Reproducción

La reproducción es un proceso biológico que permite la autoperpetuación de las especies a través de la generación de nuevos organismos que ocuparan el lugar de los que vayan muriendo, ya sea por que terminen su ciclo de vida o por otra razón. Las formas de reproducción se clasifican en sexual y asexual.

Tipos de Reproducción

La reproducción asexual sucede cuando un solo organismo produce nuevos organismos que son genéticamente idénticos a el. Mientras que en la reproducción sexual intervienen dos organismos (progenitores) que generan uno o varios organismos (progenie) que posee la mitad de la información genética de cada uno de los progenitores, siendo geneticamente distinto a ellos.

La reproducción asexual es un proceso que permite a un solo organismo generar nuevos organismos que son copias idénticas de él, desde el punto de vista genético. Por lo tanto este tipo de reproducción no requiere de procesos como la meiosis, formación de gametos o la fecundación. En este tipo de reproducción no hay recombinación del material genético de los progenitores, por lo tanto no se genera variabilidad genética. Las bacterias se reproducen de forma asexual, y algunas plantas tienen la capacidad de reproducirse de forma asexual y sexual a la vez.

La reproducción asexual es un proceso que permite a dos organismos de la misma especie combinar su material genético para producir uno o varios nuevos organismos que poseen la mitad de la información genética de cada uno de los progenitores. Para este proceso se requiere de la meiosis para la reducción a la mitad del número cromosómico, de la formación del gameto o gametogénesis y finalmente de la fecundación.

Estrategias Reproductivas

Las estrategias reproductivas adoptadas por las diferentes especies son muy diversas. Algunas, como la humana, tardan muchos años en alcanzar la madurez sexual y producen muy pocos descendientes. Otras, por el contrario, alcanzan la madurez de forma temprana y sus proles son frecuentes y numerosas. Estas dos estrategias son conocidas como la selección k (pocas crías) y la selección r (muchas crías) y están condicionadas por circunstancias diversas. Los animales con pocos descendientes pueden invertir más recursos en la nutrición y protección de los mismos, garantizando su supervivencia hasta la edad adulta. Por el contrario, los animales que producen muchos descendientes, prácticamente no se ocupan de ellos por lo que una gran parte de los mismos no alcanzan la edad adulta. Sin embargo, el número de los que lo consiguen permite garantizar la supervivencia de la población.

Ciclo de Vida

El ciclo de vida de una especie o grupo taxonómico, son las fases que transcurren para el paso de una generación a otra. En el caso de los organismos que se reproducen de forma sexual, se dice que ocurre una alternancia de fases, dado que hay una alternancia en las fases haploide (1n) y diploide (2n). En el siguiente esquema se muestra el ciclo de vida general para todos los organismos que se reproducen sexualmente, no olvidar que en algunos grupos taxonómicos la fase dominante no es la diploide, es decir algunos organismos permanecen la mayor parte de su vida en la fase haploide, por ejemplo las plantas no vasculares.

Principio, Ley o Equilibrio de Hardy-Weinberg

El principio de Hardy-Weinberg (PWH) recibe el nombre del matemático inglés G. H. Hardy y el físico alemán Wilhelm Weinberg, que establecieron el teorema de forma independiente en 1908, y es un postulado que se aplica a la genética de poblaciones, que nos indica que una población, se haya en equilibrio cuando no actúan factores externos como la selección natural, migraciones y/o mutaciones. Este equilibrio se manifiesta cuando se observa que las proporciones genotípicas y por lo tanto fenotípicas (respecto a un caracter) de una población se mantienen constantes, como consecuencia de esto se asume que la herencia mendeliana (leyes de Mendel) no induce cambios evolutivos por si misma.

En el lenguaje de la genética de poblaciones, el principio de Hardy-Weinberg establece que, bajo ciertas condiciones, tras ciertas generaciones de apareamientos al azar, las frecuencias de los genotipos de un locus individual (posición de un gen) se fijaran en un valor de equilibrio particular. También especifica que esas frecuencias de equilibrio se pueden representar como una función sencilla de las frecuencias alélicas en ese locus. En el caso de un locus con dos alelos A y a, con frecuencias alélicas de p y q respectivamente, el PHW predice que la frecuencia genotípica para el homocigoto dominante AA es p², la del heterocigoto Aa es 2pq y la del homocigoto recesivo aa, es q².

Para aplicar el PHW hay que suponer que:

1) Los organismos son diploides (2n)
2) Que el caracter a analizar, no se haya en un cromosoma que se distribuye de forma diferente de acuerdo al sexo (ejemplo cromosomas sexuales).
3) Los organismos se reproduzcan sexualmente
4) Se produzcan generaciones que se puedan diferenciar perfectamente unas de otras (generaciones discretas)
5) Exista apareamiento aleatorio
6) La población tenga un tamaño bastante grande como para que pueda considerarse como una población infinita.
7) Que la población no experimente selección, migración o intercambio con otras poblaciones, o mutaciones.

La descripción probabilística del PHW es que los alelos de la siguiente generación para cualquier individuo se eligen aleatoria e independientemente unos de otros. Consideremos dos alelos A y a con frecuencias en la población de p y q respectivamente. Las distintas maneras de formar nuevos genotipos se pueden derivar utilizando un cuadro de Punnett, por el que la fracción en cada celda es igual al producto de las probabilidades de la fila y la columna.

Las tres posibles frecuencias genotípicas finales de la descendencia son:

* f(AA) = p²

* f(AA) = 2pq

* f(aa) = q<sup>2

Estas frecuencias se llaman frecuencias de Hardy-Weinberg (o proporciones de Hardy-Weinberg). Y suceden en una generación, en donde se supone que existe apareamiento aleatorio en una población suficientemente grande como para considerarla infinita.

Algunas veces se crea una población juntando machos y hembras con distintas frecuencias alélicas. En este caso, la suposición de una sola población no se cumple y por lo tanto esta generación no presenta un comportamiento de acuerdo con el equilibrio de Hardy-Weinberg, es decir, no esta en equilibrio. Sin embargo las generaciones sucesivas si estarán en equilibrio.

***Ejemplo***</sup>

La fenilcetonuria es un desorden metabólico ocasionado por la deficiencia de la enzima fenilalanina hidroxilasa, esta deficiencia no permite que el aminoácido fenilalanina sea metabolizado en el hígado, por lo tanto empieza la fenilalanina empieza a acumularse en el organismo hasta que daña el sistema nervioso central, causando retraso mental.

Esta enfermedad es causada por un gen recesivo, y solo se presenta en los organismos con genotipo heterocigoto recesivo aa. Siendo p la frecuencia del alelo sano (A) y q la del alelo que provoca la deficiencia (a).

Si se realizara un cruzamiento de los portadores (heterocigotos Aa, que portan el alelo recesivo que produce la enfermedad, pero que no la presentan), el cuadro de Punnett quedaría de la siguiente forma:

Los tres genotipos AA, Aa y aa aparecen en una relación p² : 2pq : q². Si las sumamos obtenemos la unidad es decir, p² + 2pq + q² = (p + q)² = 1

La frecuencia de los genotipos enfermos de fenilcetonuria es de un 0.0001, un valor correspondiente a q². La frecuencia q del gen a será la raíz cuadrada de 0.0001, es decir, 0.01. La enfermedad tiene una incidencia de 1 de cada 10,000 individuos, pero la frecuencia del gen es 100 veces mayor, 1 de cada 100. El gen a se haya en los heterocigotos Aa con frecuencia:

2pq = 2q (1-q) = 2 * 0.01 * (1 - 0.01) = 0.02

Por lo tanto el 2% de los individuos de la población europea porta este gen, lo que da una idea de lo persistente que puede llegar a ser un gen recesivo que se mantiene "oculto" en los organismos heterocigotos.

***El Equilibrio de Hardy-Weinberg Gráficamente***

El principio de Hardy-Weinberg para dos alelos: el eje horizontal muestra las dos frecuencias alélicas p y q, el eje vertical muestra la frecuencia de los genotipos y los tres posibles genotipos se representan por los distintos glifos (círculos AA, cuadrados Aa y puntos aa)

Genética Mendeliana

Conceptos Previos:
Homocigotos o Razas Puras
Heterocigotos o Híbridos
Alelo
Caracter Recesivo
Caracter Dominante
Gen
Segregación
Gameto

Recordar la notación: para un alelo dominante se usan letras mayúsculas, y minúsculas para un recesivo. Se escribe primero la letra que corresponde al alelo dominante. Es decir, suele usarse la misma letra para el mismo caracter, mayúscula para el alelo dominante y minúscula para el alelo recesivo.

Nota: Diferenciar entre híbridos organismos heterocigotos e híbridos organismos fruto de la cruza de dos organismos de especies distintas por ejemplo las mulas, estos últimos híbridos se caracterizan por no ser fértiles.

Gregor Johann Mendel fue un fraile agustino nacido en el antiguo imperio Austrohúngaro, en lo que hoy es la República Checa. A Gregor Mendel se le conoce como el padre de la genética por haber sentado las bases de esta ciencia rama de la biología y por ser la primer persona que investigó las leyes de la herencia. Las leyes de la genética mendeliana o leyes de Mendel (que de una u otra forma ya vimos en clase) se resumen en los siguientes tres postulados:

* Primera Ley o Principio de Uniformidad. Cuando se cruzan dos individuos de raza pura u homocigotos, los heterocigotos resultantes (también conocidos como híbridos) son todos iguales entre sí. Es decir el cruce de dos individuos homocigotos, uno dominante (AA) y otro recesivo (aa), origina sólo individuos heterocigotos, es decir, los individuos de la primera generación filial son uniformes entre ellos (Aa). Si ponemos en un diagrama de Punnett el principio de uniformidad obtenemos los siguiente:

Cruza AA X aa

Nota: la palabra filial se refiere a hermanos, es decir la primera generación filial son todos los hermanos fruto de una misma cruza.

* Segunda Ley o Principio de Segregación. Ciertos organismos son capaces de transmitir características que en ellos no se manifiestan. El cruce de dos organismos heterocigotos Aa (como los resultantes de la cruza de los homocigotos AA y aa), en los que obviamente no se manifestaba fenotipicamente el caracter recesivo a, produce organismos con genotipo aa, en los que si se expresa fenotipicamente el caracter a. Esto significa primero que el caracter recesivo, no desaparece, si no que simplemente es "silenciado" por el caracter dominante y segundo que los caracteres se segregan separados, de forma independiente.

Si ponemos en el diagrama de Punnett el principio de segregación tenemos lo siguiente:

Cruza Aa X Aa

* Tercera Ley o Principio de la Transmisión Independiente. El principio de la transmisión independiente establece que la segregación de los caracteres ocurre de forma independiente, es decir que la segregación de un caracter no esta relacionada con la de otro distinto. Esto se observa cuando se analiza la presencia de dos características fenotipicas distintas durante dos generaciones.

Si representamos graficamente el principio de la transmisión independiente tendriamos lo siguiente:

En el diagrama se observan dos caracteres; el color (B- cafe y b-blanco), y la longitud de la cola (S-larga y s-corta).

En la primer segregación se observa que esta ocurre de forma independiente con los dos caracteres en cada uno de los organismos, la primer cruza produce la primer generación (F1), en donde todos los organismos tienen el mismo genotipo respecto a los dos caracteres, es decir son heterocigotos para ambos caracteres. La segunda segregación (correspondiente a los organismos heterocigotos) produce gametos con todas las combinaciones posibles (representados por espermatozoides y óvulos) , y estos gametos producen organismos con todas las combinaciones genotipicas posibles. En cuanto a las proporciones fenotipicas para la genereración 2 (F2) el 75% de los organismos son cafes y el 25 % blancos, el 75% de los organismos tienen la cola corta y el 25% la tienen larga; las proporciones fenotípicas combinadas son: organismos con cola corta y color cafe 56.25%, con cola corta y color blanco 18.75%, cola larga y color cafe 18.75% y con cola larga y color blanco solo el 6.25%, esto nos da una proporción 9:3:3:1 respectivamente.

Nota: cuando en una cruza se analiza solo un caracter se denomina cruza monohíbrida y cuando se analiza más de un caracter se denomina cruza polihíbrida.

La excepción a la regla de la transmisión independiente son aquellos pares o grupos de genes que se encuentran relacionados y que por esto no se segregan separados durante la meiosis y por lo tanto se segregan en pares o grupos.

Nota: recordar que los porcentajes y proporciones solo representan las probabilidades de que los eventos sucedan así y no significa que realmente las cosas vayan a ocurrir así. ya que los eventos de reproducción sexual involucran al azar en cuanto a la forma en que se mezcla la información genética y a la forma en que se segrega esta.

Recomendación para el Blog

Recuerden que en el blog, primero aparecen las entradas más recientes y al final las más antiguas. Entonces cuando lo revisen, no olviden empezar de abajo hacia arriba. Nos vemos en clase.

Diferencias entre Mitosis y Meiosis

El siguiente video muestra las similitudes y diferencias entre mitosis y meoisis y aunque esta en inglés, tiene subtítulos.

Meiosis

La meiosis es un proceso de división celular con reducción del número cromosómico a la mitad, con la finalidad de formar los gametos. En el siguiente diagrama se muestran las fases de la meiosis, y se puede observar que los nombres de las fases corresponden con los nombres de las fases de la mitosis solo que estos se repiten y por lo tanto se usan números.

En el siguiente video se describen los procesos más importantes que ocurren dentro de la meiosis.

Mitosis - Experimento en Raices de Cebolla

El siguiente video muestra el experimento con raices de cebolla correspondiente a la práctica No. 6 (Reproducción Asexual) que esta en su libro verde (páginas 108 - 110), ya que en el laboratorio no se cuenta con los reactivos necesarios vean el video y en la medida de lo posible contesten su práctica. Si tienen dudas pregunten.