De 46 a 23: meiosis, genes y por qué un alelo se ve y el otro no
Objetivo. Explicar por qué la meiosis reduce el número de cromosomas. Distinguir gen de alelo. Explicar por qué un alelo puede verse y el otro no.
para partir
Un estudio publicado en PLoS Genetics midió cuántas veces se entrecruzan los cromosomas en una meiosis humana: unas 41 recombinaciones por meiosis materna y unas 26 por paterna. Cada óvulo y cada espermatozoide sale con un naipe distinto.
Ya tienes el ciclo celular y la mitosis: una célula 2n produce dos células 2n idénticas, para crecer, reparar y reemplazar. Hoy entra la otra división, la que fabrica gametos, y lo que esos gametos llevan adentro: genes y alelos.
Antes de empezar, decide (para ti) si cada afirmación es verdadera o falsa. No las corregiremos aún; volveremos a ellas al final:
- La meiosis produce dos células idénticas a la madre, igual que la mitosis.
- Un gen y un alelo son dos nombres para la misma cosa.
- El alelo dominante es el más frecuente y el más fuerte.
De 2n a n: dos divisiones, gametos distintos
La mitosis conserva el número de cromosomas: 46 entran y 46 salen en cada célula hija. Los gametos piden otra cuenta. Si el óvulo y el espermatozoide trajeran 46 cada uno, el cigoto tendría 92, y la generación siguiente 184. El número de la especie se duplicaría cada vez que hubiera un hijo.
La meiosis es la división que reduce. Parte de una célula 2n, copia el ADN una sola vez (en la fase S, la misma que ya conoces) y después se divide dos veces, sin una nueva copia entre medio. El resultado son células n: en humanos, de 46 cromosomas a 23.
De las dos divisiones, la que reduce de verdad es la primera.
- En la meiosis I se separan los cromosomas homólogos: el que vino de la madre se va a un lado y el que vino del padre se va al otro. Cada célula hija queda con un solo cromosoma de cada par, todavía con sus dos cromátidas. Ahí el número baja a la mitad.
- En la meiosis II se separan las cromátidas hermanas, como en la anafase de la mitosis. El número de cromosomas ya no baja, porque la reducción ya ocurrió.
Al final hay cuatro células n. Y salen distintas entre sí: cada una se llevó un homólogo distinto de cada par.
El entrecruzamiento ocurre al inicio de la meiosis I, cuando los homólogos se aparean y se intercambian segmentos equivalentes. Ahí caben las cifras del estudio de PLoS Genetics: unas 41 recombinaciones por meiosis materna y unas 26 por paterna. Cada cromosoma que llega a un gameto ya es un mosaico, y por eso dos hermanos con los mismos padres salen con combinaciones distintas.
Para esta clase bastan tres ideas: la meiosis reduce (2n a n), la reducción ocurre cuando se separan los homólogos (meiosis I) y la segunda división separa cromátidas hermanas (meiosis II). Los nombres finos de cada subfase se pueden aprender después; si se memorizan como lista, se olvida lo que importa, que es la cuenta de cromosomas y qué se separa en cada división.
Completa el recorrido de la meiosis:
La meiosis parte de una célula y produce células . Copia el ADN una sola vez y se divide veces. En la meiosis I se separan los cromosomas , y ese es el paso que el número a la mitad. En la meiosis II se separan las hermanas. Los cuatro gametos salen entre sí.
Lo que llevan los gametos: genes, alelos y dominancia
Esos gametos de 23 cromosomas no van vacíos: llevan genes. Ya tienes que un gen es un tramo de ADN que informa un rasgo, por ejemplo el grupo sanguíneo Rh o si se tienen pecas. De cada gen hay versiones. Esas versiones se llaman alelos.
En una célula 2n hay dos alelos de cada gen, porque hay dos homólogos: uno vino con el óvulo y el otro con el espermatozoide. La meiosis los reparte: cada gameto se lleva un alelo de cada gen. En la fecundación se juntan dos de nuevo, y el cigoto vuelve a ser 2n.
A veces los dos alelos son iguales. A veces son distintos, y entonces puede ocurrir que uno se vea y el otro no.
- El alelo dominante se escribe con mayúscula (A) y, con una sola copia, ya se ve el rasgo.
- El alelo recesivo se escribe con minúscula (a) y solo se ve si están las dos copias (aa).
Sigue este caso, de una sola persona, sin armar ningún cruce. Camila es Aa para el gen de las pecas: lleva el alelo A (pecas) y el alelo a (sin pecas). Se le ven las pecas, porque con una copia de A ya basta. El alelo a está escrito en su ADN igual de bien. Cuando Camila produzca gametos, la meiosis manda un alelo a cada uno: unos llevan A y otros llevan a.
Es común pensar que el alelo dominante es el más frecuente, el más fuerte o el mejor. Dominante solo quiere decir que con una copia ya se ve el rasgo. Un ejemplo clásico es la polidactilia, un dedo de más: el alelo es dominante y, al mismo tiempo, poco frecuente. Casi todo el mundo tiene cinco dedos, porque el alelo de cinco dedos es el habitual en la población. Frecuencia, fuerza y ventaja son tres cuentas distintas a si el rasgo se nota con una copia.
La meiosis reparte alelos a los gametos. La dominancia explica por qué, con los mismos padres, un hermano puede mostrar un rasgo y el otro no: cada uno recibió una combinación distinta, y a veces el alelo que se ve es solo uno de los dos.
El cromosoma es el estuche con muchos genes. El gen es un tramo que informa un rasgo. El alelo es la versión de ese tramo que lleva cada homólogo. Camila no tiene “el gen de las pecas y el gen de no pecas”: tiene un gen, con dos alelos.
El alelo dominante es el más frecuente en la población, porque es el más fuerte y el mejor.
Empareja cada término con lo que lo define en esta clase:
Toca un término y luego su definición para emparejarlos.
Una célula humana 2n (46 cromosomas) completa una meiosis normal. ¿Qué se obtiene?
Tomás es Aa para el gen de las pecas: se le ven pecas. ¿Qué ocurre cuando produce gametos?
Caso 1 — Dos hermanos. Sofía y Mateo tienen los mismos padres. A Sofía se le ven pecas y a Mateo no. Usando meiosis y dominancia, explica cómo puede ocurrir.
Caso 2 — Un dedo de más. Un compañero lee que la polidactilia es dominante y concluye: “entonces debería ser lo más común, porque el alelo dominante gana”. Explica el error y qué quiere decir dominante en este caso.
Elige uno de los dos casos y respóndelo por escrito.
síntesis
Para cerrar
La meiosis copia el ADN una vez y se divide dos veces: de 2n a n. La reducción ocurre en la meiosis I, cuando se separan los homólogos; la meiosis II separa las cromátidas hermanas. Los cuatro gametos salen distintos, en parte por el entrecruzamiento que midió el estudio de PLoS Genetics. Esos gametos llevan genes. Las versiones de un gen se llaman alelos. En la fecundación se juntan dos, y a veces uno se ve y el otro no: dominante quiere decir que con una copia ya se ve el rasgo. Frecuencia y “ser el mejor” son otra cuenta. La meiosis reparte alelos; la dominancia explica por qué dos hermanos de los mismos padres pueden verse distintos.
Piensa sobre tu aprendizaje
- Vuelve a las tres afirmaciones del inicio. ¿Cuáles eran falsas y por qué?
- Si tuvieras que explicarle a alguien en una sola frase por qué la meiosis reduce el número de cromosomas, ¿qué le dirías?
- ¿Qué te costó más separar: homólogos y cromátidas hermanas, o dominante y frecuente?
referencias
Bibliografía
- 01Ministerio de Educación de Chile. Bases Curriculares y Programa de Estudio, Biología 2° medio (Genética).
- 02OpenStax (2021). Biología 2e, cap. 11: Meiosis y reproducción sexual (CC BY 4.0). https://openstax.org
- 03Chowdhury, R., Bois, P. R. J., Feingold, E., Sherman, S. L. y Cheung, V. G. (2009). Genetic analysis of variation in human meiotic recombination. PLoS Genetics, 5(9), e1000648.
- 04Khan Academy. Meiosis; genes, proteínas y rasgos. https://es.khanacademy.org
- 05Reece, J. et al. (2019). Campbell Biología (11ª ed.). Pearson.