background-image: url(/images/cromosomas/teoria-cromosomica-intro.jpg) background-size: cover class: left top # Teoría cromosómica de la herencia --- # Teoría cromosómica de la herencia Charles Darwin con su Teoría de la evolución expuso de forma acertada como la herencia jugaba un papel importante en el desarrollo de las diferentes especies. Gregor Mendel intuyó la existencia de unos factores discretos encargados de transmitir esa información y formuló unas leyes que permitían entender y predecir cómo funcionaba la herencia. Pero el problema seguía siendo saber cuáles eran exactamente esos factores. <figure> <img src="/images/evolucion/hominidos.jpg" width="60%"> </figure> --- # Teoría cromosómica de la herencia Para llegar a resolver ese enigma fue fundamental establecer dónde se localizaban los factores responsables de las características heredables y de qué estaban compuestos. Lo que no fue nada sencillo y costó casi un siglo y medio de investigación. --- # Descubrimiento de los cromosomas Todo empezó en 1842 cuando Von Nägeli, utilizando diferentes técnicas de tinción, descubrió los cromosomas observando el núcleo de células vegetales. <figure> <img src="/images/cromosomas/cromosomas-celulas-vegetales.jpg" width="60%"> </figure> Paralelamente se describieron estruturas similares en células animales. Aunque la definición y el término *cromosoma* fue elaborada bastantes años después. --- # Descubrimiento de los cromosomas Aunque fue un hallazgo muy interesante, la observación de esas estructuras que son capaces de teñirse no permitió elaborar ninguna hipótesis sobre su función. --- # Se publica el origen de las especies En 1859 irrumpe la teoría de la selección natural de Darwin, que supone que cambios en las características de los individuos tienen que poder pasar de alguna forma a las generaciones siguientes para permitir la adaptación de la especie. Darwin no pudo dar en su momento una explicación satisfactoria de cómo ocurría. <figure><img src="/images/evolucion/darwin.jpg" width="30%"></figure> --- # Mendel publica sus trabajos sobre las leyes de la Herencia Entre 1865 y 1866, Mendel publicó todos sus trabajos explicando cómo funcionaban los factores hereditarios. Pero tampoco fue capaz de explicar dónde se encontraban esos factores. Además su trabajo tuvo un impacto muy limitado en su época. <figure><img src="/images/herencia/gregor-mendel-oval.jpg" width="35%"></figure> --- # Descubrimiento de los ácidos nucleicos En 1869, con la citología en pañales, Friedrich Miescher había observado como al añadir algunos compuestos al pus que se formaba en las heridas infectadas aparecía una sustancia gelatinosa. Eso le llevó a realizar experimentos con glóbulos blancos y aislar varias moléculas desconocidas. Esas moléculas eran ricas en fósforo y nitrógeno, pero en proporciones que no concordaban con grasas, azúcares o proteínas. Dedujo que se trataba de un nuevo compuesto asociado a los núcleos de las células, por lo que las llamó nucleinas. --- # Los cromosomas se replican durante la división En la década de los 80 del siglo XIX se describe la distribución cromosómica durante la división celular. La utilización de colorantes permitió determinar que dentro del núcleo había una sustancia que se tenía fuertemente con tintes básicos. Además, se describe cómo ocurre mitosis, proceso en el que los cromosomas se reparten entre las células hijas cuando ocurre una división. Además, decriben la meiosis, un proceso por el que las células de los órganos sexuales, al dividirse, dan lugar a células con la mitad de cromosomas. --- # Los cromosomas se replican durante la división <figure> <img src="/images/cromosomas/dibujos-originales-de-la-mitosis.jpg" width="95%"> </figure> --- # La información hereditaria está contenida solo en los gametos Por otra parte, August Weismann, basándose en las observaciones de la meiosis, sugirió que las únicas células relevantes para la transmisión hereditaria eran los gametos. Y dado que la diferencia entre una célula gamética y una somática es el contenido en cromosomas estos tenían que tener importancia en ese proceso. <figure> <img src="/images/cromosomas/mitosis-y-meiosis.jpg" width="40%"> </figure> --- # Redescubrimiento de las leyes de Mendel William Bateson traduce y publica los trabajos de Mendel y se convierte en un firme defensor de sus teorías. De él son muchos de los términos que se utilizan hoy en día, así como el de *Genética*. Aunque observa que en algunos casos no parece cumplirse la segregación independiente de los caracteres. <figure> <img src="/images/cromosomas/bateson-mendel.jpg" width="30%"> </figure> --- # Herencia y cromosomas Ya en el siglo XX, en 1903, Walter Sutton y Theodore Bovari, de forma independiente, hicieron una de las conexiones más interesantes en la historia de la genética al relacionar los cromosomas con los factores hereditarios de Mendel. Se sabía que las células provenían siempre de la división binaria de una célula madre. Lo que no quedaba claro es como el "plasma germinal" presente en el núcleo, se transmitía a las células hijas para que estas fueran iguales. --- # Herencia y cromosomas Se había visto que ese *plasma germinal* se deshacía al comienzo de la división y aparecían unas finas hebras que, tras la división de las células, volvían a desaparecer. Concluyeron que el *plasma germinal* se condensaba en unos cuerpo llamados cromomas para facilitar su reparto durante la división y luego volvían a descondensarse. Por otra parte, se dieron cuenta de que antes de que comenzara la división, ese material genético se duplicaba. --- # Herencia y cromosomas <figure> <video width="560" height="420" controls> <source src="/images/cromosomas/mitosis.mp4" type="video/mp4"> </video> </figure> --- # Herencia y cromosomas Trabajando con embriones de animales simples pudieron determinar que: - Los cromosomas son dobles y que cada una de sus mitades se queda orientada hacia uno de los polos antes de la división - Los cromosomas están conectados a una red de fibras con cada uno de los polos de la célula - Cada una de las mitades está unida solo a uno de esos polos <figure><img src="/images/cromosomas/mitosis.png" width="80%"></figure> --- # Herencia y cromosomas Otro hallazgo interesante fue que en la división no se separaban los cromosomas según su origen paterno o materno sino que se producián múltiples combinaciones, lo que daba lugar a una enorme variabilidad El hecho de que tanto en las células maternas como en las pa ternas los cromosomas formaran parejas, que se separaban en *meiosis*, les llevó a proponer a esos cromosomas como la base de la herencia. Aunque en su tiempo no fue muy aceptada ya que no mostraba ninguna conexión entre caracteres hereditaros concretos y cromosomas. --- # Genes y cromosomas Thomas Hunt Morgan, que no confiaba mucho en los resultados de Mendel, buscaba entender las claves de la herencia genética e inició sus estudios en ratas y ratones, pero se reproducían muy despacio para hacer estudios sobre herencia. <figure> <img src="/images/cromosomas/thomas-morgan.jpg" width="35%"> </figure> --- # Genes y cromosomas Por lo que probó con *Drosophila melanogaster* porque: - Es un organismo pequeño, fácil de mantener en el laboratorio. - Es fértil todo el año y muy prolífica (30 generaciones al año). - Machos y hembras se distinguen con facilidad. - El desarrollo embrionario ocurre en el exterior, lo que facilita el estudio de las mutaciones en el desarrollo. - Tiene solo 4 pares de cromosomas. --- # Genes y cromosomas Tras varios generaciones encontró un macho con los ojos blancos, en lugar del color normal (rojo). Esto le permitía comenzar a analizar algunas cuestiones clave: ¿cómo se había generado ese macho? ¿qué determina el color de los ojos? <figure> <img src="/images/cromosomas/mutante-mosca.jpeg" width="50%"> </figure> --- # Genes y cromosomas Morgan cruzó el macho mutante de ojos blancos con una hembra virgen normal, con ojos rojos. En la primera generación la descendencia era de ojos rojos, lo que sugería que el rojo eran dominante, y el blanco recesivo. Para probarlo, cruzó machos y hembras, y obtuvo una segunda generación con las proporciones esperadas según las leyes de Mendel para un carácter recesivo: 3 moscas de ojos rojos por cada 1 de ojos blancos. <figure> <img src="/images/herencia/segunda-ley-mendel.gif" width="25%"> </figure> --- # Genes y cromosomas Aunque Morgan observó asombrado que todas las hembras eran de ojos rojos, y los machos, la mitad con ojos rojos y la mitad con ojos blancos. Lo cual implicaba que el color de los ojos estaba de alguna forma influído por el sexo de la mosca. <figure> <img src="/images/cromosomas/cruce-morgan.jpeg" width="60%"> </figure> --- # Genes y cromosomas Posteriormente, aparecieron otras dos mutaciones espontáneas (alas rudimentarias y color del cuerpo amarillo), que también estaban ligadas al sexo. Todo ello sugería que esos tres genes podrían estar en el mismo cromosoma, el cromosoma sexual, por lo que serían genes ligados, es decir, que se transmiten siempre juntos. <figure> <img src="/images/cromosomas/drosophilla-cromosomas-sexuales.jpg" width="50%"> </figure> --- # Genes y cromosomas De esa forma Morgan demostró, en 1910, que los genes estaban en los cromosomas como habían afirmado Sutton y Boveri años antes. Todos sus trabajos realizados sobre *Drosophila melanogaster* hicieron que esta se convirtiera en un organismo modelo por excelencia. Recibió el premio Nobel en 1933 por su contribución a la Genética. --- # Despega la genética En 1913, Alfred Sturtevant, que trabajó también con Morgan en *Drosophila melanogaster*, trazó el primer mapa genético en un cromosoma. Esto indicaba que los genes estaban en los cromosomas pero que, además, se colocaban en un orden específico, Además, estudiando la descendencia se podía calcular cómo de juntos estaban en el cromosoma. <figure> <img src="/images/cromosomas/mapa-genetico.jpg" width="90%"> </figure> Las unidades de distancia genética se denominan Morgans. --- # Comienza la Ingeniería Genética En 1928, Frederick Griffith descubre que el material genético de bacterias muertas se puede transmitir a bacterias vivas. Es el principio de lo que hoy en día se conoce como *transformación* y ha sido ampliamente utilizado en Ingeniería Genética. <figure> <img src="/images/cromosomas/griffith-experiment.png" width="50%"> </figure> Más adelante se comprobaría que el material genético se puede transmitir a células eucariotas vivas. --- # Los cromosomas son la base de la creación de diversidad Tanto Bateson como Morgan habían comprobado que con algunos caracteres no se cumplían las leyes de Mendel y aparecían combinaciones diferentes en la descendencia, incluso en el caso de los genes que se encuentran en el mismo cromosoma. En 1931, se identifica el sobrecruzamiento genético con la recombinación genética, capaz de crear combinaciones alélicas diferentes a la de los progenitores. Los cromosomas maternos y paternos son capaces de intercambiar partes. <figure> <img src="/images/cromosomas/recombinacion.jpeg" width="75%"> </figure> --- # Los ácidos nucleicos se distribuyen de forma diferente Los estudios sobre los ácidos nucleicos habían descubierto varios tipos de ácidos nucléicos. Se descubrió que el ADN permanece en el núcleo y que el ARN se encuentra disperso en el citoplasma de la célula. <figure> <img src="/images/cromosomas/adn-arn.jpeg" width="75%"> </figure> --- # Los ácidos nucleicos portan la información genética En 1944, los experimentos de Avery, McLeod y MacCarty demuestran definitivamente que es el ADN, y no las proteínas, el material que porta la información genética. Basándose en los experimentos de transformación de Griffith, destruyen específicamente cada uno de los compuestos de las bacterias inactivadas y comprueban que solo cuando hay ADN intacto es cuando ocurre la transformación. Estos resultados son contrarios a lo que se esperaba por lo que costó asimilarlos. --- # Los ácidos nucleicos portan la información genética Pero cuando Hersey y Chase, marcando específicamente las proteínas o los ácidos nucleicos comprueban directamente los resultados de Avery, McLeod y MacCarty ya no hay duda. El ADN es la fuente de la información genética. <figure> <img src="/images/cromosomas/hershey-chase-experiment.jpg" width="60%"> </figure> --- # Los ácidos nucleicos portan la información genética Progresivamente se va comprendiendo su composición y que existen una serie de relaciones entre las bases nitrogenadas que lo forman. <figure> <img src="/images/cromosomas/bases-nitrogenadas.jpg" width="80%"> </figure> --- # Se descubre la estructura del ADN En 1953, Watson y Crick descubren la estructura de la molécula de ADN. A partir de este momento el conocimiento sobre cómo funcionan los genes y las proteínas de desborda. Se descubre el código genético y con él cómo los diferentes aminoácidos están codificados por tripletes de nucleótidos. <figure> <img src="/images/cromosomas/watson-crick-adn.jpg" width="45%"> </figure> --- # Se descubre la estructura del ADN La propia estructura de la molécula es la clave que permite por un lado la duplicación fidedigna del material genético y por otra su traducción a una proteína, con lo que se explican todas las observaciones que se habían ido haciendo. <figure> <img src="/images/cromosomas/duplicacion-del-adn.jpg" width="80%"> </figure> --- # El cariotipo humano 1956 Joe Hin Tjio y Albert Levan realizan el primer cariotipo humano y fijan que el número de cromosomas de las especie humana es 46, agrupados en 23 pares. <figure> <img src="/images/cromosomas/cariotipo-levan-tjio.jpg" width="90%"> </figure> Tener este mapa como referencia permitió relacionar diferentes anomalías cromosómicas con enfermedades. El avance de la técnología ha permitido desarrollar el desarrollo de diagnóstico de estas enfermedades incluso antes del nacimiento.