Si hay una disciplina científica que ha tenido cosas para decir
en los últimos tiempos, esa es la genética. Palabras con un contenido
científico muy definido y preciso casi han empezado a formar parte de la vida
cotidiana: ADN, transgénicos, genoma y gen, por ejemplo, son términos cada vez
más frecuentes en los medios de comunicación. Todo el mundo habla de esto,
quizás sin tener muy claro de qué se habla. Los conocimientos actuales en
genética son el resultado de una construcción histórica. No representan un
cuerpo teórico verdadero, pues se basan en la formulación de entidades
abstractas e hipotéticas.
Esta historia comienza en un monasterio en 1856, con un monje
empeñado en tratar de explicar los mecanismos de la herencia.
La práctica de la agricultura y de la jardinería existe desde
tiempos inmemoriales. Así es que también desde hace mucho tiempo se sabe, por
la experiencia, que si hay una planta que da flores rojas y a su vez se origina
de otras plantas de flores rojas, sucesivamente su descendencia será de flores
rojas. Se puede decir que constituye lo que se llama una línea pura para
ese color de flor. Piensen ahora que esa clase de planta tiene una variante que
produce flores blancas. Con el mismo razonamiento, se puede decir que otra
línea pura para esa planta sería la que posee flores de color blanco. Por lo
tanto, la descendencia de esas plantas cuyas flores son de color blanco sería
también de color blanco en la totalidad de los casos. Muchas plantas tienen los
dos sexos en la misma flor, es decir que son hermafroditas. Entonces, en tanto
que una línea pura se autofecunde (es decir, que se unan las
células sexuales masculinas de la flor con las femeninas) tendrá descendencia
con la misma característica (en este caso, el color de flor). En la jardinería,
la agricultura y la ganadería, una práctica frecuente era (y sigue siendo)
tratar de obtener nuevos individuos con características productivas mejoradas.
Cruzar líneas puras entre sí sucesivamente era la técnica usualmente utilizada,
que se conocía con el nombre de hibridación y a los productos
de la misma se los llamaba híbridos. Es así que un monje austriaco,
Gregor Mendel, se dedicó durante unos cuantos años a estudiar qué era lo que
pasaba cuando se cruzaban líneas puras para un carácter determinado. Eligió una
planta, la arveja, que conocía muy bien porque tenía a su cuidado el huerto del
monasterio. Notó que, al cruzar las líneas puras, en la descendencia parecía
desaparecer una de las variantes para ese carácter: en el ejemplo anterior, al
cruzar rojas con blancas, sólo aparecían plantas con flores rojas. Pero, al
autofecundarse esas plantas con flores rojas, en sus descendientes volvían a
aparecer las plantas con flores blancas, aunque en una proporción pequeña. ¿Qué
pasaba entonces con una de las variantes posibles para esa característica?
¿Desaparecía en una generación y a la siguiente volvía a aparecer?
Actividad 1:
1. Lean el artículo 1865. Los experimentos de Mendel.
En el procesador de textos de sus equipos
portátiles y sobre la base al artículo respondan las siguientes preguntas:
a)¿Qué razones llevaron a Mendel a elegir las arvejas como modelo para
sus experimentos?
b)En su trabajo, Mendel hizo muchísimos cruzamientos y analizó con
cuidado los resultados. ¿Qué conocimientos previos lo ayudaron a procesar dicha
información?
Actividad
2:
Como se puede concluir a
partir de lo que trabajaron en la actividad anterior, Mendel les otorgaba un
gran valor a la observación y a la experimentación. No obstante, no estaba
ajeno a los conocimientos científicos y a las nuevas ideas que circulaban en su
época.
1. En el texto El monje y sus arvejas, en el jardín del monasterio se
explica cuáles son esos saberes de la época a los que se hizo referencia. ¿Por
qué les parece que puede ser importante que Mendel hubiese estado al tanto de
esas ideas para el desarrollo de sus investigaciones? Discutan esta respuesta
con sus compañeros/as y elaborar una justificación de sus afirmaciones.
Aún cuando Mendel hubiera hecho miles y miles de experimentos y
observaciones, ellos no le habrían servido de nada sin una hipótesis que le
permitiera ponerse a pensar acerca de qué pasaba con esa variante de carácter
que parecía desaparecer en la primera generación pero que reaparecía en la
segunda.
2. Mendel postuló la existencia de “algo” que se transmitía de
padres a hijos. ¿Qué nombre le dio a ese “algo”? ¿Qué características le
otorgó?
a) ¿Les parece que ese “algo” que Mendel propuso surgió de
haberlo visto en sus experimentos? ¿Por qué?
Actividad
3:
Mendel consideró siete caracteres hereditarios a tener en cuenta
en sus famosas arvejas, cada uno de ellos fácilmente apreciable en las plantas
y con dos rasgos alternativos para cada uno.
1. Realicen un cuadro donde figuren los siete caracteres que
Mendel consideró, cada uno con sus dos posibles alternativas. Obtengan la
información necesaria en el siguiente link: Caracteres del guisante
analizados por Mendel.
A partir de sus cruzamientos, Mendel pudo observar –al
principio, para cada rasgo por separado– que una de las alternativas posibles
se manifestaba en la descendencia, es decir, que era dominante sobre
la otra, que quedaba oculta. A esa alternativa que quedaba oculta la
denominó recesiva. Por ejemplo, al analizar el cruzamiento de una
línea pura de flores púrpura con otra línea pura de flores blancas, los
descendientes eran todos de flores púrpura: la alternativa “flor púrpura”,
entonces, era dominante con respecto a la alternativa “flor blanca”, que era
recesiva.
Como vieron en la actividad 2, Mendel postuló una
hipótesis que sostenía lo siguiente: “Las características hereditarias estarían
formadas por factores dobles, de a pares, que se encontrarían en todas las
células y que se separarían al formarse las células sexuales”. Si bien en ese
entonces Mendel no lo sabía, a la luz de los conocimientos actuales se sabe que
estos factores dobles están físicamente ubicados en los cromosomas y se separan
durante la meiosis cuando se generan las células sexuales. Es decir que cada
célula sexual llevará una alternativa para cada carácter. Cuando se junten para
constituir el nuevo ser, se manifestará visible aquella alternativa que sea
dominante.
2. Les proponemos “traducir” al lenguaje de la ciencia actual
los términos que usó Mendel (utilicen para ello las definiciones que
encontrarán en este link).
a) Factores
hereditarios o “elemente”.
b) Apariencia
de un individuo para el carácter analizado.
c) Conjunto
de los factores hereditarios en un individuo.
d) Cada
alternativa posible para un factor hereditario.
e) Individuo
con las dos alternativas del mismo tipo para un factor hereditario de un
carácter (sean ambas dominantes o ambas recesivas).
f) Individuo
con las dos alternativas diferentes para un factor hereditario de un carácter
(una dominante y una recesiva).
Actividad
4:
1. Observen cómo sería lo analizado en la actividad
3 para el carácter “color de la semilla”. Se partirá de una línea pura
amarilla (es decir, que tiene las dos variantes o alternativas dominantes, que
se simbolizarán como AA) y una línea pura verde (que tiene las dos
variantes o alternativas recesivas, a las se llamará aa).
a) Entren al siguiente link, coloquen en
las casillas de los progenitores 1 y 2 los correspondientes a dichas líneas
puras y hagan clic en el botón “Engendrar”. ¿Qué conclusiones pueden sacar?
¿Cómo es el genotipo de la descendencia? ¿Y el fenotipo?
b) ¿Dónde estarían ubicadas las alternativas para cada factor?
¿Cómo se las denomina actualmente? En esta animación verán la ubicación de las
alternativas (alelos) para cada factor (gen) (aquí, en vez de AA/aa,
serán YY/yy). Entren a la animación y
hagan clic hasta que aparezca F1.
c) ¿Dónde se ubica cada alelo en el cromosoma del individuo que
se formó en la F1? Cuando este individuo forme gametas, ¿de qué clase o
variante serán?
Actividad
5:
Cuando Mendel cruzó dos líneas puras con alternativas diferentes
para un carácter, obtuvo individuos en los que se manifestaba únicamente la
variante dominante. Esto es, al cruzar individuos de una línea pura con
semillas de color amarillo con otra de color verde, los descendientes fueron
todos de color amarillo. La variante recesiva permanecía oculta en esta
generación, llamada “Filial 1”.
Cuando estos individuos de la Filial 1 se autopolinizaban (se
autofecundaban), pasaban cosas: Mendel cosechó 929 semillas (ahora se está
analizando la denominada “Filial 2”) de las cuales 705 fueron amarillas y 224
verdes. Hizo la misma prueba con los otros seis caracteres y en todos los casos
obtuvo una proporción similar: por cada cuatro individuos de la Filial 2, tres
resultaban con la variante dominante y uno con la variante recesiva.
1. Vean cómo resulta el cruzamiento de los individuos F1.
Utilicen el siguiente linkcolocando
como genotipos de ambos progenitores a los individuos heterocigotas de la
F1: Aa y luego hagan clic en el botón “Engendrar”.
a)¿Cuáles son los genotipos que se
pueden formar, según surge del cuadro?
b)¿Cuáles de esos genotipos
corresponden al fenotipo amarillo y cuáles al fenotipo verde? ¿Qué proporción
hay entre amarillo/verde?
2. Como recordarán, la hipótesis de Mendel postulaba que “las
características hereditarias estarían formadas por factores dobles, de a pares,
que se encontrarían en todas las células y que se separarían al formarse las
células sexuales”. ¿Podrían decir que los experimentos de Mendel confirman la
hipótesis? ¿Por qué? (Recuerden que Mendel sólo pudo observar fenotipos, no
genotipos.)
Actividad
6:
1. Sigan viendo la animación que utilizaron, para obtener la F2
con la autofecundación de la F1 (ver animación).
¿Cuántas gametas diferentes podrá tener cada uno de los padres?
Actividad de cierre: ¿Qué sucederá?
1. Les proponemos un ejercicio de anticipación, que Mendel
también realizó en sus experimentos, para ver si queda claro el mecanismo en
que se basa esta ley. Imaginen que tiene un individuo de la F1 (semilla
amarilla) pero que lo cruzan con otro de la línea pura recesiva (¿se
acuerdan qué variantes de factores o alelos llevaría cada uno?).
a)¿Qué
proporción de amarillas y verdes habría?
·
Primero, piensen la pregunta y resuélvanla con lápiz y
papel. Luego, utilicen la animación de
la actividad 1 para ver si la predicción realizada fue correcta.
Bibliografía recomendada
Alberto Onna. “De Mendel al ADN”. En: E. Flichman, H. Miguel, J.
Paruelo y G. Pissinis. Las raíces y los frutos. Temas de filosofía de
la ciencia. Buenos Aires, CCC Educando (pp. 149-150), 1999.
Webgrafía recomendada
Actividad
1
En su primera ley, Mendel dejó establecido que cuando se cruzan
organismos puros para un carácter, su descendencia es idéntica. En cambio,
cuando Mendel cruzó dos líneas puras con alternativas diferentes para un
carácter, obtuvo individuos en los que se manifestaba únicamente la variante
dominante. Esto es, cuando cruzó individuos de una línea pura con semillas de
color amarillo con otra línea pura de individuos cuyas semillas eran de color
verde, los descendientes fueron todos de color amarillo. La variante recesiva
(verde) permanecía oculta en esta generación, llamada Filial 1 (F1). Ahora,
cuando estos individuos de la Filial 1 se autopolinizan (o sea, se
autofecundan), pasan cosas: Mendel cosechó 929 semillas (ahora se está
analizando la denominada Filial 2 (F2)) de las cuales 705 fueron amarillas y
224 verdes. Hizo la misma prueba con los otros seis caracteres y en todos los
casos obtuvo una proporción similar: por cada cuatro individuos de la Filial 2,
tres resultaban con la variante dominante y uno con la variante recesiva.
1. Vean cómo resulta el cruzamiento de los individuos F1.
Utilizarán el siguiente enlace para ver los resultados de las dos primeras leyes
de Mendelcolocando como genotipos de ambos progenitores a los individuos
heterocigotas de la F1: Aa y luego deberán cliquear en el
botón Engendrar. Luego respondan:
a) ¿Cuáles son los genotipos que se pueden formar, según muestra
el cuadro?
b) ¿Cuáles de esos genotipos corresponden al fenotipo amarillo y
cuáles al fenotipo verde? ¿Qué proporción hay entre amarillo y verde?
2. La hipótesis de Mendel postulaba que «las características
hereditarias estarían formadas por factores dobles, de a pares, que se
encontrarían en todas las células y que se separarían al formarse las células
sexuales». ¿Podrían decir que los experimentos de Mendel confirman la
hipótesis? ¿Por qué?
Recuerden que Mendel pudo observar los fenotipos pero no los
genotipos.
Vean esta animación del cruzamiento monohíbrido.
Actividad
2
1. Piensen un rato qué es lo que significa la probabilidad. Se
podría definir la probabilidad como el cociente entre los casos que cumplen una
determinada condición y la cantidad de casos posibles. Por ejemplo, la
probabilidad de que salga cara si uno arroja una moneda al aire es de 1/2 (1
caso que cumple la condición / 2 casos posibles), es decir, una probabilidad
del 50%. Del mismo modo, si se quiere saber qué probabilidad se tiene de sacar
un cinco cuando se tira un dado, dicha probabilidad es de 1/6 (1 caso que cumple
la condición / 6 casos posibles) o, lo que es lo mismo, una probabilidad de uno
en seis, que da un 16,6%. Ahora bien, volviendo al caso de la moneda, si la
probabilidad es del 50%, ¿eso quiere decir que si se tira la moneda dos veces
es seguro que salga cara? Y en el caso del dado, si se tira el dado seis veces,
¿es seguro que salga el cinco? Claro que no, pero si se hacen muchísimas
tiradas de moneda o de dado y se cuentan, verán que cuanto más sean, esa
proporción se va acercar más a la probabilidad que se calculó. Es decir, si se
tira la moneda mil veces y se anota cada vez lo que sale, verán que la
proporción de «caras» será bastante aproximada al 50%.
A partir de esto, vuelvan a
la F2 de Mendel: si solo se cosechan cuatro semillas de la F2, ¿obtendrán tres
amarillas y una verde? ¿Sí o no? ¿Por qué?
Actividad
3
1. Lean el siguiente enlace sobre el cruzamiento dihíbrido y
respondan: ¿cuál es la diferencia entre un cruzamiento monohíbrido y uno
dihíbrido?
2. Realicen un cuadro de Punnet para cada uno de ellos
utilizando el programa de hojas de cálculo de sus equipos portátiles.
3. Ahora se considerarán dos caracteres simultáneamente y se
verá cómo se heredan. Mendel estudió qué pasaba con el color y la forma de los
guisantes. Al igual que cuando estudió solamente el color (actividad 2),
observó que la forma lisa era dominante sobre la rugosa, determinando que el
alelo L (liso) domina sobre el l (rugoso) (L>l). Cruzó individuos
dihomocigóticos dominantes (genotipo AALL y fenotipo Amarillo Liso) con
individuos dihomocigóticos recesivos (genotipo aall y fenotipo verde rugoso).
A= Amarillo; a = verde; L = Liso, l = rugoso.
Procedan igual que en la actividad anterior, pero ahora
considerando dos características simultáneamente: Tercera ley de Mendel.
4. Respondan:
¿Cuáles son los genotipos que se pueden formar, según este nuevo
cuadro?
¿Cuáles de esos genotipos corresponden al fenotipo amarillo y
cuáles al fenotipo verde? ¿Qué proporción hay entre amarillo y verde?
¿Cuáles de esos genotipos corresponden al fenotipo liso y cuáles
al fenotipo rugoso? ¿Qué proporción hay entre ambos?
¿Cuáles son las proporciones del resto de los genotipos
(amarillo y liso, amarillo y rugoso, verde y liso, verde y rugoso)?
Este nuevo experimento, ¿afirma o contradice la respuesta a la
pregunta 3 de la actividad anterior?
Actividad de cierre: ¿Qué sucederá?
1. Les proponemos un ejercicio de anticipación –que Mendel
también probó en sus experimentos– para ver si queda claro el mecanismo en que
se basa la segunda ley de Mendel.
a) Cruzamiento monohíbrido. Imaginen un individuo de
la F1 (semilla amarilla), pero que ahora cruzan con otro de
la línea pura recesiva (¿se acuerdan de qué variantes de
factores –o alelos– llevaría cada uno?).
¿Qué proporción de amarillas y verdes habría? Primero piénsenlo
y resuélvanlo con lápiz y papel. Luego, háganlo con la animación de la actividad 1 para
ver si predijeron correctamente.
b) Cruzamiento dihíbrido. Imaginen un individuo de
la F1 Amarillo y liso que lo cruzan con un una línea pura
recesiva. Resuelvan el ejercicio en papel y luego revisen su respuesta en
este enlace sobre los resultados de la
tercera ley de Mendel.
Bibliografía recomendada
Alberto Onna. «De Mendel al ADN». En: E. Flichman, H. Miguel, J.
Paruelo, y G. Pissinis (1999). Las raíces y los frutos. Temas de
filosofía de la ciencia, Buenos Aires, CCC Educando (pp. 149-150).
Webgrafía recomendada
Resultados de las dos
primeras LEYES DE MENDEL
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