Herencia poligenética: qué es, genes complementarios y suplementarios
¿Qué es la herencia poligénica?
La herencia poligénica es la transmisión de caracteres cuya manifestación depende de varios genes. En la herencia monogénica, un carácter se manifiesta a partir de la expresión de un único gen; en la digénica, de dos. En la herencia poligénica hablamos generalmente de la participación de dos, tres, o más genes.
En realidad, son muy pocos los caracteres que dependen de la manifestación de solo un gen o dos genes. Sin embargo, la simplicidad del análisis de caracteres que dependen de pocos genes ayudó en mucho al trabajo de Mendel.
Estudios posteriores realizados por otros investigadores revelaron que la herencia biológica, en general, es un poco más compleja que eso.
Cuando hablamos de la herencia de un carácter que depende de varios genes, decimos que interactúan entre sí para conferir tal carácter. En estas interacciones estos genes se complementan o suplementan.
Puede que un gen realice una parte del trabajo, mientras que otros realizan otra. El conjunto de sus acciones se observa finalmente en el carácter, de cuya manifestación participan.
En otras herencias, cada gen con función similar contribuye un poco cada uno a la manifestación final del carácter. En esta clase de herencia poligénica siempre se observa un efecto aditivo. Además, la variación en la manifestación del carácter es continua, no discreta.
La ausencia de expresión de un gen suplementario no necesariamente determina una pérdida fenotipo por ausencia, carencia o nulidad.
Ejemplos de caracteres poligénicos
En los caracteres de manifestación más sencillos, el fenotipo es de todo o nada. Es decir, se presenta o no tal actividad, rasgo o característica. En otros casos, hay dos alternativas: verde o amarillo, por ejemplo.
Estatura
Hay otros caracteres que se manifiestan de una manera más amplia. Por ejemplo, la estatura. Dependiendo de ella, nos clasifican de una cierta manera: alto o bajo.
Pero si analizamos bien a una población nos daremos cuenta de que hay un rango muy amplio de estaturas, con extremos a ambos lados de una distribución normal. La estatura depende de la manifestación de muchos genes distintos.
También depende de otros factores, y por eso la estatura es un caso de herencia poligénica y multifactorial. Como se puede medir y participan muchos genes, se emplea para su análisis las poderosas herramientas de la genética cuantitativa. Particularmente en los análisis de los loci de rasgos cuantitativos (QTL, por sus siglas en inglés).
Pelaje de animales
Otros caracteres que generalmente son poligénicos incluyen el de la manifestación del color del pelaje en algunos animales, o de la forma del fruto en plantas.
En general, para cualquier carácter cuya manifestación muestre un rango de variación continuo en la población se puede sospechar de herencia poligénica.
Enfermedades
En medicina, el estudio de la base genética de las enfermedades es muy importante para poder entenderlas y encontrar maneras de aliviarlas. En la epidemiología poligénica se intenta, por ejemplo, determinar cuántos genes distintos contribuyen a la manifestación de una enfermedad determinada.
A partir de ello, se pueden plantear estrategias de detección de cada gen, o de tratamiento de la deficiencia de uno o varios de ellos.
Algunas enfermedades de herencia poligénica en el ser humano incluyen el asma, la esquizofrenia, algunas enfermedades autoinmunes, la diabetes, la hipertensión, el desorden bipolar, la depresión, etc.
Genes complementarios
La experiencia y evidencia acumuladas a lo largo de los años nos indican que en la manifestación de caracteres con múltiples fenotipos participan muchos genes.
En el caso de interacciones génicas complementarias entre alelos de genes de distintos loci, estas pueden ser epistáticas o no epistáticas.
Interacciones epistáticas
En las interacciones epistáticas la expresión del alelo de un gen de un locus enmascara la expresión de otro de un locus distinto. Es la interacción más común entre genes distintos que codifican para un mismo carácter.
Por ejemplo, es posible que para que se manifieste un carácter, este dependa de dos genes (A/a y B/b). Esto significa que para que se manifieste el carácter deben participar los productos de los genes A y B.
Esto se conoce como epistasis doble dominante. En un caso de epistasis recesiva de a sobre B, por el contrario, la falta de manifestación del rasgo codificado por A evita el de la expresión de B. Existe una gran cantidad de distintos casos de epistasis.
Interacciones no epistáticas entre genes complementarios
Dependiendo de cómo se definan, existen otras interacciones entre genes que se complementan que no son epistáticas. Tomemos, por ejemplo, la definición del color del plumaje en aves.
Se ha visto que la vía biosintética que conduce a la producción de un pigmento (por ejemplo, amarillo), es independiente de la de otro color (por ejemplo, azul).
Tanto en la vía de la manifestación del color amarillo como del azul, que son independientes entre sí, las interacciones génicas son epistáticas para cada color.
Sin embargo, si consideramos el color del pelaje del ave como un todo, la contribución del color amarillo es independiente de la contribución del azul. Por lo tanto, la manifestación de un color no es epistática sobre el otro.
Además, existen otros genes que determinan el patrón en el que aparecen (o no aparecen) los colores de piel, pelos y plumas. Sin embargo, los caracteres de color, y de patrón de coloración, se complementan en la coloración mostrada por el individuo.
Por otro lado, en la coloración de la piel en humanos participan al menos doce genes distintos. Es fácil entender entonces cómo los humanos variamos tanto en color si a ello agregamos, además, otros factores no genéticos.
Por ejemplo, exposición al sol (o fuentes artificiales de “bronceado”), disponibilidad de vitamina D, etc.
Genes suplementarios
Existen casos en los cuales la acción de un gen permite que se observe en mayor grado la manifestación de un carácter. Incluso es posible que no exista un gen para definir una característica biológica, que es en realidad la suma de muchas actividades independientes.
Por ejemplo, la estatura, la producción de leche, la producción de semillas, etc. Muchas actividades, funciones o capacidades se suman para brindar tales fenotipos.
Generalmente, se dice que estos fenotipos son las partes que dan cuenta de la manifestación de un todo que refleja el performance de un individuo, un linaje, una raza animal, una variedad vegetal, etc.
La acción de los genes suplementarios implica también la existencia de un rango de fenotipos definidos casi siempre por una distribución normal. En ocasiones resulta muy difícil separar o distinguir el efecto complementario del suplementario de un gen en fenotipos complejos.
Algunos ejemplos de genes suplementarios
Se ha demostrado que la acción y reacción frente a ciertos fármacos, por ejemplo, depende de la actividad de muchos genes distintos.
Generalmente, estos genes presentan también muchos alelos en la población, razón por la cual se incrementa la diversidad de respuestas. Un caso similar se presenta en otros casos en los cuales una persona aumenta de peso al consumir un mismo alimento frente al cual otra no experimenta cambios significativos.
Debe agregarse, finalmente, que además de los efectos aditivos que presentan algunos genes, existen aquellos que suprimen la manifestación de otros.
En estos casos, un gen no relacionado con la manifestación de otro puede conducir a la inactivación del primero tanto por interacciones genéticas como epigenéticas.
Referencias
- Delmore, K. E., Toews, D. P., Germain, R. R., Owens, G. L., Irwin, D. E. (2016). The genetics of seasonal migration and plumage color. Current Biology.
- Dudbridge, F. (2016). Polygenic epidemiology. Genetic Epidemiology.