Hablar de la genética es hacer referencia a Gregor Mendel, considerado el creador de esta rama de las ciencias. Un monje nacido en un pequeño pueblo de la República Checa; quien tras años de investigación y estudio descubrió las más interesantes teorías sobre la ciencia más importante del siglo XXI.
Sus descubrimientos no comenzaron en un laboratorio equipado con los mejores avances tecnológicos de la época, ni fueron valorados apenas comprobó su primera hipótesis. En realidad, sus estudios se iniciaron en los lugares menos pensados y tomados en cuenta décadas después.
Si quieres saber qué lo hace ser uno de los científicos más importantes de todo el mundo, quédate con nosotros. Podrás conocer cómo fue que inició sus experimentos y cuáles son las llamadas Leyes de Mendel. Sigue leyendo y aprende un poco más sobre este interesante tema.
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Historia y vida de Gregor Mendel
Muchos pensarán que Gregor Mendel era el típico científico que se ve en la televisión o en las revistas. Pero no, este investigador era totalmente diferente. Nació en 1822, específicamente el 22 de julio, en República Checa, lo que para la época era el Imperio Austríaco.
Sus padres, Rosine y Anton Mendel, eran campesinos de muy bajos recursos. Antes, su padre había participado en las guerras de Napoleón; pero al culminar los conflictos bélicos y retirarse como veterano en su granja, un accidente causado por un árbol le obligó a vender sus propiedades.
Estas y otras dificultades retrasaron el inicio de su educación como clérigo. A pesar de ello, en 1841 Mendel decidió iniciar sus estudios eclesiásticos con la ayuda económica que una de sus hermanas le había prometido. Sin embargo, sus intereses académicos también se enfocaban en otras ramas.
No era un hombre corpulento, más bien era de contextura delgada y enfermiza. Su carácter humilde y sumiso, pero desasosegado, lo obligó a centrarse en sus estudios y trabajo. Por otra parte, su mentalidad científica lo llevó a relacionarse con todo lo concerniente a las ciencias naturales.
Curiosidad por la ciencia
Mientras aún era muy joven, Mendel trabajó la tierra con su padre. Gracias a esta actividad adquirió conocimientos sobre técnicas agrícolas básicas y corrientes, donde pudo cruzar variedades de vegetales e injertos de frutas.
Estas fueron las primeras prácticas empíricas que lo llevaron a ser el padre de los estudios de la genética moderna.
Está de más decir que a Gregor Mendel le apasionaba la naturaleza y la agricultura. Sentía reverencia por los seres vivos, paisajes, plantas y animales, sobre todo los que hacían vida en los pueblos del centro y norte de Europa. Tenía un cariño especial por la vida de las abejas.
Sus registros certifican que también analizaba los fenómenos meteorológicos. Existen cientos de escritos con hechos atmosféricos que se dedicó a observar día tras día, durante varios años. Y por supuesto, se apasionaba por las matemáticas y la física. De ambas, tenía un profundo conocimiento gracias a su formación universitaria.
Estudios religiosos y científicos
Sus estudios como fraile en la Orden de los Agustinos iniciaron en octubre de 1843 en el convento de Saint Thomas en Brno. En ese momento, Gregor Mendel tenía apenas 21 años. Su formación teológica culminó tras 3años de preparación y su ordenación como sacerdote llegó un año después, en agosto de 1847.
Se dice que Mendel, en principio, fue motivado por su superior para que se dedicara a la pedagogía, pero él prefirió tomar en cuenta su amor por la ciencia. Es por eso que en 1851 pasó a ser el único estudiante sacerdote en la Universidad de Viena que se dedicaba a analizar las ciencias naturales. Allí, recibió estudios en:
- Botánica
- Física
- Química
- Historia
- Zoología
- Paleontología
- Filosofía
- Latín
Sin embargo, tras culminar sus estudios universitarios, no logró graduarse. Esto se debió a las dificultades económicas y las afectaciones en su salud. En cambio, decidió regresar a Brno, donde se dedicó a realizar los estudios necesarios para responder sus preguntas sobre la vida en la Tierra.
Etapa como profesor
A pesar de no haber dedicado sus estudios a la pedagogía, Gregor Mendel se enfocó en la enseñanza mientras estuvo en la Universidad de Viena.
Su cargo como profesor suplente, aún sin haberse graduado, fue en las áreas de matemáticas y ciencias naturales. Su desempeño en ambas fue evaluado de forma excelente por sus colegas y estudiantes.
Tras su regreso al monasterio de Brno y durante 14 años, se dedicó a enseñar biología y física en la Escuela Técnica. Se relacionó con colegas, especialmente con el profesor Scheider, quien compartió sus investigaciones en pomología con Mendel. Estos conocimientos fueron esenciales para que el científico desarrollara sus primeros experimentos.
Experimento con las abejas
Sus aportes al mundo científico fueron claros desde que mostró interés y pasión por la naturaleza en su entorno sociocultural; y desde que decidió dedicar su vida a la investigación botánica. Sus estudios más relevantes iniciaron con la evaluación de las abejas y algunas plantas, específicamente de los guisantes.
Por fortuna, Gregor Mendel pudo contar con su propio “laboratorio” para realizar sus experimentos: los jardines del monasterio. Allí fue donde Mendel inició sus estudios en apicultura. Diseñó una jaula que alcanzaba los 4 metros de ancho por 4 metros de alto, y en su interior dispuso a las abejas.
Se dice que el colmenar abarcaba de 15 a 30 colmenas, donde albergó y coleccionó abejas reinas de diferentes razas. Con estas quería lograr híbridos resultantes de los cruces entre ellas. Sin embargo, su experimento no fue concluyente porque nunca pudo identificar cuál de los zánganos lograba aparearse con la reina.
No obstante, su amor por las abejas no permitió que su investigación quedara allí; sino que se enfocó en observar la relación de este insecto con las flores. Además, perteneció a la Asociación de Apicultura de la ciudad, al punto de ser electo 2 veces como presidente.
Un colmenar convertido en un salón de prácticas
Los apicultores de Brno, el Centro Mendel y la Universidad de Masaryk, han recuperado el colmenar del científico que reposaba en el monasterio. Trasladaron la antigua casa de abejas construida por Mendel en 1871 a la institución, como parte de un taller para la clase de entomología.
Gregor Mendel y su experimento con los guisantes
En otro espacio de los jardines del monasterio, Gregor Mendel se propuso determinar la variedad, hibridación, herencia y evolución de los guisantes. En este punto nos podemos preguntar ¿Por qué el fraile escogió guisantes? Porque no eran costosos y siempre estaban disponibles en el mercado.
Además, la especie escogida (Pisum sativum) era y sigue siendo una planta con un alto índice para dar descendencias de manera autógama. Pero como el sacerdote sabía bloquear la espontánea fecundación de esta tipología de plantas, pudo hacer una polinización artificial cruzando sus caracteres. Esto le permitió realizar múltiples experimentos en poco tiempo.
Mendel experimentó con 22 variedades de guisantes luego de asegurar que sus descendientes mantenían sus características al ser cruzados entre ellos mismos. Se dice que sembró y trabajó aproximadamente 28.000 variantes de estas plantas, enfocándose en el análisis de al menos 7 de sus aspectos más característicos:
- Forma del guisante. Evaluó si era rugoso o liso
- Color del guisante. Determinó si era verde o amarillo
- Flor de la planta. Observó si su color era blanco o púrpura
- Forma de la vaina o legumbre. Evaluó si era estrangulada o lisa
- Color de la vaina o legumbre madura e inmadura. Especificó si eran verdes o amarillas
- Posición del nacimiento de las flores. Calculó si crecían o no centradas
- Longitud de la planta. Midió si su altura era normal o pequeña
Todos los aspectos referidos permitieron el desarrollo de sus experimentos más destacados y dieron paso a los conceptos y teorías vigentes en la actualidad; por ejemplo, las “Leyes de la herencia” y los términos, dominante, recesivo, factor e híbrido.
Cruces de los guisantes
El científico comenzó su experimento con 2 de estas plantas que diferían en sus características. Su primer cruce lo hizo con la variedad de guisantes amarillos y los guisantes verdes. La planta nacida de esta relación formó la generación parental.
Esta generación sólo produjo guisantes amarillos. Gregor Mendel decidió repetir los cruces con otras plantas con caracteres diferentes, pero el resultado era el mismo: guisantes amarillos. Concluyó que se producía sólo un carácter de los 2 en esa generación filial, al cual llamó “dominante” y al que no, lo llamó “recesivo”.
Es decir, el color amarillo fue caracterizado como el dominante, y el verde como el recesivo. Todas las plantas que se obtuvieron de esta generación parental se llamaron conjuntamente la primera generación filial (F1). Para la segunda generación, Mendel permitió la autofecundación de las plantas nacidas del primer cruce.
Esta última generación estuvo compuesta por 2 plantas que daban guisantes amarillos y 1 planta que daba guisantes verdes. El experimento fue repetido estableciendo otros caracteres diferentes, obteniendo resultados similares en la misma proporción.
Deducciones iniciales de Mendel
Una vez realizados, observados y analizados los resultados obtenidos, Mendel formuló suposiciones que luego traduciría en leyes. En principio, dedujo que cada organismo tiene 2 factores que deciden la expresión de una sola cualidad en particular. Esta suposición surgió al observar que en la F1 sólo aparece un rasgo de la llamada generación parental.
También vio que un segundo rasgo se oculta en la F1 y vuelve a aparecer sólo en un 25% de la próxima generación. Esto le permitió a Mendel deducir que hay una característica oculta en los híbridos. Entonces, si existe un factor oculto, es evidente que hay un factor determinante de la característica que se expresa en F1.
De igual manera pudo deducir que, si un organismo tiene 2 factores antagónicos para una sola característica, al menos 1 podría expresarse excluyendo totalmente al otro. Esta suposición surgió luego de analizar el aspecto de la F1, pues los descendientes presentaban características de 1 de sus progenitores, aunque ambos fueran puros.
No obstante, descartó que algunos de los factores se hubieran destruido, pues reaparecían en la segunda generación (F2). Gregor Mendel también dedujo que aquel gen que traía la característica observada es el de mayor “poder”. Denominó gen dominante al que se destaca, aunque también esté presente su antagonista, y gen recesivo al que no muestra presencia.
Otras suposiciones fundamentales
Lo que Mendel llamó “factores antagónicos” en la actualidad se denomina “genes alelos”. Los 2 genes alelos serán iguales, sean dominantes o no, en los individuos de líneas puras. Por otro lado, designó los términos homocigoto y heterocigoto para indicar si estos genes son idénticos o distintos.
También concluyó que un organismo heterocigoto es un híbrido, y uno puro, homocigoto. Otra gran suposición determinó que los factores hereditarios se segregan o separan al conformarse las células sexuales. De esta forma el gameto tiene un factor de cada uno.
Mendel supone que cada organismo siempre lleva 2 genes de cada rasgo y una relación de 3:1 de F2; es decir, proporción de tres a uno con respecto a las características dominantes.
Además, concluyó que el espermio y el óvulo solamente portan 1 de los factores de los rasgos heredados. La fecundación establece los 2 factores que controlan las características. En consecuencia, es en la segregación de los genes donde se manifiesta que el 50% de los híbridos lleve uno de los genes alelos.
Las leyes de Gregor Mendel
Una vez desarrolladas estas suposiciones, Gregor Mendel planteó los principios que predicen y explican las características que tendrá cada individuo no nacido. Esto partiendo de la evaluación de los padres y también de los abuelos.
Asimismo, aclara que estos caracteres heredados de los padres a los hijos no siempre ocurren de forma directa, porque pueden ser dominantes o recesivos.
Destacó que las características dominantes siempre se manifiestan en cada una de las generaciones, pero que los recesivos, ocultos, pueden aparecer en las próximas. Cada uno de los principios los estableció como leyes vigentes y necesarias para todos los avances genéticos de nuestros días.
Primera ley: Sobre la uniformidad
Para la primera ley, Mendel estableció que, si 2 razas puras llegan a cruzarse para un carácter determinado, todos los descendientes de F1 serán iguales entre sí. Es decir, tendrán el mismo fenotipo y el mismo genotipo de uno de los progenitores. ¿Cómo llegó Gregor Mendel a esta conclusión?
Mendel afirma y convierte en ley esta observación tras escoger la raza más pura de las plantas de guisantes verdes y amarillos, y cruzarlas. Sus resultados siempre arrojaban al gen de los guisantes amarillos como dominante.
Así pudo concluir que la descendencia de un alelo para el color del guisante lo aporta el polen de la planta que es progenitora.
Mientras que, el otro alelo para dar color al guisante, lo da el óvulo de la otra progenitora. En estos 2 alelos sólo se manifiesta aquél que domina, mientras el recesivo queda oculto, y atento a salir en otras generaciones.
Otros casos posibles para la ley
Otra forma de cumplir el principio sobre la uniformidad o primera ley, es cuando un gen bien determinado da paso a una herencia intermedia que no es dominante; como ocurre con las flores. Un ejemplo que prueba la ley son las Mirabilis Jalapa, flores conocidas como “Dondiego de noche».
Al hacer el cruce de plantas que dan flores blancas con una variedad de plantas que dan flores rojas, surgen flores rosas. Mendel indica que ocurre lo mismo que con los guisantes, sólo que los alelos se expresan de forma diferente.
Segunda ley: Sobre la segregación
En lo que respecta a la segunda ley, Mendel establece que las características recesivas quedan ocultas en la F1 al cruzar 2 razas puras. Sin embargo, estas características reaparecen en la F2 en una proporción 1:3 respecto a las características dominantes.
Por su parte, la F2 que resulta de los híbridos de la F1, siempre serán diferentes unos de otros, pero sólo en los fenotipos. Esta variación se da por la segregación de aquellos alelos que son responsables de dar estos caracteres; y que, en un primer momento están juntos en el híbrido, pero que luego se dividen entre los diferentes gametos. ¿Cuál fue el experimento para llegar a esta ley?
Para este experimento, Mendel escogió plantas de las semillas de la F1 e hizo una polinización entre ellas. El cruzamiento arrojó, guisantes verdes y amarillos y verdes en la proporción 3:1. Es decir, el alelo que establece el color verde, que parecía estar desaparecido en la F1, sólo estaba oculto, manifestándose en la F2.
Esto ocurre cuando se forman los gametos con guisantes de genotipo Aa y fenotipo amarillo. En ese caso, los alelos son separados, y en cada gameto sólo hay 1 de los alelos.
Herencia sin dominancia: Otros casos posibles de la segunda ley
Esta particularidad de la segunda ley la descubrió Correns, contribuyendo así con el experimento de Gregor Mendel. La llamada “herencia sin dominancia”, se dio al cruzar 2 variedades de raza pura de flores blancas y rojas de la Mirabilis Jalapa.
En la F1 se obtuvieron plantas de flores rosadas, aspecto que contradecía los experimentos de Mendel. ¿Por qué resultó de esta manera? Esto ocurrió, porque los alelos para cada color son igualmente dominantes, y al juntarse, se manifiesta un fenotipo intermedio.
Al cruzar las plantas de flores rosadas, se obtuvo en la F2 un 50% de flores rosadas, un 25% de flores blancas y un 25 % de flores rojas. ¿Hay otro caso en que se cumpla la segunda ley? Si, cuando se toman 2 plantas de flores rosadas de la F1 sin dominancia, y se cruzan entre sí; se obtienen plantas con flores rosadas, y los alelos blancos y rojos ocultos en la F1.
Tercera ley: Sobre la independencia de caracteres
En este tercer principio, Mendel establece que las características se combinan al azar porque son independientes. Cuando se transmiten 2 o más caracteres, los pares de cada alelo que define un carácter se transmiten de manera independiente. De esta forma, existen múltiples combinaciones.
Mendel llegó a esta conclusión al cruzar guisantes lisos y amarillos con guisantes rugosos y verdes, obteniendo como resultado todos los guisantes amarillos y lisos. Estas conclusiones corroboraban la primera ley, revelando que los alelos que dominan en esos caracteres son los correspondientes a la forma lisa y el color amarillo.
Las plantas que se obtuvieron y que forman la F1 se denominaron “dihíbridas”. Al cruzarse entre sí, tienen en cuenta aquellos gametos que harán parte de cada planta.
Los alelos de cada uno de los genes son transmitidos con independencia. En la F2 comienzan a aparecer guisantes verdes y lisos, y otros amarillos y rugosos; cuyas combinaciones no se habían obtenido ni en la F1 ni en la generación parental.
Más allá del experimento
Las conclusiones tras los experimentos que constituyen la tercera ley reafirman la independencia de cada gen, y que no se desaparecen, o mezclan. Para llegar a esta interpretación, se hizo una elección de los caracteres, ya que estos resultados no se cumplen siempre.
Los resultados referidos sólo se dan cuando los 2 caracteres a analizar están regulados por los genes que se hallan en cromosomas distintos. Por otro lado, no se cumple cuando ambos genes propuestos se encuentran en el mismo cromosoma, tal como sucede con los llamados genes ligados.
Indiferencia de la comunidad científica
Una vez que Gregor Mendel realizó sus experimentos y propuso sus principios, intentó divulgarlo en diferentes espacios dedicados a la ciencia. Para su sorpresa, su trabajo pasó totalmente inadvertido. La primera exposición de su investigación la hizo en 1865, en la Sociedad de Historia Natural de Brno.
Al año siguiente, publicó su obra más conocida, “Ensayo sobre los híbridos vegetales”. Allí describió todos los resultados, las estadísticas obtenidas y las “Leyes de Mendel”. A pesar de haber sido expuesto en un boletín de poco reconocimiento en su ciudad; la información contenida es lo que la hace ser un referente obligatorio en materia de genética.
Algunos científicos consideran que esta obra y sus estudios en general pasaron desapercibidos por lo extensa y detallada que era la explicación. Incluso, Mendel les presentó su trabajo a otros botánicos, sin que estos consideraran muy importante lo descubierto.
Debido a todo el rechazo y a otras ocupaciones, Gregor Mendel abandonó su investigación sobre la herencia. 35 años después, se descubrió que en una flor particular se daba una partenogénesis, que producía distorsiones en las proporciones fenotípicas y genotípicas esperadas. Este hecho destapó el descubrimiento que había hecho Mendel décadas atrás.
Aceptación y reconocimiento
Tras 35 años de olvido, el ensayo monográfico de Gregor Mendel vio la luz gracias a los botánicos europeos Vries, Von Tschermak y Correns. Cada uno de ellos, en sus países de origen, redescubrieron las leyes del sacerdote.
Repitieron cada uno de los experimentos y verificaron los planteamientos explicados de forma tan sencilla, confirmando sus detalladas estadísticas sobre la herencia. Al aceptar que Mendel había precedido a las investigaciones realizadas por los 3 científicos, la comunidad reconoció y afirmó las 3 leyes que llevan su nombre
Bateson, un científico británico, fue quien dio un gran impulso a las leyes y las consideró la base para el desarrollo de la genética actual. En 1905 el científico acuñó el término “genética mendeliana” para definir a la ciencia que estudia los fenómenos de la variación de los genes y la herencia.
Otros botánicos que afirmaron las leyes fueron Boyen y Sutton en 1902. De forma independiente, confirmaron la hipótesis sobre los 3 principios, sobre los cromosomas y la meiosis.
Vigencia de las teorías de Mendel
A finales de 1920 e inicios de 1930 el trabajo de Gregor Mendel tomó el valor científico que tiene hasta la fecha. La teoría sobre la evolución y transmisión de la herencia ha sido considerada el mayor descubrimiento del siglo XXI. Tanto, que sus estudios dieron paso a otros posteriores que dan respuesta a múltiples hechos de la vida.
Gracias a los guisantes amarillos y verdes se han descubierto mutaciones, y con ellas, los tratamientos que salvan vidas e impiden el desarrollo de enfermedades. Incluso, estos estudios dieron paso a la identificación del Síndrome de Down, Turner y Klinelfelter, el daltonismo, entre otros.
Por otro lado, los resultados de Mendel le permitieron a la ciencia realizar trasplantes de riñón. El estudio de las células madres a partir de las leyes puede curar algunos tipos de cáncer, sarampión, fiebre amarilla, bronquitis, entre otras enfermedades.
El legado que deja Mendel y que no pudo experimentar debido a su muerte prematura en 1884, es un hecho que la ciencia aplaude; y que promueve para que las nuevas mentes científicas sigan desarrollando otros aspectos que mejoren la estancia de los seres humanos en el mundo.
Referencias:
https://historia.nationalgeographic.com.es/a/gregor-mendel-padre-genetica_15509
http://bioinformatica.uab.es/base/base3.asp?sitio=cursogenetica&anar=lagenetica
www.abc.es/ciencia/20141030/abci-sabes-guisantes-mendel-201410291712.html
www.genotipia.com/guisantes/
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