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Conceptos Básicos de Genética y Reproducción

CONCEPTOS BÁSICOS DE GENÉTICA Y REPRODUCCIÓN:

 

a. Genética

 

Las células, que son las unidades básicas de todos los animales, están compuestas de un núcleo y del citoplasma.

 

1 Membrana Citoplasmática

2 Citoplasma

3 Núcleo

 

 

En el núcleo se encuentran los cromosomas y estos contienen a los genes,

 

Los genes son cuerdas de ácido desoxirribonucleico (ADN). El ADN es el código que les indica a las proteínas cómo formarse. Así los genes llevan el material genético que da sus características físicas al animal. Las características físicas del animal son su fenotipo o lo que él se parece. Su composición genética es conocida como su genotipo.

 

El  gen está fijo en los cromosomas y  se mezcla con otro gen en esa situación cuando el embrión se forma. Los dos genes se llaman alelos

 

En el citoplasma, que esta alrededor del núcleo, se encuentra un material genético denominado mitocondria. Este material es responsable por la producción de energía a nivel celular.

 

 

b. Reproducción

 

La fecundación consiste en un intercambio genético entre el padre y la madre.

 

 

 

 

 

Los espermatozoides, son atraídos en gran cantidad, debido a las sustancias que segrega el óvulo

1 Membrana de fecundación

2 Membrana citoplasmática

3 Citoplasma

4 Núcleo

La cabeza, que contiene el núcleo, avanza hacia el núcleo femenino. La cola queda fuera (tenga muy en cuenta esto; en la cola están las mitocondrias del Macho).

Ambos núcleos se fusionan. El óvulo queda fecundado. Se ha producido la fecundación. Y ya comienzan las divisiones sucesivas del cigoto hasta formarse un nuevo ser completo

 

 

El padre aporta un conjunto de cromosomas en los espermatozoides (desde el 1 al 32) y la madre en los óvulos igualmente, de forma tal que el hijo tiene 32 pares de cromosomas.

 

El cuerpo de cada caballo contiene innumerables células. Dentro de cada célula está el modelo genético para ese animal. El modelo o el material genético (cianotipo) se llevan en los cromosomas, que son delgadas estructuras que se cruzan. Un caballo tiene 64 cromosomas o 32 pares.

 

Estos tienen  varias localizaciones -- designadas sitios o locus -- en estos sitios o posiciones están los genes. Los genes se encuentran lineal y ordenadamente dispuestos en los cromosomas como perlas en un collar

 

Un gen se comprende de una secuencia del nucleótido de ADN. Al igual que el caso de los cromosomas, los genes existen en pares. Los dos genes que se aparean son referidos  como alelos. Sin embargo, solo porque están de a pares, no significa que los pares sean idénticos. A menudo ellos no lo son.

 

 

 

 

 

Si los genes apareados son idénticos, se refiere al individuo como que es  homocigótico. Si los genes apareados no son idénticos, el término utilizado es heterocigótico. Los individuos homocigótico tienen solamente un alelo a trasmitir a  su descendiente. Los individuos de heterocigótico pueden trasmitir cualquiera de los dos diferentes alelos poseídos en su composición  genética.

 

Esta trasmisión de rasgos ocurre en el momento de la concepción. Cuando el esperma fertiliza el huevo, los cromosomas apareados de los padres se unen en un solo juego de 32 cromosomas de cada par de la unión para un total de 64 cromosomas individuales. Esto significa, por supuesto, que hay un nuevo apareamiento de genes o alelos. 

 

Por lo que, ahora la descendencia potencial de estos dos individuos es dotada de un juego completo de genes de cada padre.

 

MANERA DE APAREAMIENTO:

 

La manera en la que los genes se aparean  determinará, qué genes se expresan. 

 

Mendel descubrió que había genes dominantes y recesivos.

 

a) La regla genética es que el gen dominante le impone la voluntad al recesivo y se expresa siempre cuando se aparea con un gen recesivo.

 

b) El gen recesivo para un rasgo particular solo se expresa si encuentra del otro lado otro gen recesivo. 

 

 

Cromosomas sexuales:

 

Los caballos tienen 32 pares de cromosomas, siendo un par el que define el sexo. En los machos, este par de cromosomas son X e Y, mientras que en las hembras es X y X. Se conoce que el contenido genético del cromosoma X es mayor que el del cromosoma Y.

 

Si el cromosoma del sexo dado por el padre es el X, el resultado es una hembra. Si el cromosoma del sexo dado por el padre es el Y, el resultado es un macho.

 

El intercambio del material genético se produce al dividirse los cromosomas correspondientes del padre y la madre, y volverse a recombinar en un proceso aleatorio denominado "crossing-over".

 

EL SISTEMA DE MEIOSIS

 

La meiosis consiste en dos procesos diferentes de divisiones de la célula.

 

La primera división meiotica se llama la división  “reductiva, ” y la segunda se llama  división equational”, o recombinación o  “crossing over”

 

Estos dos programas son directamente responsable de las características de la herencia de genes . 

 

Como se observa en el gráfico  los cromosomas están de a  pares, y debido a ello cada gen también ocurre como par. Hay algunas excepciones pero para el caso no las vamos a tratar.

 

 

 

 

 

Idealicemos que el cromosoma que esta de color blanco del par en cuestión proviene de la madre, mientras que el otro (color negro)  proviene de su padre. Los dos cromosomas que forman un par se llaman “HOMÓLOGOS.”

 

PRIMER PASO :  La división reductiva:

 

Antes de la  división reductiva, el número de cromosomas homólogos se transforma  del estado (apareado) diploid al estado (desapareado) haploid.

 

Los cromosomas homólogos que forman cada par de cromosomas, se separan y se reproducen  copiándose  perfectamente.

 

 

 

 

 

 

Muy esporádicamente ocurren errores en el proceso de reproducción. Estos errores se los conoce como “mutaciones.” La posibilidad de una mutación para cada gen es baja, dándose entre 1 en 10.000 réplicas a 1 en 100.000 réplicas.

 

Cuando ocurre una “mutación”, la copia errónea del gen es a menudo, capaz de producir una versión diferente del fenotipo original. La mayoría de las mutaciones son perjudiciales, pero algunas mutaciones crean nuevas versiones de genes, y estas nuevas variantes, producen los nuevos o mejorados fenotipos que aumentan la supervivencia; esto puede conducir a la evolución de una nueva especie. Si la réplica de los cromosomas fuera perfecta, la vida no se habría desarrollado más allá del estado celular. Las mutaciones también ayudan a explicar algunas de las consecuencias del inbreeding.

 

Una vez que los cromosomas homólogos se reprodujeron no se separan; se ensamblan juntos en el centrómero, y los homólogos reproducidos unidos se llaman cromátidas hermanas. Los homólogos que forman cada par de cromosomas se separan y se empaquetan en  dos células  hijas (para los machos, los dos spermatocytes secundarios; para las hembras,  el oocyte secundario y el primer cuerpo polar). Cuando los cromosomas se dividen, no se empaquetan en sistemas maternales y paternales. La dirección en la cual cada cromosoma homologo reproducido (cromátidas hermanas) de cada par de cromosomas, entra a la célula hija, es al azar e independiente de eso para todo el resto de los cromosomas. Este proceso se llama “independent assortment,” o ley del surtido independiente; aunque cada gameto secundario contiene un juego (2) haploid de cromosomas, cada cromosoma  se duplica

 

 

 

Cuando los cromosomas se vuelven por primera vez  visible en la meiosis ya se han dividido en dos partes idénticas llamadas cromátidas.

Debido a que cada cromosoma homólogo se compone de un par de cromátidas hermanas, cada paquete (de 2 pares) se compone de cuatro cromosomas llamados un “tetrad.”

 

En suma la división reductiva resulta de la recepción por los gametos de un  solo cromosoma de cada par, aleatóriamente distribuyendo cromosomas derivados de los padres a través de sus hijos hacia los nietos.

 

Por ejemplo, el caballo Nasrullah todos conocemos que  es hijo de Nearco y de Nogara;, pero él es una combinación o  agrupación de genes muy específica. Muy probablemente si volvieran a combinar sus progenitores, esa combinación de genes no vuelva a darse nunca jamás en la vida, y sin embargo son los mismos padres, de allí que se dice que cada animal es un ser único.

 

Este proceso de reducción de pares de cromosoma en cada generación,  genera las proporciones de rasgos característicos y segregación de alelos. Mendel no supo de la existencia de los cromosomas pero él supuso este tipo de proceso para explicar la herencia.

 

SEGUNDO PASO:  la recombinación o proceso de “crossing over”

 

La segunda división meiótica también se conoce como “división equational.” Durante la división  equational, los homólogos reproducido  (cromátidas hermana) en cada gameto secundario se separan y se empaquetan en las células reproductivas que según se trate será esperma en el macho u óvulo en la hembra y forman el segundo cuerpo polar. Esto produce gametos haploid; cada gameto contiene un solo cromosoma de cada par, lo que significa que contiene una sola copia de cada gen.

 

Este proceso  permite a los cromosomas  homólogos derivados de padre y madre intercambiar secciones. Éste proceso de cruzamiento no era  parte de la teoría genética supuesta por Mendel, pero es la base del importante concepto de uniones genéticas. 

En síntesis, los cromosomas que forman un tetrad se retuercen entre si y se rompen.

 

 

Cuando los cromosomas se vuelven a unir,  pedazos de cada cromosoma se pueden intercambiar entre los homólogos.

 

 

 

Cuando sucede esto, se transfieren pedazos de cromosomas, junto con los genes que están situados a lo largo de esos pedazos, a partir de un homologo al otro. Este proceso se llama “crossing over”;. El crossing over; es uno de los procesos biológicos más importantes, porque aumenta grandemente variabilidad genética

En crianza con proceso de inbreeding - linebreeding, el crossing over  es importante porque puede afectar la cantidad de inbreeding producida durante esta forma de manipulación cromosómica.

 

El Crossing-over tiende a ocurrir en  localizaciones particulares a lo largo de cada cromosoma. Cada gen tiene un “crossing over”  frecuentemente.

 

Los genes localizados  cerca del  centrómero frecuentemente se cruzan menos, que esos que están más lejos.

 

Los  genes que están situados cercanamente   en un crossing over de cromosoma como una unidad, son llamados “linkados o unidos”; cuanto más cercanos están, más herméticamente ellos se unen. Por consiguiente el “ crossing over” es la causa de los niveles reales de inbreeding al desviarse de los niveles normales durante la meiosis.

 

 

Figure 1. Diagrama Esquemático de crossing over  ocurre en la fase inicial de la división de la reducción durante la meiosis. Antes de  la división de  reducción, se reproducen los homologues que forman cada par de cromosomas. Aquí es cuando se pueden dar las mutaciones (errores en repetición). En esta figura, el homologo que vino de la madre es blanco, mientras el homologo que vino del padre es negro. Los homólogos reproducidos se unen en el centrómero y se llaman   cromátidas hermanas. Durante la fase inicial de la división de la reducción, el homologo  reproducido (cromátidas hermanas) el par  forma un paquete  de cuatro cromosomas llamado una tétrada. Los cromosomas que forman una tétrada típicamente se enroscan  entre  ellos, y se rompen, y se vuelven a unir. Cuando se vuelven a unir pedazos de cromosomas homólogos (y genes) se pueden intercambiar entre los homologues maternos y paternos cuando esto ocurre. Este proceso se llama crossing over

 

Ud. se preguntará porque le remarco esto....? La respuesta es la siguiente. Ud. tiene una yegua muy buena y busca para ella un padrillo muy bueno, (siempre hablando de performance) los cruza. Como Ud. se dará cuenta el proceso de meiosis en el macho da 4 diferentes tipos de espermatozoides de cada célula (nos estamos refiriendo al  contenido cromosómico) y en la hembra 4 óvulos diferentes de cada célula sujeta al proceso de meiosis, aunque la yegua y el padrillo son los mismos.

Con cual de ellos se logrará la fecundación....? Uno nunca lo sabrá; esta es la explicación de porque de un mismo padre y una misma madre surgen hijos tan diferentes; uno tal vez para correr los grandes premios y el otro un mediocre.

 

Por eso es que los viejos criadores se dedicaron a las practicas de inbreeding o linebreeding, porque aunque sigue siendo aleatoria, al provenir el material genético  de ancestros comunes, tanto los cromosomas del óvulo como los del esperma tienen un mismo origen genético; en ese caso hay una mayor posibilidad que se exprese el contenido genético del ancestro que se está teniendo en mira reproducir. Repare Ud. que no sólo lo hacen con un animal determinado, sino que el pool genético que intentan traer al potrillo, también lo logran cruzando con un propio hermano.

Siempre recuerdo una anécdota que leí por allí de cuando don Federico Tesio llevó a Nogara a Inglaterra a preñar con Farway. El propietario, en aquellos años solo daba 40 servicios del semental en forma anual y su libro de servicios  estaba totalmente cubierto, por lo que negó el servicio de Farway a Nogara; cuenta la anécdota que don Federico Tesio  pensó enseguida en Pharos,  de esa unión nació Nearco; debe acotarse que Farway y Pharos son propios hermanos y es razonable entender que Tesio admitía que el pool genético de uno debería ser similar al otro.

Estas técnicas de crianza (inbreeding o linebreeding)  disminuyen la variación  genética e incrementan las posibilidades de que el genotipo del ancestro común, pase al potrillo a nacer.

 

Este proceso DE RECOMBINACIÓN se repite para cada uno de los cromosomas, inclusive cuando el padre aporta el cromosoma X, con la excepción del cromosoma Y (cuando el padre así lo transmite), con el cual no existe un intercambio genético con el cromosoma X.

 

Se debe a esta situación que se conocen las características llamadas "relacionadas o unidas con el sexo del animal".

 

Entonces existen ciertas características que solamente son transmitidas por la línea paterna y otras que solamente son transmitidas por la línea materna. Hago énfasis en este aspecto: el cromosoma denominado del sexo transmite no solamente esta característica, sino también otras.

 

La forma como el material genético contenido en el citoplasma (mitocondria) se hereda es bien conocido: los espermatozoides no lo transmiten, solamente los óvulos, de forma tal que los machos lo pueden recibir de sus madres pero no lo pueden transmitir a sus hijos.

 

Este hecho unido a la importancia de este material genético en la producción de energía a nivel celular, evidentemente reafirma la teoría de Lowe: La importancia de la línea materna o  "tail female family".

 

 

*El presente artículo es autoría de terceras personas, y es parte de una clase impartida en el Instituto del Caballo de Carreras del Dr. Carabajal. Dicha clase es impartida por el Dr. Ricardo Daniel Rodriguez Salto.