QUÈ ÉS L'HERÈNCIA CITOPLASMÀTICA? - BIOLOGIA - 2025

La herència citoplasmàtica és la transferència de gens presents en el citoplasma cel·lular que no estan vinculats amb els cromosomes d'el nucli. Aquest tipus d'herència és també anomenada herència extranuclear i forma part dels diferents patrons hereditaris coneguts com no-mendelians.

Va ser descoberta pel botànic i genetista alemany Carl Erich Correns a principis de segle XX (1908). Mentre Correns treballava amb la planta coneguda com Meravella de Perú o Clavellina (Mirabilis jalapa), va observar que l'herència de la coloració de les fulles d'aquesta planta semblava ser independent de l'fenotip patern.

Patrons d'herència mendeliana i no-mendeliana. Presa i editada de: Ghadisu.

L'herència d'aquest caràcter, que no complia les lleis de la genètica mendeliana, semblava dependre exclusivament de l'genotip de la mare; arran d'això, va proposar la hipòtesi que aquests trets provenien de organelos o agents presents en el citoplasma de l'òvul.

Després de més de 100 anys d'aquest descobrint, i malgrat el desenvolupament de la genètica molecular, el coneixement sobre el com i el per què dels mecanismes de l'herència extracel·lular són en part incerts i els estudis per aclarir-relativament escassos.

Herència citoplasmàtica vs herència mendeliana

L'herència mendeliana

Aquesta és la forma més coneguda entre els diferents processos hereditaris. Va ser proposada per Gregor Mendel, monjo i científic nascut a Heinzendorf, antic imperi austríac, actualment coneguda com Hynčice (República Txeca), a mitjan el segle XIX (1865-1866) i redescoberta a principis de segle XX.

Les seves hipòtesis sobre l'herència i les seves teories van ser comprovades i van servir de base per a moltes altres teories. Els seus descobriments són la base del que avui dia es coneix com la genètica clàssica.

L'herència mendeliana indica que cada progenitor o pare proporciona un dels dos al·lels possibles perquè un tret s'expressi; aquests al·lels es troben en el nucli de les cèl·lules reproductores (material genètic), el que indica que l'herència mendeliana és biparental.

Quan es coneix la composició genètica d'ambdós progenitors (genotip), les lleis mendelianes serveixen per predir (no sempre s'aplica) la proporció i la distribució dels trets observables (fenotips). L'herència mendeliana s'aplica per a la majoria dels organismes que es reprodueixen de forma sexual.

Herència citoplasmàtica o extracel·lular

Aquest tipus d'herència va ser descoberta en 1906 pel botànic Carl Correns. És considerat com no mendeliana causa de que la transmissió dels gens no involucra el nucli, que és el orgànul considerat en la genètica clàssica com a responsable de contenir tot el material genètic hereditari.

En aquest cas, l'herència ocorre a causa de certs orgànuls, com els mitocondris i els cloroplasts, que contenen el seu propi material genètic i que poden reproduir-se dins de la cèl·lula.

En el cas de les mitocòndries, que poden estar presents en nombres propers a 10 mil per cèl·lules femenines o òvuls (amb múltiples còpies del seu genoma), poden replicar-se independentment de la divisió cel·lular.

Aquest tipus de replicació els permet a les mitocòndries tenir taxes de mutació més grans que la de l'ADNnuclear, evolucionant més ràpidament que aquest.

Durant el procés reproductiu, específicament en la fertilització, els mitocondris presents en les cèl·lules reproductores masculines són excloses de l'zigot (tot just posseeixen uns centenars d'aquestes), mentre que les de l'òvul es mantenen.

D'aquesta manera, el material genètic mitocondrial només és heretat per via materna (herència citoplasmàtica). S'entén per això que l'herència extracel·lular o citoplasmàtica és uniparental.

Com a resultat d'això s'obté una expressió fenotípica difícil d'explicar des del punt de vista mendelià, mutacions que no tenen expressió fenotípica, així com diferents patologies.

orgànuls

mitocondris

Els mitocondris són els orgànuls més evidents i notables de l'citoplasma cel·lular de les cèl·lules eucariotes. Tenen la funció de produir energia per a la cèl·lula. Una característica interessant d'aquests orgànuls és la ja assenyalada del seu origen matern. Mentre que una altra característica peculiar és que presenten el seu propi ADN.

Parts d'un mitocondri. Presa i editada de Kelvinsong; modified by Sowlos.

cloroplasts

Cloroplast. By Gmsotavio, from Wikimedia Commons

Els cloroplasts són orgànuls característics de les cèl·lules i organismes eucariotes que contenen clorofil·la. La seva principal funció és la de realitzar la fotosíntesi, per produir sucres.

A l'igual que els mitocondris tenen el seu propi ADN i poden multiplicar-se dins de la cèl·lula sense ajuda de la divisió cel·lular. Igualment, la seva herència és per via materna, és a dir, que durant la reproducció, només l'ovocélula aporta els cloroplasts.

evolució

La teoria proposada en 1967 per la biòloga nord-americana Lynn Margulis sobre l'endosimbiosis, assenyala l'origen i evolució de les cèl·lules eucariotes, a partir de la relació endosimbiòtica a llarg termini entre organismes procariotes i eucariotes ancestrals.

Segons Margulis, els orgànuls com cloroplasts i mitocondris són d'origen procariota (cianobacteris i proteobacterias respectivament). Altres organismes van incorporar, fagocitaron o van englobar als cloroplasts i mitocondris.

Després incorporar-los, els precursors eucariotes no van digerir o van processar a aquests procariotes (cloroplasts i mitocondris), els quals van romandre en la cèl·lula hoste i després de milions d'anys d'evolució, es van convertir en els orgànuls de la cèl·lula eucariota.

Entre els fets que donen pes a aquesta teoria estan les peculiaritats ja esmentades que aquests orgànuls tinguin el seu ADN propi, i que puguin replicar-independentment dins de la cèl·lula i sense ajuda d'aquesta.

Val la pena esmentar que els investigadors sostenen que l'endosimbiosi, la presència d'ADN en aquests orgànuls, l'alta taxa de replicació i mutació dels cloroplasts i mitocondris, així com l'herència citoplasmàtica, són els precursors i responsables del gran salt de la complexitat i evolució de la vida.

Altres formes d'herència no mendeliana

Conversió gènica

És comú d'observar durant l'encreuament entre fongs. Ocorre quan una seqüència gènica reemplaça a una altra seqüència homòloga. Durant la divisió meiòtica, quan hi ha recombinació homòloga de llocs heterozigots, es produeix un desajust entre les bases.

A l'intentar corregir aquest desajust, la cèl·lula fa que un al·lel reemplaci a l'altre causant l'herència no mendeliana anomenada conversió gènica.

herència infecciosa

En aquest tipus d'herència participen els virus. Aquests agents infecciosos infecten la cèl·lula hoste i romanen al citoplasma inserint el seu genoma en el genoma d'el hostatger.

empremta genòmica

Aquest tipus d'herència no mendeliana passa quan s'involucra, per metilació, compostos alquins derivats de l'metà, i histones, a la molècula d'ADN, tot això sense que passi algun tipus de modificació en la seqüència genètica.

Aquesta incorporació va a romandre en les cèl·lules reproductives masculines i femenines dels progenitors i es mantindrà a través de divisions cel·lulars mitòtiques en les cèl·lules de el cos dels organismes descendents.

Altres processos d'herència no mendeliana el constitueixen el mosaic i el trastorn de repetició de trinucleótidos.

referències

1. Extranuclear Inheritance - Non-Mendelian Inheritance of Organelle Gens. Recuperat de medicine.jrank.org.
2. Non-Mendelian inheritance. Wikipedia. Recuperat de en.wikipedia.org.
3. Mitochondrial Inheritance. Encyclopedia.com. Recuperat de encyclopedia.com.
4. GH Beale (1966). El rol dels the cytoplasm in Heredity. Proceedings of the Royal Society B.
5. Extranuclear inheritance. Wikipedia. Recuperat de en.wikipedia.org.
6. Gene conversió. Recuperat de en.wikipedia.org.
7. Genomic imprinting. Recuperat de en.wikipedia.org.