Unidades de Mapa y Frecuencia de Recombinación

Publicado por: Antony Vásquez

Thomas Hunt Morgan

(25 de septiembre 1866 — 4 de diciembre 1945) fue un genetista estadounidense. Estudió la historia natural, zoología, y macromutación en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster.

Sus contribuciones científicas más importantes fueron en el campo de la Genética. Fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1933 por la demostración de que los cromosomas son portadores de los genes, lo que se conoce como la teoría cromosómica de Sutton y Boveri. Gracias a su trabajo, Drosophila melanogaster se convirtió en uno de los principales organismos modelo en Genética.

Morgan nació en Lexington, Kentucky, hijo de Charlton Hunt Morgan y Ellen Key Howard, y sobrino del general confederado John Hunt Morgan.Tuvo una juventud dura según Carl Phomson en su libro la vida de la Biología 4.

Morgan se graduó en la Universidad de Kentucky en 1886. Recibió el doctorado de la Universidad Johns Hopkins en 1890. Siguiendo los pasos de William E. Castle, comenzó a trabajar en el desarrollo embrionario de Drosophila melanogaster (la mosca de la fruta) en la Universidad de Columbia, donde se interesó por el problema de la herencia. Las teorías de Gregor Mendel acababan de ser redescubiertas en 1900 y Morgan estaba interesado en estudiar su aplicación a los animales.

En 1910, descubrió un mutante de ojos blancos entre individuos de estirpe silvestre de ojos rojos. La progenie del cruzamiento de un macho de ojos blancos con una hembra de ojos rojos presentó ojos rojos, lo que indicaba que el carácter «ojos blancos» era recesivo. Morgan denominó white al gen correspondiente, iniciando así la tradición de nombrar a los genes según el fenotipo causado por sus alelos mutantes. Al cruzar estas moscas entre sí, Morgan se percató de que sólo los machos mostraban el carácter «ojos blancos». De sus experimentos, concluyó que algunos caracteres se heredan ligados al sexo, que el gen responsable del carácter residía en el cromosoma X, y que probablemente otros genes también residían en cromosomas específicos. Él y sus estudiantes contaron las características de miles de moscas y estudiaron su herencia. Empleando la recombinación de los cromosomas, Morgan y Alfred Sturtevant prepararon un mapa con la localización de los genes en el cromosoma. Morgan y sus estudiantes también escribieron el libro Mechanisms of Mendelian Heredity. Morgan se trasladó a CalTech en 1928. Morgan murió en Pasadena, California.

Obra

Ilustración de Thomas Hunt Morgan de la recombinación genética (1916).

En Mechanisms of Mendelian Heredity Morgan se opuso radicalmente a la herencia citoplasmática, estableciendo la recombinación genética como el mecanismo evolutivo fundamental.

Legado

El legado de Morgan a la Genética es muy importante. Algunos de los estudiantes de Morgan en Columbia y CalTech ganaron sus propios Premios Nobel, como George Wells Beadle, Edward B. Lewis y Hermann Joseph Muller. En honor de Morgan, la Genetics Society of America concede anualmente la Medalla «Thomas Hunt Morgan» para premiar las contribuciones significativas a la ciencia de la Genética. Eric Kandel, galardonado con el Premio Nobel, ha escrito sobre Morgan: «Así como las ideas de Darwin sobre la evolución de las especies dieron coherencia a la Biología del siglo XIX como ciencia descriptiva, los hallazgos de Morgan sobre los genes y su localización en los cromosomas ayudaron a convertir la Biología en una ciencia experimental.» La unidad de frecuencia de recombinación usada en cartografía genética, se denomina centiMorgan en su honor.

En el laboratorio de Morgan en la Universidad de Columbia realizó una larga y fructífera estancia José Fernández Nonídez. Nonídez fue uno de los pioneros españoles de la Genética, y difundió la teoría cromosómica de la herencia en España.

Trabajos

Se reconoció la presencia de los cromosomas sexuales y de lo que se conoce en genética como “herencia ligada al sexo”. Demostró que los factores mendelianos (los genes) se disponían de forma lineal sobre los cromosomas. Los experimentos realizados por Morgan y colaboradores revelaron también la base genética de la determinación del sexo. Morgan continuó sus experimentos y demostró en su «Teoría de los genes» que los genes se encuentran unidos en diferentes grupos de encadenamiento, y que los alelos (pares de genes que afectan al mismo carácter) se intercambian o entrecruzan dentro del mismo grupo.

Experimentos

Thomas Hunt Morgan trabajó intensamente en un programa de reproducción y cruce de miles de moscas de la fruta en la Universidad de Nueva York en un cuarto que pasó a llamarse el Cuarto de la Moscas. Intentó hacer mutar las moscas con diversos medios (rayos X, centrifugadoras, etc).

La mosca de la fruta la cual posee 4 pares de cromosomas. Uno de esos pares se identificó como conteniendo cromosomas sexuales X y Y. Aplicó los principios mendelianos en las moscas. El estudio de herencia realizado por Morgan demostró la herencia ligada al sexo, y es una de las primeras evidencias que confirman la teoría cromosómica de la herencia basada en el cruzamiento.

En 1909, Morgan observó una mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) con una mutación extraña a la que llamo “ojos blancos”, debido precisamente a la coloración de sus ojos (contraria a la normal, que es roja). Analizando esta mosca al microscopio Morgan descubrió que era un macho, y decidió usarlo como semental para así poder observar cómo iría pasando de generación en generación la nueva característica de ojos blancos.

Toda la descendencia de esta cruza resultó tener los ojos rojos, lo cual hizo sospechar a Morgan que algo raro había ocurrido, pues el color de los ojos del padre no podía haber desaparecido. Decidió entonces tomas a un par de “hijas moscas” y cruzarlas entre sí, simplemente para ver que pasaba. La sorpresa de Morgan fue muy grande, al observar que entre las moscas “nietas” había machos con los ojos blancos.

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El problema entonces fue explicar qué había ocurrido durante la transmisión hereditaria para que el color de los ojos blancos sólo lo poseyeran los machos.

Morgan propuso la herencia ligada al sexo, es decir, la existencia de caracteres ligados al cromosoma sexual X de las hembras.

Posteriormente, Morgan encontró otras características que se heredaban de la misma manera, haciendo cada vez más sólida su idea de que estaban ligadas al cromosoma sexual. En ese momento Morgan adopta la palabra gen o genes para describir estos factores que se heredaban junto con el cromosoma X, argumentando que quizá estos genes estaban alineados formando parte de los cromosomas, los cuales, en su conjunto, formaban el acervo genético de los individuos y de las especies.

Conforme avanzaron sus investigaciones, encontraron más genes que estaban asociados con el cromosoma sexual, y más aún, encontraron factores que estaban localizados en los cromosomas I, II y III. Esto implicó necesariamente pensar que había una relación entre la transmisión de los cromosomas y la aparición de ciertos caracteres. Los genes eran transmitidos al mismo tiempo que el cromosoma, de tal forma que ciertos factores contenidos en los cromosomas darían un patrón de herencia en el que los genes que se encontraban en cada uno de ellos funcionaban como un grupo de ligamiento.

Así, se asociaron por primera vez los cromosomas con los genes y se determinó que estos últimos se comportaban de acuerdo con el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis. Esto es lo que se conoce como la teoría cromosómica de la herencia.

La teoría cromosómica de la herencia dice que “los genes estaban en los cromosomas, y que, por lo tanto, los genes que se encontraban en el mismo cromosoma tienden a heredarse juntos, proponiendo para ellos el término «genes ligados». Según Morgan, los genes están en los cromosomas, su disposición es lineal, uno detrás de otro, y mediante el entrecruzamiento de las cromátidas homólogas se produce la recombinación genética.

Definiciones

Genética (del griego antiguo γενετικός /guennetikós/, ‘genetivo’, y este de γένεσις /guénesis/, ‘origen’) es el campo de la biología que busca comprender la herencia biológica que se transmite de generación en generación.

El estudio de la genética permite comprender qué es lo que exactamente ocurre en el ciclo celular, (replicar nuestras células y reproducción, (meiosis) de los seres vivos y cómo puede ser que, por ejemplo, entre seres humanos se transmiten características biológicas genotipo (contenido del genoma específico de un individuo en forma de ADN), características físicas fenotipo, de apariencia y hasta de personalidad.

Cartografía genética es una disciplina de la genética que, mediante varias técnicas, busca asignar a los distintos genes de un genoma su lugar físico en aquél. Existen dos variantes fundamentales de mapas: los genéticos, definidos mediante unidades de frecuencia de recombinación, y los físicos en los que las distancias entre loci se expresan en unidades de distancia en nucleótidos

Frecuencia de recombinación es un parámetro genético de cartografía genética, que, para dos loci dados, se emplea como indicador cuantitativo de la distancia que existe entre ambos. Su unidad, la unidad de mapa genético o centiMorgan(cM), en honor de Thomas Hunt Morgan, como la frecuencia de recombinación de 0,01, esto es, del 1%, lo que quiere decir que uno de cada 100 productos de meiosis es recombinante.

Centimorgan (abreviado cM) es la unidad de los mapas genéticos de ligamiento realizados por recombinación en eucariotas diploides. Se trata de una unidad indivisible: el prefijo centi-, en este caso, no significa centésima parte de Morgan. Equivale a un 1% de frecuencia de recombinación, o lo que es lo mismo, a 1 unidad de mapa.

Su nombre rinde honor a Thomas Hunt Morgan, genético estadounidense que estableció la teoría cromosómica de la herencia, descubrió la determinación cromosómica del sexo y realizó el primer mapa genético. Fue acuñado por Alfred Sturtevant, colaborador de Morgan, que empleó el prefijo centi- para darle un toque más «científico». Los investigadores estadounidenses no empleaban el sistema internacional por entonces.

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