Ley de la Segregación Independiente

Definiciones para comprender la ley del surtido independiente en biología:

¿Qué significa heredar alelos de forma independiente? Para entenderlo debemos tener una visión ampliada de nuestros genes y alelos. Imaginemos el cromosoma, la hebra larga y ordenada de todo nuestro genoma o material genético. Puedes verlo con la forma de la letra X, con centrómeros en el centro que lo mantienen unido. De hecho, este cromosoma en forma de X está formado por dos cromosomas individuales separados, llamados cromosomas homólogos. Los cromosomas homólogos contienen los mismos genes. Por eso en los humanos tenemos dos copias de cada gen, una en cada cromosoma homólogo. Obtenemos una de cada par de nuestra madre y la otra de nuestro padre.

El lugar donde se localiza un gen se denomina locus de ese gen. En el locus de cada gen hay alelos que deciden el fenotipo. En la genética mendeliana, sólo hay dos alelos posibles, dominantes o recesivos, por lo que podemos tener genotipos homocigóticos dominantes (ambos alelos dominantes, AA), homocigóticos recesivos (ambos alelos recesivos, aa) o heterocigóticos (un alelo dominante y otro recesivo, Aa). Esto es cierto para los cientos o miles de genes que tenemos presentes en cada cromosoma.

La ley del ensamblaje independiente se observa cuando se forman los gametos. Los gametos son células sexuales que se forman para la reproducción. Sólo tienen 23 cromosomas individuales, la mitad de la cantidad estándar de 46.

La gametogénesis requiere la meiosis, durante la cual los cromosomas homólogos se mezclan y combinan al azar, rompiéndose y reordenándose en un proceso llamado recombinación, de modo que los alelos se separan en gametos diferentes.

Figura 1. Esta ilustración muestra el proceso de recombinación.

Según esta ley, durante el proceso de recombinación y luego de separación, ningún alelo influye en la probabilidad de que otro alelo se empaquete en el mismo gameto.

Un gameto que contenga el alelo f en su cromosoma 7, por ejemplo, tiene la misma probabilidad de contener un gen presente en el cromosoma 6 que otro gameto que no contenga f. La probabilidad de heredar cualquier alelo específico permanece igual, independientemente de los alelos que ya haya heredado un organismo. Este principio fue demostrado por Mendel mediante un cruce dihíbrido.

Resume la ley de la selección independiente

Mendel realizó su cruce dihíbrido con semillas de guisantes redondos amarillos homocigóticos dominantes y las cruzó con guisantes arrugados verdes homocigóticos recesivos. Las semillas dominantes lo eran tanto para el color como para la forma, ya que el amarillo es dominante sobre el verde, y el redondo es dominante sobre el arrugado. ¿Sus genotipos?

(Generación parental 1) P1: Dominante para el color y la forma: YYRR.

(Generación parental 2) P2: Recesivo para el color y la forma: yyrr.

A partir del resultado de este cruce, Mendel observó que todas las plantas producidas a partir de este cruce, llamadas generación F1, eran amarillas y redondas. Podemos deducir nosotros mismos sus genotipos mediante combinaciones de gametos posibles de sus progenitores.

Como sabemos, en un gameto se empaqueta un alelo por gen. Así que los gametos producidos por P1 y P2 deben tener un alelo de color y un alelo de forma en sus gametos. Como ambos guisantes son homocigotos, sólo tienen la posibilidad de distribuir un tipo de gameto a su descendencia: YR para los guisantes amarillos y redondos, e yr para los guisantes verdes arrugados.

Por tanto, todo cruce de P1 x P2 debe ser el siguiente YR x yr

Esto da el siguiente genotipo en cada F1: YyRr.

Las plantasF1 se consideran dihíbridos. Di - significa dos, Híbrido - aquí significa heterocigoto. Estas plantas son heterocigóticas para dos genes diferentes.

Cruce dihíbrido: F1 x F1 - un ejemplo de la ley de la selección independiente

Aquí es donde se pone interesante. Mendel tomó dos plantas F1 y las cruzó entre sí. Esto se denomina cruce dihíbrido, cuando se cruzan dos dihíbridos para genes idénticos.

Mendel vio que el cruce P1 x P2 sólo había dado lugar a un fenotipo, un guisante redondo amarillo(F1), ¡pero tenía la hipótesis de que este cruce F1 x F1 daría lugar a cuatro fenotipos distintos! Y si esta hipótesis se cumplía, apoyaría su ley del surtido independiente. Veamos cómo.

F1 x F1 = YyRr x YyRr

Hay cuatro gametos posibles de padres F1, considerando que un alelo para el color y un alelo para la forma deben estar presentes por gameto:

YR, Yr, yR, yr.

Podemos hacer con ellos un enorme cuadrado de Punnett. Como estamos examinando dos genes diferentes, el cuadrado de Punnett tiene 16 casillas, en lugar de las 4 normales. Podemos ver el posible resultado genotípico de cada cruce.

Figura 2. Cruce dihíbrido para el color y la forma del guisante.

El cuadrado de Punnett nos muestra el genotipo y, por tanto, el fenotipo. Tal como sospechaba Mendel, había cuatro fenotipos diferentes: 9 amarillos y redondos, 3 verdes y redondos, 3 amarillos y arrugados, y 1 verde y arrugado.

La proporción de estos fenotipos es 9:3:3:1, que es una proporción clásica para un cruce dihíbrido. 9/16 con fenotipo dominante para los rasgos A y B, 3/16 con dominante para el rasgo A y recesivo para el rasgo B, 3/16 recesivo para el rasgo A y dominante para el rasgo B, y 1/16 recesivo para ambos rasgos. Tanto los genotipos que vemos en el cuadrado de Punnett, como la proporción de fenotipos a la que conducen, son indicativos de la ley de Mendel del surtido independiente, y he aquí cómo.

Si cada rasgo se ensambla de forma independiente para hallar la probabilidad de un fenotipo dihíbrido, simplemente deberíamos poder multiplicar las probabilidades de dos fenotipos de rasgos diferentes. Para simplificarlo, utilicemos un ejemplo: La probabilidad de un guisante redondo y verde debería ser la probabilidad de un guisante verde X la probabilidad de un guisante redondo.

Para determinar la probabilidad de obtener un guisante verde, podemos hacer un cruce monohíbrido imaginario (Fig. 3): Cruza dos homocigotos para colores diferentes para ver el color y la proporción de colores en su descendencia, primero con P1 x P2 = F1:

YY x yy = Yy.

Después, podemos seguir con un cruce F1 x F1 , para ver el resultado de la generación F2 :

Figura 3. Resultados del cruce monohíbrido.

Yy e yY son iguales, por lo que obtenemos las siguientes proporciones 1/4 YY, 2/4 Yy (que = 1/2 Yy) y 1/4 yy. Ésta es la proporción del cruce genotípico monohíbrido: 1:2:1

Para tener un fenotipo amarillo, podemos tener el genotipo YY O el genotipo Yy. Por tanto, la probabilidad de fenotipo amarillo es Pr (YY) + Pr (Yy). Ésta es la regla de la suma en genética; siempre que veas la palabra O, combina estas probabilidades por adición.

Pr (YY) + Pr (Yy) = 1/4 + 2/4 = 3/4. La probabilidad de obtener un guisante amarillo es 3/4, y la probabilidad de obtener el único otro color, el verde, es 1/4 (1 - 3/4).

Figura 4. Cruces monohíbridos para la forma y el color del guisante.

Podemos seguir el mismo proceso para la forma del guisante. A partir de la proporción de cruces monohíbridos, podemos esperar que del cruce Rr x Rr tengamos descendencia 1/4 RR, 1/2 Rr y 1/4 rr.

Así pues, la probabilidad de obtener un guisante redondo es Pr (guisante redondo) = Pr (RR) + Pr (Rr) = 1/4 + 1/2 = 3/4.

Volvamos ahora a nuestra hipótesis original. Si la ley del surtido independiente es cierta, deberíamos poder encontrar, por probabilidades, el mismo porcentaje de guisantes verdes y redondos que encontró Mendel en sus experimentos físicos. Si los alelos de estos genes diferentes para el color y la forma se asientan independientemente, deberían mezclarse y combinarse uniformemente para permitir proporciones matemáticas predecibles.

¿Cómo determinamos la probabilidad de que un guisante sea TAN verde COMO redondo? Esto requiere la regla del producto, una regla de la genética que establece que para hallar la probabilidad de que dos cosas ocurran en el mismo organismo al mismo tiempo, debes multiplicar las dos probabilidades entre sí. Así pues

Pr (redondo y verde) = Pr (redondo) x Pr (verde) = 3/4 x 1/4 = 3/16.

¿Qué proporción de los guisantes del cruce dihíbrido de Mendel eran verdes y redondos? ¡3 de cada 16! Por tanto, se confirma la ley del surtido independiente.

Diferencia entre la ley de la segregación y la ley del surtido independiente

La ley de la segregación y la ley del surtido independiente se aplican en casos similares, por ejemplo, durante la gametogénesis, pero no son lo mismo. Se podría decir que la ley de la selección independiente desarrolla la ley de la segregación.

La ley de la segregación explica cómo se empaquetan los alelos en los distintos gametos, y la ley de la mezcla independiente afirma que se empaquetan independientemente de otros alelos en otros genes.

La ley de la segregación considera un alelo con respecto a los demás alelos de ese gen. En cambio, la ley de la mezcla independiente considera un alelo con respecto a otros alelos de otros genes.

Enlace génico: Una excepción a la ley del apareamiento independiente

Algunos alelos de cromosomas diferentes no se ordenan de forma independiente, independientemente de qué otros alelos se empaqueten con ellos. Éste es un ejemplo de ligamiento génico, cuando dos genes tienden a estar presentes en los mismos gametos u organismos más de lo que debería ocurrir por azar (que son las probabilidades que vemos en los cuadrados de Punnett).

Normalmente, el ligamiento génico se produce cuando dos genes están situados muy cerca el uno del otro en un cromosoma. De hecho, cuanto más cerca estén dos genes, más probable es que estén ligados. Esto se debe a que, durante la gametogénesis, es más difícil que se produzca recombinación entre dos genes con loci cercanos. Por lo tanto, se reduce la rotura y el reordenamiento entre esos dos genes, lo que conlleva una mayor probabilidad de que se hereden juntos en los mismos gametos. Esta mayor probabilidad es el enlace génico.