosis, conformando nuevos organismos fruto de estas simbiosis. Esto significa que dentro del genoma, existe información no solo de una especie, sino de toda una biblioteca de estas. Esto se demuestra con lo que tú dices, que a veces reaparecen caracteres antiguos, por ejemplo, las aves aunque no tienen dientes, albergan en su genoma las instrucciones para generar dientes, solo que por algún motivo ese programa no se activa en las aves, al menos una vez salen del huevo.

      Y hay que ir más allá, ya que el genoma de un animal contiene la información para dar todos los tipos celulares de ese animal: neuronas, glóbulos rojos, células musculares, macrófagos, y muchas otras ya que hay cientos diferentes. Esas enormes diferencias de unas a otras células son una evidencia de que el genoma es muy variable y no algo que determina de manera estricta un conjunto de caracteres. A partir de un mismo ADN, dependiendo del plan de desarrollo de la especie, se van produciendo y organizando diferentes células. ¿Cómo sabe una célula que debe ir a un sitio concreto para dar lugar a un ser humano o a un fresno, o a una amanita?

      La evolución no va para atrás, está siempre generando nuevas especies, el verdadero misterio es de dónde salen, porque parece que una vez están hechas son muy estables y podemos distinguirlas claramente. Una opción es que se vayan diversificando sin ningún tipo de finalidad, simplemente por una tendencia a cambiar a nivel corporal, como propone la ortogénesis. Eso explica la gran diversidad de especies que hay. Otra sería que según el ambiente, se activasen distintos patrones en el genoma que dieran lugar a distintas especies. Esto sucede dentro de las células del cuerpo, ¿cómo se podría extrapolar o extender a las poblaciones y las especies?

      Darwin explicaba que las especies se han formado porque sobrevivieron sus antepasados más adaptados al entorno. Lamarck porque sus antepasados habían utilizado más o menos ciertas partes del cuerpo, que ese uso y desuso había generado la especie. La ortogénesis, porque hay una tendencia al cambio que no tiene que ver necesariamente con la adaptación. Solamente las dos últimas me parece que tienen algo material, lo primero es una pura especulación metafísica.

      En mi opinión Lamarck lleva una parte de razón, porque es lógico que crezcan pulmones amplios donde la especie los utiliza más, ¿no? La necesidad crea el órgano, esto pasa mucho. Como muy bien argumentó D’Arcy Thompson, las leyes físicas, la geometría, la simetría, los fractales, todos ejercen un papel que se puede apreciar en todo el mundo natural: las propias leyes físicas creando los seres vivos, imposible que eso esté sujeto a la selección natural.

      Pero, también hay miles y miles de caracteres que no tienen una fácil explicación adaptativa y ahí entra la inagotable capacidad de la naturaleza para generar especies diferentes.

      Por cierto mira esto: http://www.dailymotion.com/video/xwje2j_ayumu-vision-y-memoria-prodigiosa-de-un-chimpance_school

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  8. ¡Impresionante habilidad !

    Lo que no sé es por ejemplo si aparece una variación en el hijo que lo hace algo diferente de los padres, ¿cómo podemos saber realmente si es heredada de antepasados o es una variación nueva ?

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  9. Y tanto, es sorprendente que nos lleguen a superar por completo en algunas cosas que nosotros podríamos perfectamente hacer con un cerebro más adecuado… Igual que hay personas que nacen con habilidades increíbles para la música, matemáticas, ingenierías, atletismo, etc. La mayoría sin embargo nos mantenemos en un nivel bastante bajo, ¿no?

    Por supuesto, el sistema educativo hace mucho en favor de que estemos así, pero bueno, no se puede obviar que hay muchas personas que destacan por nacimiento 🙂

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  10. A día de hoy, y ya hace tiempo que debatimos esto, todavía me sigo planteando si las leyes de Mendel son verdad , supongo que si. Pero muchos experimentos se basan en lo más fácil y aparente como la pigmentación, yo por ejemplo tengo los ojos verdes muy claros, y ni idea de donde habrán salido. Pero claro , ¿la personalidad? ¿El funcionamiento de los órganos internos ? Eso ya es más complejo y harina de otro costal..

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  11. Ya, es que en la genética que se enseña hoy día la cosa se ha complicado, ejemplo, con la teoría de los cromosomas (que los genes van uno detrás de otro a lo largo de cromosomas) ya se limitó la ley de transmisión independiente, porque algunos genes tenían ‘ligamiento’ y las proporciones en la descendencia cuando miras caracteres donde intervienen genes ligados, son distintas de las esperadas por Mendel, y lo mismo los cromosomas sexuales. Aunque parezca increíble, la genética para los estudiantes universitarios se ha quedado básicamente en esto. El axioma es ‘Genes = Caracteres’. Mendel lo captó de una manera básica y creó lo de los ‘alelos’ para las diferentes formas de los genes. Créeme, esto es también la base de esa rama de la biología (totalmente darwinista) llamada ‘Genética de Poblaciones’. Es en esta rama cuando mezclan herencia y evolución, que he intentado decir que son dos cosas separadas, que se producen por mecanismos distintos.

    La verdad es que hasta el concepto de ‘gen’ se está quedando desfasado ya, por ejemplo, en lo que sería un fragmento de ADN que codifica una proteína (esta es la definición clásica) te encuentras que hay partes ‘opcionales’ que se pueden incorporar o no a esa proteína, se llaman ‘intrones’ y en la misma persona, o en distinta célula, se expresan unos intrones u otros. La genética (la ciencia de la herencia) debería enseñarse como lo que tú propones, un armazón genético (el que tenemos como especie) más el ambiente que cambia la expresión de lo recibido en el genoma. Y así le pasamos nuestro ADN a nuestros hijos, modificado por medio de la recombinación genética y de la epigenética, en la forma de cromosomas, pero ellos no harán con el ADN lo mismo que nosotros, su ambiente será diferente y eso creará una expresión genética distinta por completo.

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