Genética | (práctica)

No todos los caracteres siguen el patrón simple de dominancia completa de Mendel. En los problemas de admisión aparecen con frecuencia dos extensiones: la dominancia incompleta y la codominancia.

Dominancia incompleta

En la dominancia incompleta ningún alelo es completamente dominante sobre el otro; el heterocigoto presenta un fenotipo intermedio entre los dos homocigotos. El caso clásico en las plantas de dondiego de noche: una planta de flores rojas $C^R C^R$ cruzada con una de flores blancas $C^B C^B$ produce descendientes $C^R C^B$ de flores rosadas.

En bóvidos y équidos, el color alazán (rojizo) se debe al alelo $C^A$ y el color blanco al alelo $C^B$. Si cruzamos un animal alazán $C^A C^A$ con uno blanco $C^B C^B$, toda la descendencia es roana $C^A C^B$, es decir, un color rojizo claro, intermedio. En el cruce de dos roanos $C^A C^B \times C^A C^B$ se obtiene:

$$\begin{array}{c|c|c} & C^A & C^B \\ \hline C^A & C^A C^A & C^A C^B \\ \hline C^B & C^A C^B & C^B C^B \end{array}$$

La proporción fenotípica es $1$ alazán : $2$ roanos : $1$ blanco, es decir, $1:2:1$. Esta proporción en lugar de $3:1$ es un indicio típico de dominancia incompleta.

Codominancia

En la codominancia los dos alelos se expresan simultáneamente en el heterocigoto, sin mezclarse. El ejemplo más importante en humanos es el sistema sanguíneo ABO: el alelo $I^A$ determina el antígeno A, el alelo $I^B$ determina el antígeno B, y en el heterocigoto $I^A I^B$ se expresan ambos antígenos, dando el grupo AB.

No debe confundirse dominancia incompleta con codominancia: en la incompleta aparece un fenotipo intermedio; en la codominancia aparecen los dos fenotipos simultáneamente.

El sistema ABO fue descubierto en 1901 por Karl Landsteiner. Se basa en la presencia o ausencia de antígenos (aglutinógenos) en la superficie de los glóbulos rojos. El gen responsable se localiza en el cromosoma 9 y presenta alelos múltiples: $I^A$, $I^B$ e $i$.

• $I^A$ codifica la síntesis del antígeno A.
• $I^B$ codifica la síntesis del antígeno B.
• $i$ no codifica ningún antígeno; es recesivo.

Las relaciones de dominancia son: $$(I^A = I^B) > i$$

Es decir, $I^A$ e $I^B$ son codominantes entre sí, y ambos son dominantes sobre $i$.

Genotipos, fenotipos, antígenos y anticuerpos

Cada grupo sanguíneo tiene un genotipo, ciertos antígenos en el eritrocito y ciertos anticuerpos (aglutininas) en el plasma. Los anticuerpos atacan a los antígenos que el individuo no posee.

Por ejemplo, una persona de grupo A tiene antígeno A en sus glóbulos rojos y anticuerpos anti-B en su plasma. Si recibiera sangre de grupo B, sus anticuerpos anti-B aglutinarían los glóbulos rojos donados. Por eso la compatibilidad depende de los antígenos del donante y los anticuerpos del receptor.

El grupo O se llama donador universal porque no tiene antígenos A ni B; sus glóbulos rojos no serán aglutinados por anticuerpos anti-A ni anti-B del receptor. El grupo AB es el receptor universal porque no tiene anticuerpos anti-A ni anti-B, por lo que puede recibir sangre de cualquier grupo sin aglutinar los eritrocitos donados.

Transmisión hereditaria del sistema ABO

Como el sistema ABO sigue herencia autosómica, los problemas se resuelven con cuadros de Punnett comunes. Por ejemplo, una pareja $I^A i$ (grupo A heterocigoto) y $I^B i$ (grupo B heterocigoto) puede tener hijos de los cuatro grupos:

$$\begin{array}{c|c|c} & I^B & i \\ \hline I^A & I^A I^B & I^A i \\ \hline i & I^B i & ii \end{array}$$

Resultado: $25\%$ AB, $25\%$ A, $25\%$ B y $25\%$ O.

Esta versatilidad es útil para resolver problemas de paternidad o deducción parental: si una pareja tiene un hijo O, ambos padres deben portar el alelo $i$.

El sistema Rhesus (Rh) determina dos grupos principales: Rh positivo y Rh negativo. Está controlado por un gen en el cromosoma 1, con un alelo dominante $R$ y un alelo recesivo $r$.

El alelo $R$ determina la presencia del antígeno D en los glóbulos rojos. Las personas Rh+ lo poseen; las Rh− no. Una persona Rh− no tiene anticuerpos anti-D al nacer, pero puede producirlos si se sensibiliza al recibir sangre Rh+ o, en el caso de una gestante, si su feto es Rh+.

Importancia clínica de la incompatibilidad Rh

Si una madre es Rh− ($rr$) y el padre es Rh+ ($RR$ o $Rr$), el feto puede ser Rh+. Durante el parto, pequeños volúmenes de sangre fetal Rh+ pueden entrar a la circulación materna; la madre produce entonces anticuerpos anti-D. En un segundo embarazo con otro feto Rh+, esos anticuerpos atraviesan la placenta y aglutinan los glóbulos rojos del feto, provocando la enfermedad hemolítica del recién nacido o eritroblastosis fetal. Por eso se administra gammaglobulina anti-D a la madre Rh− después del parto para evitar la sensibilización.

En los problemas genéticos, el factor Rh es un carácter autosómico dominante con proporciones mendelianas. Si dos personas Rh+ heterocigotas ($Rr$) tienen descendencia, la probabilidad de un hijo Rh− es $1/4$.

Los cromosomas sexuales humanos son $X$ y $Y$. Ambos tienen una región homóloga, que comparten, y regiones diferenciales, propias de cada uno.

• La región diferencial del cromosoma X contiene genes que no están en el Y, llamados genes ginándricos; por ejemplo, los genes del daltonismo, de la hemofilia, de la ictiosis y de la distrofia muscular de Duchenne.
• La región diferencial del cromosoma Y contiene genes que no están en el X, llamados genes holándricos; por ejemplo, el gen de la hipertricosis auricular y el gen SRY, que desencadena la masculinidad.

Por qué los varones son hemicigotos

La mujer tiene dos cromosomas $X$, por lo que puede ser homocigota o heterocigota para los genes ligados al $X$. El varón tiene un solo $X$ y un $Y$; por eso, para los genes de la región diferencial del $X$, el varón posee un solo alelo. Esta condición se llama hemicigosis.

Esto tiene una consecuencia importante: en los varones, un alelo recesivo ligado al $X$ se manifiesta siempre, porque no hay un alelo dominante en el $Y$ que lo enmascare. Por eso enfermedades como el daltonismo o la hemofilia son mucho más frecuentes en varones.

Daltonismo

El daltonismo es una enfermedad genética recesiva ligada al cromosoma $X$. Se caracteriza por la incapacidad total o parcial para distinguir ciertos colores, generalmente el rojo y el verde, por alteración de los pigmentos visuales de la retina.

Se usan los alelos:

• $D$: visión normal.
• $d$: daltonismo.

Una mujer portadora $X^D X^d$ tiene visión normal porque el alelo dominante $X^D$ enmascara al recesivo $X^d$. Un varón $X^d Y$ es daltónico porque no tiene otro $X$ que lo compense.

Cruce típico: mujer portadora $X^D X^d$ × hombre normal $X^D Y$.

$$\begin{array}{c|c|c} & X^D & Y \\ \hline X^D & X^D X^D & X^D Y \\ \hline X^d & X^D X^d & X^d Y \end{array}$$

Resultado: todas las hijas son fenotípicamente normales (aunque la mitad son portadoras); la mitad de los hijos varones son daltónicos y la otra mitad normales. Este cruce explica el patrón clásico: madre portadora transmite la condición a la mitad de sus hijos varones.

Hemofilia

La hemofilia es una enfermedad genética recesiva ligada al cromosoma $X$. Se caracteriza por defectos en la coagulación de la sangre, debidos a la falta del factor VIII (hemofilia A) o del factor IX (hemofilia B).

Alelos:

• $H$: coagulación normal.
• $h$: hemofilia.

El patrón de herencia es idéntico al daltonismo: los varones afectados heredan el $X^h$ de su madre portadora o hemofílica.

Cruce típico: mujer portadora $X^H X^h$ × hombre normal $X^H Y$. El resultado es:

$$\begin{array}{c|c|c} & X^H & Y \\ \hline X^H & X^H X^H & X^H Y \\ \hline X^h & X^H X^h & X^h Y \end{array}$$

Fenotipos: $75\%$ sanos ($X^H X^H$, $X^H X^h$, $X^H Y$) y $25\%$ hemofílicos ($X^h Y$). Las hijas no están afectadas; la mitad de los varones padecen hemofilia.

Para que una mujer sea hemofílica ($X^h X^h$), su padre debe ser hemofílico ($X^h Y$) y su madre al menos portadora. Esto es muy raro; por eso la hemofilia se observa casi siempre en varones.

Herencia holándrica: hipertricosis auricular

La hipertricosis auricular es una condición caracterizada por crecimiento anormal de pelos en el pabellón de la oreja. El gen que la determina está en la región diferencial del cromosoma $Y$. Por eso su herencia se denomina holándrica (holos = todo, andros = varón): se transmite únicamente de padre a hijo varón, nunca a las hijas.

Si un hombre con hipertricosis auricular tiene descendencia:

• Todos los hijos varones recibirán su cromosoma $Y$ y presentarán la condición.
• Ninguna hija mujer la presentará, porque reciben el cromosoma $X$ paterno, no el $Y$.

Otras enfermedades ligadas al $X$

• Ictiosis: enfermedad genética recesiva ligada al $X$ caracterizada por piel seca y escamosa, que puede formar escamas y cerdas.
• Distrofia muscular de Duchenne: enfermedad recesiva ligada al $X$ que produce debilidad y degeneración muscular progresiva.

Ambas afectan principalmente a varones, porque un solo alelo recesivo en el $X$ es suficiente para expresarse en ellos.

A diferencia de la herencia ligada al sexo, la herencia influenciada por el sexo está controlada por genes autosómicos (en cromosomas no sexuales), pero su expresión varía según el sexo debido a factores hormonales.

El ejemplo más preguntado en los exámenes de admisión es la calvicie androgénica. Se representa comúnmente con un par de alelos autosómicos:

• $B$: alelo para calvicie.
• $b$: alelo para no calvicie.

La expresión es distinta en varones y mujeres:

En los varones, el alelo $B$ se comporta como dominante; por eso, tanto $BB$ como $Bb$ producen calvicie. En las mujeres, $B$ se comporta como recesivo; solo $BB$ produce calvicie, mientras que $Bb$ y $bb$ corresponden a fenotipo no calvo.

Este modelo explica por qué la calvicie es mucho más frecuente en varones y por qué puede saltar generaciones a través de mujeres portadoras $Bb$, que no son calvas pero transmiten el alelo a sus hijos.

La herencia restringida al sexo es aquella en la que el gen es autosómico, pero el carácter solo se expresa en uno de los dos sexos. Esto suele deberse a que su manifestación depende de estructuras u órganos propios de cada sexo, regulados por hormonas.

Ejemplos clásicos son los genes que controlan la producción de leche en hembras de mamíferos o el desarrollo de ciertos caracteres sexuales secundarios. En estos casos, aunque ambos sexos tengan el gen, solo uno lo manifiesta.

Las alteraciones numéricas de los cromosomas sexuales aparecen en algunas preguntas vinculadas a herencia ligada al sexo. Su causa más frecuente es la no disyunción durante la meiosis: los cromosomas sexuales no se separan correctamente y se forman gametos con dos cromosomas sexuales o sin ninguno.

Los síndromes más mencionados son:

La pregunta de admisión de 2010-I pedía relacionar el síndrome de Klinefelter con la presencia de tres gonosomas ($XXY$), el síndrome de Turner con 45 cromosomas, la hipertricosis con pelos en la oreja y la ictiosis con escamas y cerdas en la piel.

Ante un problema de genética, conviene seguir pasos sistemáticos:

1. Identificar el tipo de herencia. ¿Es autosómica dominante, autosómica recesiva, ligada al $X$, ligada al $Y$, influenciada por el sexo o un caso de dominancia incompleta/codominancia?
2. Asignar símbolos a los alelos. Escribir con claridad qué significa cada letra.
3. Traducir los fenotipos a genotipos. Si un individuo es dominante y no se conoce si es homocigoto o heterocigoto, usar la información de sus padres o hijos para deducirlo.
4. Determinar los gametos de cada progenitor. Recuerda que cada gameto lleva un alelo de cada gen; para dos genes, se combinan de manera independiente.
5. Construir el cuadro de Punnett o usar la regla del producto si los genes son independientes.
6. Calcular la probabilidad pedida. Si el problema se refiere a hijas o hijos varones, multiplicar por $1/2$.
7. Verificar la coherencia. Revisar que las proporciones obtenidas sumen $1$ o $100\%$.

En problemas de dihibridismo con dominancia completa, la proporción fenotípica $9:3:3:1$ es muy útil. Por ejemplo, si se obtienen 320 descendientes del cruce de plantas dihíbridas, el número esperado de cada fenotipo se calcula multiplicando $320$ por $9/16$, $3/16$, $3/16$ y $1/16$, respectivamente.