¿Qué es la herencia citoplasmática?
La herencia citoplasmática es la transferencia de genes presentes en el citoplasma celular que no están vinculados con los cromosomas del núcleo. Este tipo de herencia es también llamada herencia extranuclear y forma parte de los diferentes patrones hereditarios conocidos como no-mendelianos.
Fue descubierta por el botánico y genetista alemán Carl Erich Correns a principios del siglo XX (1908). Mientras Correns trabajaba con la planta conocida como Maravilla del Perú o Clavellina (Mirabilis jalapa), observó que la herencia de la coloración de las hojas de esta planta parecía ser independiente del fenotipo paterno.
La herencia de este carácter, que no cumplía las leyes de la genética mendeliana, parecía depender exclusivamente del genotipo de la madre; a raíz de esto, propuso la hipótesis de que estos rasgos provenían de organelos o agentes presentes en el citoplasma del óvulo.
Tras más de 100 años de este descubriendo, y a pesar del desarrollo de la genética molecular, el conocimiento sobre el cómo y el por qué de los mecanismos de la herencia extracelular son en parte inciertos y los estudios para esclarecerlos relativamente escasos.
Índice del artículo
- 1 Herencia citoplasmática vs herencia mendeliana
- 2 Orgánulos
- 3 Evolución
- 4 Otras formas de herencia no mendeliana
- 5 Referencias
Esta es la forma más conocida entre los distintos procesos hereditarios. Fue propuesta por Gregor Mendel, monje y científico nacido en Heinzendorf, antiguo imperio austriaco, actualmente conocida como Hynčice (República Checa), a mediados del siglo XIX (1865-1866) y redescubierta a principios del siglo XX.
Sus hipótesis sobre la herencia y sus teorías fueron comprobadas y sirvieron de base para muchas otras teorías. Sus descubrimientos son la base de lo que hoy en día se conoce como la genética clásica.
La herencia mendeliana indica que cada progenitor o padre proporciona uno de los dos alelos posibles para que un rasgo se exprese; estos alelos se encuentran en el núcleo de las células reproductoras (material genético), lo que indica que la herencia mendeliana es biparental.
Cuando se conoce la composición genética de ambos progenitores (genotipo), las leyes mendelianas sirven para predecir (no siempre aplica) la proporción y la distribución de los rasgos observables (fenotipos). La herencia mendeliana aplica para la mayoría de los organismos que se reproducen de forma sexual.
Este tipo de herencia fue descubierta en 1906 por el botánico Carl Correns. Es considerada como no mendeliana debido a que la transmisión de los genes no involucra al núcleo, que es el orgánulo considerado en la genética clásica como responsable de contener todo el material genético hereditario.
En este caso, la herencia ocurre debido a ciertos orgánulos, como las mitocondrias y los cloroplastos, que contienen su propio material genético y que pueden reproducirse dentro de la célula.
En el caso de las mitocondrias, que pueden estar presentes en números cercanos a 10 mil por células femeninas u óvulos (con múltiples copias de su genoma), pueden replicarse independientemente de la división celular.
Este tipo de replicación les permite a las mitocondrias tener tasas de mutación mayores que la del ADNnuclear, evolucionando más rápidamente que este.
Durante el proceso reproductivo, específicamente en la fertilización, las mitocondrias presentes en las células reproductoras masculinas son excluidas del cigoto (apenas poseen unos cientos de estas), mientras que las del óvulo se mantienen.
De esta manera, el material genético mitocondrial solo es heredado por vía materna (herencia citoplasmática). Se entiende por esto que la herencia extracelular o citoplasmática es uniparental.
Como resultado de esto se obtiene una expresión fenotípica difícil de explicar desde el punto de vista mendeliano, mutaciones que no tienen expresión fenotípica, así como diferentes patologías.
Las mitocondrias son los orgánulos más evidentes y notables del citoplasma celular de las células eucariotas. Tienen la función de producir energía para la célula. Una característica interesante de estos orgánulos es la ya señalada de su origen materno. Mientras que otra característica peculiar es que presentan su propio ADN.
Los cloroplastos son orgánulos característicos de las células y organismos eucariotas que contienen clorofila. Su principal función es la de realizar la fotosíntesis, para producir azúcares.
Al igual que las mitocondrias tienen su propio ADN y pueden multiplicarse dentro de la célula sin ayuda de la división celular. Igualmente, su herencia es por vía materna, es decir, que durante la reproducción, solo la ovocélula aporta los cloroplastos.
La teoría propuesta en 1967 por la bióloga estadounidense Lynn Margulis sobre la endosimbiosis, señala el origen y evolución de las células eucariotas, a partir de la relación endosimbiótica a largo plazo entre organismos procariotas y eucariotas ancestrales.
Según Margulis, los orgánulos como cloroplastos y mitocondrias son de origen procariota (cianobacterias y proteobacterias respectivamente). Otros organismos incorporaron, fagocitaron o englobaron a los cloroplastos y mitocondrias.
Tras incorporarlos, los precursores eucariotas no digirieron o procesaron a estos procariotas (cloroplastos y mitocondrias), los cuales permanecieron en la célula hospedadora y tras millones de años de evolución, se convirtieron en los orgánulos de la célula eucariota.
Entre los hechos que dan peso a esta teoría están las peculiaridades ya mencionadas de que estos orgánulos tengan su ADN propio, y que puedan replicarse independientemente dentro de la célula y sin ayuda de esta.
Vale la pena mencionar que los investigadores sostienen que la endosimbiosis, la presencia de ADN en estos organúlos, la alta tasa de replicación y mutación de los cloroplastos y mitocondrias, así como la herencia citoplasmática, son los precursores y responsables del gran salto de la complejidad y evolución de la vida.
Es común de observar durante el cruce entre hongos. Ocurre cuando una secuencia génica reemplaza a otra secuencia homóloga. Durante la división meiótica, cuando existe recombinación homóloga de lugares heterocigotos, se produce un desajuste entre las bases.
Al intentar corregir este desajuste, la célula hace que un alelo reemplace al otro causando la herencia no mendeliana llamada conversión génica.
En este tipo de herencia participan los virus. Estos agentes infecciosos infectan la célula huésped y permanecen en el citoplasma insertando su genoma en el genoma del hospedero.
Este tipo de herencia no mendeliana ocurre cuando se involucra, por metilación, compuestos alquinos derivados del metano, e histonas, a la molécula de ADN, todo esto sin que ocurra algún tipo de modificación en la secuencia genética.
Esta incorporación va a permanecer en las células reproductivas masculinas y femeninas de los progenitores y se mantendrá a través de divisiones celulares mitóticas en las células del cuerpo de los organismos descendientes.
Otros procesos de herencia no mendeliana lo constituyen el mosaicismo y el trastorno de repetición de trinucleotidos.
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