martes, 25 de octubre de 2016

3 LA GENÉTICA CLÁSICA DE 1900-1910



Por genética clásica podemos entender a la rama de la genética que se basa únicamente en el fenotipo, es decir la biométrica y en los cruces de hibridación selectiva que abarca desde el trabajo de Mendel hasta el descubrimiento de los métodos moleculares que dan acceso a las manifestaciones físicas de los alelos, es decir las proteínas. En un sentido más estricto podemos entender como aquella parte de la genética biométrica que fue transpuesta a la enseñanza escolar y que fue construida por los mendelianos –más NO por Mendel –en la primera mitad de la década de 1900, junto con algunos detalles de estudios posteriores.

La genética clásica parte de un problema, las leyes mendelianas parecían aplicar bien a un selecto conjunto de casos, pero no servían para la mayoría de eventos, y en consecuencia una vez establecidas a principios de 1900 debieron expandirse, además de la creación de un nuevo vocabulario, el vocabulario de la genética clásica del cual se nos heredan conceptos como genética, gen, alelo, genotipo, fenotipo, mutación, homocigoto o heterocigoto.

3.1 El redescubrimeinto

¿Es la ciencia un área donde se relacionan caballeros elegantes? O en realidad ¿se trata de la confrontación como perros y gatos por la gloria y la fama? El redescubrimiento de Mendel es una historia bastante compleja, y lo es más si nuestra visión de la ciencia es la de caballeros elegantes que discuten todo en un estirado tono de condescendencias, como elegantes caballeros británicos tomando te de forma sofisticada.

Mendel y su obra fueron reinterpretados a la luz de los debates a cerca de la herencia especialmente por Hugo de Vries y Carl Correns. Mendel fue elevado a la categoría de padre de la genética no por una condescendencia caballeresca de sus redescubridores (Monaghan & Corcos, 1990; Moore, 2001; Olby, 1979).

De hecho gran parte del modelo mendeliano que aprendemos en los libros de texto es adjudicarle específicamente a Carl Correns y él lo sabía, pero para evitar que Hugo de Vries se quedara con la prioridad del descubrimiento y con el título de padre de la genética decidió abandonar el mismo la esperanza de adquirir ese apelativo para sí mismo y otorgarselo a Mendel muerto ya hace décadas antes de ceder ante de Vries (Monaghan & Corcos, 1990; Moore, 2001; Olby, 1979).

Más allá de las luchas por la gloria, la fama y el dinero, de los redescubridores de Mendel o más apropiadamente de los fabricadores del mito de Mendel podemos afirmar una cosa, ellos son el verdadero origen del mendelismo, y aunque resulte paradójico, cuando nos referiremos a los mendelianos de aquí en adelante nos referiremos a estos señores y otros tantos científicos de la primera década del siglo XX pero excluyendo al propio Mendel (Fairbanks & Rytting, 2001; Olby, 1979).

3.2 La obra de Tschermak

Mendel murió en 1884, y su trabajo permaneció en una relativa oscuridad debido a que su objeto era en realidad la especiación por medio de hibridación estable, no el estudio de la herencia.

Según Moore (2001) de los tres redescubridores el que menos entendió el trabajo de Mendel fue Tschermak quien llegó incluso a afirmar la aparición de mezclas de rasgos, justo en oposición del núcleo fundamental del trabajo de mendelismo clásico en donde se afirmaba que  los rasgos no se mezclaban, uno se hacía dominante y el otro recesivo. De hecho estos dos conceptos si los acuñó Mendel con el formalismo A +2ab + a (Mendel, 1866, 1996).

Tschermak tampoco discutió la proporción 3:1 con la cual se ejemplifica actualmente la primera ley de Mendel o ley de la segregación independiente. Las menciones de Tschermak sobre la proporción 9:3:3:1 de los fenotipos en la F2 del cruce dihíbrido empleado para enunciar la segunda ley de Mendel o ley de la distribución de caracteres, se realizaron en base a las referencias que hacía de ella Carl Correns, y de hecho sus resultados experimentales no concordaban con esa proporción (Monaghan & Corcos, 1987).

3.3 La obra de De Vries

El trabajo de de Vries ha sido sometido a grandes controversias a lo largo de los años (Meijer, 1985). A pesar de no mencionar a Mendel como referencia de su trabajo, la organización de los artículos de de Vries son semejantes a los de Mendel (Moore, 2001). La terminología difería originalmente, por ejemplo en lugar de emplear el concepto de dominante y recesivo como posteriormente hizo, al principio hablaba de activo y latente respectivamente (Darden, 1985). Aunque no citar a Mendel sería la debilidad por la cual Carl Correns lo criticaría posteriormente, el trabajo de de Vries también tenía otra debilidad, una que tal vez a nuestros ojos puede parecer muy grave en términos de ética científica (Moore, 2001).

Asumiendo que de Vries estaba enterado del trabajo de Mendel y del radio 3:1 que el mismo referencia como una Ley Natural, estaba estancado en un feo problema. Sus datos no concordaban con aquel modelo teórico. Como se vio en los problemas con genética mendeliana, las proporciones teóricas que se asumen bajo un azar perfecto no se traducen de forma exacta a las proporciones obtenidas experimentalmente, siempre existen ruidos que favorecen algunos rasgos sobre otros.

Para resolver aquel problema se empleaba el método de análisis de gráficas o las pruebas de hipótesis como la chi cuadrado. El problema para la época, es que precisamente en esas fechas estaba comenzando a desarrollarse las teorías estadísticas sobre las cuales se crearían las pruebas de hipótesis, en otras palabras en aquella época para determinar si sus datos experimentales concordaban con los teóricos solo tenían regla y escuadra para hacer las gráficas de barras y el ojímetro.

Por ejemplo, las pruebas del tipo chi cuadrado fueron desarrolladas entre los años de 1900 a 1920 por Karl Pearson “1857-1936” (Plackett, 1983); o las pruebas de análisis de varianza ANOVA por Ronald Fisher “1890-1962” en 1925 (R. Gould, 2011). En base a lo anterior, de Vries estiró sus conclusiones, pero no maquilló los datos, por eso es fácil pescarle. Aunque en sus conclusiones habla de una proporción 3:1 sus datos aportarían más a una proporción 2:1. Lo anterior implicaría que de Vries estaba interesado en ajustar sus datos experimentales a la fuerza con el modelo teórico propuesto por Mendel aun cuando no le estaba dando el crédito por el radio 3:1 (Moore, 2001).

Hugo de Vries puede ser recordado como quien inició el concepto de gen, aunque él lo llamó pangen que literalmente significa: lo que da origen a todo. Para de Vries, los pangenes vendrían en formas activas e inactivas. En 1903 de Vries afirmó que los pangenes no podían cambiar o variar, aunque posteriormente sería recordado por proponer la teoría mutacionista que establece precisamente que los factores hereditarios cambian (Dobzhansky, 1959). Las hipótesis de de Vries sobre los pangenes cambiaron a lo largo de su vida. Inicialmente pensaba que las células reproductoras recibían la totalidad de pangenes de sus ancestros. Sin embargo, después de 1900 ya afirmaba en consonancia del modelo matemático mendeliano que ha llegado a nuestros días, que cada célula reproductora “gametos” recibían solo la mitad de los pangenes de los parentales (Moore, 2001).

3.4 La obra de Correns

Todos los redescubridores de Mendel fue Correns único en citar su artículo original poco antes del año 1900 aunque varios autores proponen que de Vries si lo conocía y evidencia de ello es su intento de estirar sus datos a la proporción 3:1 (Moore, 2001). Justo antes de publicar sus artículos de redescubrimiento. Es por esta razón que es poco creíble la afirmación de que los tres realizaron sus descubrimientos de forma independiente, más bien los tres bebieron de la misma fuente, aunque con interpretaciones diferentes.

De los tres, tal vez la interpretación más afortunada y el desarrollo teórico más sólido fue la dada por Carl Corres quien bien puede ser llamado el padre no reconocido de la genética clásica (Hans-Jorg Rheinberger, 1995; Hans-Jörg Rheinberger, 2000). Mucho de lo que trabajamos como genética mendeliana proviene de su trabajo. En primera instancia Correns destruyó cualquier noción vitalista a cerca de elemente/merkmal, señalando que lo que fuera que era pasado de una generación a otra, se localizaba en el núcleo de la célula, justo el lugar donde poco tiempo atrás habían sido descubiertos los cromosomas (McKusick, 1960).

Correns fue el primero en expresar el resultado 9:3:3:1 aunque no lo relacionó explícitamente con la capacidad que tenía cada rasgo de ser distribuido independientemente “tercera ley de Mendel”.

3.5 De Merkmal a Anlage, codificación

Correns propuso una serie de conceptos que son actualmente el núcleo de la teoría mendeliana, entre otros la correlación de dos factores para cada rasgo. Correns también acuñó su propia terminología, por ejemplo la palabra Anlage que significa preparar algo para su desarrollo. Para Correns Anlage era un código diferente al rasgo observable, por lo que aquí ya puede verse una diferenciación clara entre lo que actualmente llamamos fenotipo “lo que se ve” y genotipo “lo que genera”.

Correns fue el primero en asociar de forma explícita los factores de herencia con rasgos; el primero en reportar claramente el radio 9:3:3:1; en expresar excepciones a este radio pro medio de ligamientos y mucho más importante, relacionar a la meiosis como el mecanismo primordial que dirigía el proceso de generación de gametos.

La codificación en parejas de factores “Anlagens” tal como es expresada en el modelo matemático mendeliano también fueron propuestas originales de Correns, por ejemplo ´para el monohíbrido: AA+ 2Aa + aa; la cual contrastaba con la forma mendeliana: A + 2Aa + a (Moore, 2001)

3.6 La disputa de Correns y de Vries

De los tres redescubridores Correns es el que entiende de forma más detallada el trabajo de Mendel el que genera resultados más sólidos y concordantes; y finalmente el que expresa el mejor modelo explicativo tanto en lo teórico como en el vínculo con procesos biológicos observables para el momento como la meiosis.

Ahora el problema que Correns tenía entre manos era la prioridad, aunque de Vries no tenía resultados experimentales sólidos, sí que mencionaba la proporción 3:1, justo uno de sus propios resultados, repetir esto tenía que venir con una cita apropiada. Si Correns hubiera citado a de Vries, este último hubiera adquirido la prioridad sobre todos los trabajos que se deriva de la ley de la segregación independiente.

En base a ello, Correns decidió citar a Mendel y otorgarle tal vez mas crédito del que realmente merecía, lo que evitó efectivamente de de Vries se quedara con el crédito, pero a costa de que Correns también se convirtiera en un fantasma más a la sobra de Mendel. Los procesos postmendelianos como el ligamiento al sexo, la penetrancia, la dominancia incompleta, la codominancia entre otros fueron desarrollados en la misma década del redescubrimiento de Mendel.

Fueron sus redescubridores y en especial Carl Correns quienes elevaron a Mendel al pedestal de padre de la genética por una disputa de prioridades. Sin embargo fue el contexto del siglo XX la que originó realmente el mendelismo y la que extendió el mendelismo más allá de las dos leyes básicas.

Y esto fue particularmente rápido, solo diez años después los fundamentos postmendelianos ya habían sido descritos, entre los que hay que destacar la recombinación genética, uno de los pilares de la posterior síntesis de la teoría de la evolución.

3.7 El antidarwinismo mendeliano

William Bateson “1861-1962” un famoso zoólogo de Cambridge famoso por proponer el concepto de aloforma la cual más tarde conllevaría a la definición de alelo, pero es menos famoso por otra cosa, oponerse a la idea darwinista de variación continua.

Bateson pensaba que la herencia mendeliana le daría el golpe definitivo al neodarwinismo de la época. Eso se debía a que el mendelismo construido por Correns y de Vries se basaba en herencia discontinua, es decir a saltos, justo lo opuesto a a propuesta de Darwin de herencia continua. De hecho, una vez que conoció la teoría mendeliana, Bateson se puso a la tarea de extenderla al reino animal creyendo que el trabajo mendeliano confirmaría su teoría de herencia discontinua.

Bateson acuñó en nombre del campo, GENÉTICA, y adicionalmente afirmó que esta se oponía a la teoría de la evolución de Darwin y seguidores.

3.8 De Vries y la herencia continua

Tal vez de Vries no estaba de acuerdo, aunque el desarrollo del mendelismo fue un paso importante en el desarrollo de la genética, no podía explicar toda la variación de los seres vivos. Ya fuera por resultados de sus propios experimentos, o por su propia reticencia a darle  más crédito a Mendel, de Vries decidió subestimar lo más posible los descubrimientos realizados por Mendel y por el desarrollo del mendelismo que el mismo había ayudado a construir.

Según de Vries en una carta a Bateson: “el Mendelismo es una excepción, más que una regla”, en realidad de Vries señalaba el problema del trabajo de Mendel y de la mayoría de los primeros mendelianos, es tan reduccionista que nunca pudo extenderse a más que unos casos contados dentro de los seres vivos. Esto se debe a que la herencia mendeliana es discontinua en la que los fenotipos saltan abruptamente de forma cualitativa, mientras que la realidad de las poblaciones es la de una herencia continua con matices graduales entre los fenotipos extremos. 

En cualquier caso, la repulsión de de Vries por todo lo mendeliano lo llevó a despreciar una invitación a la conmemoración de Mendel (Moore, 2001).

3.9 La hipótesis de la mutación

Esta historia de autores poco valorados nos regresa ahora a Darwin y su teoría de la evolución. Actualmente el proceso de mutación es indispensable para explicar, pero ni el propio Darwin la propuso, su trabajo fue sobre selección.

De Vries es el padre de la teoría de la mutación. El concepto de mutación se opone a la propuesta original de Darwin, ya que la mutación afecta a un factor hereditario de forma discontinua. La propuesta original es que la variación era absolutamente gradual, como si se tratara de un fluido que cambia paulatinamente de color.

La mutación por más pequeña que fuera es un proceso puntual y discontinuo. Es por esto que el proceso de eliminación de mutantes no fue llamado selección natural por autores como Thomas H. Morgan “1866-1945” aun cuando actualmente así lo hacemos.

3.10 La década de 1900-1910

Los factores que generan un mismo carácter y se simbolizan con la misma letra independientemente de si es mayúscula o minúscula se denominarán genes. La expresión gen también fue acuñada a principios del siglo XX con los estudios de redescubrimiento de Mendel por parte del botánico danés Wilhelm Johannsen en 1909, quién también acuñó los términos genotipo y fenotipo (Churchill, 1974).

Los factores que generan un mismo carácter pero diferentes rasgos serán denominados alelos y se simbolizan con letras mayúsculas o minúsculas aunque existen otras posibilidades como emplear subíndices y superíndices como números o comillas. La palabra Alelo fue acuñada por William Bateson y Rebecca Saunders en 1902 aunque originalmente emplearone el término alelomorfo (Onaga, 2010).

Hasta ahora no habíamos diferencia explícitamente entre los factores para rasgo y para carácter, contentándonos únicamente con la expresión factor que era el término más aproximado a lo que empleaba Mendel. Resulta curioso como dos términos que en libros de texto son tan inmediatos tardaron casi una década en formularse uno del otro.

La década de 1900 es una completa locura, pues se presenta una efervescencia de investigaciones impulsadas por los trabajos de los “redescubridores” aunque con pocos factores unificadores y bastante resistencia, de hecho esta epoca marca el gran conflicto entre los mendelistas y los neodarwinistas, entendiendose cada uno como opuestos, teorias en conflicto que buscaban suprimir la una a la otra, conflicto que debería tardar a la siguiente generación de genetistas para resolverse. Sin embargo en aquella década se desarrollaron otros coneptos como:  Ligamiento genético, descubierto por Bateson, Saunders, Sutton y Punnett en 1904 (Bateson, Saunders, & Punnett, 1904) La pleiotropía en 1910 por Ludwig Plate (Stearns, 2010) El principio de Hardy-Weinberg por Karl Pearson. Reginald Punnett, Wilhelm Weinberg, William E. Castle y Godfrey Harold Hardy en 1908 (Edwards, 2008).

Adicionalmente los genetistas se dan cuenta que los resultados que obtuvieron Mendel y los mendelianos originales son una rareza, por lo que era dificil determinar si sus resultados concordaban con proporciones experimentales, por lo que comenzaron a emplearse las primeras pruebas de hipótesis de variables categóricas como la Chi cuadrada, instrumento desarrollado por Carl Pearson (Plackett, 1983).

3.11 Los cromosomas como portadores físicos de las unidades mendelianas

La asociación entre cromosomas y unidades hereditarias “genes” no se realizó sino hasta el redescubrimiento de las leyes de Mendel, pero cuando las leyes de la genética clásica fueron redescubiertas la asociación de los genes y los cromosomas fue casi que inmediata.

Ya en 1903 en la misma década en que los trabajos de los re-descubridores de la genética clásica impactaron a otro biólogo llamado Walter Sutton un joven graduado de la Universidad de Columbia publicó un artículo que ligaba directamente a los cromosomas como los portadores físicos de los factores genéticos propuestos de manera teórica por Mendel para explicar los fenómenos observados al nivel macroscópico (Sutton, 1903).

En este caso tenemos una interacción compleja de la teoría, la razón y lo empírico en el desarrollo de la ciencia.

3.11.1 Primeras observaciones de la reducción meiótica

Cuando Sutton examinó los cromosomas en las células justo al inicio de la meiosis encontró que los miembros de cada pareja de cromosomas se asociaban unos con otros formando estructuras complejas que reciben diferentes nombres actualmente, como bivalentes o tétradas ya sea su se observa desde los cromosomas homólogos o desde las cromátides hermanas y homólogas respectivamente (Crow & Crow, 2002; McKusick, 1960).

Dado que en este punto de microscopia se los observa desde el punto de vista de cromosomas emplearemos la expresión bivalente.

Por el momento solo nos debemos concentrar en la imagen de arriba ya que el modelo de abajo vino varios años después. Los microscopios de principios del siglo XX difícilmente podían tener la resolución necesaria para distinguir las cromátides hermanas al interior de los cromosomas, por esto el nombre bivalente es más acertado en este contexto.


Sutton observó la presencia de 11 bivalentes en los cuales cada una de las 11 parejas de cromosomas homólogos se encontraban asociadas de manera intima. El resultado de la primera división meiótica conllevaba a la separación de los cromosomas homólogos en células independientes.

Esta era la primera división reductora propuesta por Weismann 15 años antes en base a una propuesta puramente teórica.  Esta también era la base física para la propuesta de los factores hereditarios de Mendel, los cuales también se encontraban en parejas al interior de la célula y cuando esta genera gametos se separaban.

La división reductora observada por Sutton explicó varios de los hallazgos que Mendel había encontrado:

Los gametos presentan un solo alelo = los gametos contienen un solo cromosoma de cada clase.
El número de células que contiene un tipo de alelo es el mismo de los que contiene el otro tipo de alelo = el  número de células que contiene un cromosoma es el mismo al que contiene a su versión homóloga.
La fertilización de los gametos completa la cantidad de alelos originales = la fertilización completa la cantidad de cromosomas originales.

3.11.2 Genes separados “mendelianos” y genes ligados “Suttonianos”

A pesar de que las propuestas de Sutton con respecto a los cromosomas y los factores de mendelianos parecían encajar, existían aun cuestiones que no concordaban totalmente. Por ejemplo ¿cómo era que los genes se organizaban al interior de los cromosomas?, ¿sería posible encontrar la ubicación de los genes en los cromosomas?

Si los genes se ubican en diferentes cromosomas, la producción de gametos sigue al pie de la letra los postulados de Mendel a cerca de los cruces di-híbridos.

Sin embargo el problema más claro que Sutton encontró a su propia propuesta tenía que ver con la Ley de Distribución Independiente, en la que los caracteres hereditarios se distribuyen de manera independiente y aleatoria unos de otros.

En base a los trabajos de los mendelianos ningún carácter estaba ligado a otro durante los cruces di-híbridos, pero la propuesta cromosomal de Sutton predecía la existencia de grupos de genes ligados en los mismos cromosomas.

Sutton predice la existencia de genes ubicados en un mismo cromosoma que altera las frecuencias y tipos de gametos esperables.

La respuesta a ambas preguntas se encuentra posiblemente en la naturaleza independiente de los cromosomas, si los genes se encuentran todos en diferentes cromosomas se comportarían de manera mendeliana clásica, distribuyéndose de manera independiente y aleatoria entre las células hijas. Pero la otra opción era que los genes se encontraran ubicados en un mismo cromosoma.

Sutton no se amilanó, y en lugar de intentar hacer encajar toda la propuesta de los mendelianos propuso y predijo la existencia de caracteres que se debían heredar de manera no-mendeliana debido al ligamiento físico de sus genes en un mismo cromosoma, concepto al cual se le ha denominado grupo de ligamiento.

La profecía de Sutton a cerca de los grupos de ligamiento se cumplió poco tiempo después cuando se encontró que en los guisantes dulces dos caracteres independientes uno de color de la flor y otro de la forma del polen se comportaban como grupos de ligamiento. Al poco tiempo otros ejemplos se acumularon (Karp, 2013).

Lo anterior es interesante debido a que el redescubrimiento de las leyes de Mendel a los inicios de siglo XX también conllevó casi de manera inmediata al desarrollo de la genética evolutiva, y uno de sus principales precursores seria Thomas Hunt Morgan (Thomas Hunt Morgan, 1916).

Otro detalle de la era postmendeliana es que el foco de la historia se transfiere desde la Alemania de segundo Reich a la nueva potencia en florecimiento los Estados Unidos de América.


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