Ciencias Naturales 9.º

Más allá de Mendel

50 min · DBA 4

Lo que vas a aprender
  • Distinguir la dominancia incompleta de la codominancia a partir del fenotipo del heterocigoto.
  • Calcular las proporciones 1:2:1 de un cruce con dominancia incompleta o codominancia.
  • Contar los genotipos posibles de un gen con alelos múltiples.
  • Predecir con la tabla de Punnett los cruces ligados al sexo del color de ojos de la mosca Drosophila.

Para qué

¿Para qué sirve esto?

En los guisantes de Mendel, cada carácter tenía un alelo que dominaba y otro que se escondía. Pero si cruzas una planta de flores rojas con una de flores blancas, a veces salen flores rosadas. Y en las moscas de la fruta hay un carácter que aparece mucho más en los machos que en las hembras. ¿Se equivocó Mendel?

No: sus leyes siguen valiendo, porque los alelos se separan y se reparten igual en la meiosis. Lo que cambia es cómo se expresan los alelos en el fenotipo, o en qué cromosoma está el gen. En esta lección vas a usar la misma tabla de Punnett para predecir esos casos.

Explicación

Dominancia incompleta

En algunas plantas de jardín, el color de la flor depende de un gen con dos alelos, uno para rojo y otro para blanco, y ninguno domina al otro. Como no hay dominante ni recesivo, escribimos los dos alelos con mayúscula: $R$ (rojo) y $B$ (blanco).

  • $RR$: flores rojas.
  • $BB$: flores blancas.
  • $RB$: flores rosadas, un color intermedio.

Al cruzar una roja con una blanca, toda la primera generación es $RB$, rosada. Si se cruzan dos rosadas, reaparecen las rojas y las blancas. Eso demuestra que los alelos no se mezclaron: el rosado es el efecto de tener un alelo de cada uno, y cada alelo pasa intacto a los gametos, como dice la segunda ley. Con dominancia incompleta, cada genotipo tiene su propio fenotipo, así que la proporción de fenotipos es la misma que la de genotipos: 1:2:1.

Codominancia

En la codominancia, el heterocigoto no tiene un fenotipo intermedio: muestra los dos caracteres completos, uno al lado del otro. En algunas razas de ganado, un animal con un alelo de pelo rojo y otro de pelo blanco no es rosado: tiene pelos rojos y pelos blancos mezclados en el mismo pelaje, que se llama ruano. Usamos otra vez $R$ y $B$: $RR$ rojo, $BB$ blanco y $RB$ ruano.

La diferencia está en el heterocigoto. Con dominancia incompleta se ve un tercer color (rosado); con codominancia se ven los dos colores a la vez (rojo y blanco). Los cálculos son los mismos: dos ruanos dan terneros rojos, ruanos y blancos en proporción 1:2:1.

Alelos múltiples

Mendel trabajó con genes de dos alelos, pero en una población un gen puede tener más de dos. En los conejos, por ejemplo, el color del pelaje depende de un gen con varios alelos. Cada conejo lleva solo dos de ellos, uno en cada cromosoma homólogo, pero entre todos los conejos hay más combinaciones posibles. Con $k$ alelos hay $k$ genotipos homocigotos (un alelo repetido) y tantos heterocigotos como parejas distintas de alelos se puedan formar.

Ejemplo resuelto

Dos flores rosadas

Se cruzan dos plantas de flores rosadas, RB × RB. ¿Qué probabilidad tiene cada color, y cuántas plantas rosadas se esperan entre 200 hijos de un experimento inventado?

Ver la solución paso a paso
  1. Cada planta forma gametos $R$ y $B$ por mitades. En la tabla de cuatro casillas hay una $RR$, roja:

    $$P(\mathit{RR})\text{ en }\mathit{RB} \times \mathit{RB} = \frac{1}{4}$$

  2. Hay dos casillas $RB$, rosadas:

    $$P(\mathit{RB})\text{ en }\mathit{RB} \times \mathit{RB} = \frac{1}{2}$$

  3. Y una $BB$, blanca:

    $$P(\mathit{BB})\text{ en }\mathit{RB} \times \mathit{RB} = \frac{1}{4}$$

  4. Las plantas rosadas esperadas entre 200:

    $$200 \cdot \left(P(\mathit{RB})\text{ en }\mathit{RB} \times \mathit{RB}\right)$$

  5. Son $100$; las rojas y las blancas, unas 50 de cada color.

Respuesta: Rojas 1/4, rosadas 1/2 y blancas 1/4 (proporción 1:2:1); de 200 se esperan unas 100 rosadas.

Ejemplo resuelto

Cuántos genotipos con tres alelos

En una población de ejemplo, un gen del color tiene 3 alelos. ¿Cuántos genotipos distintos puede tener un individuo?

Ver la solución paso a paso
  1. Si los tres alelos se llaman P, Q y S, hay un homocigoto por cada alelo (PP, QQ y SS) y un heterocigoto por cada pareja de alelos distintos, sin importar el orden (PQ, PS y QS): $3 + 3$

  2. En total, $6$ genotipos. Con solo dos alelos habría tres; con más alelos crece la variedad.

Respuesta: Un individuo puede tener 6 genotipos distintos: 3 homocigotos y 3 heterocigotos.

Machos y hembras en la mosca

En la mosca de la fruta, Drosophila, las hembras tienen dos cromosomas sexuales iguales, $XX$, y los machos tienen uno distinto de cada clase, $XY$. Todos los óvulos llevan un $X$; la mitad de los espermatozoides lleva $X$ y la otra mitad lleva $Y$. Por eso, en cada cruce, la mitad de los hijos se espera hembra y la otra mitad macho.

Herencia ligada al sexo

El gen del color de los ojos de la mosca está en el cromosoma $X$, y el $Y$ no trae ese gen. El alelo de ojos rojos ($R$) domina sobre el de ojos blancos ($r$). Como el gen viaja con el $X$, se escribe pegado a él: $X^R$ y $X^r$.

  • Una hembra tiene dos copias: $X^R X^R$ y $X^R X^r$ tienen ojos rojos; solo $X^r X^r$ tiene ojos blancos.
  • Un macho tiene una sola copia: $X^R Y$ tiene ojos rojos y $X^r Y$ ojos blancos. Le basta un alelo recesivo para mostrar el carácter, porque no tiene otro $X$ que lo tape.

Por eso los ojos blancos aparecen más en los machos. Y hay otra consecuencia: un macho le da su $X$ solo a sus crías hembra y su $Y$ solo a sus crías macho, así que los machos reciben el X de la madre.

Para contar en la tabla, tratamos cada cromosoma sexual como si fuera un alelo y escribimos $R$ por $X^R$, $r$ por $X^r$ e $Y$ por el cromosoma $Y$. Así, la hembra $X^R X^r$ se escribe $Rr$ y el macho $X^R Y$ se escribe $RY$.

Ejemplo resuelto

Hembra portadora por macho de ojos rojos

Se cruza una hembra de ojos rojos $X^R X^r$ con un macho de ojos rojos $X^R Y$. ¿Qué fracción de los hijos son machos de ojos blancos, qué fracción de los machos tiene ojos blancos y cuántas hembras de ojos blancos se esperan?

Ver la solución paso a paso
  1. La hembra forma óvulos $X^R$ y $X^r$; el macho, espermatozoides $X^R$ e $Y$. Las cuatro casillas son $X^R X^R$, $X^r X^R$, $X^R Y$ y $X^r Y$. Contamos a mano: una de las cuatro es $X^r Y$, macho de ojos blancos.

    $$\frac{1}{4}$$

  2. El conteo con letras ($Rr \times RY$) da lo mismo:

    $$P(\mathit{rY})\text{ en }\mathit{Rr} \times \mathit{RY} = \frac{1}{4}$$

  3. Los machos son las casillas con $Y$: $X^R Y$ y $X^r Y$. La fracción de machos con ojos blancos es la de $X^r Y$ dividida entre la de todos los machos:

    $$\frac{P(\mathit{rY})\text{ en }\mathit{Rr} \times \mathit{RY}}{P(\mathit{RY})\text{ en }\mathit{Rr} \times \mathit{RY} + P(\mathit{rY})\text{ en }\mathit{Rr} \times \mathit{RY}}$$

  4. Es decir, una de cada dos casillas de machos:

    $$\frac{1}{4} \div \frac{1}{2}$$

  5. La mitad de los machos tiene ojos blancos:

    $$\frac{1}{2}$$

  6. Para ser hembra de ojos blancos haría falta $X^r X^r$, pero el padre solo da $X^R$ a sus hijas:

    $$P(\mathit{rr})\text{ en }\mathit{Rr} \times \mathit{RY} = 0$$

Respuesta: 1/4 de los hijos son machos de ojos blancos, que es la mitad de los machos (1/2); no se espera ninguna hembra de ojos blancos.

Práctica

En una planta con dominancia incompleta (RR rojas, RB rosadas, BB blancas) se cruzan dos plantas rosadas. ¿Qué probabilidad tiene un hijo de tener flores rosadas?

Se cruzan dos plantas de flores rosadas (RB × RB) y nacen 160 plantas (cifra inventada). ¿Cuántas se esperan con flores blancas?

Con la misma planta, se cruza una planta rosada (RB) con una blanca (BB). ¿Qué probabilidad tiene un hijo de tener flores rojas?

En un ganado con codominancia (RR rojo, RB ruano, BB blanco) se cruza un toro rojo con una vaca blanca. ¿Qué probabilidad tiene el ternero de ser ruano?

En una población de conejos de ejemplo, un gen del color del pelaje tiene cuatro alelos. ¿Cuántos genotipos distintos son posibles?

En la mosca Drosophila las hembras son XX y los machos XY. ¿Qué probabilidad tiene un hijo de ser hembra?

Una hembra de ojos rojos homocigota ($X^R X^R$) se cruza con un macho de ojos blancos ($X^r Y$). ¿Verdadero o falso? Todas las crías, machos y hembras, tienen ojos rojos.

Una hembra de ojos blancos ($X^r X^r$) se cruza con un macho de ojos rojos ($X^R Y$). ¿Qué fracción de toda la descendencia son machos de ojos blancos?

En el cruce $X^R X^r$ × $X^R Y$, ¿qué fracción de los MACHOS tiene ojos blancos?

Del cruce $X^R X^r$ × $X^R Y$ nacen 200 moscas (cifra inventada). ¿Cuántos machos de ojos blancos se esperan?

En una raza de ejemplo se cruza un gallo de plumas negras con una gallina de plumas blancas. Todas las crías tienen plumas negras y plumas blancas mezcladas, sin ningún color intermedio. ¿Qué tipo de herencia es?

¿Por qué en la mosca los ojos blancos son más frecuentes en los machos que en las hembras?

Reto

Une cada probabilidad con su valor.

R y B son los alelos de una planta con dominancia incompleta. P(RR) en RB × RB es la probabilidad de que un hijo de ese cruce sea RR.

Reto

En cada ronda, toca el cruce que NO puede dar el hijo pedido.

Ronda 1, en la mosca: R es X^R, r es X^r e Y es el cromosoma Y; el hijo pedido es un macho de ojos blancos (rY). Ronda 2, en la planta de flores: el hijo pedido es blanco (BB). Busca la probabilidad que vale cero.

Reto

El crucigrama de la herencia no mendeliana.

Lee cada pista y escribe la palabra, sin tildes.

Cierre

En resumen

  • Con dominancia incompleta el heterocigoto tiene un fenotipo intermedio (rosado); con codominancia muestra los dos caracteres a la vez (ruano).

  • En los dos casos cada genotipo tiene su fenotipo, y el cruce de dos heterocigotos da 1:2:1 de genotipos y de fenotipos.

  • Un gen puede tener más de dos alelos en la población, pero cada individuo lleva solo dos.

  • En la mosca las hembras son XX y los machos XY; el gen del color de los ojos está en el X, y el macho, con un solo X, muestra el alelo recesivo con una sola copia.

  • Las leyes de Mendel siguen valiendo, porque los alelos se separan en la meiosis; lo que cambia es cómo se expresan o en qué cromosoma están.

Vocabulario

Dominancia incompleta

Ningún alelo domina: el heterocigoto tiene un fenotipo intermedio entre los dos homocigotos.

Codominancia

Los dos alelos se expresan a la vez y completos: el heterocigoto muestra los dos caracteres juntos.

Alelos múltiples

Un gen que tiene más de dos alelos en la población; cada individuo lleva solo dos de ellos.

Cromosomas sexuales

El par de cromosomas que es distinto en machos y hembras; en la mosca Drosophila, las hembras son XX y los machos XY.

Herencia ligada al sexo

Herencia de un gen que está en un cromosoma sexual (en esta lección, el X); por eso se reparte distinto entre machos y hembras.

Guía para el docente

Tiempos

Preguntas para el salón

Errores típicos

Tarea sugerida

Hacer la tabla de Punnett del cruce de una hembra de ojos blancos con un macho de ojos rojos, escribir la proporción de cada clase de hijo y explicar por qué todos los machos salen con ojos blancos.