Genética Clásica: Las Leyes de la Herencia

La genética es la ciencia que estudia la herencia biológica, es decir, la transmisión de caracteres de padres a hijos. Los trabajos pioneros de Gregor Mendel en el siglo XIX establecieron las bases de la genética moderna y siguen siendo fundamentales para comprender los mecanismos hereditarios.

### Conceptos Básicos de Genética

- Gen: Unidad básica de herencia; secuencia de ADN que codifica un carácter

- Alelo: Formas alternativas de un gen (ej: A, a)

- Locus: Posición específica de un gen en el cromosoma

- Genotipo: Constitución genética de un individuo (AA, Aa, aa)

- Fenotipo: Expresión observable del genotipo (características visibles)

- Homocigoto: Individuo con alelos iguales (AA o aa)

- Heterocigoto: Individuo con alelos diferentes (Aa)

- Dominante: Alelo que se expresa en heterocigosis (se representa con mayúscula)

- Recesivo: Alelo que solo se expresa en homocigosis (se representa con minúscula)

## Las Leyes de Mendel

### Primera Ley: Principio de la Uniformidad

Enunciado: "Cuando se cruzan dos razas puras que difieren en un carácter, todos los descendientes de la primera generación (F1) son iguales entre sí y fenotípicamente iguales a uno de los progenitores."

Ejemplo:

- P: AA (flores rojas) × aa (flores blancas)

- F1: 100% Aa (todas flores rojas)

Esta ley establece el concepto de dominancia: el alelo dominante (A) enmascara la expresión del recesivo (a) en individuos heterocigotos.

### Segunda Ley: Principio de Segregación

Enunciado: "Los factores hereditarios se separan durante la formación de gametos, de modo que cada gameto recibe solo uno de los dos factores que determinan cada carácter."

Ejemplo:

- P: Aa × Aa

- Gametos: A, a × A, a

- F2: 1 AA : 2 Aa : 1 aa (proporción genotípica 1:2:1)

- Fenotipo F2: 3 dominantes : 1 recesivo (proporción 3:1)

#### Cruzamiento de Prueba

Para determinar el genotipo de un individuo con fenotipo dominante, se cruza con un homocigoto recesivo:

- Si es AA: AA × aa → 100% Aa (todos dominantes)

- Si es Aa: Aa × aa → 50% Aa : 50% aa (1:1)

### Tercera Ley: Principio de la Combinación Independiente

Enunciado: "Los genes que determinan caracteres diferentes se heredan independientemente unos de otros."

Ejemplo - Cruzamiento dihíbrido:

- P: AABB × aabb

- F1: 100% AaBb

- F2: 9 A_B_ : 3 A_bb : 3 aaB_ : 1 aabb

Nota: Esta ley solo se cumple cuando los genes están en cromosomas diferentes o muy separados en el mismo cromosoma.

## Interacciones Génicas

### Interacciones entre Alelos del Mismo Gen

#### Dominancia Incompleta

- Ningún alelo domina completamente

- El heterocigoto muestra fenotipo intermedio

- Ejemplo: Flores rojas (RR) × blancas (BB) → rosas (RB)

#### Codominancia

- Ambos alelos se expresan simultáneamente

- Ejemplo: Grupos sanguíneos ABO

- IA y IB son codominantes, i es recesivo

#### Alelos Múltiples

- Más de dos alelos para un gen en la población

- Cada individuo solo puede tener dos alelos

- Ejemplo: Sistema ABO (IA, IB, i)

### Interacciones entre Genes Diferentes

#### Epistasis

- Un gen enmascara la expresión de otro gen no alélico

- Gen epistático: enmascara

- Gen hipostático: es enmascarado

- Modifica las proporciones mendelianas clásicas

#### Genes Complementarios

- Dos genes deben estar presentes para expresar el carácter

- Proporción F2: 9:7 (9 con carácter : 7 sin carácter)

## Teoría Cromosómica de la Herencia

Propuesta por Sutton y Boveri, establece que los genes están localizados en los cromosomas y que el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis explica las leyes de Mendel.

### Evidencias:

- Los cromosomas se comportan como unidades independientes

- Los cromosomas homólogos se separan en la meiosis

- Cada gameto recibe un cromosoma de cada par homólogo

- La fecundación restaura el número diploide

## Ligamiento y Recombinación

### Ligamiento Genético

Genes localizados en el mismo cromosoma tienden a heredarse juntos (están ligados). Esto viola la tercera ley de Mendel.

### Recombinación

- Intercambio de segmentos cromosómicos durante la meiosis

- Ocurre por entrecruzamiento (crossing-over)

- Frecuencia de recombinación = distancia entre genes

- 1% de recombinación = 1 unidad de mapa (1 centiMorgan)

### Mapeo Genético

La frecuencia de recombinación permite construir mapas genéticos que muestran la distancia relativa entre genes en un cromosoma.

## Herencia Ligada al Sexo

### Cromosomas Sexuales

- Mamíferos: XX (hembra), XY (macho)

- Aves: ZW (hembra), ZZ (macho)

- Determinación del sexo: Heterogamético determina el sexo

### Herencia Ligada al Cromosoma X

Características:

- Genes localizados en el cromosoma X

- Machos expresan todos los alelos (hemicigotos)

- Hembras pueden ser homocigotas o heterocigotas

- Transmisión cruzada: padre → hijas, madre → hijos

Ejemplos:

- Daltonismo

- Hemofilia

- Distrofia muscular de Duchenne

### Herencia Ligada al Cromosoma Y

- Transmisión exclusivamente patrilineal

- Solo se expresan en machos

- Ejemplo: Genes de determinación sexual

## Mutaciones: Motor de la Variabilidad

### Concepto de Mutación

Una mutación es cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN que puede ser heredado. Las mutaciones son la fuente última de toda la variabilidad genética.

### Clasificación de las Mutaciones

#### Por su Origen

- Espontáneas: Ocurren naturalmente Errores de replicación

- Daño espontáneo del ADN

- Elementos transponibles

- Inducidas: Causadas por agentes mutagénicos Físicos: radiación UV, rayos X

- Químicos: análogos de bases, agentes alquilantes

- Biológicos: virus, transposones

#### Por el Tipo de Células Afectadas

- Somáticas: En células del cuerpo, no heredables

- Germinales: En células reproductivas, heredables

#### Por el Tipo de Cambio

##### Mutaciones Puntuales

- Sustituciones: Transiciones: purina ↔ purina, pirimidina ↔ pirimidina

- Transversiones: purina ↔ pirimidina

- Inserciones: Adición de nucleótidos

- Deleciones: Pérdida de nucleótidos

##### Por sus Efectos en la Proteína

- Silenciosas: No cambian el aminoácido (código degenerado)

- Missense: Cambian un aminoácido por otro

- Nonsense: Crean un codón de parada prematuro

- Frameshift: Cambian el marco de lectura

#### Mutaciones Cromosómicas

- Estructurales: Deleciones: pérdida de segmentos

- Duplicaciones: repetición de segmentos

- Inversiones: cambio de orientación

- Translocaciones: intercambio entre cromosomas

- Numéricas: Aneuploidías: pérdida o ganancia de cromosomas

- Poliploidías: múltiplos del número haploide

## Evolución: Cambio en las Poblaciones

### Teoría de la Evolución

La evolución es el cambio en las frecuencias alélicas de las poblaciones a lo largo del tiempo. La teoría evolutiva moderna integra los conceptos de genética mendeliana con la selección natural de Darwin.

### Mecanismos Evolutivos

#### Selección Natural

- Principio: Supervivencia diferencial y reproducción

- Tipos: Direccional: favorece un extremo

- Estabilizadora: favorece la media

- Disruptiva: favorece los extremos

- Requisitos: Variación heredable

- Reproducción diferencial

- Más descendientes de los que pueden sobrevivir

#### Deriva Genética

- Cambios aleatorios en frecuencias alélicas

- Más importante en poblaciones pequeñas

- Puede llevar a fijación o pérdida de alelos

- Efecto fundador y cuello de botella

#### Flujo Génico (Migración)

- Movimiento de alelos entre poblaciones

- Tiende a homogeneizar las poblaciones

- Contrarresta la diferenciación local

#### Mutación

- Fuente de nueva variabilidad

- Generalmente tasas bajas

- Efecto evolutivo directo limitado

- Proporciona materia prima para otros factores

#### Apareamiento No Aleatorio

- Endogamia: apareamiento entre parientes

- Apareamiento selectivo: preferencias de pareja

- Cambia frecuencias genotípicas, no alélicas

### Genética de Poblaciones

#### Equilibrio de Hardy-Weinberg

En una población ideal (grande, apareamiento aleatorio, sin mutación, selección ni migración), las frecuencias alélicas permanecen constantes.

Para un locus con dos alelos (A, a):

- Frecuencia de A = p

- Frecuencia de a = q

- p + q = 1

- Frecuencias genotípicas: p² (AA) + 2pq (Aa) + q² (aa) = 1

#### Aplicaciones del Equilibrio H-W

- Calcular frecuencias alélicas

- Detectar factores evolutivos

- Predecir frecuencias genotípicas

- Estudios de genética médica

### Especiación

#### Concepto de Especie

- Biológico: Grupos que se reproducen entre sí

- Morfológico: Similitud estructural

- Ecológico: Mismo nicho ecológico

- Genético: Pool génico común

#### Mecanismos de Especiación

- Alopátrica: Separación geográfica

- Simpátrica: Sin separación geográfica Poliploidía en plantas

- Especialización ecológica

- Parapátrica: Contacto limitado

## Aplicaciones de la Genética

### Genética Médica

- Diagnóstico de enfermedades hereditarias

- Consejo genético

- Terapia génica

- Medicina personalizada

### Mejoramiento Genético

- Selección asistida por marcadores

- Hibridación

- Transgénicos

- Edición genética (CRISPR)

### Genética Forense

- Identificación de individuos

- Análisis de parentesco

- Investigación criminal

- Identificación de restos

La genética y la evolución proporcionan el marco teórico fundamental para comprender la diversidad biológica, desde los mecanismos moleculares de la herencia hasta los procesos que generan nuevas especies. Este conocimiento es esencial para abordar desafíos en medicina, agricultura, conservación y biotecnología.