ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA GENÉTICA

Transcripción

1 Contenido de la sesión 01 ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA GENÉTICA 1. Contenidos analíticos. a. Origen de la Genética. La genética es una rama de la biología que estudia la variación y la herencia biológica en todos sus aspectos; el término genética fue utilizado por primera vez en 1906 por el biólogo de origen británico W. Bateson. La genética intenta explicar cómo se heredan y se modifican las características de los seres vivos, que pueden ser: De forma (la altura de una planta, el color de sus semillas, la forma de la flor; etc.), Fisiológicas como por ejemplo, la constitución de determinada proteína que lleva a cabo una función específica dentro del cuerpo de un animal; e Incluso de comportamiento como por ejemplo en la forma de cortejos antes del apareamiento en ciertos grupos de aves, o la forma de aparearse de los mamíferos, etc.). La genética trata de estudiar cómo estas características pasan de padres a hijos, a nietos, etc., y por qué, a su vez, varían generación tras generación. Sobre la trasmisión de la herencia genética ha sido explicado desde diversas teorías, siendo estas: 1

2 La teoría de la heredabilidad sustentada por el naturista francés Jean-Baptiste-Pierre-Antoine de Monet de Lamarck en La teoría cromosómatica de la herencia sustentada por los científicos Walter S. Sutton y T. Boveri en La ciencia genética se ha desarrollado de manera vertiginosa durante el siglo XX, aunque tiene sus raíces en el siglo XIX, época en que los científicos intentaban contestar las cuestiones relativas a la variación y la herencia. Antes de que la genética existiera como ciencia, principalmente durante la segunda mitad del siglo XIX, la herencia se estudiaba a partir de lo que se llama la hibridización o cruza de organismos entre sí para analizar su descendencia. Pero, cuándo surge la genética? La genética surge con los trabajos del monje austriaco Gregor Mendel ( ), quien pasó parte de su vida trabajando con chícharos en su jardín de la abadía de Brno. En esa época, hacia 1866, eran bien conocidos los trabajos del gran naturalista Charles Darwin, quien aportó a la biología la primera teoría que explica cómo han evolucionado los organismos vivos. La intención de Mendel era demostrar; en el terreno experimental, cuál era el origen de las especies, dilema que durante el siglo XIX atrajo la atención de muchos naturalistas del mundo. Sin embargo, Mendel no logró explicar el origen de las especies con sus trabajos, pero sí logró generalizar algunos principios acerca de cómo se heredan los caracteres de los individuos de generación en generación. 2

3 El material genético se puede estudiar bajo tres niveles o dimensiones distintas: Analítico-estructural; Dinámica; y Espacio-temporal. En resumen la genética ha de responder a las siguientes preguntas sobre los genes: Qué son? Cómo se organizan y se transmiten? Cómo y cuando se expresan? Cómo cambian? Cuál es su destino en el espacio y en el tiempo? Estas respuestas se pueden responder en el mayor número de los casos, pero quedan muchos aspectos de la genética a los que de momento no hemos podido acceder, aunque esperemos que en unos años se consiga este reto, que es el de saber todos los aspectos de la herencia genética y de todas las estructuras que lleva consigo. b. Transmisión de la Herencia Genética. A continuación desarrollaremos de manera general los postulados de las teorías que explican el desarrollo de la herencia genética. Ellas nos ayudarán a entender la naturaleza del material genético; el continente de dicho material y el vehículo que sirve de traslado a la herencia genética. 3

4 b.1. Teoría de la Heredabilidad. En 1809, el naturista francés Jean-Baptiste-Pierre-Antoine de Monet de Lamarck en delante Lamarck-, es nombrado Profesor del Jardín des Plantes instituto de biología general- allí se dedicó a la zoología, aproximándose a la teoría celular, que 39 años después formularon Schleidedn y Schwann. Es gracias a estos estudios que Lamarck expuso su teoría denominada Philosophie zoologique o la Teoría de Heredabilidad en la que sostiene que las especies no son constantes, sino que derivan de especies preexistentes. Sin embargo, la teoría de Lamarck no indica cómo se realiza el proceso de la herencia; esta teoría se resumen en cuatro puntos: Los organismos tienden a aumentar de tamaño continuamente; El origen de un nuevo órgano o su transformación esta motivado por una nueva necesidad; El uso o desuso de las partes del organismo conducen a su mayor desarrollo o a su degeneración; y Las modificaciones anteriores que se acumulan en el individuo a lo largo de su vida se trasmiten a su descendencia. b.2. Teoría de la Pangénesis. Charles Robert Darwin con su Teoría de la Pangénesis contenida en On the origin of species by Means of Natural Selection or the Preservation of Favoured Races on the 4

5 Struggle fot Life, al explicar la herencia genética lanza una hipótesis provisional, sin base en ningún dato empírico. La diferencia entre la Darwin y Lamarck es el mecanismo evolutivo que en el darwinismo es la selección natural mientras que en el lamarkismo es la necesidad o deseo interno de adaptación; es decir, para Darwin la herencia se realizaba en atención a la evolución de la especie; para Lamarck en atención a la necesidad de la especie. b.3. Teoría de los Factores Hereditarios. Hacia 1860, se sabía ya que la trasmisión hereditaria se hacía a través del espermatozoide y el huevo; sin embargo estos hechos no permitieron a Johann Gregor Mendel en adelante Medel- localizar el soporte físico de la herencia genética, es decir, la naturaleza del material hereditario. En 1865 Mendel mediante experimentos realizados con plantas, elabora su teoría a la que denomina Teoría de los Factores Hereditarios, lo que hoy conocemos con la denominación de Genes y las generalizaciones sobre los procesos de la herencia que se conocen como Leyes de Mendel. Para Mendel existían factores que se trasmitían sin mezclase. El éxito de Mendel se baso en tres aspectos siendo ellos: Supo escoger el material experimental adecuado; 5

6 Se fijó en caracteres discontinuos, de fácil observación cruzando plantas que diferían en un solo carácter; y Empleo el método estadístico para comprobar sus resultados. Los experimentos de Mendel no tuvieron amplia difusión. En 1900, se produce el redescubrimiento de las leyes de Mendel; los encargados del redescubrimiento son los biólogos H. Vries; C.E Correns y E. Von Tschermk- Seysenegg de nacionalidad holandesa, alemana y austriaca respectivamente. Estos tres biólogos concluyeron que los postulados de Mendel eran universalmente válidos. Mendel pensaba, que con el control del tipo de cruzas entre los diferentes individuos, se podría rastrear la herencia de ciertas características durante varias generaciones y, con esto, establecer los principios que explican su herencia o transmisión. Mendel eligió deliberadamente características simples con formas claramente perceptibles y no intermedias, por ejemplo, el tipo de la semilla era liso o rugoso, la planta tenía un tallo alto o enano, etc. Haciendo estas cruzas durante varias generaciones Mendel pudo explicar la forma de transmisión de los caracteres. Sus investigaciones sobre estos patrones de la herencia en las plantas de jardín lo llevaron a suponer la idea de la herencia de partes. Qué significa esto? Mendel se dio cuenta de que al estudiar ciertas características como el 6

7 color de la flor el tamaño del tallo, el tipo de semilla o la forma y textura de ésta, las contribuciones paternas (del padre y de la madre) se expresaban con desigualdad. Si estos rasgos o características de cada planta se heredan como elementos o partes, entonces cada planta recibe un elemento de cada progenitor, uno del padre y otro de la madre. Esta herencia de partes significa que cada progenitor contribuye con un elemento, y por lo tanto que la cría tiene pares de elementos. A estos elementos Mendel los llamó caracteres diferenciantes porque, precisamente, diferenciaban a las plantas entre sí. b.4. Teoría cromosómatica de la herencia. En 1868 Ernst Heinrich Haeckel observo que el espermatozoide era en su mayor parte material nuclear. Este hallazgo le sirvió para postular que el núcleo del espermatozoide era el responsable de la herencia. En 1887, T. Boveri concluyó que los gametos poseen un solo lote de cromosomas mientras que las células diploides somáticas poseen dos; de esta manera el ciclo meiosisfecundación-meiosis permite a los organismos mantener constante el número de cromosomas de la especie. Estos hallazgos conducían a pensar que la sede del material hereditario eran los cromosomas y con ello se constituían en los vectores de la herencia. Si los cromosomas son los portadores de los elementos hereditarios o genes, entonces podemos suponer que cuando los cromosomas se separan, llevando a los genes consigo, cada elemento del par pasa a células diferentes, y 7

8 que, por lo tanto, cada célula lleve sólo un elemento del par, el de la madre o el del padre. Este comportamiento satisface la primera ley de Mendel. 8