CRUCE MONOHÍBRIDO DE Drosophila melanogaster SILVESTRE (HEMBRA) Y MUTANTE VESTIGIAL (MACHO)

Karen Julieth Amórtegui Garay 1 Kelly Alejandra Motta Montiel 2

1 Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad de Ciencias y educación, Laboratorio 2 de biología; kjamorteguig@correo.udistrital.edu.co.

2 Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad de Ciencias y educación, Laboratorio 2 de biología; kellyaleja_629@hotmail.com

RESUMENEste trabajo describe las bases de la herencia genética explicadas por el monje Gregor Mendel. En la cual se desarrolló un medio de cultivo con Drosophilas melanogaster, logrando cruzar diferentes variedades de una especie (silvestre y mutación vestigial), de las cuales se pudieron obtener dos generaciones y en cada una se pudo evaluar la primera y segunda ley de Mendel respectivamente.

Palabras clave: Palabras clave: cruce monohíbrido,  Mutación, vestigial, silvestre, leyes Mendel

ABSTRACTThis paper describes the basis of heredity explained by the monk Gregor Mendel. In which a culture medium was developed with Drosophilas melanogaster, making cross different varieties of one species (wild and vestigial mutation), which could be obtained two generations and each could be assessed first and second law of Mendel respectively.

Keywords: monohybrid crossing, mutation, vestigial, wild, Mendel laws

INTRODUCCIÓN Drosophila melanogaster o la mosca de la fruta es pequeña, de 1-2 mm de largo. Su aspecto es de un color ocre y sus ojos son generalmente de color rojo. Su vuelo es lento y la podemos localizar fácilmente en frutas muy maduras en proceso de descomposición o cerca de recipientes abiertos que contengan vinagre (Rodríguez-Arnaiz,2005)

Su ciclo de desarrollo depende en mayor medida de la temperatura, siendo de una media de 10-15 días acortándose bastante en verano. Las fases de desarrollo pasan por la fase de huevo, que una mosca adulta ha depositado en un medio apropiado y a los pocos días se puede ver como diminutos gusanos van

recorriendo el recipiente alimentándose del medio. A los pocos días estos se sitúan a media altura de las paredes del recipiente donde pasan a la fase de pupa,

Permaneciendo en este estado unos días hasta que se completa la metamorfosis en su interior y sale al exterior la mosca. Está a los pocos minutos ya vuela e inicia de nuevo el ciclo (Rodríguez-Arnaiz, 2005).

D. melanogaster tiene una metamorfosis completa. Su ciclo biológico, desde la fecundación hasta llegar a adulto, pasa por los estados de huevo-larva-pupa-imago. El desarrollo embrionario tiene lugar en el huevo, tras la fecundación y formación del cigoto. La duración de los estadios puede variar en función de un

gran número de factores, de los cuales el más importante es la temperatura. El género DrosophilaSe utiliza de forma generalizada en los laboratorios de genética, de hecho ha sido uno de los primeros organismos cuyo genoma ha sido secuenciado por completo (Puerta,1999)

Una hembra puede empezar a depositar los huevos desde el segundo día después de emerger, y podrá estar poniendo huevos durante 10 días aproximadamente, tiempo tras el cual puede haber depositado alrededor de 400- 500 huevos. El huevo depositado es de forma ovoide, cubierto por una fuerte membrana quitinosa, “corion”,Con la cara dorsal más aplastada que la ventral, que es redondeada. La superficie del corion presenta unas marcas o relieves hexagonales. El huevo tiene un tamaño aproximado de 0,5 mm. De su parte anterior se proyectan dos palas, a modo de remos, cuya función es la de hacer de flotadores para prevenir el hundimiento del huevo en la superficie semilíquida en que es depositado (Puerta, 1999). Terminado el desarrollo embrionario emerge del huevo una pequeña larva de gran movilidad, blanca, segmentada, con unas piezas negras en su región anterior, que son las mandíbulas. En las regiones anterior y posterior tiene un par de espiráculos defunción traqueal (Puerta, 1999). La larva sufre dos mudas hasta alcanzar el tamaño del adulto; cada periodo entre mudas se denomina “estadio larvario”. El cambio se produce cuando se rasga la piel del anterior estadio y sale una larva un poco mayor.

Si el medio en el que se desarrolla el animal está a 25ºC entonces, entre el cuarto y quinto día de la vida pupal se rasga el puparium y surge el individuo adulto. La Drosophila recién emergida es

de color claro y tiene la pigmentación normal del adulto. La longevidad del adulto puede alcanzar un mes o más. Los machos suelen vivir menos tiempo que las hembras (Puerta, 1999)

Los estudios realizados por Gregor Mendel se basaron en cruces entre cepas puras de arvejas que sólo difieren en una característica. Tales cruces se conocen como cruces monohíbridos (Puerta, 1999).

Los resultados fueron los mismos al realizar cruces recíprocos, es decir, cruzamientos donde la planta femenina de semillas lisas se cruza con una planta masculina de semillas rugosas, y cruces donde la planta femenina tenía las semillas rugosas y la planta masculina las lisas. Como los resultados se repitieron independientemente del sexo del progenitor, se concluye que la característica a estudiar no está ligada al sexo (Puerta, 1999).La primera generación filial (F1) de plantas que presentaba semillas lisas se auto- polinizó y generó una segunda generación filial (F2). En esta generación, se observan plantas que producen semillas lisas y rugosas (Puerta, 1999)Mendel encontró que 5474 semillas eran lisas y 1850 semillas eran rugosas. La

Figura 1: ciclo vital completo de Drosophila

melanogaster.

proporción calculada fue 2,96:1 lo cual es muy cercano a una proporción de 3:1 (Puerta, 1999)

De esta forma Mendel pudo concluir que los caracteres genéticos están controlados por factores únicos que existen en pares en organismos individuales; cuando dos factores desiguales responsables para una característica están presentes en un individuo, un factor es dominante con respecto a otro el cual se denomina recesivo y que durante la formación de los gametos, los pares de factores únicos se segregan al azar, por lo que cada gameto recibe uno u otro. Por lo tanto los cruces Monohíbridos

➢ La primera ley expresa que mediante La meiosis los dos alelos que forman un gen se segregan y cada uno va a un gameto. Este principio se cumple en los cruces monohíbridos que equivalen al análisis de la herencia de una sola característica (Miller, 2006)

➢ La Segunda ley de Mendel se la conoce como la ley de la segregación independiente de caracteres, se estableció mediante la formación de los gametos, que cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial. Los individuos de la segunda generación que resultan de los híbridos de la primera generación son diferentes fenotípicamente unos de otros; esta variación se explica por la segregación de los alelos responsables de estos caracteres, que en un primer momento se encuentran juntos en el híbrido y que luego se separan entre los distintos gametos(Plomin,2002)

➢ Tercera ley de Mendel o ley de la independencia de caracteres. Establece que los caracteres son independientes y se combinan al azar. En la transmisión de dos o más caracteres, cada par de alelos que controla un carácter se transmite de manera independiente de cualquier otro par de alelos que controlen otro carácter en la segunda generación, combinándolos de todos los modos posibles. (Plomin,2002)

El cruce monohíbrido es la combinación entre organismos que difieren en una característica, la realización de este cruce revelará la primera ley de Mendel; Por lo tanto el cruce entre Drosophila melanogaster silvestre (hembra) y mutante vestigial (macho) radica en que en el mutante de d. melanogaster vestigial (vg) hay presencia de alas cortadas. Las moscas con alas vestigiales no pueden volar, tienen un defecto en su "gen vestigial", en el segundo cromosoma. Estas moscas tienen una mutación recesiva autosómica. Del par de genes atrofiados realizadas por cada mosca (uno de cada padre), ambos tienen que ser modificado para producir la forma anormal del ala. Si sólo uno está mutado, la versión saludable puede anular el defecto.

Figura 2: diferencias morfológicas entre hembra

vestigial (Vg) y macho silvestre (+)

METODOLOGÍA

Para llevar a cabo este experimento lo primero que se hizo fue comprar las cepas de las drosophilas en la universidad de los Andes, en el laboratorio de genética; seguido de esto los individuos fueron llevados al laboratorio 2 de biología de la universidad Distrital francisco José de Caldas, se les observó su morfología para así establecer las diferencias entre las D. melanogaster silvestres y el mutante.Luego se procedió a realizar la esterilización de los frascos en donde se depositarían las moscas; luego de tener todo esterilizado se empezó a preparar el medio de cultivo de agar- harina. Al tener esto listo se realizó el empacamiento de este en los frascos. Al mismo tiempo se empezó a realizar la separación de los individuos machos; por lo que desinfecto el área de trabajo con hipoclorito al 0,5% y se encendió los mecheros, se anestesiaron las moscas con éter para de esta forma poder seleccionar los machos sin ningún inconveniente; se realizó un registro y se rotularon los medios a los cuales irían. El mismo procedimiento se realizó para para la separación de las cepas de hembras (+) las Drosophilas fueron llevadas para la

casa allí se les organizó una casita que cumpliera con los requisitos básicas de asepsia y con las condiciones aptas para que ellas sobrevivieran, tales como una temperatura estable que debería estar entre los 18 y 25ºC por lo cual fue necesario realizar constantes mediciones de la temperatura para que no variará mucho.

Pasado un tiempo se eliminaron del medio de cultivo los parentales; y se realizó un conteo de todos los individuos presentes realizando un análisis en su fenotipo y genotipo. Luego en otro frasco debidamente rotulado se introdujo 3 parejas de Drosophilas procedentes de la F1 estas fueron eliminadas a los 5 días para no confundirlas con la progenie. Pasadas 3 semanas se realizó el conteo de los individuos presentes en el medio y su respectivo análisis fenotípico y genotípico. Y por último se tomaron otras 3 parejas de Drosophilas que eran procedentes de la F2 se introdujeron en otro medio de cultivo; igualmente fueron eliminados a los 5 días y pasadas 3 semanas se realizó el análisis de todos los individuos fenotípica y genotípicamente para de este modo comprobar si las leyes de Mendel se cumplieron

.

FIGURA 3: pasos para el mantenimiento de los

cruces

RESULTADOS

Cuantificación de los parentales: el total de la población fue de 12 individuos, distribuidos de la siguiente manera

Cuantificación de la f1: el total de la población fue de 50 individuos, distribuidos de la siguiente manera

Figura 5: medio de cultivo con parentales

Figura 4: registro del número de individuos parentales y sus características fenotípicas y genotípicas

Género Número de individuos

Fenotipo genotipo

Machos vestigial (vg)

6 Vestigios de alas

vg / vg

Hembras silvestres(+)

6 Alas que sobrepasan el abdomen, paralelas al cuerpo y con los bordes completo

+/ +

Género

Número de

individuos

Fenotipo Genotipo

Machos (+):24 Presentan un tamaño un poco más reducido; sus últimos segmentos

abdominales son más oscuros y sus alas son normales

vg / vg * +/ +

(vg):6 Presentan tamaños reducidos; últimos segmentos abdominales son más oscuros y sus alas son vestigios

vg / vg * +/ +

(+): 16 Presentan tamaños grandes, abdomen con terminación en punta y alas

normales

vg / vg * +/ +

Hembras (vg):4 Presentan tamaños grandes, abdomen con terminación en punta y alas

reducidas a vestigios

vg / vg * +/ +

Figura 6: registro del número de la F1 y sus

características fenotípicas y genotípicas

Figura5

Cuantificación de la F2: el total de la población fue de 48 individuos.Distribuidos de la siguiente manera

Género

Número de

individuos

Fenotipo Genotipo

Machos (+):14 Presentan un tamaño un poco más reducido; sus últimos segmentos abdominales son más

oscuros y sus alas son normales

Vg/ +* Vg/+

(vg):7 Presentan tamaños reducidos; últimos segmentos abdominales son más oscuros y

sus alas son vestigios

Vg/ +* Vg/+

(+): 23 Presentan tamaños grandes, abdomen con terminación en punta y alas normales

Vg/ +* Vg/+

Hembras (vg): 4 Presentan tamaños grandes, abdomen con terminación en punta y alas reducidas a

vestigios

Vg/ +* Vg/+

/

Vg +

Vg Vg/ vg Vg/+

+ +/Vg +/+

Figura 9: cuadro de punnet de la F2

Figura 7: medio de cultivo con descendientes de la F1

Figura 8: registro del

Generación F2:  ¼ homocigoto dominante AA 2/4 heterocigoto Aa ¼ homocigoto recesivo aa.

ANÁLISIS

Por medio de este experimento podemos decir que mediante los cruces de las Drosophila melanogaster se puede comprobar claramente las leyes descubiertas por Gregor Mendel ya que al momento de realizar los cruces logramos identificar claramente que el cruce de los padres macho silvestre y hembra vestigial, en la F1 todos los hijos eran portadores de la mutación ya que era autosómica pero no la expresaron (Garrido et al, 2009).Aunque en nuestro experimento los cruces de los padres nos dieron incorrectos a lo que podemos decir que esto se puede deber a diversos factores tal como que las cepas de silvestre no fueran puras y por lo tanto eran heterocigotos y no homocigotos como deberían haberlo sido; y otra razón es que se pudo ver influenciada por la contaminación del medio de cultivo ya que precisamente el que tuvo contaminación fue el de los machos silvestres.Aunque también cabe la posibilidad de que al momento de realizar el cruce las hembras no fuesen vírgenes y que ya

hubiesen estado fecundadas por mu macho vestigial portador de la mutación.también tuvimos un inconveniente y fue que al momento de anestesiar las moscas con éter para lograr contarlas y visualizarlas se les dejó mucho tiempo en contacto con éter y de acuerdo al manual de Rodríguez et al (2005) y a otros manuales se utiliza el éter como anestesiador para las moscas también indican que la exposición prolongada o excesiva ocasiona la muerte en la mosca (se reconoce porque las alas se disponen perpendicular al cuerpo) ya que esta solo debe estar por un tiempo corto solo hasta que se duerman es decir no haya movimiento de la mosca. Por este inconveniente se perdió gran descendencia de la F1.Ya en la F2 logramos ver que los

parentales todos eran heterocigotos ya

que el realizar el cruce la generación no

se presentó ningún inconveniente y todos

los individuos dieron de acuerdo a lo

establecido por Mendel; por lo que se

puede decir que las leyes de Mendel

aplican tanto para el reino animal como

Figura 10: medio de cultivo con descendientes

de la F2

para el vegetal en las mismas

condiciones.,

CONCLUSIONES

● se logró demostrar las leyes de

Gregor Mendel tras lograr realizar

los cruces de Drosophila

melanogaster

● se identificaron tanto las

características fenotípicas y

genotípicas de cada generación a

pesar de los inconvenientes

ocurridos durante el desarrollo del

experimento.

● se identificó que el cruce monohíbrido reforzó el concepto de dominancia ya que en la F1 dos alelos diferentes están presentes en un genotipo pero en el fenotipo se observa solo el rasgo codificado por uno de ellos (el alelo dominante) y en La F2 se cumple con la proporción establecida por Mendel de 3:1

BIBLIOGRAFÍA

Garrido, E. J., Simmons, M. J., &Snustad, D. P. (200)). Principios de genética. Mexico: Limusa Wiley

Puerta, M.J. GENÉTICA FUNDAMENTOS Y PERSPECTIVAS. McGraw-Hill Interamericana. Segunda edición. Madrid. 1999. pp. 74, 75, 702, 756, 757.

Plomin, E.G. GENÉTICA DE LA CONDUCTA. Editorial Ariel. Primera Edición. España. 2002. pp. 114-125,392-395.

Rodríguez-Arnaiz, Rosario. (2005).Manual de prácticas de genética y cuaderno de trabajo, UNAM. 296 páginas