CONCEPTOS BÁSICOS DE GENÉTICA CUANTITATIVA

Los genes que determinan los rasgos fenotípicos cuantitativos (los que presentan una variación continua en la población: estatura, peso, inteligencia … ) tienen la misma entidad y se trasmiten de padres a hijos según los mismos principios de trasmisión de la herencia descubiertos por Mendel.

Rasgos cualitativos/fenotipos discretos. Son cualitativamente diferentes entre sí (en el caso del color de los guisantes, se comprueba que son o amarillos o verdes; en el caso del factor rh, o se es positivo (rh+ = presencia de antígeno) o negativo (rh = ausencia de antígeno), sin valores intermedios.

Rasgos cuantitativos/fenotipos continuos. Son cuantitativamente diferentes, sólo se diferencian entre sí por el valor cuantitativo que muestra el rasgo en cada individuo (un individuo puede ser 1 centímetro más alto o más bajo que otro, o pesar una décima de gramo más o menos que otro)

En términos genéticos, la explicación de la diferencia entre rasgos cualitativos y cuantitativos se halla en el hecho de que los rasgos cuantitativos están determinados (normalmente) por varios genes, cada uno con dos o más alelos, donde cada alelo contribuye con una cierta cantidad al fenotipo observado. Mientras que los rasgos cualitativos son monogénicos. Puede darse el caso de que un rasgo monogénico sea cuantitativo, es lo que en genética mendeliana se llama dominancia o herencia intermedia.

Los experimentos que realizo Mendel con plantas de guisantes nos llevan a la conclusión obvia y evidente es que la altura de las plantas de guisante es un rasgo discreto, cualitativo, mendeliano o monogénico.Algo similar pero con plantas de tabaco lo llevó a cabo un tal Josef Gottlieb Kolreuter (1733-1806) hacia 1760, sólo que sus resultados fueron por completo diferentes, al menos en apariencia.

A. Cruzamientos mendelianos de plantas de tabaco donde la generación P ha sido seleccionada por la altura utilizándose como progenitores individuos con valores extremos en el rasgo fenotípico altura; el hecho de que todos los miembros de la generación F, sean de una altura intermedia y los de la generación F2 se distribuyan según la curva normal en cuanto a este rasgo fenotípico está indicando que la altura en esta planta de tabaco es un rasgo cuantitativo poligénico. B. Como ya sabíamos por los experimentos de Mendel, este mismo rasgo, la altura, en los guisantes es un rasgo monogénico, puesto que se cumple en él la segunda ley de Mendel.

Herman Nilsson-Ehle (1873-1949) en 1908 realizo un experimento: cruzó trigo de grano rojo con trigo de grano blanco. La diferencia entre los resultados de Mendel y los de Nilsson-Ehle se halla en los fenotipos
de los restantes granos de trigo, porque, el color va del rosa claro al rojo pasando por valores de color intermedios en unas proporciones muy características: 1/16 de rojo intenso, 4/16 de rojo desvaído, 6/16 de rosa y 4/16 de rosa pálido; sólo falta añadir el 1/16 de granos blancos para completar el total de 16/16.

¿Cómo explicar estas frecuencias fenotípicas, tan diferentes en apariencia de las mendelianas? Hacemos una Tabla de Punnett. Para describir el concepto de cantidad damos el valor de 1 a los alelos que aportan color (A = 1 y B =1 ) y el valor 0 a los que no aportan color (a= 0 y b =0); en cada casilla se representa el genotipo y la cantidad de color del fenotipo representada por la suma de los valores que se
les ha dado a cada alelo. En genética, a los alelos cuyo valor se suma al de otros para explicar el fenotipo reciben el nombre de alelos aditivos.

Resultados de los cruzamientos mendelianos de plantas de trigo a partir de una generación P donde los progenitores son razas puras con va lores extremos del rasgo color de la semilla (roja/blanca).

Valor genético aditivo y efecto de dominancia. (A). Suponiendo que el gen D es un gen con dos alelos, D1 y D2, de los que el primero, D1, posee un valor aditivo de 10 mientras que el otro, el D2, tiene un valor aditivo de 0, podemos representar, como se hace en la figura, cuál será el efecto sobre el fenotipo (valor genotípico) de un determinado genotipo en función de la dosis alélica (o número de copias de un alelo que porta un genotipo). En el eje de abscisas (horizontal) se representa la dosis génica del alelo D1: puesto que el valor aditivo de este alelo es de 10, cuando su dosis génica es de 2, el valor genotípico será de 20; puesto que el valor aditivo del otro alelo es de cero, el valor genotípico del heterocigoto es de 10 (dosis génica de D2 igual a 1; dosis génica de 0, igual a 1; ver texto). (B). Cuando la dominancia de un alelo sobre otro es completa, los valores genotípicos no se ajustan a lo esperado de acuerdo con la dosis génica: puesto que basta una copia del alelo dominante para obtener el efecto máximo sobre el fenotipo, el valor genotípico será el que se representa en la gráfica. A esto es a lo que se llama efecto de dominancia (podría ocurrir también que el alelo dominante fuera el que no aporta valor al fenotipo, en este caso el alelo D2, en cuyo caso, el genotipo heterocigoto,D1D2 presentaría un valor fenotípico de 0, igual que el genotipo D2D2) .

Conceptos clave:

Valor aditivo. Es el valor numérico de los alelos en función de la cantidad que cada uno aporta al fenotipo final.

Dosis génica o número de veces que aparece un alelo de un gen en un genotipo. El concepto de dosis génica (gene dosage) hace referencia al número de copias de un gen: se habla de dosis de la misma manera que se habla de dosis cuando se trata de administrar una medicina. Obviamente, la dosis génica en un individuo dado podrá ser de 2, cuando es homocigótico para ese alelo, o de 1 si es heterocigótico.

Valor genotípico. Es el resultado de sumar la dosis génica de cada alelo multiplicada por el valor aditivo
de cada alelo. P. ej., en el caso del color de los granos de trigo. La dosis génica del alelo A de las plantas AABB = 2: dosis de A = 2; multiplicando el valor numérico de la dosis (2) por el valor aditivo del alelo A (1) obtenemos el valor genotípico, en este caso 2 (2A = 2 X 1).

Según los planteamientos de la genética cuantitativa, Davenport (1913) planteó el mismo modelo del
color del grano de trigo para explicar las variantes de color de la piel humana en Jamaica.

A. Distribución de la pigmentación de la piel en grupos humanos. Hipotética distribución de la pigmentación de la piel asumiendo tres genes con dos alelos donde sólo los designados con mayúscula aporta pigmentación; en este caso, encontramos 7 fenotipos diferentes. B. Representación de los genotipos y fenotipos posibles partiendo de 1, 2 o 3 genes con dos alelos aditivos cada uno.

Identificación de los genes aditivos: locus de rasgo cuantitativo

A diferencia de lo que ocurre con los rasgos monogénicos (han podido ser ubicados en cromosomas concretos), la localización de los genes aditivos asociados a rasgos cuantitativos es una incógnita, igual que lo referente a rasgos conductuales, normales o patológicos. No obstante, gracias al proyecto genoma humano que ha permitido cartografiar todo nuestro genoma, y probable que algún día se identifique el loci donde se alojan estos genes aditivos, los llamados loci de rasgo cuantitativo.

Estas investigaciones reciben el nombre de Estudios de Asociación Genómica Amplia (Genome-Wide Association Studies (GWAS), y requieren un número muy elevado de sujetos para encontrar loci que presenten una asociación o correlación con el rasgo de interés.

REFERENCIAS

  • Abril Alonso, A. (2016). Fundamentos de psicobiología (UNED (Sanz yTorres). Alcorcón (Madrid): Sanz y Torres.
  • Powerpoint María Penado
  • Apuntes Cari Blanco Rodríguez
  • YouTube

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