Cruce monohíbrido: qué es, explicación, ejemplos, usos
¿Qué es un cruce monohíbrido?
Un cruce monohíbrido, en genética, hace referencia al cruce de dos individuos que difieren en un solo carácter o rasgo. En términos más exactos, los individuos poseen dos variaciones o “alelos” de la característica a ser estudiada.
Las leyes que predicen las proporciones de este cruce fueron enunciadas por el naturalista y monje oriundo de Austria, Gregor Mendel, conocido también como el padre de la genética.
Los resultados de la primera generación de un cruce monohíbrido aportan la información necesaria para inferir el genotipo de los organismos parentales.
Perspectiva histórica
Las reglas de la herencia fueron establecidas por Gregor Mendel, gracias a sus conocidos experimentos usando como organismo modelo el guisante (Pisum sativum). Mendel efectuó sus experimentos entre los años 1858 y 1866, pero fueron redescubiertos años después.
Antes de Mendel
Antes de Mendel, los científicos de la época pensaban que las partículas (ahora sabemos que son los genes) de la herencia se comportaban como líquidos, y por lo tanto, tenían la propiedad de mezclarse. Por ejemplo, si tomamos un vaso de vino tinto y lo mezclamos con vino blanco, obtendremos vino rosado.
Sin embargo, si quisiéramos recuperar los colores de los parentales (rojo y blanco), no podríamos. Una de las consecuencias intrínsecas de este modelo es la pérdida de la variación.
Después de Mendel
Esta visión errada de la herencia fue descartada luego del descubrimiento de los trabajos de Mendel, divididos en dos o tres leyes. La primera ley o ley de la segregación es basada en cruces monohíbridos.
En las experiencias con guisantes, Mendel realizó una serie de cruces monohíbridos tomando en cuenta siete caracteres distintos: color de las semillas, textura de la vaina, tamaño del tallo, posición de la flores, entre otras.
Las proporciones obtenidas en estos cruces llevaron a Mendel a proponer la siguiente hipótesis: en los organismos existe un par de “factores” (ahora genes) que controlan la apariencia de ciertas características. El organismo es capaz de transmitir este elemento de generación en generación de manera discreta.
Ejemplos de cruce monohíbrido
En los siguientes ejemplos usaremos la nomenclatura típica de la genética, donde los alelos dominantes se representan con letras mayúsculas y los recesivos con letras minúsculas.
Un alelo es una variante alternativa de un gen. Estos se encuentran en posiciones fijas en los cromosomas, llamadas locus.
Así, un organismo con dos alelos representados con letras mayúsculas es un homocigoto dominante (AA, por ejemplo), mientras que dos letras minúsculas denotan al homocigoto recesivo. En contraste, el heterocigoto se representa con la letra mayúscula, seguida de la minúscula: Aa.
En los heterocigotos, el carácter que podemos ver (el fenotipo) corresponde al gen dominante. Sin embargo, hay ciertos fenómenos que no siguen esta regla, conocidos como codominancia y dominancia incompleta.
Plantas con flores blancas y púrpuras: primera generación filial
Un cruce monohíbrido empieza con la reproducción entre individuos que difieren en una característica. Si se trata de vegetales, puede ocurrir por autofecundación.
En otras palabras, el cruce involucra organismos que poseen dos formas alternativas de un rasgo (rojo vs. blanco, alto vs. bajo, por ejemplo). A los individuos que participan en el primer cruce se les asigna el nombre de “parentales”.
Para nuestro ejemplo hipotético usaremos dos plantas que difieren en el color de los pétalos. El genotipo PP (homocigoto dominante) se traduce en un fenotipo morado, mientras que el pp (homocigoto recesivo) representa el fenotipo de flores blancas.
El parental con el genotipo PP producirá gametos P. Del mismo modo, los gametos del individuo pp producirán gametos p.
El cruce propiamente dicho involucra la unión de estos dos gametos, cuya única posibilidad de descendencia será el genotipo Pp. Por ello, el fenotipo de la descendencia serán flores moradas.
La descendencia del primer cruce se conoce como primera generación filial. En este caso, la primera generación filial está formando exclusivamente de organismos heterocigotos con flores púrpura.
Generalmente, los resultados se expresan gráficamente usando un diagrama especial llamado cuadro de Punnett, donde se observa cada combinación posible de los alelos.
Plantas con flores blancas y púrpuras: segunda generación filial
Los descendientes producen dos tipos de gametos: P y p. Por ello, el cigoto puede formarse de acuerdo a los siguientes eventos: Que un esperma P se encuentre con un óvulo P. El cigoto será homocigoto dominante PP y el fenotipo será flores moradas.
Otro posible escenario es que un esperma P encuentra a un óvulo p. El resultado de este cruce sería el mismo si un esperma p encuentra a un óvulo P. En ambos casos el genotipo resultante es un heterocigoto Pp con fenotipo de flores moradas.
Por último, puede que esperma p se encuentre con un óvulo p. Esta última posibilidad involucra un cigoto homocigoto recesivo pp y exhibirá un fenotipo de flores blancas.
Esto quiere decir que, en un cruce entre dos flores heterocigotas tres de los cuatro posibles eventos descritos incluye al menos una copia del alelo dominante. Por ello, en cada fertilización, existe una probabilidad de 3 en 4 de que la descendencia adquiera el alelo P. Y como es dominante, las flores serán moradas.
En contraste, en los procesos de fertilización, existe la probabilidad de 1 en 4 de que el cigoto herede los dos alelos p que producen flores blancas.
Utilidad en genética
Los cruces monohíbridos suelen usarse para establecer las relaciones de dominancia entre dos alelos de un gen de interés.
Por ejemplo, si un biólogo quiere estudiar la relación de dominancia que existe entre los dos alelos que codifican para el pelaje negro o blanco en una manada de conejos, es probable que use como herramienta el cruce monohíbrido.
La metodología incluye el cruce entre los parentales, donde cada individuo es homocigoto para cada carácter estudiado – por ejemplo un conejo AA y otro aa.
Si la descendencia obtenida en dicho cruce es homogénea y solo expresa un carácter, se concluye que ese rasgo es el dominante. Si se continúa el cruce, los individuos de la segunda generación filial aparecerán en proporciones 3:1, es decir, 3 individuos que exhiben la característica dominante vs. 1 con el rasgo recesivo.
Esta proporción fenotípica 3:1 se conocen como “mendelianas” en honor a su descubridor.
Referencias
- Elston, R. C., Olson, J. M., & Palmer, L. (2002). Biostatistical genetics and genetic epidemiology. John Wiley & Sons.
- Hedrick, P. (2005). Genetics of Populations. Third edition. Jones and Bartlett Publishers.
- Montenegro, R. (2001). Biología evolutiva humana. Universidad Nacional de Córdoba.
- Subirana, J. C. (1983). Didáctica de la genética. Edicions Universitat Barcelona.
- Thomas, A. (2015). Introducing Genetics. Second edition. Garland Sciencie, Taylor & Francis Group.