HERÈNCIA BIOLÒGICA: TEORIA I CONCEPTES, COM ES TRANSMET, EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

La herència biològica és el procés mitjançant el qual la descendència d'una cèl·lula o d'un organisme rep el dot genètica dels seus progenitors. L'estudi dels gens i de com aquests són transmesos d'una generació a una altra és el camp d'estudi de la genètica de l'herència.

L'herència pot definir-se com la similitud entre els progenitors i els seus descendents, però aquest terme també engloba les diferències inherents a la variació genètica que ocorre durant la reproducció.

Una cigne i les seves cries (Imatge de Hans Benn en www.pixabay.com)

L'herència biològica és un dels atributs més significatius de les cèl·lules vivents i, per tant, dels organismes multicel·lulars, ja que significa la capacitat de transmetre propietats i característiques determinades per successives generacions, col·laborant amb els mecanismes adaptatius i de selecció natural.

Molts autors són de l'opinió que l'home s'ha familiaritzat són els conceptes bàsics de l'herència biològica des de fa milers d'anys, quan van començar els processos de domesticació de plantes i animals i, seleccionant les característiques que va considerar més importants, va realitzar encreuaments per obtenir descendències que conservessin aquestes característiques.

No obstant això, la nostra comprensió actual dels fonaments físics i moleculars de l'herència és relativament recent, ja que aquests no es van dilucidar sinó fins a principis de segle XX, quan la comunitat científica va donar amb la teoria cromosòmica de l'herència.

Tot i això, els principis de la heretabilitat dels trets o caràcters van ser analitzats amb certa profunditat alguns anys abans per Gregorio Mendel, qui és considerat en l'actualitat com el "pare de l'herència".

És important esmentar que tant abans com després de la formulació d'aquesta teoria cromosòmica de l'herència, molts altres descobriments van tenir una importància transcendental per a la nostra comprensió moderna de la genètica dels éssers vius. Entre aquests podria esmentar l'aïllament i la caracterització dels àcids nucleics, la descoberta i l'estudi dels cromosomes, entre d'altres.

Teoria de l'herència biològica

Gregor Mendel

Els fonaments bàsics de l'herència van ser proposats inicialment pel monjo austríac Gregorio Mendel (1822-1884) en l'any 1856.

Mendel va comprendre, a partir dels experiments que va realitzar amb creus de plantes de pèsols, que tant les semblances com les diferències entre els progenitors i els seus descendents podien explicar-se per una transmissió mecànica d'unitats hereditàries discretes, és a dir, dels gens.

Els pèsols de Mendel i els seus trets (Font: Nefronus via Wikimedia Commons)

Això va establir les bases per a l'enteniment de la genètica moderna, ja que es va saber que la raó de l'heretabilitat dels caràcters es devia a la transferència física dels gens en els cromosomes a través de la reproducció (sexual o asexual).

D'acord amb els resultats que va obtenir, Mendel va formular les "lleis de l'herència" que són vigents en l'actualitat per a alguns caràcters:

- Llei de la segregació: sosté que els gens presenten formes "alternatives" conegudes com lels i que influeixen directament sobre el fenotip (característiques visibles).

- Llei de l'herència independent: implica que l'herència d'un tret és independent de la d'un altre, encara que això no és d'el tot cert per a moltes característiques.

Thomas Morgan en 1908, estudiant la genètica de la mosca de la fruita, Drosophila melanogaster, va demostrar que l'herència dels fenotips passava tal com havia estat descrit prèviament per Mendel. A més, va ser ell qui va dilucidar que les unitats de l'herència (els gens) es transmetien a través dels cromosomes.

Així doncs, i gràcies a la participació de molts altres investigadors, avui sabem que l'herència biològica es dóna gràcies a la transmissió de les unitats hereditàries que contenen els cromosomes, bé sigui en els cromosomes autosòmics, sexuals o plastídicos (en els eucariotes).

L'expressió o l'aparició d'un fenotip determinat depèn de les característiques de l'genotip (dominància i recessivitat).

conceptes bàsics

Per entendre com funcionen els mecanismes de l'herència biològica cal comprendre alguns conceptes fonamentals.

Tot i que no tots els trets heretats es deuen a la seqüència de nucleòtids que componen a l'ADN de cada organisme, quan ens referim a l'herència biològica, generalment estem parlant de la transmissió de la informació continguda en els gens.

gen

Un gen es defineix, llavors, com la unitat física fonamental de l'herència i es tracta d'una seqüència d'ADN definida, que conté tota la informació necessària per a l'expressió d'algun tret o característica en un ésser viu.

al·lels

Els gens poden tenir més d'una forma, producte de petites variacions en la seqüència que els caracteritza; les formes alternatives d'un mateix gen es coneixen com lels.

Usualment els al·lels es defineixen d'acord amb les característiques fenotípiques que confereixen i, en una població, és comú trobar múltiples al·lels per al mateix gen.

L'ADN, els gens i els cromosomes (Font: Thomas Splettstoesser via Wikimedia Commons)

Un mamífer, per exemple, hereta dels seus pares dos al·lels de cada gen, un prové de la seva mare i un altre del seu pare. Aquell lel de l'genotip que sempre s'expressa en el fenotip es denomina al·lel dominant, mentre que el que es manté "silent" (de què no s'observen característiques fenotípiques) es coneix com lel recessiu.

En alguns casos pot donar-se que tots dos al·lels s'expressin, generant l'aparició d'un fenotip intermedi, de manera que aquests es diuen en conjunt lels codominants.

Homozigosi i heterozigosi

Quan un individu hereta dels seus progenitors dos al·lels iguals, siguin els dos dominants o recessius, aquest es coneix, genèticament parlant, com homozigot per a aquests al·lels. Quan, per altra banda, un individu hereta dels seus progenitors dos al·lels diferents, un dominant i un altre recessiu, aquest s'anomena heterozigot per a aquests al·lels.

cromosomes

Els gens dels organismes procariotes i eucariotes es troben en unes estructures conegudes com cromosomes. En els procariotes, les cèl·lules que no tenen nucli, normalment hi ha un sol cromosoma; aquest es compon d'ADN associat amb algunes proteïnes, té forma circular i està summament enrotllat.

Els eucariotes, les cèl·lules que tenen nucli, posseeixen un o més cromosomes, depenent de l'espècie, i aquests estan compostos per un material anomenat cromatina. La cromatina de cada cromosoma consisteix en una molècula d'ADN associada estretament amb quatre tipus de proteïnes anomenades histones, que faciliten la seva compactació dins el nucli.

En els eucariotes hi ha més d'un tipus de cromosoma. Hi ha els nuclears, els mitocondrials i els cloroplastídicos (restringits als organismes fotosintètics). Els cromosomes nuclears són autosòmics i sexuals (els que especifiquen el sexe).

ploïdia

La ploïdia en el nombre complet de "jocs" de cromosomes que té una cèl·lula. Els éssers humans, per exemple, a l'igual que tots els mamífers i gran quantitat d'animals, posseeixen dos jocs de cromosomes, un provinent de el pare i un altre de la mare, per tant, es diu de les seves cèl·lules que són diploides.

Haploides i poliploides

Aquells individus i / o cèl·lules que posseeixen un sol joc de cromosomes es coneixen com haploides, mentrestant els organismes que tenen més de dos jocs cromosòmics són, en conjunt, poliploides (triploides, tetraploides, hexaploides i així successivament).

gàmetes

En els organismes amb reproducció sexual aquesta es dóna gràcies a la fusió de dues cèl·lules especialitzades, produïdes per dos individus diferents: un "mascle" i una "femella". Aquestes cèl·lules són els gàmetes; els mascles produeixen espermatozoides (animals) o microsporas (plantes) i les femelles produeixen òvuls o ovocélulas.

Normalment, la càrrega cromosòmica de les cèl·lules sexuals (gàmetes) és haploide, és a dir, que aquestes cèl·lules són produïdes a través d'una divisió cel·lular que implica una reducció de l'nombre de cromosomes.

genotip

En un organisme viu, el genotip descriu a el conjunt de gens (amb els seus respectius al·lels) que codifiquen per algun tret o característica específica i que es distingeixen d'altres per una funció o una seqüència determinada. Llavors, el genotip representa la constitució al·lèlica d'un individu.

Encara que generalment es diu que el genotip és el que dóna lloc a el fenotip, és important tenir en compte que hi ha molts factors ambientals i epigenètics que poden condicionar l'aparició d'un fenotip.

fenotip

Fenotip significa, literalment, "la forma que es mostra". Molts textos el defineixen com el conjunt de característiques visibles d'un organisme que resulten tant de l'expressió dels seus gens (genotip) com de la seva interacció amb l'ambient que l'envolta.

La major part dels fenotips són el producte de l'acció concertada de més d'un gen i un mateix gen pot participar en l'establiment de més d'un fenotip específic.

Com es transmet l'herència genètica?

La transmissió dels gens dels progenitors cap als seus descendents passa en el cicle cel·lular a través de la mitosi i la meiosi.

En els procariotes, on la reproducció ocorre principalment per bipartició o fissió binària, els gens són transferits d'una cèl·lula als seus descendents per mitjà de la còpia exacta del seu cromosoma, que se segrega cap a la cèl·lula filla abans que passi la divisió.

Els eucariotes pluricel·lulars, que es caracteritzen generalment per tenir dos tipus de cèl·lules (les somàtiques i les sexuals), tenen dos mecanismes de transmissió o d'herència gènica.

Les cèl·lules somàtiques, així com els organismes unicel·lulars més simples, quan es divideixen ho fan per mitosi, el que vol dir que dupliquen el seu contingut cromosòmic i segreguen les còpies cap a les seves cèl·lules filles. Aquestes còpies generalment són exactes, de manera que les característiques de les cèl·lules noves són equivalents a la de les "progenitores".

Les cèl·lules sexuals compleixen un paper fonamental per a la reproducció sexual dels organismes pluricel·lulars. Aquestes cèl·lules, també conegudes com gàmetes, són produïdes per meiosi, que implica una divisió cel·lular amb una concomitant reducció de la càrrega cromosòmica (són cèl·lules haploides).

A través de la reproducció sexual, dos individus passen els seus gens d'una generació a una altra a l'fusionar les seves cèl·lules gamètiques haploides i formar un nou individu diploide que comparteix característiques dels dos progenitors.

Exemples d'herència

Els exemples clàssics de l'herència biològica que s'empren en els textos didàctics per explicar aquest procés es basen en diferents organismes "model".

La mosca de la fruita (Drosophila melanogaster) per exemple, un dels models d'estudi per als animals empleat per Thomas Morgan, sol tenir ulls de color vermell. No obstant això, durant els seus experiments, Morgan va trobar un mascle d'ulls blancs i ho va creuar amb una femella d'ulls vermells.

Mosca de la fruita. Drosophila melanogaster. Presa i editada de: Sanjay Acharya

En vista que el fenotip "ulls vermells" és dominant en aquesta espècie, el resultat de la primera generació d'aquest encreuament va estar constituït per individus d'ulls vermells. Els encreuaments posteriors entre els individus de la primera generació (F1) van donar com a resultat una generació F2 en la qual apareixien els dos fenotips.

Atès que els ulls blancs només van aparèixer en la F2 en una proporció propera a el 50% dels mascles, Morgan va suposar que es tractava d'una "herència lligada a un cromosoma sexual".

referències

1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Inici of Genetic. 8 ' "Edition. John Wiley and Sons.
2. Henderson, M. (2009). 50 genetics idees you really need to know. Quercus Books.
3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
4. Suzuki, DT, & Griffiths, AJ (1976). An introduction to genetic analysis. WH Freeman and Company.
5. Watson, JD (2004). Molecular biology of the gene. Pearson Education Índia