genética

Prueba de alelismo

            A priori, cuando observamos tres o más fenotipos diferentes para un determinado carácter no sabemos si se deben todos a la segregación de múltiples alelos en un locus o al efecto combinado de genes en diversos loci. 

            Para comprobar si los genes que causan los distintos fenotipos son alelos o no, el método más simple consiste en realizar cruces entre todas las alternativas fenotípicas. En el caso de que se trate de una serie alélica, la segregación que observaremos en cada caso se presentará en proporciones mendelianas simples que implicarán a los fenotipos ya observados; si los genes no son alelos aparecerán segregaciones no mendelianas o incluso fenotipos insólitos de combinaciones raras de genes.

            Por ejemplo, en Drosophila melanogaster existe una serie alética,  la serie white, cuyos alelos producen distintos tonos de color de ojos, desde el alelo white (w) del que toma su nombre, que, en homocigosis, produce ojos blancos, hasta el alelo normal (w⁺) que no afecta al fenotipo de ojos rojos. Si tomamos un alelo "intermedio" de la serie, por ejemplo white-apricot (w^a) que, en homocigosis, produce ojos color albaricoque, y cruzamos una línea pura white-apricot (w^aw^a) con otra white (ww), la descendencia será uniforme y con ojos de color albaricoque, tal como si se tratara de alelos del mismo locus, que es lo que en realidad ocurre.

Normal	White-apricot	white

            Sin embargo, si los genes no son alelos, pueden ocurrir cosas como las que se aprecian en la genealogía siguiente referente a una forma de sordera congénita.

            En esta genealogía los cruces entre los individuos 1 por 2 y  3 por 4  de la primera generación y 10 por 11 de la segunda generación  parecen indicar que se trata de un carácter recesivo pues aparecen afectados hijos de padres normales y las parejas de padres sordos sólo producen hijos sordos. Sin embargo, el cruce entre los individuos 7 y 9 de la tercera generación nos indica lo contrario, pues sólo produce hijos normales, lo cuál sólo es posible si el alelo responsable de la sordera es dominante. En realidad, lo que estamos viendo aquí es el resultado de la acción conjunta de dos genes distintos que presentan un tipo de interacción infrecuente, conocido como epistasia, del que hablaremos al final de este capítulo. 

Variación en las relaciones de dominancia

            Los dos alelos de un mismo gen presentes en un genotipo dado interaccionan para producir el fenotipo del individuo. Vamos a analizar estas interacciones suponiendo que el genotipo es el único factor en la significativo en la determinación del fenotipo.

            

            Cuando el individuo es homocigoto, es decir, cuando los dos dos alelos son iguales, el fenotipo que se produce es único y  caracteriza al alelo en cuestión 

            Cuando el individuo es heterocigoto, los dos alelos presentes pueden:

1. Manifestarse independientemente en el fenotipo. A esta situación se le llama Codominancia.
2. Interactuar para mostrar un rasgo único. A esta interacción se le llama Dominancia y puede ser de varias maneras diferentes: Completa, incompleta, intermedia y sobredominancia.

La codominancia es la situación en la que ambos alelos producen efectos distinguibles en el fenotipo.

            Los ejemplos más clásicos de genes codominantes son:

1. Los grupos sanguíneos M, N y la serie A, B, O

        Tal como dijimos al hablar de series alélicas, en el caso de la  serie A, B, O existen cuatro fenotipos posibles porque, cuando se encuentran juntos los dos alelos A y B los eritrocitos del individuo poseen los dos anticuerpos anti-A y anti-B sobre su membrana.

2. El gen que produce la anemia falciforme, enfermedad que recibe su nombre de la forma que adoptan los eritrocitos. El alelo causante de la enfermedad es una variante del gen de la cadena a de la hemoglobina que produce un polipéptido que sólo difiere del alelo normal por un aminoácido; este único aminoácido produce una cadena que, al incorporarse a la hemoglobina impide que ésta transporte oxígeno y, secundariamente, deforma las células sanguíneas.

Las dos cadenas de la hemoglobina	Glóbulos rojos en individuos sanosy enfermos de anemia falciforme.

        Como veremos, las relaciones entre el alelo normal (H⁺) y el alelo falciforme (H^s) son muy variadas, dependiendo del carácter que consideremos. En este punto lo que nos interesa es que los individuos heterocigotos (H⁺H^s) tienen los dos tipos de hemoglobina, detectables por electroforesis, es decir, los dos alelos se expresan, son codominantes.

La dominancia puede ser de diversos tipos. En el siguiente esquema se resumen todas las posibles interacciones entre dos alelos hipotéticos A₁ y A₂. En él se representan los valores tres genotipos posibles en una escala arbitraria.

1. La situación que observó Mendel en sus experimentos, en la que sólo se distinguen dos fenotipos porque el heterocigoto es idéntico a uno de los dos homocigotos, se llamadominancia completa y está representada en el esquema por las marcas que corresponden a 1_a (dominancia completa del alelo A₁) y 1_b (dominancia completa del alelo A₂) 

        Habiendo visto tantos ejemplos de dominancia completa en los experimentos de Mendel, sólo merece la pena señalar que el alelo normal (H⁺) del gen de la anemia falciforme, del que hablábamos en el apartado anterior, muestra dominancia completa sobre el gen mutante (H^s) en lo que refiere al carácter "forma de los eritrocitos" (salvo a concentraciones extremadamente bajas de oxígeno) y, por consiguiente, respecto a la ausencia de la enfermedad (solo padecen la anemia los homocigotos H^sH^s) 

2. Cuando el heterocigoto tiene un fenotipo que es exactamente intermedio en relación a los de los dos homocigotos la situación se denomina dominancia intermedia o, más propiamente, aditividad y está representada en el esquema por la marca que corresponden a 2.
3. A menudo, el heterocigoto no es exactamente intermedio sino que se parece más a uno de los dos homocigotos que al otro porque la dominancia es incompleta . Una de estas situaciones es la que se indica con un 3 el esquema anterior. Ejemplo: El color de la flor del D. Diego de Noche (Mirabilis jalapa) que se rige por una serie alélica que produce plantas de colores muy variados y llamativos. Cuando se cruza una planta con flores rojas con otra planta con flores blancas, los híbridos tiene flores rosas y, al autofecundar estos híbridos se obtienen descendencias compuestas de flores rojas, rosas y blancas con una segregación 1 : 2 : 1, que obviamente se corresponde con la segregación genotípica mendeliana. 

4. Por el contrario, a veces ocurre que el heterocigoto presenta un fenotipo que está fuera del rango definido por las dos homocigotos, es decir, es más extremo que ambos. Este casoestá representado en el esquema por las marcas que corresponden a 4_a (sobredominancia positiva: el heterocigoto es mayor que los dos homocigotos) y 4_b (sobredominancia negativa: el heterocigoto es menor que los dos homocigotos)  

            Como ya veremos en el capítulo de genética evolutiva, la importancia de los genes sobredominantes reside en que son capaces de mantener mucha variabilidad genética en las poblaciones, variabilidad que podrá utilizarse para adaptarse a nuevos ambientes o nuevos retos biológicos.

Este tipo de acción génica se ha observado, en varias ocasiones pero la mejor documentadas refieren a genes que, en homocigosis,  producen patologías graves y que en heterocigosis producen inmunidad frente a enfermedades; muchos de estos genes con acción génica sobredominante están relacionados con los grupos sanguíneos o proteínas de membrana en células sanguíneas. El caso más clásico es, una vez más, el del gen de la anemia falciforme en el cuál el alelo responsable de la enfermedad (H^s)produce, en heterocigosis, inmunidad frente a la malaria y, por ello, se encuentra a frecuencias llamativamente altas en aquellos países en los que la enfermedad es endémica (fundamentalmente en Africa central) Las poblaciones con ese origen geográfico que han sido trasladadas a regiones en las que la malaria no es endémica, experimentan una reducción de la frecuencia de ese gen porque, una vez trasladadas, el alelo no es beneficioso en ningún aspecto y sí es perjudicial en homocigosis.

La sobredominancia negativa es un fenómeno mucho más infrecuente y, al contrario que la sobredominancia positiva su utilidad principal es servir de mecanismo de aislamiento entre poblaciones.