LA TEORÍA CROMOSÓMICA DE SUTTON Y MORGAN
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THOMAS MORGAN |
LA GENÉTICA. SUTTON Y MORGAN
Por: Liliana Romero
La genética es uno de los campos mas importantes de la biología actual, la cual nos permite saber como y de que manera se heredan las características de padres a los progenitores, siendo un campo de estudio generalmente nuevo impulsado por Mendel quien es el padre de la genética y 2 de los grandes precursores junto con el que fueron Thomas Morgan y Walter Sutton cuyos experimentos terminaron concluyendo y certificando los experimentos hechos por Mendel, desarrollado por la parte animal que en plantas como Mendel lo había hecho principalmente.
Walter Sutton fue principalmente un Medico genetista nacido en Utica New York un 5 de abril de 1877 y criado en Russell Kansas. En la granja, Sutton demostró una gran aptitud en el mantenimiento y reparación del equipo mecánico. En sus inicios como estudiante universitario se dedicaba a estudiar ingeniera en la Universidad e Kansas, carrera la cual dejo para estudiar Biología en la misma Universidad donde baso sus estudios y experimentos en investigar las bases cromosómicas de la determinación al sexo. En dicha universidad obtuvo el grado de Bachelor como el Master en 1901 durante el cual decidió realizar como base de su Tesis un estudio sobre la espermatogénesis de la Brachystola magna, que era un saltamontes que crecía en los campos y tierras donde Sutton creció y fue criado. Seguidamente decidió trasladarse hacia la universidad de Columbia para terminar con sus investigaciones y fue en dicho lugar donde publico 2 importantes artículos que cambiaron no solo la vida de Sutton sino también la historia de la genética en si, convirtiéndose en descubrimientos de importancia para el desarrollo y estudio de tal campo de la biología. Uno de estos artículos se llamo “On the Morphology of the Chromosome Group in Brachystola magna” (Sobre la morfología del grupo cromosómico de Brachystola magna) el cual demostraba que los cromosomas somáticos de dichos saltamontes se mostraban de forma Homóloga o en pares y que contenían o podrían portar en ellos las unidades esenciales de la Herencia, cuyo comportamiento en la división de células sexuales, llamada meiosis, apoyaba las ideas y leyes de la Herencia Mendeleniana. Esta hipótesis de Sutton es nuevamente, pero mejor desarrollada en la publicación de su segundo artículo el cual se llamo “The Chromosomes in Heredity” (Los cromosomas en herencia) en 1903 concluyendo su anterior idea de que los caracteres hereditables están en los cromosomas de las células sexuales y se comparten mediante el proceso de Meiosis. Sutton se basaba y estaba de acuerdo con las leyes de Mendel y construyo sus investigaciones en base a estas, llegando a estas conclusiones al mismo tiempo que Theodor Boveri. Estas leyes se convirtieron en la base de la genética actual y cualquier trabajo sobre esta debe cumplir con tales características y leyes, ya sean las de Mendel y las de Sutton, las cuales fueron probadas a través del crecimiento de la tecnología y la aparición de nuevos experimentos, acertando la credibilidad de los descubrimientos de los mismos. Mostraban que los genes se encontraban en los cromosomas, pero en ese tiempo se enfrentaban a diferentes tipos de interrogantes como que con tan poca cantidad de cromosoma, ¿Como era posible que estos pudieran expresar características tan diferentes en un único individuo? Además de que hubo una poca cantidad de experimentos creados por otros científicos que contradecían las leyes de Mendel.
Volviendo al tema principal de Sutton, en su estadía en la universidad de Columbia en New York se dedico a realizar su tesis doctoral en Zoología para continuar con sus anteriores estudios hechos en Kansas y expandir sus estudios y observaciones previas, afinando sus antiguos descubrimientos y comprobando la eficacia y verdad de los experimentos de Mende. Sus estudios fueron publicados en 2 papeles en el Biological Bulletin, uno de ellos predestinado a demostrar el hecho de que los cromosomas conservan la originalidad durante la vida del organismo, no habiendo ninguna diferencia de número y forma entre la copia de cromosomas de una célula y la otra, y finalizando presento su siguiente hipótesis: “Finalmente llamo la atención sobre la probabilidad de que la asociación de cromosomas paternos y maternos en parejas y su separación subsiguiente durante la división reduccional como se indica anteriormente, puede constituir la base física de la ley Mendeliana de la herencia”.
Pasado un poco de tiempo después, Sutton no llego a terminar su PhD en Zoología por volver a Kansas para volver a poner a prueba sus conocimientos sobre ingeniería en el perfeccionamiento de maquinas de extracción de petróleo que funcionaba a base de Gas en alta presión para hacer arrancar los motores de tales maquinas y desarrollando otras para pozos profundos. Luego volvió a la universidad de Columbia para retomas sus estudios en medicina, terminando su doctorado con altas calificaciones y honores en el año de 1907. Sutton fue el primer científico en probar las Leyes Mendelianas en segregación y clasificación con el uso de cromosomas de saltamontes.
Sutton vuelve a su ciudad natal de Kansas en el año 1909 para tomar papel de profesor de asistencia de cirugía en la Universidad de la ciudad de Kansas donde había estado estudiado anteriormente. En 1911 aceptó una comisión como Primer Teniente en el Cuerpo Médico de Reserva del Ejército de los Estados Unidos. Esto le obligó a ausentarse de la Universidad en febrero de 1915 para servir en el American Ambulance Hospital a las afueras de Paris, en Francia. Estas eran las épocas donde se estaba llevando a cabo la primera guerra mundial y trabajo en las instalaciones de un hospital que quedaba cerca de una de las concentraciones y lina del frente de dicha guerra. Luego se convirtió en cirujano jefe junto con algunas tareas administrativas. Sutton durante su estadía en los hospitales de Francia desarrollo varias técnicas flouroscópicas para un manual llamado Binnie’s Manual of Operative Surgery (Manual Binnie’s de cirugía operativa). Finalmente Sutton vuelve en barco a los 4 meses después de contribuir con Francia, habiendo realizado importantes aportaciones de tratamientos médicos durante la guerra.
Sutton muere inesperadamente un 10 de noviembre de 1916 a la edad de 39 años debido a una apendicitis aguda.
Thomas Morgan era profesor de Embriología experimental de la Universidad de Columbia y genetista estadounidense. Nació un 25 de Septiembre de 1866 en Lexington Kentucky. Se graduó en la universidad de Kentucky en 1886 y recibió doctorado en la Universidad de Johns Hopkins en 1890. Al crecer Morgan se intereso por realizar investigaciones que contribuyeran a aclarar las contradicciones de la teoría cromosómica y las leyes mendelianas. En 1909 comenzó a trabajar en la Universidad de Columbia justo con un grupo sobre la genética de la Drosophila Melanogaster o comúnmente llamada “mosca de la fruta”; el grupo era llamado “los 4 bandoleros” folclóricamente por los genetistas, estaban constituidos por: Morgan, Calvin Bridges, Herman Muller y A. Sturtevant. Con los trabajos de Mendel recién salidos a la luz hizo que la curiosidad de Morgan aumentara, preguntándose como seria su aplicación en animales, lo cual hizo que dirigiera su investigación hacia este tema. La Drosophila casualmente se convirtió en un excelente objeto de estudio para el trabajo que se quería realizar y observaron muchas desviaciones en cuanto a la tercera ley de Mendel (herencia independiente) para los caracteres sobre cruces dihíbridos mostrando una regularidad nueva sobre la herencia de caracteres. En los experimentos realizados por el grupo de Morgan se encontraron que cuando cruzaban moscas hembras normales de ojos rojos con moscas machos de ojos blancos en la primera generación todo resultaba como la leyes de Mendel indicaban que debían ser lo cual quiere decir que la mayoría de las crías eran idénticos y se parecían a sus progenitores, sobre todo a la madre. Esto indico que la característica ojos rojos era dominante con respecto a los ojos blancos, pero al cruzar descendientes entre si se obtuvieron resultados dubitativos. En el cruzamiento se daba la segregación 3:1, quiere decir que por cada 3 individuos de ojos rojos había uno de ojos blancos, el cual era el carácter recesivo; se observo que no habia ninguna hembra de ojos blancos si no que eran los machos los que tenían ojos rojos y la otra mitad ojos blancos. Mucho mas impresionante fue para ellos y para los estudios de la genética eran los resultados que se obtuvieron cuando se cruzaron hembras ojos blancos con machos ojos rojos. En cuyo cruce la primera generación no fue homogénea, lo que contradecía las leyes mendelianas y cuya segregación fue de 1:1, lo que quiere decir que el 50% de la descendencia presentaba ojos rojos y el otro 50% ojos blancos, siendo los de ojos rojos hembras y los de ojos blancos machos. Estos resultados aportaron que la herencia de los genes que determinan el color de los ojos estaba relacionado con el sexo del individuo, a estos caracteres se les llama caracteres ligados al sexo. Estos caracteres ligados al sexo se pueden explicar con el análisis de los cromosomas de la Drosophila la cual tiene cada una 4 pares de cromosomas constituidos por los cromosomas sexuales; en las hembras todos los pares son homólogos y en el macho presenta 2 cromosomas distintos, en la hembra es XX y en el macho es XY. De acuerdo con los resultados obtenidos por Morgan y su grupo el gen determinante del color gris de los ojos en la Drosophila se encuentra en el cromosoma X y.
El estudio de la herencia relacionada con el sexo no contradice la leyes de Mendel ni la teoría de los cromosomas, en un caso opuesto como es una confirmación de las mismas, pues las leyes mendelianas siempre cumplen con los gene que se encuentren el los distintos cromosomas .
Morgan a comienzos de 1911 determino que todos los caracteres de la Drosophila se dividían en 4 grupos a los cuales llamaron grupos de ligamientos que corresponden a los 4 pares de cromosomas. Cuando se cruzan 2 moscas de fruta con caracteres pertenecientes a distintos ligamientos el cruce queda al igual que como las leyes de Mendel lo dictan, pero si los caracteres pertenecen a un mismo grupo de ligamientos entonces los resultados darían distintos ya que si uno de los genes se encuentra en un mismo cromosoma se heredan juntos, por lo tanto no habría que esperarse ninguna segregación independiente y la segregación de los caracteres se realiza como si estuviesen ligados, y esto se da a conocer como ligamiento de sexos. Cuando el grupo de Morgan realizo cruces di híbridos descubrieron que cuando cruzaron moscas de cuerpo negro y alas reducidas con moscas de color y alas normales, los caracteres cuerpo negro y alas reducidas se comportaron como recesivos y toda la descendencia presento un aspecto normal pero con los caracteres recesivos contenidos en ellos pero de forma no manifiesta. En la segunda generación se cruzaron híbridos entre si y el resultado mostro una segregación de 3:1. Si el cruce se realizara de una manera distinta, es decir, cruzar un hibrido con uno de los progenitores con los que presentaban caracteres recesivos la segregación es de 1:1. Cuando el cruce es entre hembras normales hibridas y machos cuerpo negro alas reducidas se obtienen diferentes resultados: 41% moscas normales, 41% moscas negras alas reducidas, 9% moscas negras alas normales y un 9% de moscas color normal y alar reducidas. Estos resultados podrían refutar la teoría cromosómica ya que si 2 genes están localizados en el mismo cromosoma ¿Cómo pueden recombinarse? Pues la respuesta fue que como en la meiosis ocurre la división celular donde cada cromosoma busca a su semejante, uno del padre y el otro de la madre, y se aproximan hasta situarse paralelamente uno al lado del otro formando un todo único; después de un tiempo empiezan a separarse un poco, se cruzan los cromosomas y forman lazos y durante este contacto los cromosomas intercambian fragmentos. Esto explica los diferentes resultados obtenidos por Morgan y su grupo en la liga de una hembra hibrida y un macho cuerpo negro y alas reducidas, los científicos denominaron este fenómeno como entrecruzamiento de cromosomas.
Morgan y su grupo continuaron trabajando en el miso campo de investigación, observaron que mientras mas distancia mantenga un gen de otro con mayos frecuencia serán intercambiadas, y que cuanto mas cerca estén muy rara vez se da el intercambio. Si esto fuera cierto podría calcularse a que distancia están los genes uno de otro, los resultados experimentales confirmaron esta hipótesis.
Morgan y sus estudiantes contaron las características de miles de moscas y estudiaron su herencia. Empleando la recombinación de los cromosomas, Morgan y Alfred Sturtevant prepararon un mapa con la localización de los genes en el cromosoma. Morgan y sus estudiantes también escribieron el libro Mechanisms of Mendelian Heredity (Mecanismos de la herencia mendeliana).
Morgan finalmente muere un 4 de diciembre de 1945 en Pasadena, California.
En la biografía y experimentos de Walter Sutton y Thomas Hunt Morgan se leyó sobre este proceso de división celular llamado meiosis. La meiosis es un proceso realizado en las células sexuales donde una célula diploide (que tiene 2 veces el numero de cromosomas) pasa por 2 divisiones sucesivas que genera 4 células haploides (contiene un solo juego de cromosomas), este proceso se da en 2 divisiones nucleares y citoplasmáticas llamadas meiosis I y meiosis II, compuestas por profases, metafase, anafases y telofases. En la meiosis I profase I ocurre la primera división meiótica, los cromosomas se forman de la cromatina y estos cromosomas contienen ADN duplicado de la interface (momento de reposo de la célula) precedente, los cromosomas idénticos forman pares con el otro de modo que los cromosomas altos encuentran su pareja igual que los cromosomas bajos, la diferencia de la profase en mitosis con la de meiosis I es que partes de un cromosoma apareado puede realmente ser intercambiado con parte de su par opuesto, este proceso se llama cruzado, esto solo ocurre durante la primera profase de meiosis. Pasamos ahora a la metafase I que es donde los centromeros de los cromosomas homólogos se alinean sobre el ecuador de la célula, luego sigue la anafase I que es donde los cromosomas homólogos se separan centromeros intactos, uno hacia cada centromero; y la telofase I, en esta fase de meiosis cada célula nueva contiene solo uno de cada cromosoma homologo, y cada uno de estos cromosomas contiene 2 cromatides hermanas. En la profase II no hay etapa interface como sucede en la mitosis, esto quiere decir que el ADN en los cromosomas de estas células no ha sido duplicado; a partir de la profase II la meiosis seguirá los mismos paso que la mitosis. En la metafase II los cromosomas de cada célula se alinean sobre el ecuador de la célula y ahora los centromeros se dividen, ya en anafase II los centromeros se separan de una vez y las cromatides hermanas se vuelven cromosomas hijas en tanto se mueven hacia los polos opuestos de la celular y finalmente en la ultima fase de meiosis que es la telofase II se forman nuevas membranas nucleares de las células hijas sexuales que se generaron de la división de una célula sexual.
Sutton y Morgan con sus experimentos con saltamontes y mosca de fruta certificaron y refinaron los trabajos hechos por Mendel y aclararon algunos puntos sin aclarar que no se habían visto antes y si se vieron en estas investigaciones sobre la transmisión de genes de animales mediante la división de cromosomas iguales por parte de los progenitores a los hijos, y las divisiones de tales cromosomas en las células sexuales ocurren por la meiosis.
Es decir que los grandes avances que ha tenido el tema de la genética ha sido principalmente por los experimentos de Sutton y Morgan los cuales aportaron una gran cantidad de información y bases para continuar con su investigación.
· Libro de 2do año de Educación Media Diversificada y Profesional, teoría y practica Biología, Edición CO-BO, Autor Amelia Tineo.
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