Introducción a la Genética Médica#27 Samantha Alejandra Garay González

1.000 a. C.• Los babilonios celebran con ritos religiosos la polinización de las palmeras.

323 a. C.• Aristóteles especula sobre la naturaleza de la reproducción y la herencia.

100-300• Se escriben en la India textos metafóricos sobre la naturaleza de la reproducción humana.

1676• Se confirma la reproducción sexual en las plantas.

1677• Se contempla el esperma animal a través del microscopio.

1838• Se descubre que todos los organismos vivos están compuestos por células.

Hibridología (1760-1863)

Publicación de El origen

de las especies de

Darwin (1859)

Cromosomas (1842)

Gregor Mendel

(1822-1884)

Nacimiento de la

Genética (1900)

Hibridología (1760-1863)Antes de que la genética existiera como ciencia, principalmente durante la segunda mitad del siglo XIX, la herencia se estudiaba a partir de lo que se llama la hibridización o cruza de organismos entre sí para analizar su descendencia.

Fue practicada por científicos naturales como Kolreuter (l760 – 1766), Knight (1779), Gaertner (l792 – 1850) y Naudin (1863).

“El Origen de las Especies” por Charles Darwin, 1859

La teoría de Darwin de la evolución se basa en hechos e inferencias (las cuales no mencionaré) que el biólogo Ernst Mayr resumió de la siguiente manera:• Cada especie es suficientemente fértil para

que si sobreviven sus descendientes y son capaces de reproducirse, la población crecerá (hecho).

• Aunque hay fluctuaciones periódicas, las poblaciones siguen siendo aproximadamente del mismo tamaño (hecho).

• Los recursos, como los alimentos, son limitados y son relativamente estables en el tiempo (hecho).

• Sobreviene una lucha por la supervivencia (hecho).

• Los individuos de una población varían considerablemente de unos a otros (hecho).

• Gran parte de esta variación es hereditaria (hecho).

Gregor Mendel (1822-1884)Trabajó con la planta del guisante (chícharo o arveja), describió los patrones de la herencia en función de siete pares de rasgos contrastantes que aparecían en siete variedades diferentes de esta planta. Observó que los caracteres se heredaban como unidades separadas, y cada una de ellas lo hacía de forma independiente con respecto a las otras. Señaló que cada progenitor tiene pares de unidades, pero que sólo aporta una unidad de cada pareja a su descendiente. Más tarde, las unidades descritas por Mendel recibieron el nombre de genes.

Nacimiento de la Genética (1900)El trabajo de Mendel pasó inadvertido por la comunidad

científica de su época, pero en 1900 aparecen publicados tres trabajos que de manera independiente hacen referencia a Mendel. Estos trabajos fueron de los investigadores Hugo de Vries, Tscherrnak y Correns.

De estos tres autores el más sobresaliente por su repercusión en las ciencias naturales fue Hugo de Vries, quien a pesar de haber redescubierto el trabajo mendeliano no pensaba que fueran válidos los principios que establecía ya que él pensaba que en el problema del origen de las especies el mendelismo no tenía una aplicabilidad universal.

Así, podemos marcar a 1900 como el año del nacimiento de la genética, pues fue cuando se redescubrieron las leyes de Mendel, y se modificó, la manera de pensar y de experimentar de los científicos dedicados a los problemas de la herencia

Weismann y Sutton (1903)

William Bateson (1906)

Johannsen (1909)

East y Nilsson-

Ehle (1909-1910)

Escuela Morganiana

(1908 - 1915)

Augusto Weismann y Sutton (1903)Hacia finales del siglo XIX se había logrado estudiar los cambios que ocurren en la meiosis y su posible relación con la herencia; en particular se destacan los trabajos de Weismann, pues aunque resultaron equivocados a este respecto, señalaron la importancia de relacionar a los cromosomas con la herencia de los caracteres. Fue después de la revalorización de las leyes de Mendel, que en 1903 Sutton logra aplicar la primera y la segunda leyes de Mendel al comportamiento de los cromosomas durante la meiosis.

Si los cromosomas son los portadores de los elementos hereditarios o genes, entonces podemos suponer que cuando los cromosomas se separan, llevando a los genes consigo, cada elemento del par pasa a células diferentes, y que, por lo tanto, cada célula lleve sólo un elemento del par, el de la madre o el del padre. Este comportamiento satisface la primera ley de Mendel.

Ahora, si tenemos dos factores o genes y uno se encuentra en un par de cromosomas (digamos, el gene que determina si la semilla es lisa o rugosa), mientras que otro factor (digamos, el gene que determina si el tallo es largo o corto) se halla en otro par de cromosomas, y durante la división celular meiótica éstos se separan azarosamente, es decir, independientemente uno del otro, entonces la distribución de estos cromosomas y sus posteriores combinaciones debidas a la casualidad de la fertilización nos explican la segunda ley de Mendel, y así, el hecho de que una planta tenga la semilla lisa o rugosa será independiente del hecho de si su tallo es largo o corto.

William Bateson (1906)William Bateson (1861-1926) se dio a conocer por la introducción y defensa del mendelismo en Inglaterra; también fue el que acuñó el término de genética en 1906.

“Se denomina Genética al estudio científico de cómo se trasmiten los caracteres físicos,

bioquímicos y de comportamiento de padres a hijos.”

Gracias al redescubrimiento de estas leyes mendelianas y su aplicabilidad para tratar los problemas de la herencia se comienza a

desarrollar la genética moderna. Del establecimiento de líneas de investigación que utilizaban las leyes de Mendel es que

se pudo demostrar que este tipo de herencia, la mendeliana, era universal.

Johannsen (1909)Según el botánico, al tomar una semilla de Phaseolus vulgaris (el frijol), ya fuera gorda o flaca, y hacerla germinar; entre sus descendientes encontraríamos semillas de todos los tipos, no sólo del tipo de la semilla original. Fue el también quien en 1909 acuñaría los términos de gen, genotipo y fenotipo. Este último se refiere a las características que nosotros vemos, como pueden ser formas, texturas, colores, etc., mientras que el genotipo se refiere a lo que no podemos ver directamente sino sólo a través de técnicas más complejas que es la suma o el conjunto de todos los genes, o sea el genotipo.

East y Nilsson-Ehle (1909-1910)Los botánicos E. M. East y H. Nilsson-Ehle admiten que ciertos rasgos hereditarios no discretos, sino cuantitativos, seguían estrictamente las leyes de Mendel; por ejemplo, el color rojizo del pericarpio (la envoltura) de la semilla del maíz se debía a la colaboración de más de un factor o gen. Fue así como se estableció la posibilidad de que más de un gen interviniera en la formación de un carácter determinado.

Escuela Morganiana (1908 - 1915)Thomas Hunt Morgan fundó la Escuela Morganiana (el grupo de las moscas) en donde Morgan y sus estudiantes empezaron con sus investigaciones. Mientras en aquellaépoca se acostumbraba a trabajar con plantasen los estudios relacionados con la herencia,esta escuela introdujo un animal como objetode estudio y como vehículo de los efectos quecausaban en el material hereditario elementosexternos como la radiación.En 1915 este grupo publicó un libro, ahora yaclásico, llamado El mecanismo de la herenciamendeliana en donde exponen el resultado de sus investigaciones.

Después del establecimiento de la teoría cromosómica de la herencia se estableció la idea de que ciertos factores externos,

como la radiación, pueden producir efectos sobre los cromosomas sin lesionar al resto de la célula en forma permanente. A esta nueva rama de la genética se le conoce

como mutagénesis.

Genética Molecular (1940) ADN (1944) y su Estructura (1953)

Genética Molecular (1940)A principios de la década de 1940, dosgenetistas estadounidenses,George Wells Beadle y Edward LawrieTatum trabajaron con los hongos Neurospora y Penicillium, y descubrieron que los genes dirigen la formación de enzimas a través de las unidades que los constituyen. Cada unidad (un polipéptido) está producida por un gen específico. Este trabajo orientó los estudios hacia la naturaleza química de los genes y ayudó a establecer el campo de la genética molecular.

ADN (1944)Desde hace tiempo se sabe que los cromosomas están compuestos casi en su totalidad por dos tipos de sustancias químicas: proteínas y ácidos nucleicos. En parte debido a la estrecha relación establecida entre los genes y las enzimas, que son proteínas, al principio estas últimas parecían la sustancia fundamental que determinaba la herencia. Sin embargo, en 1944 Oswald Theodore Avery demostró que el ácido desoxirribonucleico (ADN) era el que desempeñaba esta función. Extrajo el ADN de una cepa de bacterias y lo introdujo en otra cepa. La segunda no sólo adquirió las características de la primera, sino que también las transmitió a generaciones posteriores. Por aquel entonces, se sabía que el ADN estaba formado por unas sustancias denominadas nucleótidos. Cada nucleótido estaba compuesto a su vez por un grupo fosfato, un azúcar conocido como desoxirribosa, y una de las cuatro bases que contienen nitrógeno. Las cuatro bases nitrogenadas son adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C).

Estructura del ADN (1953)Los genetistas J. D. Watson y F. H. C. Crick aunaron sus conocimientos químicos y trabajaron juntos en la estructura del ADN. Esta información proporcionó de inmediato los medios necesarios para comprender cómo se copia la información hereditaria. Watson y Crick descubrieron que la molécula de ADN está formada por dos cadenas, o filamentos, alargadas que se enrollan formando una doble hélice, algo parecido a una larga escalera de caracol.• Las cadenas, o lados de la escalera, están constituidas por

moléculas de fosfato e hidratos de carbono que se alternan.

• Las bases nitrogenadas, dispuestas en parejas, representan los escalones.

• Cada base está unida a una molécula de azúcar y ligada por un enlace de hidrógeno a una base complementaria localizada en la cadena opuesta.

• La adenina siempre se vincula con la timina, y la guanina con la citosina.

Para hacer una copia nueva e idéntica de la molécula de ADN, sólo se necesita que las dos cadenas se extiendan y se separen por sus bases (que están unidas de forma débil); gracias a la presencia en la célula de más nucleótidos, se pueden unir a cada cadena separada bases complementarias nuevas, formando dos dobles hélices.

Si la secuencia de bases que existía en una cadena era AGATC, la nueva contendría la secuencia complementaria, o “imagen especular”, TCTAG. Ya que la base de cada cromosoma es una molécula larga de ADN formada por dos cadenas, la producción de dos dobles hélices idénticas dará lugar a dos cromosomas idénticos.

Desde que se demostró que las proteínas eran producto de los genes, y que cada gen estaba formado por fracciones de cadenas de ADN, los científicos llegaron a la conclusión de que debe haber un proceso mediante el cual las bases nitrogenadas transmitan la información que dicta la síntesis de proteínas. Este proceso podría explicar cómo los genes controlan las formas y funciones de las células, tejidos y organismos.

1956• Son identificados 23 pares de cromosomas en las células del cuerpo humano.

1966• Se descifra el código genético completo del ADN.

1972• Se crea la primera molécula de ADN recombinante en el laboratorio.

1973• Los que genes de una especie se introducen en organismos de otra especie y funcionan

correctamente.

1975• Se obtienen por primera vez los hibridomas que producen anticuerpos monoclonales.

1977• Los científicos desarrollan las primeras técnicas para secuenciar los mensajes químicos de las moléculas del

ADN.

1978• Se clona el gen de la insulina humana.

1981• Primer diagnóstico prenatal de una enfermedad humana por medio del análisis del ADN.

1982• Se crea el primer ratón transgénico (el "superratón"), insertando el gen de la hormona del

crecimiento de la rata en óvulos de ratona fecundados.

1982• Se produce insulina utilizando técnicas de ADN recombinante.

1983• Se inventa la técnica PCR, que permite replicar (copiar) genes específicos con gran

rapidez.

1985• Se inicia el empleo de interferones en el tratamiento de enfermedades víricas.

1986• Se autorizan las pruebas clínicas de la vacuna contra la hepatitis B obtenida mediante ingeniería

genética.

1987• Propuesta para establecer la secuencia completa del genoma humano (proyecto Genoma), compuesto

aproximadamente por 100.000 genes y comercialización del primer anticuerpo monoclonal de uso terapéutico.

1990• Primer tratamiento con éxito mediante terapia génica en niños con trastornos inmunológicos

("niños burbuja"). Se ponen en marcha numerosos protocolos experimentales de terapia génica para intentar curar enfermedades cancerosas y metabólicas.

1995• Se completan las primeras secuencias completas de genomas de organismos:

las bacterias Hemophilus influenzae y Mycoplasma genitalium.

1996• Por primera vez se completa la secuencia del genoma de un organismo eucariótico, la levadura cervecera

"Saccharomyces cerevisiae". Por otra parte, el catálogo de genes humanos que Victor McKusick y sus colaboradores de la Universidad John Hopkins actualizan cada semana contiene ya más de cinco mil genes conocidos.

1997• Clonación del primer mamífero, una oveja llamada "Dolly".

Ramas de la GenéticaSubdivisiones

Genética

Genética de PoblacionesEs la rama de la genética cuyo objetivo es describir la variación y distribución de la frecuencia alélica para explicar los fenómenos evolutivos, y así es sentada definitivamente dentro del campo de biología evolutiva. Para ello, define a una población como un grupo de individuos de la misma especie que están aislados reproductivamente de otros grupos afines, en otras palabras es un grupo de organismos que comparten el mismo hábitat y se reproducen entre ellos. Estas poblaciones, están sujetas a cambios evolutivos en los que subyacen cambios genéticos, los que a su vez están influidos por factores como la selección natural, la deriva genética, el flujo genético, la mutación y la recombinación genética.

Herramientas diagnósticas en el abordaje de enfermedades genéticas

Árbol GenealógicoUn árbol genealógico ogenograma es unarepresentación gráfica queenlista los antepasados y losdescendientes de un individuoen una forma organizada ysistemática, sea en forma deárbol o tabla.Puede ser ascendente,exponiendo los antepasados o ancestros de una persona, o descendente, exponiendo todos los descendientes.

Estudios CitogenéticosEl cariotipo prenatal, tanto en líquido amniótico como en vellosidad corial, está indicado en gestantes de avanzada edad, así como en caso de alteraciones en el screening del primer trimestre, presencia de alteraciones ecográficas o hijos previos con anomalías cromosómicas. Además del cariotipo, se puede realizar un FISH o QF-PCR para descartar, en unas 48 horas, las alteraciones mas frecuentes como el síndrome de Down.

Pruebas Moleculares y Bioquímicas

El análisis directo de ADN se realiza cuando se conoce la secuencia del gen de interés. Para las pequeñas mutaciones de ADN, las pruebas directas de ADN suelen ser el método más eficaz, en particular, si se desconoce el funcionamiento de la proteína y no se puede desarrollar una prueba bioquímica. Se puede realizar una prueba de ADN en cualquier muestra de tejido, incluso con muestras muy pequeñas.Para realizar las pruebas, se pueden usar diferentes tecnologías moleculares, como la secuenciación directa, los ensayos de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la hibridación.La técnica de PCR es un procedimiento usado para amplificar los segmentos deseados de ADN a través de la repetición de los ciclos de desnaturalización (separación del ADN de doble cadena inducida por calor), el apareamiento (unión de cebadores específicos del segmento deseado a una cadena parental de ADN) y la elongación (extensión de las secuencias cebadoras para formar una nueva copia de la secuencia deseada). Se pueden realizar otras pruebas sobre el producto amplificado.

BioéticaAsesoramiento genético desde el punto de vista bioético

BioéticaLa bioética surge como un intento de establecer un puente entre ciencia

experimental y humanidades (Potter, 1971).

De ella se espera una formulación de principios que permita afrontar con responsabilidad (también a nivel global) las posibilidades enormes, impensables hace solo unos años, que hoy nos ofrece la tecnología.

Opinión personalPersonalmente creo que los avances que han ocurrido en la genética han sido muy benéficos para nuestra salud, además podrá ayudarnos a entender más el origen de la vida y quizás algún día nos ayude también a su creación.

Aunque muchas personas estarían en desacuerdo, yo considero que no debemos tenerle miedo al progreso y a lo desconocido, pues nuestro razonamiento y nuestras ganas de descubrir más cosas es lo que nos diferencia del resto de los seres vivos.