Biología I

Mapas genéticos

Janssen no tenía la tecnología para demostrar el cruce, por lo que siguió siendo una idea abstracta que no fue ampliamente aceptada. Los científicos pensaban que los quiasmas eran una variación de la sinapsis y no podían entender cómo los cromosomas podían romperse y reunirse. Sin embargo, los datos eran claros en el sentido de que no siempre se producían vínculos. En última instancia, se necesitó un joven estudiante universitario y una «noche entera» para dilucidar matemáticamente el problema del enlace y la recombinación.

En 1913, Alfred Sturtevant, un estudiante del laboratorio de Morgan, recopiló los resultados de los investigadores del laboratorio y se los llevó a casa una noche para reflexionar sobre ellos. A la mañana siguiente, había creado el primer «mapa cromosómico», una representación lineal del orden de los genes y la distancia relativa en un cromosoma (Figura).

Como se muestra en la Figura, al usar la frecuencia de recombinación para predecir la distancia genética, podría inferirse el orden relativo de los genes en el cromosoma 2. Los valores mostrados representan distancias de mapas en centimorgans (cM), que corresponden a frecuencias de recombinación (en porcentaje). Por lo tanto, los genes para el color del cuerpo y el tamaño de las alas estaban separados por 65,5 – 48,5 = 17 cM, lo que indica que los alelos materno y paterno de estos genes se recombinan en el 17 por ciento de la descendencia, en promedio.

Para construir un cromosoma mapa, Sturtevant asumió que los genes se ordenaron en serie en cromosomas filiformes. También asumió que la incidencia de recombinación entre dos cromosomas homólogos podría ocurrir con la misma probabilidad en cualquier lugar a lo largo del cromosoma. Operando bajo estos supuestos, Sturtevant postuló que los alelos que estaban muy separados en un cromosoma tenían más probabilidades de disociarse durante la meiosis simplemente porque había una región más grande sobre la que podría ocurrir la recombinación. Por el contrario, era probable que los alelos que estaban próximos entre sí en el cromosoma se heredaran juntos. El número promedio de cruces entre dos alelos, es decir, su frecuencia de recombinación, se correlacionó con la distancia genética entre sí, en relación con las ubicaciones de otros genes en ese cromosoma. Considerando el ejemplo de cruce entre AaBb y aabb anterior, la frecuencia de recombinación podría calcularse como 50/1000 = 0,05. Es decir, la probabilidad de un cruce entre los genes A / ay B / b era de 0,05, o 5 por ciento. Tal resultado indicaría que los genes estaban definitivamente ligados, pero que estaban lo suficientemente separados como para que ocurrieran cruces ocasionalmente. Sturtevant dividió su mapa genético en unidades de mapa, o centimorgans (cM), en las que una frecuencia de recombinación de 0.01 corresponde a 1 cM.

Al representar alelos en un mapa lineal, Sturtevant sugirió que los genes pueden variar desde ser perfectamente vinculados (frecuencia de recombinación = 0) a estar perfectamente desvinculados (frecuencia de recombinación = 0,5) cuando los genes están en diferentes cromosomas o los genes están muy separados en el mismo cromosoma. Los genes perfectamente desvinculados corresponden a las frecuencias predichas por Mendel para clasificar independientemente en un cruce dihíbrido. Una frecuencia de recombinación de 0,5 indica que el 50 por ciento de la descendencia son recombinantes y el otro 50 por ciento son tipos parentales. Es decir, cada tipo de combinación de alelos se representa con la misma frecuencia. Esta representación permitió a Sturtevant calcular de forma aditiva distancias entre varios genes en el mismo cromosoma. Sin embargo, a medida que las distancias genéticas se acercaban a 0,50, sus predicciones se volvieron menos precisas porque no estaba claro si los genes estaban muy separados en el mismo cromosoma o en diferentes cromosomas.

En 1931, Barbara McClintock y Harriet Creighton demostró el cruce de cromosomas homólogos en plantas de maíz. Semanas más tarde, Curt Stern demostró microscópicamente la recombinación homóloga en Drosophila. Stern observó varios fenotipos ligados al cromosoma X que estaban asociados con un par de cromosomas X estructuralmente inusual y diferente en el que a un X le faltaba un pequeño segmento terminal y al otro X se fusionó con una parte del cromosoma Y.Al cruzar moscas, observar a su descendencia y luego visualizar los cromosomas de la descendencia, Stern demostró que cada vez que la combinación de alelos de la descendencia se desviaba de cualquiera de las combinaciones parentales, había un intercambio correspondiente de un segmento del cromosoma X. El uso de moscas mutantes con cromosomas X estructuralmente distintos fue la clave para observar los productos de la recombinación porque la secuenciación de ADN y otras herramientas moleculares aún no estaban disponibles. Ahora se sabe que los cromosomas homólogos intercambian segmentos con regularidad en la meiosis al romper y unir recíprocamente su ADN en ubicaciones precisas.