UNIVERSIDAD DE ORIENTE.

NÚCLEO DE MONAGAS.

ESCUELA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA.

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AGRONOMICA

GENÉTICA GENERAL

ANÁLISIS DEL CRUCE DIHIBRIDO DE LA MOSCA DE LA FRUTA (Drosophila melanogaster) TOMANDO EN CUENTA LAS CARACTERÍSTICAS COLOR DE

OJOS Y FORMA DE LAS ALAS.

PROF. BACHILLER:

Ing. Leonardo Lara Claudia Guzmán

CI. 23.924.644

Maturín, Febrero de 2013

Introducción

La genética como ciencia que estudia la variación, herencia y transmisión de los caracteres físicos, bioquímicos que nos ha permitido conocer más acerca de los organismos vivos, ya que presumiblemente los mecanismos hereditarios operan en todos los seres vivientes. Para realizar experimentos de cruzamientos se seleccionan organismos con ciclo de vida corto, progenie abundante y variaciones claras.

La mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) ha sido uno de los organismos más estudiados en el campo genético debido a que tiene un ciclo de vida corto una hembra puede producir cientos de hijos es fácilmente cultivada en el laboratorio y se puede manipular con facilidad, esto ha traído gran cantidad de líneas mutantes que producen fenotipos claros tales como los que muestran diferencias en forma, color y tamaño de diversas partes de su cuerpo entre otras.

Por tales motivos, Drosophila melanogaster es un organismo ideal para la demostración de muchos principios biológicos y el análisis de ciencia descriptiva, bioquímica y molecular, se utiliza para estudiar problemas de desarrollo y nutrición fisiológicas; y conducta animal, comportamiento, reacciones en el apareamiento y respuestas a la luz de diversos colores. Al igual que para determinar una serie de eventos genéticos desde el nivel molecular hasta el de poblaciones, con Drosophila se realizan pruebas de laboratorio de las cuales se han obtenido diferentes especies de este organismo con numerosas mutaciones que se utilizan como marcadores que hacen evidentes los mecanismos genéticos que originan los efectos espontáneos o inducidos por diferentes agentes. La experimentación se puede desarrollar utilizando las cepas de laboratorio, o bien moscas de la naturaleza y es posible combinar las condiciones de los ambientes naturales con las de laboratorio

Objetivos

Objetivo general:Analizar el cruce dihibrido de la mosca de la fruta (Drosophila

melanogaster) tomando en cuenta las características color de ojos y forma de las alas.

Objetivos específicos:Estudiar las características generales y genéticas de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster).Realizar cruzamientos dihíbridos de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster).Aplicar todos los conocimientos teóricos en la práctica del cruce dihibrido de Drosophila melanogaster).Determinar datos de población y establecer un análisis estadístico.Realizar planteamientos de hipótesis.Comparar el resultado práctico con la hipótesis teórica planteada. Formular conclusiones.

Revisión literaria

Clasificación taxonómica

Reino: Animalia

Phylum: Artrópodo

Clase: Insecta

Orden: Díptera

Suborden: Brachycera

Familia: Droshophilidae

Subfamilia: Drosofilinae

Género: Drosophila

Subgénero: Sophophora

Especie: Drosophila melanogaster

Características del insectoEs uno de los organismos superiores más extensamente estudiados,

particularmente a nivel genético y a nivel genómico. Las principales ventajas como organismo modelos se centran fundamentalmente en tiempo de generación corto, una abundante descendencia y un fácil mantenimiento debido a su tamaño (Gibaja 2001).

Debido al exhaustivo estudio de Drosophila durante el último siglo, ha sido posible la acumulación de gran cantidad de información. Uno de los avances más importantes se produjo en el 2000, cuando la secuencia completa del genoma de Drosophila fue publicado (Adams y col. 2010) este hecho con multitud de técnicas y herramientas moleculares para su análisis, ha permitido consolidar a Drosophila como organismo modelo en los estudios de genética del desarrollo (Gibaja,2001).

Otra de las grandes ventajas de Drosophila se basa en la facilidad para introducir y combinar mutaciones. De esta forma, el fenotipo mutante nos permite inferir la posible función del gen durante el desarrollo inconvenientes de la redundancia funcional. Esta particularidad, junto con la posibilidad de inserta nuevo material genético en el genoma de Drosophila ha permitido la generación de diversas colecciones de mutaciones, que constituyen un poderoso medio para analizar procesos biológicos complejos (Gibaja,2001)

Hábitat La mosca de la fruta es una especie cosmopolita, se encuentra en

cualquier lugar del mundo, en casi todos los continentes del planeta tierra esta díptera es originalmente de África. Vive en parques jardines, en casas, restaurantes en todo tipo de clima, altitud y latitud. Se localizan especialmente en las frutas suaves donde la fermentación se ha iniciado y en general en alimentos con alto contenido de ácido acético. (Ramos, P. 1993)

Ciclo de vidaLa Drosophila melanogaster es un insecto holometábolo, es decir, presenta

una epata larvaria y una etapa adulta separa por una epata pupal, durante la cuel tiene lugar una metamorfosis completa. El ciclo vital de la Drosophila dura al menos unos 10 días a 25ºC. el huevo de Drosophila melanogaster se forma durante un periodo de aproximadamente 3 días y medio una vez fecundado, la hembra (un poco más grande que el macho) lo deposita en el exterior, iniciándose la embriogénesis y es durante esta etapa que se determina la polaridad antero-posterior y más tardíamente la dorso ventral. (Gibaja, 2001)

- Huevo: La ovoposición por las moscas hembras adultas comienza al segundo día de su emergencia; llegan a producir de 400 a 500 huevos como máximo en 10 días. Los huevos de Drosophila son ovoides, pequeños (medio milímetro aproximadamente) y con dos filamentos en uno de sus extremos que les impiden hundirse en la superficie blanda del alimento donde son depositados. ( Gibaja, 2001)

- Larva: Después de un día sale la larva del huevo, blanca, segmentada y de forma de gusano. Las larvas son muy activas y comen constantemente; es fácil localizarlas gracias a sus partes bucales que son negras y se observan con facilidad, pues se mueven hacia atrás y hacia adelante continuamente. El desarrollo larval se caracteriza por incluir tres estadios (en el último alcanza hasta 4.5 mm de longitud) y dos mudas larvales. La primera muda se presenta aproximadamente a las 24 horas y la segunda a las 48 horas de haber eclosionado el huevo. 96 horas después de la eclosión se forma la pupa.

En las larvas se distinguen 12 segmentos: un cefálico, tres torácicos y ocho abdominales. La boca se encuentra en el primer segmento en posición ventral, y al rededor hay ganchos quitinosos. Las larvas son transparentes, constan de cuerpos grasos de color blanquecino, intestino, tubos de Malpighi, gónadas que se encuentran insertadas entre los cuerpos grasos.

El órgano circulatorio de la larva es un vaso dorsal musculoso y sus órganos más conspicuos son los respiratorios, un par de troncos traqueales que se extienden lateralmente de extremo a extremo. (Ramos, P. 1993)

- Pupa: Es considerada la fase reorganizativa del ciclo de la mosca, durante elcual la mayoría de las estructuras larvarias son destruidas y las estructuras adultasse desarrollan a partir de tejidos embrionarios llamados anlagen. Estos tejidosembrionarios han permanecido latentes en el animal desde su diferenciación en elhuevo. El animal empupa dentro de la última piel larvaria, la cual es en un iniciosuave y balnca pero gradualmente se endurece y adquiere un color más oscuro. Loscambios anteriores resultan en el desarrollo de un individuo con la forma corporal ylas estructuras del adulto (imago). Esta fase dura alrededor de 4 días a 25°C, eladulto emerge del pupario. (Gibaja, 2001)

- Adulto: El adulto es considerado la fase reproductiva del ciclo. La mosca emerge o eclosiona del pupario forzando su salida por el extremo anterior delpupario. En un inicio, la mosca adulta es de forma elongada con las alas noexpandidas. En una hora las alas se expanden y el cuerpo gradualmente adquiereuna forma de adulta. En un inicio los adultos son de un color relativamente claro,dentro de las primeras pocas horas se obscurecen y adquieren el color característico. (Gibaja 2001)

MORFOLOGIA EXTERNA

- Cabeza: Está formada por 6 segmentos:

Labrum (Labro) Clipeo Antenal – ocular Mandibular Maxilar Labio

En la cabeza se encuentra, sobre todo los órganos de los sentidos. La parte frontal está completamente formada por el tercer segmento antena-ocular. Los ojos compuestos son relativamente grandes, están separados con amplitud y son del mismo tamaño y forma en los dos sexos, presentas zetas pequeñas y rígidas que surgen de cada ángulo de unión de las aproximadamente 800 omatidios que los conforman. Entre los ojos están las antenas, que se encuentran muy cercanas entre sí, y está formadas por seis segmentos: los tres primeros son muy pequeños, en el segundo aparecen cerdas alargadas de varios tamaños y en el tercero constituye una estructura bulbosa.

En la región ventral de la cabeza se encuentran las partes bucales; el labrum y el clípeo, que está altamente modificado con respecto al plan general de los insectos ya que forman un aparato chupador o proboscis. No presentan mandíbulas.

En la cabeza también se encuentran numerosas cerdas muy grandes, designadas por términos derivados de sus posiciones. (Mesa, 2008)

- Tórax: El tórax se forma de tres segmentos; el protórax o segmento anterior, el mesotórax o segmento medio y el metatórax o segmento posterior.

El concepto convencional del tórax asume que las paredes de cada segmento involucran transversalmente una placa dorsal, una lateral en cada lado entre las alas y las bases de las patas, y en una placa ventral entre las bases de las patas. Todos los segmentos del tórax se encuentran casi fusionados formando una caja casi sólida.

El protórax por sí mismo es muy reducido y solo sirve de soporte para el primer par de patas, la porción dorsal o noto es exclusivamente un collar estrecho que se extiende a través del tórax, esta fusionado posteriormente por el mesonoto (porción dorsal del mesotórax) y lateralmente con los elementos pleurales de su propio segmento, separados por un pliegue. Los esternitos son dos pequeñas

placas ventrales que separan las coxas de las patas. Los grandes pelos del tórax ocupan una porción casi definitiva y fija, están formados por dos tipos de células, tricogenicas y termogenicas con funciones nutricional y sensorial respectivamente.

Los segmentos desde donde aparecen las alas están estrechamente unidos y son llamados pterotórax. Se presentan un marcado alargamiento del mesotórax y una reducción del metatórax, por lo que las alas mesotoráxicas tienen la función total del vuelo, mientras que las alas metatoráxicas se han reducido a los halterios que funcionan como órganos de equilibrio. Estos se dividen en tres partes: una porción basal, una porción media y una porción apical. (Mesa, 2008)

- Abdomen: En ambos sexos las segmentaciones han sido modificadas por desarrollos secundarios, de manera de primitivo de segmentos es fácil de encontrar. Sin embargo puede determinarse por la presencia de espiráculos situados en membranas pleural y cercano al margen ventral de los tergitos.

La hembra muestra ser más generalizada; en el octavo segmento no tiene espiráculo ni esternito definido. Después de este solo se encuentra un pequeño segmento donde aparece el ano; este segmento presenta una placa dorsal y una ventral; la abertura genital se encuentra entre el segmento ocho y nueve. En el macho la situación es más complicada. El séptimo segmento desaparece aparentemente y queda representado solo por un espiráculo y el octavo por una placa pequeña en cada lado el noveno está fuertemente modificado, muestra un tergito muy grande y un esternito muy pequeño y el décimo se representa por un par de placa situado al lado del año. (Mesa, 2008)

Gametogénesis

- Ovogénesis: La formación del ovocito es un proceso considerablemente complejo en Drosophila melanogaster que involucra muchas células y tejidos que interactúan en forma secuencial. La ovogénesis es de tipo meroística, en la cual las células producidas por el oogonio permanente conectadas a través de su citoplasma mediante canales.

Los ovocitos provienen de las células polares, y las células que rodean al huevo en desarrollo se derivan del mesodermo somático. Las estructuras que encapsulan los huevos son denominadas ovariolas, cada ovario consta de 15 – 17 ovariolas. Los huevos maduros son liberados de la parte posterior de la ovariola el oviducto y la fertilización ocurre en el útero. (Ramos, 1993)

- Espermatogénesis: Como es típico en los insectos, estos organismos presentan espermatogenesis longitudinal, la cual es un proceso continuo, por lo que se observan varias fases del desarrollo del espermatozoide en los tubos seminíferos, no obstante, en el túbulo existe una disposición ordenada de las células sometidas a distintas fases de desarrollo, en los insectos los extremos proximales de los túbulos contienen a las espermatogonias: cedulas que sufren proliferación por mitosis. Más abajo del túbulo se encuentran los espermatocitos, células en la fase de crecimiento y maduración, y finalmente los espermatozoides, que rellenan las partes distales de los túbulos. (Ramos, 1993).

Importancia de la Drosophila melanogaster en el estudio de la genética

A través de los estudios de Thomas Morgan en 1910, se descubrió un mutante de ojos blancos entre individuos estirpe silvestre de ojos rojos. La progenie del cruzamiento de un macho de ojos blancos con una hembra de ojos rojos presentó ojos rojos, lo que indicaba que el carácter "ojos blancos" era recesivo. Morgan denominó White al gen correspondiente, iniciando así la tradición de nombrar a los genes según el fenotipo causado por sus alelos mutantes. Al cruzar estas moscas entre sí, Morgan se percató de que sólo los machos mostraban el carácter "ojos blancos". De sus experimentos, concluyó que:

Algunos caracteres se heredan ligados al sexo.Que el gen responsable del carácter residía en el cromosoma X.Probablemente otros genes también residían en cromosomas específicos.

Él y sus estudiantes contaron las características de miles de moscas y estudiaron su herencia. Empleando la recombinación de los cromosomas, Morgan y Alfred Sturtevant prepararon un mapa con la localización de los genes en el cromosoma.

La Drosophila, posee un reducido número de cromosomas (4 pares), aproximadamente el 61% de los genes de enfermedades humanas que se conocen tienen una contrapartida identificable en el genoma de las moscas de la fruta, y el 50% de las secuencias proteínicas de la mosca tiene análogos en los mamíferos.

Para propósitos de investigación, fácilmente pueden reemplazar a los humanos. Se reproducen rápidamente, de modo que se pueden estudiar muchas generaciones en un corto espacio de tiempo, y ya se conoce el mapa completo de

su genoma. Sus 165 Mb de genoma (1 Mb = 1 millón de pares de bases),alberga alrededor de 13.600 genes.

Las moscas son pequeñas y alzadas fácilmente en el laboratorio. Tienen un ciclo vital corto. Una nueva generación del adulto puede ser producida cada dos semanas. Si son fecundadas; las hembras pueden poner centenares de huevos fertilizados durante su breve vida. Las poblaciones grandes que resultan se les hacen análisis estadístico fácil y confiable.

Poseen Cromosomas De Polytene. Estos son los marcadores mágicos que primero ponen el Drosophila en el proyector. Mientras que la larva de la mosca crece, guarda el mismo número de células, pero con necesidades de producir mucho más producto de los genes. El resultado es que las células consiguen ser mucho más grandes y cada cromosoma divide centenares de épocas, solamente toda la estancia de los filamentos unida el uno al otro. El resultado es un cromosoma masivo grueso del polytene, que se puede ver fácilmente debajo del microscopio.

Su embrión crece fuera del cuerpo y puede ser estudiado fácilmente en cada etapa del desarrollo. El genoma es relativamente pequeño para un animal (menos que un décimo el de seres humanos y de ratones).Las mutaciones se conservan apuntado a los genes específicos.www.wkipedea.org

Técnicas para el manejo de la mosca de la fruta ( Drosophila melanogaster ) en cruzamiento dirigidos

Técnicas de Manejo de Laboratorio:

- Captura: Los organismos silvestres de Drosophila se pueden, atrapar fácilmente para esto se emplean recipientes con frutas en fermentación, levadura fresca o por medio de redes entomológicas. En el primer método, se colocan frutas fermentadas en el interior de frascos destapados, los que se dejan por un tiempo en el lugar donde se quiere realizar la colecta y posteriormente se tapan.

También se pueden capturar con redes entomológicas, estas se colocan sobre la trampa (recipiente que contiene fruta y moscas) y después se le golpes

ligeramente para provocar el vuelo de las moscas, de manera que penetren al interior de la red, lo cual contiene en su extremo un tubo homeopático.

Cuando se requiere trabajar con líneas mutantes con características seleccionadas puede recurrirse a Bancos de Drosophila, los cuales existen tanto dentro como fuera del país. (Ramos,1993).

Procedimiento a seguir para anestesiar las moscas:

Para observar las moscas con comodidad, es necesario anestesiarlas para evitar que se escapen y lograr una manipulación con mayor facilidad.

Nunca se deben anestesiar las moscas dentro del frasco que contiene las moscas con el cultivo, para trabajar con ellas es necesario transferir a los adultos a otros frascos sin cultivo recomendándose seguir los siguientes pasos:

Golpear suavemente el fondo del frasco que contiene las moscas para que caigan al fondo.

Retirar inmediatamente el tapón de algodón y colocar encima el frasco hacia donde se desea transferirlas.

Separar los frascos y colocar rápidamente los tapones.

Cubrir con una gasa el frasco el cual se ha transferido las moscas.

Humedecer un algodón con Cloroformo y colocarlo sobre la gasa. En este paso se deben tomar las siguientes precauciones:

No permitir que las moscas vuelen hacia la gasa, pues, el contacto directo con el anestésico las mataría, lo cual se evita golpeando suavemente el fondo del frasco.

Procurar que el algodón no esté muy húmedo, ya que podrían caer gotas de Cloroformo dentro del frasco con las mismas consecuencias del paso anterior.

Cuando se observe que las moscas comienzan a caer se deben retirar la gasa y el algodón, esperar un minuto y transferirlas a una cápsula de Petri para su observación a la lupa.

Si al realizar las observaciones las moscas dan señales de despertar, se anestesian nuevamente o se les pasa encima un algodón con Cloroformo por 2 horas antes de introducir las moscas. Se debe tener en cuenta que los frascos deben estar esterilizados en una estufa a 100ºC por 2 – 3 horas antes de color en ellos la mezcla de cambur, agar y ácido propiónico. Los tapones de algodón que se usan para tapar los frascos también deben esterilizarse. (Ramos, 1993)

Aislamiento de moscas vírgenes para ser utilizadas en cruzamientos:

- Selección de hembras vírgenes: En la mayoría de los cruces experimentales de Drosophila, se requiere que machos de un genotipo conocido se fertilicen a hembras con determinado genotipo, para cual lo necesita que las hembras que las hembras de cruza sean vírgenes pues una vez fecundadas almacenan las células masculinas en la espermateca, razón por la cual pueden producir de manera ininterrumpida huevecillos fertilizados durante toda la existencia. Los machos maduran sexualmente poco tiempo después de emerger la pupa. Las hembras en cambio tardan un poco más de tiempo, aproximadamente de 8 a 10 horas después de haber emergido. De esta manera si las hembras y las hembras se separan antes de que tengan ocho horas de edad, todas las hembras serán vírgenes. Existen varios métodos que permiten separar ambos sexos en otras etapas del ciclo de la vida. (Ramos, 1993)

- Colectas a partir de imagos: Este se da en un ciclo de diez días, el primer día se siembra la línea de moscas, el quinto se retira a los progenitores para evitar que se confundan con la progenie; luego el décimo día se eliminan las moscas que hayan emergido durante la noche. Se procede a separar hembras y machos, se colocan las primeras en medio fresco y se elimina a los machos.

- Colecta a partir de larvas del tercer estadio: Para ello se recurre a la observación de las gónadas larvarias (que son de distinto tamaño en ambos sexos) utilizando un microscopio de disección a 4x o 10x. Una vez colectadas las hembras se colocarán en frascos con medio fresco para que completen su desarrollo.

- Colecta a partir de pupas: El sexo de la pupa puede determinarse si se examina la superficie ventral de esta con ayuda de un microscopio de disección. En las pupas se distingue los peines sexuales. En las pupas machos (facilita este método. Como se ha indicado, las hembras de

Drosophila melanogaster comienzan a aparearse unas diez horas después de haber emergido la pupa. Al aparearse retienen esperma del macho y van fecundando los óvulos a medida que van poniendo, por ello, para trabajos de cruzamientos dirigidos es necesario ir separando las moscas hembras a medida que van emergiendo de las pupas, solo de esta manera se evitará que sean fecundadas por los machos. (Ramos, 1993).

Mutaciones de Drosophila

En Drosophila se conocen genes que mutan más frecuentemente en los tejidos terminales y otros que lo hacen, en cambio, en el gen y no hay pérdida de material hereditario, como lo prueba la existencia de mutaciones inversas o retromutaciones que se han encontrado espontáneas o que se han incluido experimentalmente.

Investigaciones realizadas en Drosophila parecen probar que las radiaciones naturales no tienen intensidad suficiente para ser la causa de mutabilidad espontánea.

De acuerdo a las mutaciones que presente una mosca, recibirá un nombre específico, entre los que se destacan:

DUMPY (Dp): con alas truncadas oblicuamente y reducidas a las 2/3 partes de su longitud normal, su vena marginal esta intacta. Vértices de cerdas y pelos toráxicos presentes en casi todos los casos.

FORKED (F): las cerdas y los pelos acortados, nudosos, doblados, con las puntas partidas, rajadas o severamente dobladas.

YELLOW (y): cuerpo color amarillo brillante, pelos y cerdas marrones con puntos amarillos, los pelos y las venas de las moscas silvestres. La superficie de las alas son grises debido a la alta concentración de los pelos en esta.

EBONY (EB): cuerpo de color ébano, negro brillante adulto; las ventas de las alas y de las patas son mucho más oscuras que en las moscas silvestres.

EYELESS: el ojo queda reducido a la mitad o a la cuarta parte de su superficie normal, el grado de reducción a veces difiere en cada ojo de un mismo individuo.

WHITE (W): el color de sus ojos es casi blanco. Ocelos, túbulos de Malpighi y cubierta testicular (en los machos) incoloros.

MINIATURA (M): sus alas son apenas más largas que el abdomen y proporcionalmente más angostas que en las moscas silvestres. La superficie de las alas son grises debido a la alta concentración de pelos en esta.

SEPIA (Se): el color de los ojos del imago al salir es marrón rojizo transparente, oscureciendo a sepia con la edad hasta de alcanzar la tonalidad negra en la fase adulta. Ocelos de color silvestres. (Ramos, 1993).

Diferentes mutaciones de Drosophila melanogaster:

a) Color del Ojo:

Símbolo Significado Descripción

+ Salvaje o normal Rojo mate

Bw (brown) marrón Marrón claro

Cn (cinnabar) bermellón Rojo brillante

Cl (clot) grumoso Marrón cercano a sepia

Pm (plum) ciruela Ciruela con puntos oscuros

Pp (pink) rosado Rubí claro con tono anaranjado

Pr (purple) púrpura Al principio rubí luego púrpura

Se (sepia) sepia Marrón café

St (scarlet) escarlata Rojo brillante (o ladrillo)

V (vermilion) bermellón Naranja brillante

W (white) blanco Blanco

Wa (apricot) albaricoque Amarillento

We (eosin) eosina Naranja pálido

b) Forma de las alas:

Símbolo significado Descripción

+ Salvaje o normal Alas que sobrepasan el abdomen, paralelas al cuerpo y con los bordes

completos

Blo (bloated) hinchadas Enrolladas sobres si mismo

C (curved) curvadas Abiertas y curvadas hacia abajo

Cp (clipped) cortadas Rasgadas en el borde

Cy (curly) rizadas Curvadas hacia arriba

D3 (dichaete) abiertas Abierta en ángulos de 45o con respecto al cuerpo

Dp (dumpy) reducidas Reducidas y truncadas

Ho (heldout) Abiertas en ángulos de 90o con

perpendiculares respecto al cuerpo

Ly (lyre) lira Bordes laterales cortados

M (maniature) miniatura Recortadas hasta el nivel del abdomen

Vg (vestigial) vestigiales Vestigios de alas

Xa (xasta) guante Reducidas a la mitad del tipo normal con entrante en el borde anterior en

forma de guante

c) Color del cuerpo.

Símbolo Significado Descripción

+ Salvaje o normal Gris pálido

B (black) negro Negro claro

E” (ebony) ébano Negro oscuro brillante

stw3 (straw) pajizo Paja seca

Y (yellow) amarrillo Amarillo

www.elricondelvago.com

Leyes Mendelianas.

El enfoque de la teoría y de la teoría de las investigaciones genéticas se ha desplazad en los últimos decenios desde la genética clásica a la molecular y a la fisiológica del gen, sin embargo el conocimiento de las leyes que Gregor Mendel descubrió a mediados del siglo pasado continua siendo imprescindible para la comprensión de muchos procesos genéticos y citogeneticos en el campo de la investigación de las mutaciones y de la evolución, de la de la fisiología del gen y también de la genética aplicada en la cría de plantas y animales Correns,Ttschermak y De Vries las confirmaron a comienzos del presente siglo; consiste en 4 reglas de las cules 3 han adquirido rango de validez universal:

1. La regla de la dominacia (Generacion F1)2. La primera ley de Mendel (Uniformidad; Generación de la F1)3. La sedunda ley de Mendel (Segregación; generación F2)4. La tercera ley de Mendel (Libre combinación; generación F2)

(Gottschalk, 1984)

Este esqueleto base de las leyes genéticas fue completado en los decenios

siguientes en numerosos fenómenos perteneciente al campo global de la genética

clásica. Podemos citar entre otros:

Ligamiento y rotura de lgamiento.

Herencia ligada al sexo.

Pleiotropia.

Poligenia o polimería.

Alelismo multiple Comportamiento de los genes mutados en las experimento de herencia.

- Reglas de la dominancia; herencias alternativas e intermedias

La regla de la dominancia esta en relación con la herencia F1. Parte de las líneas parentales homocigóticas para alelos diversos. S se cruzan miembros de taleslineas, es frecuente que en los fenotipos de los híbridos aparezcan solo 1 de los alelos parentales, mientras que el 2º no se manifiesta. Se tienen tales casos una herencia alternativa. Al alelo que aparece se le denomina domínate; al otro recesivo. (Gottschalk, 1984)

A continuación se explican brevemente las leyes de Mendel:

- Primera ley de Mendel: Ley de la uniformidad

A esta ley se le llama también Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1), y dice que cuando se cruzan dos variedades individuos de raza pura, ambos homocigotos,  para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales.

        Los individuos de esta primera generación filial (F1) son heterocigóticos o híbridos, pues sus genes alelos llevan información de las dos razas puras u  homocigóticas: la dominante, que se manifiesta, y la recesiva, que no lo hace.

        Mendel llegó a esta conclusión trabajando con una variedad pura de plantas de guisantes que producían las semillas amarillas y con una variedad que producía las semillas verdes. Al hacer un cruzamiento entre estas plantas, obtenía siempre plantas con semillas amarillas. ( Cedeño, 2007)

- Segunda Ley de Mendel: Ley de la segregación

Conocida también, en ocasiones como la primera Ley de Mendel, de la segregación equitativa o disyunción de los alelos. Esta ley establece que durante la formación de los gametos cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial. Es muy habitual representar las posibilidades de hibridación mediante un cuadro de Punnett.

Mendel obtuvo esta ley al cruzar diferentes variedades de individuos heterocigotos (diploides con dos variantes alélicas del mismo gen: Aa), y pudo observar en sus experimentos que obtenía muchos guisantes con características de piel amarilla y otros (menos) con características de piel verde, comprobó que la proporción era de 3:4 de color amarilla y 1:4 de color verde (3:1).

Según la interpretación actual, los dos alelos, que codifican para cada característica, son segregados durante la producción de gametos mediante una división celular meiótica. Esto significa que cada gameto va a contener un solo alelo para cada gen. Lo cual permite que los alelos materno y paterno se combinen en el descendiente, asegurando la variación.

Para cada característica, un organismo hereda dos alelos, uno de cada pariente. Esto significa que en las células somáticas, un alelo proviene de la madre y otro del padre. Éstos pueden ser homocigotos o heterocigotos.

"Resulta ahora claro que los híbridos forman semillas que tienen el uno o el otro de los dos caracteres diferenciales, y de éstos la mitad vuelven a desarrollar la forma híbrida, mientras que la otra mitad produce plantas que permanecen constantes y reciben el carácter dominante o el recesivo en igual número. ( Cedeño, 2007)

- Tercera Ley de Mendel: Ley de la segregación independiente

En ocasiones es descrita como la 2ª Ley. Mendel concluyó que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relación entre ellos, por tanto el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Sólo se cumple en aquellos genes que no están ligados (en diferentes cromosomas) o que están en regiones muy separadas del mismo cromosoma. Es decir, siguen las proporciones 9:3:3:1.

Por tanto, no hay duda de que a todos los caracteres que intervinieron en los experimentos se aplica el principio de que la descendencia de los híbridos en que se combinan varios caracteres esenciales diferentes, presenta los términos de una serie de combinaciones, que resulta de la reunión de las series de desarrollo de cada pareja de caracteres diferenciales.

El sexo de un organismo se define por los gametos que produce: los machos producen gametos masculinos (espermatozoides) mientras que las hembras producen gametos femeninos (óvulos), los organismos individuales que producen tanto gametos masculinos como gametos femeninos se denominan hermafroditas. Con frecuencia, las diferencias físicas se asocian con el sexo del organismo; este dimorfismo sexual puede reflejar las presiones reproductivas diferentes que cada sexo experimenta. ( Stanfield, W. 1992).

Genética del sexo

La expresión del fenotipo depende de los factores principales, el medio ambiente y un componente genético. El sexo de un individuo es parte característico de su fenotipo y por lo tanto el sexo está influenciado por el medio ambiente y por su genotipo.( Cedeño, J. 2007).

Determinación sexual por el medio ambiente

En algunos invertebrados el ambiente es el factor que determina cual será la tendencia sexual del individuo.

Determinación sexual por cromosomas

La determinación sexual por el ambiente, asegura la existencia de machos y hembras pero no garantiza la proporción 1:1 que ya conocemos existe la inmensa mayoría de los animales superiores. En efecto, un individuo al nacer tiene un 50% de probabilidad de que sea hembra y un 50% de probabilidad que sea varón. El modelo que sigue la distribución de los cromosomas durante la formación de los gametos juega un papel importante en la determinación sexual. (Cedeño, J 2007).

MECANISMOS CROMOSOMICOS DE DETERMINACION SEXUAL

1 MECANISMO XY

2 MECANISMO XX

3 MECANISMO Z0

4 MECANISMO DE LAS ABEJAS HAPLO-DIPOLIDE.

El mecanismo XY es el más conocido y estudiado debido a que se encuentra presente en especies importantes como los mamíferos ( incluyendo el hombre) y en la Drosophila. Su presencia en esta especie ha permitido estudiarlo en detalle

La Drosophila posee ocho cromosomas en sus células somáticas agrupados en cuatro pares , tres pares son cromosomas autosómicos y un par de cromosomas sexuales. En la hembra el par sexual está formado por dos alelos idénticos conocido como par X o XX. En los machos el par sexual esta formando por un alelo igual a la X de la hembra y el otro miembro del par es más pequeño con una estructura en forma de bastón en un extremo. En otro cromosoma presente en el macho es conocido como cromosoma Y.

Las células somáticas femeninas tienen dos cromosomas X pero no tienen Y. las células somáticas masculinas tienen un cromosoma X y un cromosoma Y para complementar el par sexual. Las células sexuales femeninas (óvulos) tienen todos un cromosoma X mientras que las células sexuales masculinas (espermatozoides) el 50% lleva una X y el 50% lleva una Y. debido a que el macho produce dos tipos diferentes de gametos desde el punto de vista de los cromosomas sexuales, se le conoce como sexo heterogamético y a la hembra que produce todos los óvulos con un mismo cromosoma sexual, X, se le cono ce como sexo homogametico. En Drosophila el cromosoma Y se considera vacío, pero es indispensable para la fertilidad en el macho. (Cedeño, J 2007).

Caracteres ligados al sexo

Están ubicados por genes ubicados en cromosomas sexuales. La primera demostración de un gen ligado al sexo fue reportado por T.H.Morgan en 1910. De acuerdo a los datos de Morgan, un macho de ojos blancos apareció en un cultivo de moscas de ojos rojos y fue cruzado con sus hembras de ojos rojos. En la F1 todas las moscas tenían los ojos rojos como era de esperarse si el color es dominante sobre el blanco. Al realizar el cruzamiento de F1 x F1, para obtener la F2, todas las hembras tenían los ojos rojos pero entre los machos la mitad tenía los ojos rojos y la mitad tenía los ojos blancos. Las hembras de ojos blancos ( así también hembras de ojos rojos y machos de ojos blancos y de ojos rojos ), aparecieron cuando las hembras F1 de ojos rojos se cruzan con machos de ojos blancos.

♂ Ojos blancos ♀ ojos rojos

Progenitores WY W+ W+

Gametos

Progenie ♀ ♀ ojos rojos ♂♂ ojos rojos

W+ W W+ Y

Estos resultados se explican debido que las hembras F1 son heterocigotos portadoras del gen para el color de ojos blancos. Hembras de ojos blancos se formarían solo cuando sean homocigóticas para el carácter de ojos blancos. Un macho, por otra parte, tiene igual probabilidad de ser de ojos blancos o de ojos rojos sin importar el genotipo del padre. Esta explicación concuerda muy bien con la hipótesis de que el macho tiene un solo cromosoma X y la hembra tiene dos. El macho tendría localizado su gen para el color blanco en su único cromosoma X. (Cedeño, J. 2007).

Caracteres influidos por el sexo

A diferencia de la herencia ligada al sexo, donde los caracteres están dados por genes ubicados en los cromosomas sexuales losa genes que determinan caracteres influidos por el sexo están localizados en los autosomas .En este caso los genes se expresan de manera diferente en machos y hembras probablemente por la influencia de las hormonas en su expresión. Uno de los ejemplos clásicos son los genes que determina el plumaje en algunas aves, donde el color es mucho más llamativo en los machos que en las hembras.

Ejemplos:

1. El ejemplo muy conocido es el de los Cuernos en las Ovejas. El gen que codifica para la presencia de cuernos es Dominante en Machos pero recesivo en hembras. Por ello solo las hembras homocigotas podrás ser astadas (con cuernos) en cambio los machos tendrán cuernos sean Homocigotas o heterocigotos.

W Y W+

2. En humanos la calvicie se debe al efecto de un gen que se expresa como autosómicos dominante, sin embargo en una familia con la segregación de este gen solo los hombres padecen de calvicie y las mujeres tendrán su cabello más escaso después de la menopausia

3. Los genes que determina el plumaje en algunas aves, donde el color es mucho más llamativo en los machos que en las hembras. . (Cedeño, J. 2007)

Caracteres limitados al sexo

Son aquellos que están en ambos sexos pero solo pueden expresarse o en machos o en hembras o sea por las características propias de cada sexo. Por ejemplo el criptorquidismo o ausencia del descenso de los testículos en los machos solo lo pueden expresar los machos y no las hembras pero como los genes se hallan en ambos sexos las hembras pueden portarlos y no lo presentarán nunca fenotípicamente. (Stan Field, W. 1992).

Ejemplos:

1. La producción lechera en las vacas, donde es sabido que se seleccionan machos por la capacidad productiva de sus hijas, sin embargo en el macho no puede evaluarse cuantos litros de leche produce.

2. La presencia de plumaje femenina en las aves es un fenotipo limitado por el sexo. En muchas especies es brillantes y vistoso plumaje de los machos contraste mucho con el de las hembras. el plumaje masculino se debe al genotipo recesivo h, pero no se expresa en presencia de hormonas femeninas. Como en el caso de caracteres influidos por el sexo, se hacen consideraciones separadas.( Cedeño. J 2007).

Entrecruzamiento:

Estudios a gran escala de los grupos de ligamiento revelaron pronto algunas dificultades inesperadas. Por ejemplo la mayoría de las moscas tienen el cuerpo

de color gris y las alas largas. Estos individuos que presentan los rasgos característicos comunes a toda la población, constituyen el “tipo salvaje”. Cuando se cruzó las moscas de tipo salvaje con moscas mutantes que tenían el cuerpo oscuro (ambos caracteres recesivos) la descendencia presento cuerpos grises y alas largas, como cabría esperar. Luego de cruzaron entre sí individuos da la F1. (Cedeño. J 2007).

Ligamiento:

Es importante recordar que Mendel demostró que ciertos pares de alelos, como liso y rugoso, amarillo y verde se segregan independientemente si se encuentran en cromosomas diferentes. Si dos genes se encuentran en el mismo cromosoma, se transmitirán desde luego, a la misma célula sexual en la meiosis se dice que los genes se encuentran sobre un cromosoma cualquiera están en grupos de ligamiento.

A medida que se descubría mayor número de mutantes en las poblaciones de Drosophila, comenzaron a encontrarse las mutaciones en cuatro grupos de ligamiento. (Cedeño. J 2007).

Las similitudes encontradas tanto en plantas como en animales permitieron establecer lo siguiente:

1. El ligamiento se manifiesta tanto en plantas como en animales.2. Las proporciones dihíbridas de la F2 se desvían de la esperadas para los genes

que se encuentran en los autosomas (estudiados en chicharos) y para los genes que se localizan en los cromosomas sexuales) estudios en Drosophila).

3. En ausencia de ligamiento los genes se heredan de manera independiente, obteniéndose una proporción igual de gametos, los que portan cada uno de las combinaciones que se esperarían en la F2 provenientes de cruces dihibridos.

4. En el ligamiento las proporcionas fenotípicas de la F2 se desvían, existe un exceso en la frecuencia esperada de los gametos que llevan las combinaciones originales en los progenitores parentales y un déficit de gametos con nuevas combinaciones recombinantes. (Ramos, P 1993).

Mapas cromosómicos

Sturtervan, resumió lo datos de numerosos experimentos de genes ligados al sexo realizados en Drosophila en la forma de un mapa genético, propuso además que ¨el porcentaje que surge por el entrecruzamiento puede convertirse en una medida de la distancia que separa a dos genes ligados¨. Específicamente ¨una unidad de mapa es igual al espacio entre genes en los cuales surge un 1% de recombinantes por entre cruzamientos una unidad de mapa o centimorgan es una medida relativa en unidades arbitrarias y no implica la medición absoluta o real de la longitud del cromosoma en micras o en otra unidad física. (Ramos, P 1993).

Mapa ligamiento de los cuatros cromosomas Drosophila melanogaster que muestra alguno de los genes conocidos.

Prueba χ² de Pearson

La prueba χ² de Pearson es considerada como una prueba no paramétrica que mide la discrepancia entre una distribución observada y otra teórica (bondad

de ajuste), indicando en qué medida las diferencias existentes entre ambas, de haberlas, se deben al azar en el contraste de hipótesis. También se utiliza para probar la independencia de dos variables entre sí, mediante la presentación de los datos en tablas de contingencia.

La fórmula que da el estadístico es la siguiente:

Cuanto mayor sea el valor de χ2, menos verosímil es que la hipótesis sea correcta. De la misma forma, cuanto más se aproxima a cero el valor de chi-cuadrado, más ajustadas están ambas distribuciones.

Los grados de libertad gl vienen dados por :

gl= (r-1)(k-1). Donde r es el número de filas y k el de columnas.

Criterio de decisión:

Se acepta H0 cuando . En caso contrario se rechaza.

Donde t representa el valor proporcionado por las tablas, según el nivel de significación estadística elegido. (Cedeño. J 2007).

Prueba chi-cuadrado

Esta prueba puede utilizarse incluso con datos medibles en una escala nominal. La hipótesis nula de la prueba Chi-cuadrado postula una distribución de probabilidad totalmente especificada como el modelo matemático de la población que ha generado la muestra.

Para realizar este contraste se disponen los datos en una tabla de frecuencias. Para cada valor o intervalo de valores se indica la frecuencia absoluta observada o empírica (Oi). A continuación, y suponiendo que la hipótesis nula es cierta, se calculan para cada valor o intervalo de valores la frecuencia absoluta que cabría esperar o frecuencia esperada (Ei=n•pi, donde n es el tamaño de la muestra y pi la probabilidad del i-ésimo valor o intervalo de valores según la

hipótesis nula). El estadístico de prueba se basa en las diferencias entre la Oi y Ei y se define como:

Este estadístico tiene una distribución Chi-cuadrado con k-1 grados de libertad si n es suficientemente grande, es decir, si todas las frecuencias esperadas son mayores que 5. En la práctica se tolera un máximo del 20% de frecuencias inferiores a 5.

Si existe concordancia perfecta entre las frecuencias observadas y las esperadas el estadístico tomará un valor igual a 0; por el contrario, si existe una gran discrepancia entre estas frecuencias el estadístico tomará un valor grande y, en consecuencia, se rechazará la hipótesis nula. Así pues, la región crítica estará situada en el extremo superior de la distribución Chi-cuadrado con k-1 grados de libertad.

El cuadro de diálogo al que se accede con el botón Opciones ofrece la posibilidad de calcular los Estadísticos Descriptivos y/o los Cuartiles, así como seleccionar la forma en que se desea tratar los valores perdidos. (Cedeño. J 2007).

Materiales y métodos

1) Moscas de Drosophila

2) Lupa

3) Cápsula de Petri

4) Frasco de vidrio.

5) Éter

6) Algodón

Técnicas de laboratorio:

La captura de la mosca de las frutas es muy fácil, para esto se emplean recipientes con frutas en fermentación, levadura fresca o por medio de redes entomológicas.

Cuando se requiere trabajar con líneas mutantes con características seleccionadas, puede recurrirse a bancos de Drosophila, los cuales existen tanto dentro como fuera del país. (Ramos, P. 1993)

Medios de cultivo:

Como resultado de años de trabajo experimental con Drosophila se han desarrollado numerosos medios de cultivo para mantener a este organismo en condiciones de laboratorio, ejemplo de estos es el cultivo a base de plátano, harina de maíz, crema de trigo, melaza y avena descortezadas. Estos deben reunir los siguientes requisitos:

1. Contener la cantidad de azúcar necesaria para permitir el crecimiento de las levaduras, principal alimento de las larvas ya que constituyen una fuente de proteínas.

2. Tener consistencia apropiada para que no se desprenda al sacudir el frasco, la cual se logra añadiendo agar-agar o corragenina en combinación con harina de maíz, esta última como fuente de carbohidratos.

Inhibir el crecimiento de hongos y bacterias que contaminan los cultivos y retardan o impiden el desarrollo de las moscas. Es importante señalar que un exceso de inhibidores también puede impedir el crecimiento de las levaduras, asi como el de las moscas. (Ramos, P. 1993)

OBSERVACIÓN DE LOS INDIVIDUOS

Para facilitar su estudio, conviene anestesiar las moscas, para ello en el laboratorio disponemos de dos métodos, eter y CO2.

Éter

Se toma el frasco donde se encuentran los adultos y se golpea suavemente en un corcho para que caigan hacia el fondo. Se retira el algodón y se vuelca el frasco sobre el eterificador. El eterificador (una botella o tubo de vidrio) se tapa con un algodón impregnado de éter. Cuando las moscas están dormidas se

vuelcan sobre un papel y se observan con la lupa. El tiempo que tardan las moscas en dormirse es muy variable, y depende bastante de la edad (cuanto más viejas son, antes se duermen). (Ramos, P. 1993).

RECOMENDACIONES PARA EL CUIDADO DE CULTIVOS

Es importante impedir la contaminación de un cultivo por otras cepas. No se debe dejar nunca la botella destapada para que no entren individuos indeterminados.

Antes de empezar un cultivo, conviene mirar que el frasco no contenga ninguna mosca.

Los cultivos descartados son un nido de infecciones de hongos y ácaros en el laboratorio, por ello cuando un cultivo ya no se necesita, se pone en una estufa de desecación para esterilizarlo y matar todos los individuos. Después se limpia y esteriliza la botella. ( Ramos, P. 1993)

Marco experimental

W+= ojos rojos (dominante) dp+= alas largas (dominante)

W= ojos blancos (recesivo) dp= alas truncadas (recesivo)

Carácter ligado al sexo

♀ Rojos/ Truncados ♂ Blancos/Largas

P1 W+ W+ dpdp X WW dp+ dp+

G1

F1 W+Wdp+dp

f1Xf1 P2 W+Wdp+dp X W+Wdp+dp

W+ W

Wdp

dp +

dp

W+ dp

W dp+

W+ dp+ W+ dp+

W+ dp

W dp+

Wdp

F2 CUADRO DE PUNNET

♀

♂ w+ dp+ w+ dp w dp+ w dp

w+ dp+ w+ w+ dp+dp + w+ w+ dp+ dp w+ w dp+ dp+ w+ w dp+dp

w+ dp w+ w+ dp+ dp w+w+ dp dp ww dp+dp w+wdpdp

wdp+ w+ w dp+ dp+ w+ wdp+ dp wwdp+ dp+ wwdp+dp

wdp w+ wdp+ dp w+ wdp dp ww dp+ dp wwdpdp

Proporciones fenotípicas:

9/16 ojo rojos /alas largas 3/16 ojos rojos /alas truncadas 3/16 ojos blancos / alas largas 1/16 ojos blancos/ alas truncadas

CLASES FENOTÍPICAS ♀ ♂ TOTALES

9 Ojos Rojos /Alas largas 100 60 160

3 Ojos Rojos / Alas truncadas

40 17 57

3 Ojos Blancos /Alas largas 0 49 49

1 Ojos Blancos /Alas truncadas

0 16 16

282

Valores esperados

282 *9/ 16 = 158.6

282*3 /16 = 52.8

282*3/ 16 = 52.8

282*1/16 = 17.6

Ho = Se cumple la proporción 9:3:3:1

Ha = no se cumple la proporción 9:3:3:1

Significancia= 0,05

X2T3gl y 5% = 7.815

Grados de libertad = numero clase fenotípica – 1 = 4-1 = 3 clase fenotípicas

Calculo de X2

Fenotipos O E (O–E) (O–E)2 (O–E)2/E

W+ dp+ 160 159 1 1 0,01

W+ dp 57 53 4 16 0,30

WW dp+ 49 53 –4 16 0,30

WWdpdp 16 18 –1 4 0,22

X2

C= 0,83

X2t = 7.815

X2c= 0,83 7,815 > 0,83

El chi calculado es el menor al chi tabulado

HO: Que se cumpla la proporción fenotípica 1:1

Ha : Que no se cumpla la proporción fenotípica 1:1

Cuadro de proporciones de machos y hembras

Fenotipos O E (OE) (O–E)2 (O–E)2/E

Machos 142 141 1 1 0,00709

Hembras 140 141 –1 1 0,00709

X2

= 0,014

Grados de libertad = numero clase fenotípica – 1 = 2-1 = 1 clase fenotípicas

X2t = 3.84

X2= 0,014 3,83 > 0,0014

Discusión

Se logró concretar que los datos obtenidos, en el resultado del cruce Dihibrido son similares a los resultados de los experimentos de Mendel, ya que el chi calculado es menor al chi tabulado, aceptándose la hipótesis nula donde los datos se ajustan a una proporción fenotípica 9:3:3:1, características de la F2 de un Dihibrido cuando hay dominancia para ambos pares de genes y transmisión independiente.

A pesar que para el carácter color de ojos, el color blanco siendo recesivo y esté ligado al sexo, en donde las hembras no presentan el carácter pero los macho si, en una proporción de 50% de color de ojos rojos y el resto de color de ojos blancos. Estos resultados se explican debido que las hembras F1 son heterocigotos portadoras del gen para el color de ojos blancos. Hembras de ojos blancos se formarían solo cuando sean homocigóticas para el carácter de ojos blancos. Un macho, por otra parte, tiene igual probabilidad de ser de ojos blancos o de ojos rojos sin importar el genotipo del padre. Esta explicación concuerda muy bien con la hipótesis de que el macho tiene un solo cromosoma X y la hembra tiene dos. El macho tendría localizado su gen para el color blanco en su único cromosoma X.

Para el caso del estudio de las proporciones existentes de machos y de hembras se acepta la hipótesis nula en donde se plantea que ambos están en una proporción de 1:1 , y los individuos se mantiene en número, en donde hay una población existente de 50% de machos y un 50% de hembras.

Referencias bibiliograficas

STANSFIELD, W. D. 1971. Genética. Traducción del Inglés por Salvador Arrendares Edna Brostein. México, McGraw-Hill. 298 p.

PATRICIA Ramos. 1993. Manual de laboratorio de Genética para Drosophila melanogaster. Editorial McGraw-HILL: México, 131 p.

CEDEÑO, Jesús. 2007. Aspectos teóricos y prácticos de Genética general.

http://es.wikipedia.org/wiki/Drosophila.

http://html.rincondelvago.com/drosophila-melanogaster_6.html.