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Ramas de la biología

Genética: qué estudia, historia y avances modernos

Genética

La genética es el estudio de la herencia en general y de los genes en particular. La genética constituye uno de los pilares centrales de la biología y se solapa con muchas otras áreas, como la agricultura, la medicina y la biotecnología.

Desde los albores de la civilización, la humanidad ha reconocido la influencia de la herencia y aplicado sus principios a la mejora de los cultivos y animales domésticos.

Una tableta babilónica de más de 6.000 años de antigüedad, por ejemplo, muestra pedigrí de caballos e indica posibles características heredadas. Otras tallas antiguas muestran polinización cruzada de palmeras datileras .

La mayoría de los mecanismos de la herencia, sin embargo, siguieron siendo un misterio hasta el siglo XIX, cuando comenzó la genética como una ciencia sistemática. En la actualidad también se habla de genética molecular. 

¿Cómo surge la genética?

La genética surgió de la identificación de los genes, las unidades fundamentales responsables de la herencia. La genética puede definirse como el estudio de genes en todos los niveles, incluidas las formas en que actúan en las células y las formas en que se transmiten de padres a hijos.

Genética
Genética

La genética moderna se centra en la sustancia química de la que están compuestos los genes, llamado ácido desoxirribonucleico o ADN , y las formas en que afecta las reacciones químicas que constituyen los procesos vivos dentro de la célula. La acción del gen depende de la interacción con el entorno.

Las plantas , por ejemplo, tienen genes que contienen la información necesaria para sintetizar el pigmento fotosintético. La clorofila que les da su color verde. La clorofila se sintetiza en un ambiente que contiene luz porque el gen de la clorofila se expresa solo cuando interactúa con la luz. Si una planta se coloca en un ambiente oscuro, la síntesis de clorofila se detiene porque el gen ya no se expresa.

La genética como disciplina científica derivada del trabajo de Gregor Mendel a mediados del siglo XIX. Mendel sospechaba que los rasgos se heredaban como unidades discretas y, aunque no sabía nada de la naturaleza física o química de los genes en ese momento, sus unidades se convirtieron en la base para el desarrollo de la comprensión actual de la herencia.

Toda la investigación actual en genética se remonta al descubrimiento de Mendel de las leyes que rigen la herencia de rasgos. La palabra genética fue introducida en 1905 por un biólogo inglés William Bateson , quien fue uno de los descubridores del trabajo de Mendel y quien se convirtió en un defensor de los principios de herencia de Mendel.

Preformación y selección natural

En los dos milenios entre las vidas de Aristóteles y Mendel, se registraron pocas ideas nuevas sobre la naturaleza de la herenci . En los siglos XVII y XVIII se introdujo la idea de la preformación.

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Los científicos que utilizaron los microscopios recientemente desarrollados imaginaron que podían ver réplicas en miniatura de seres humanos dentro de cabezas de esperma.

El biólogo francés Jean-Baptiste Lamarck invocó la idea de “la herencia de los caracteres adquiridos”, no como una explicación de la herencia sino como un modelo para la evolución. Vivió en un momento en que la fijeza de las especies se daba por sentada, pero sostenía que esta fijeza solo se encontraba en un entorno constante.

Enunció la Ley de uso y desuso, que establece que cuando ciertos órganos se desarrollan especialmente como resultado de alguna necesidad ambiental, ese estado de desarrollo es hereditario y puede transmitirse a la progenie.

Creía que de esta manera, a lo largo de muchas generaciones, las jirafas podrían surgir de animales parecidos a ciervos que tenían que estirar el cuello para alcanzar las hojas altas en los árboles.

El naturalista británico Alfred Russel Wallace originalmente postuló la teoría de la evolución por selección natural . Sin embargo, las observaciones de Charles Darwin durante su circunnavegación del globo a bordo del HMS Beagle (1831–36) proporcionaron evidencia de la selección natural y su sugerencia de que los humanos y los animales compartían una ascendencia común.

Muchos científicos en ese momento creían en un mecanismo hereditario que era una versión de la antigua idea griega de pangénesis, y las ideas de Darwin no parecían encajar con la teoría de la herencia que surgió de los experimentos de Mendel.

Genética
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El descubrimiento de los genes

Parecía que los genes eran partes de los cromosomas. En 1910 esta idea se fortaleció a través de la demostración de la herencia paralela de ciertos genes de Drosophila (un tipo de mosca de la fruta) en cromosomas determinantes del sexo por zoólogo y genetista estadounidense Thomas Hunt Morgan.

Morgan y uno de sus alumnos, Alfred Henry Sturtevant, mostró no solo que ciertos genes parecían estar vinculados en el mismo cromosoma, sino que la distancia entre los genes en el mismo cromosoma podía calcularse midiendo la frecuencia con la que surgían las nuevas combinaciones cromosómicas.

En 1916 otro alumno de Morgan, Calvin Bridges, usó moscas de la fruta con un cromosoma adicional para demostrar, más allá de toda duda razonable, que la única forma de explicar la herencia anormal de ciertos genes era si formaban parte del cromosoma adicional.

El genetista Hermann Joseph Müller mostró que los nuevos alelos podrían producirse a altas frecuencias tratando las células con rayos X , la primera demostración de un agente mutagénico ambiental (las mutaciones también pueden surgir espontáneamente).

En 1931, la botánica estadounidense Harriet Creighton y una científica Barbara McClintock demostró que las nuevas combinaciones alélicas de genes vinculados se correlacionaban con las partes cromosómicas intercambiadas físicamente.

Genética
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Código genético

Se alcanzó un hito importante en 1953 cuando el genetista y biofísico estadounidense James D. Watson y los biofísicos británicos Francis Crick y Maurice Wilkins ideó un modelo de doble hélice para la estructura del ADN.

Este modelo mostró que el ADN era capaz de auto-replicación al separar sus hebras complementarias y usarlas como plantillas para la síntesis de nuevas moléculas de ADN.

Se propuso que cada una de las cadenas de ADN entrelazadas era una cadena de grupos químicos llamados nucleótidos , de los cuales se sabía que había cuatro tipos.

Debido a que las proteínas son cadenas de aminoácidos, se propuso que una secuencia de nucleótidos específica del ADN podría contener un código para una secuencia de aminoácidos y, por lo tanto, una estructura de proteína.

En 1955, el biólogo molecular estadounidense Seymour Benzer , amplió estudios anteriores en Drosophila., mostró que los sitios mutantes dentro de un gen podrían ser mapeados en relación unos con otros. Su mapa lineal indica que el gen en sí es una estructura lineal.

En 1958, el método de separación de cadenas para la replicación del ADN fue demostrado experimentalmente por primera vez por el biólogo molecular Matthew Meselson y el genetista Franklin W. Stahl.

En 1961 Crick y Sydney Brenner demostraron que el código genético debe leerse en tripletes de nucleótidos, llamados codones.

Estudios posteriores en muchos organismos mostraron que la estructura de doble hélice del ADN, el modo de su replicación y el código genético son los mismos en prácticamente todos los organismos, incluidas las plantas, los animales, los hongos, las bacterias y virus