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12.3: Cruces monohíbridos
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Monohybrid Crosses
 
TRANSCRIPCIÓN

12.3: Monohybrid Crosses

12.3: Cruces monohíbridos

Overview

In the 1850s and 1860s, Gregor Mendel investigated inheritance by performing monohybrid crosses in pea plants. He crossed two plants that were true-breeding for different traits. Based on his observations, Mendel proposed that organisms inherit two copies of each trait, one from each parent, and that dominant traits can hide recessive traits. These results formed the basis of two fundamental principles in genetics: the Principle of Uniformity and the Law of Segregation.

Monohybrid Crosses Reveal Dominant and Recessive Traits

Over eight years spanning the 1850s and 1860s, an Austrian monk named Gregor Mendel carried out seminal breeding experiments with pea plants. These experiments demonstrated the fundamental principles of inheritance, earning him the moniker “the father of modern genetics.” Mendel’s experiments focused on seven pea plant characteristics, each manifesting as one of two traits that are determined by a single gene locus.

Mendel noticed that, when some of his pea plants reproduced by self-fertilization, their progeny always displayed the same trait. In other words, they were true-breeding. For example, some plants with yellow pods only produced offspring with yellow pods. When crossed with other plants that bred true for yellow pods, these plants also produced only progeny with yellow pods. Similarly, Mendel observed true-breeding pea plants that produced only offspring with green pods.

At the time, inherited traits were thought to be some mixture of parental features. Mendel instead observed discrete phenotypes, like green and yellow pods. He proposed that, rather than traits mixing in offspring, discrete factors (now known as genes) are inherited from parents and remain separate in the offspring. In cases where a trait skips a generation, Mendel proposed that the visible trait merely masks the presence of the other inherited trait. In other words, inheritance is particulate, and dominant traits hide recessive traits. To determine which trait was dominant, Mendel conducted monohybrid crosses. Monohybrid crosses combine two true-breeding organisms that differ by a single trait. All offspring of such crosses are monohybrids, or heterozygotes, and display the dominant trait.

For example, Mendel crossed pea plants that bred true for yellow pods with those that bred true for green pods to determine the dominant pod color. This parental generation (P0) produced offspring, the first filial generation (F1), that were all monohybrids with green pods. Repeatedly observing these findings established green pods as the dominant trait and demonstrated Mendel’s principle of uniformity: heterozygotes for a single gene trait display the same phenotype.

Parental Alleles Are Randomly Distributed to Gametes

Mendel then induced self-fertilization in the F1 plants, producing the F2 generation. F2 pea plants with green pods outnumbered those with yellow pods by a ratio of 3:1. Mendel repeatedly observed this 3:1 inheritance pattern for each of the seven pea plant characteristics.

Mendel’s law of segregation explains this recurring ratio. The law of segregation states that an organism distributes one of its two gene copies to each gamete (egg or sperm cell). Importantly, this distribution is random, such that a heterozygote (Gg) is equally likely to produce gametes with dominant (G) and recessive (g) alleles.

If a heterozygote self-fertilizes (Gg x Gg), the parental alleles can combine in four possible ways: paternal G with maternal G (GG), paternal G with maternal g (Gg), paternal g with maternal G (Gg), and paternal g with maternal g (gg). Three outcomes produce green pods (the GG and Gg genotypes) and one produces yellow pods (the gg genotype), a 3:1 ratio. Thus, if all outcomes are equally likely, self-fertilizing heterozygotes will produce three offspring with green pods for every one with yellow pods. This is remarkably close to the phenotypic ratio that Mendel observed, confirming his proposed law of segregation.

Dominant Traits Are Not Always Common

Unlike green pods, green peas are recessive, whereas yellow peas are dominant. Why, then, are the peas we regularly encounter green? In short, people prefer green peas over yellow ones. As Mendel’s experiments demonstrate, homozygotes produce offspring with the same trait, or phenotype, when self-fertilized or crossed with other homozygotes. If farmers continue to exclude yellow peas from their crop crosses, they will continue producing only green peas. This example illustrates another important point: dominant traits are not necessarily the most common traits. Harmful dominant traits, for example, may be selected against.

Visión general

En las décadas de 1850 y 1860, Gregor Mendel investigó la herencia realizando cruces monohíbridas en plantas de guisantes. Cruzó dos plantas que eran verdaderas crías para diferentes rasgos. Basándose en sus observaciones, Mendel propuso que los organismos heredan dos copias de cada rasgo, una de cada padre, y que los rasgos dominantes pueden ocultar rasgos recesivos. Estos resultados constituyeron la base de dos principios fundamentales en la genética: el Principio de Uniformidad y el Derecho de Segregación.

Las cruces monohíbridas revelan rasgos dominantes y recesivos

Durante ocho años que abarca las décadas de 1850 y 1860, un monje austriaco llamado Gregor Mendel llevó a cabo experimentos de cría seminal con plantas de guisantes. Estos experimentos demostraron los principios fundamentales de la herencia, lo que le valió el apodo de "el padre de la genética moderna". Los experimentos de Mendel se centraron en siete características de la planta de guisantes, cada una de las que se manifiestan como uno de los dos rasgos que están determinados por un solo locus genético.

Mendel notó que, cuando algunas de sus plantas de guisantes se reproducieron por auto-fertilización, su progenie siempre mostraba el mismo rasgo. En otras palabras, eran de verdaderos animales. Por ejemplo, algunas plantas con vainas amarillas sólo producían descendencia con vainas amarillas. Cuando se cruzan con otras plantas que se criaron verdaderas para vainas amarillas, estas plantas también producían sólo progenie con vainas amarillas. Del mismo modo, Mendel observó plantas de guisantes de cría verdadera que producían sólo crías con vainas verdes.

En ese momento, se pensaba que los rasgos heredados eran una mezcla de características parentales. Mendel en su lugar observó fenotipos discretos, como vainas verdes y amarillas. Propuso que, en lugar de que los rasgos se mezclen en la descendencia, los factores discretos (ahora conocidos como genes) se heredan de los padres y permanecen separados en la descendencia. En los casos en que un rasgo se salta una generación, Mendel propuso que el rasgo visible simplemente enmascara la presencia del otro rasgo heredado. En otras palabras, la herencia es una partícula, y los rasgos dominantes ocultan rasgos recesivos. Para determinar qué rasgo era dominante, Mendel llevó a cabo cruces monohíbridas. Las cruces monohíbridas combinan dos organismos de cría verdadera que difieren por un solo rasgo. Todas las crías de tales cruces son monohíbridos, o heterocigotos, y muestran el rasgo dominante.

Por ejemplo, Mendel cruzó las plantas de guisantes que se criaron fieles a las vainas amarillas con las que se criaron verdaderas para las vainas verdes para determinar el color dominante de la vaina. Esta generación parental (P0)producía descendencia, la primera generación filial (F1),que eran todos monohíbridos con vainas verdes. La observación repetida de estos hallazgos estableció vainas verdes como el rasgo dominante y demostró el principio de uniformidad de Mendel: los heterocigotos para un solo rasgo genético muestran el mismo fenotipo.

Los alelos parentales se distribuyen aleatoriamente a los gametos

Mendel entonces indujo la auto-fertilización en las plantas F1, produciendo la generación F2. F2 plantas de guisantes con vainas verdes superaron en número a las que tienen vainas amarillas por una proporción de 3:1. Mendel observó repetidamente este patrón de herencia 3:1 para cada una de las siete características de la planta de guisantes.

La ley de segregación de Mendel explica esta proporción recurrente. La ley de segregación establece que un organismo distribuye una de sus dos copias genéticas a cada gameto (huevo o espermatozoides). Es importante destacar que esta distribución es aleatoria, de modo que un heterocigoto (Gg) es igualmente probable que produzca gametos con alelos dominantes (G) y recesivos (g).

Si un autofertilnato heterocigoto (Gg x Gg), los alelos parentales pueden combinarse de cuatro maneras posibles: G paterno con G materno (GG), G paterno con g materno (Gg), g paterno con G materno (Gg), y paternal g con g maternal (gg). Tres resultados producen vainas verdes (los genotipos GG y Gg) y uno produce vainas amarillas (el genotipo gg), una proporción de 3:1. Por lo tanto, si todos los resultados son igualmente probables, los heterocigotos autofertilizantes producirán tres crías con vainas verdes para cada una con vainas amarillas. Esto es notablemente cercano a la proporción fenotípica que Mendel observó, confirmando su propuesta de ley de segregación.

Los rasgos dominantes no siempre son comunes

A diferencia de las vainas verdes, los guisantes verdes son recesivos, mientras que los guisantes amarillos son dominantes. ¿Por qué, entonces, los guisantes que encontramos regularmente son verdes? En resumen, la gente prefiere los guisantes verdes a los amarillos. Como demuestran los experimentos de Mendel, los homocigotos producen descendencia con el mismo rasgo, o fenotipo, cuando se autocon fecundan o se cruzan con otros homocigotos. Si los agricultores siguen excluyendo los guisantes amarillos de sus cruces de cultivos, seguirán produciendo sólo guisantes verdes. Este ejemplo ilustra otro punto importante: los rasgos dominantes no son necesariamente los rasgos más comunes. Los rasgos dominantes nocivos, por ejemplo, pueden seleccionarse contra.


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