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Según la ley de dominancia en genética , un individuo que expresa un fenotipo dominante puede contener dos copias del alelo dominante ( homocigoto dominante) o una copia de cada alelo ( dominante y recesivo ) ( heterocigoto dominante). [ 1 ] Mediante un cruzamiento de prueba, se puede determinar si el individuo es heterocigoto u homocigoto dominante. [ 1 ]
En un cruzamiento de prueba, el individuo en cuestión se cruza con otro individuo homocigoto para el rasgo recesivo y se examina la descendencia del cruzamiento de prueba. [ 2 ] Dado que el individuo homocigoto recesivo solo puede transmitir alelos recesivos, el alelo que transmite el individuo en cuestión determina el fenotipo de la descendencia. [ 3 ] Por lo tanto, esta prueba produce 2 situaciones posibles:
- Si alguno de los descendientes producidos expresa el rasgo recesivo, el individuo en cuestión es heterocigoto para el alelo dominante. [ 1 ]
- Si toda la descendencia producida expresa el rasgo dominante, el individuo en cuestión es homocigoto para el alelo dominante. [ 1 ]
Historia
Los primeros usos de los cruces de prueba se dieron en los experimentos de hibridación de plantas de Gregor Mendel . Mientras estudiaba la herencia de los rasgos dominantes y recesivos en las plantas de guisante, explicó que la “significación” (ahora denominada cigocidad ) de un individuo para un rasgo dominante está determinada por los patrones de expresión de la siguiente generación. [ 4 ]
El redescubrimiento del trabajo de Mendel a principios del siglo XX dio lugar a una explosión de experimentos que empleaban los principios de los cruces de prueba. Entre 1908 y 1911, Thomas Hunt Morgan realizó cruces de prueba mientras determinaba el patrón de herencia de una mutación del color blanco de los ojos en la Drosophila . [ 5 ] Estos experimentos de cruces de prueba se convirtieron en hitos en el descubrimiento de los rasgos ligados al sexo .
Tipos de cruce de prueba
Un cruzamiento de prueba consiste en cruzar un organismo con un genotipo o fenotipo dominante con otro organismo que presenta un genotipo o fenotipo recesivo. Para comprender mejor el concepto de cruzamiento de prueba, exploremos los distintos tipos de cruzamientos que involucran uno o más genes de interés.
Cruces monohíbridos (cruces de prueba de un solo gen)
El cruzamiento monohíbrido es un proceso de fertilización que involucra dos progenitores de raza pura que se diferencian en una sola característica, dando como resultado descendientes monohíbridos. Se utiliza para evaluar un solo tipo de gen o fenotipo. [ 6 ]
El método monohíbrido, también llamado "cruzamiento de prueba de un solo gen", se utiliza para observar cómo la descendencia homocigótica expresa los genotipos heterocigóticos heredados de sus padres.
La implantación del cruzamiento monohíbrido implica la designación de los alelos mediante caracteres: el alelo recesivo se indica con una letra minúscula y el alelo dominante con una letra mayúscula. Se registran el fenotipo y el genotipo de ambos progenitores, incluyendo el genotipo de los gametos de la generación parental. Las predicciones de las combinaciones de gametos se representan en un cuadro de Punnett .
Para realizar un cruzamiento monohíbrido, Mendel inició el experimento con dos plantas de guisantes que presentaban características contrastantes: una alta y la otra enana. Mediante la polinización cruzada, las plantas descendientes resultantes manifestaron la característica de altura elevada. Estos híbridos de primera generación se denominaron F1 , y su descendencia se conoció como progenie filial o F1.
Mendel observó que las características ausentes en la generación F1 reaparecían en la generación F2. Se refirió a la característica suprimida como recesiva y a la característica expresada como dominante. [ 7 ]
Cruces dihíbridos (cruce de prueba de dos genes)
Mendel decidió además explorar el resultado del cruce de dos plantas híbridas para un solo rasgo. Esta investigación tenía como objetivo determinar los patrones de herencia de dos características simultáneamente y verificar la hipótesis de que la herencia de un rasgo sería independiente del otro. Este experimento, denominado cruce dihíbrido o "cruce de prueba de dos genes", se basaba en el principio de segregación . Al realizar un cruce de prueba dihíbrido, se seleccionan dos características fenotípicas dominantes y se cruzan con progenitores que presentan rasgos doblemente recesivos. Posteriormente, se analizan las características fenotípicas de la generación F1. En dicho cruce de prueba, si el individuo analizado es heterocigoto, se observa típicamente una proporción fenotípica de 1:1:1:1. [ 8 ]
Para poner a prueba la idea de Mendel, realizó cruces complejos con plantas de raza pura que presentaban dos características: color de la semilla (amarilla y verde) y forma de la semilla (redonda y rugosa). Cruzó plantas con semillas rugosas y amarillas con plantas con semillas redondas y verdes. Gracias a ensayos previos con monohíbridos, Mendel anticipó que las semillas redondas y amarillas serían dominantes en el cruce de raza pura, y eso fue lo que observó. [ 9 ]
Aplicaciones en organismos modelo
Los cruces de prueba tienen diversas aplicaciones. Los organismos modelo , como Caenorhabditis elegans y Drosophila melanogaster , se utilizan comúnmente para estos cruces. A continuación se describen los procedimientos básicos para realizarlos en estos organismos:
C. elegans
Para realizar un cruzamiento de prueba con C. elegans , coloque gusanos con un genotipo recesivo conocido junto con gusanos de genotipo desconocido en una placa de agar . Deje que los gusanos machos y hermafroditas se apareen y produzcan descendencia. Mediante un microscopio, la proporción de fenotipos recesivos frente a dominantes permitirá determinar el genotipo del progenitor dominante. [ 10 ]
D. melanogaster
Para realizar un cruzamiento de prueba con D. melanogaster , seleccione un rasgo con un fenotipo dominante y recesivo conocido. El color de ojos rojo es dominante y el blanco es recesivo. Obtenga hembras vírgenes con ojos blancos y machos jóvenes con ojos rojos, y colóquelos en un solo tubo. Una vez que comiencen a aparecer las larvas, retire las líneas parentales y observe el fenotipo de las crías adultas. [ 11 ]
Limitaciones
Existen muchas limitaciones para los cruces de prueba. Puede ser un proceso que consume mucho tiempo, ya que algunos organismos requieren un largo tiempo de crecimiento en cada generación para mostrar el fenotipo necesario. [ 12 ] También se requiere un gran número de descendientes para obtener datos fiables debido a la estadística. [ 13 ] Los cruces de prueba solo son útiles si la dominancia es completa. La dominancia incompleta se da cuando el alelo dominante y el alelo recesivo se combinan para formar una mezcla de los dos fenotipos en la descendencia. Los cruces de prueba tampoco son aplicables con genes codominantes, donde ambos fenotipos de un rasgo heterocigoto se expresarán. Otra limitación son las mutaciones epistáticas, donde la expresión de un gen será superada por la expresión de otro gen. [ 14 ] Un rasgo también puede estar determinado por múltiples genes, lo que se conoce como herencia poligénica . Los genes también tienen diferentes niveles de penetrancia , que determina cuánto se expresarán. Además, el ambiente afecta la expresión de numerosos genes, por lo que el cruce de prueba no es aplicable en muchos casos.
A medida que surgen técnicas más avanzadas para determinar el genotipo, el cruzamiento de prueba se vuelve menos frecuente en genética. Las pruebas genéticas y el mapeo del genoma son avances modernos que permiten obtener información más eficiente y detallada sobre el genotipo de una persona. [ 15 ] Sin embargo, los cruzamientos de prueba todavía se utilizan hoy en día y han sentado una excelente base para el desarrollo de técnicas más sofisticadas.
Referencias
- 1 2 3 4 Gai, J.; He, J. (2013), "Test Cross" , Brenner's Encyclopedia of Genetics , Elsevier, pp. 49–50 , doi : 10.1016/b978-0-12-374984-0.01529-1 , ISBN 978-0-08-096156-9, consultado el 25/10/2020
- ↑ Griffiths JF, Gelbart WM, Lewontin RC, Wessler SR, Suzuki DT, Miller JH (2005). Introducción al análisis genético . Nueva York: WH Freeman and Co. págs. 34–40 , 473–476 , 626–629 . ISBN 0-7167-4939-4.
- ↑ Freeman, S; Harrington, M; Sharp, J (2014). "Uso de un cruzamiento de prueba para confirmar predicciones". Biological Science (Edición personalizada para la Universidad de Columbia Británica) . Toronto, Ontario: Pearson Canada. pág. 260.
- ↑ Mendel, Gregor; Bateson, William (1925). Experimentos en hibridación de plantas . Cambridge, Mass.: Harvard University Press. pp. 323–325 .
- ↑ "Thomas Hunt Morgan y el descubrimiento de la herencia ligada al sexo | Aprende ciencia en Scitable" . www.nature.com . Consultado el 25 de octubre de 2020 .
- ↑ "12.2C: El método del cuadro de Punnett para un cruce monohíbrido" . Biology LibreTexts . 12 de julio de 2018. Consultado el 15 de febrero de 2024 .
- ↑ "Los experimentos de Mendel" . BCcampus Open Publishing . Consultado el 25 de febrero de 2025 .
- ↑ "Cruces de prueba | Aprende ciencia en Scitable" . www.nature.com . Consultado el 15 de febrero de 2024 .
- ↑ "Gregor Mendel y los principios de la herencia | Aprende ciencia en Scitable" . www.nature.com . Consultado el 15 de febrero de 2024 .
- ↑ Fay, David S. (2018). " Métodos genéticos clásicos" . WormBook: The Online Review of C. Elegans Biology . WormBook: 1–58 . doi : 10.1895/wormbook.1.165.1 . PMC 4127492. PMID 24395816 .
- ↑ Lawrence, Peter A. (1995). La creación de una mosca : la genética del diseño animal . Oxford [Inglaterra]: Blackwell Science. ISBN 0-632-03048-8OCLC 24211238
- ↑ Orias, Eduardo (2012). «Capítulo 10 - Genética de Tetrahymena thermophila: conceptos y aplicaciones». Methods in Cell Biology . Vol. 109. Elsevier. pp. 301–325 . doi : 10.1016/B978-0-12-385967-9.00010-4 . ISBN 978-0-12-385967-9. PMID 22444149 .
- ↑ Lobo, I. "Genética y análisis estadístico | Aprende ciencia en Scitable" . www.nature.com . Consultado el 25 de octubre de 2020 .
- ↑ "Epistasis" . www.genome.gov . Consultado el 15 de febrero de 2024 .
- ↑ Özgüç, Meral (2011). "Pruebas genéticas: valor predictivo del genotipado para el diagnóstico y manejo de enfermedades" . EPMA Journal . 2 (2): 173– 179. doi : 10.1007/s13167-011-0077-y . ISSN 1878-5077 . PMC 3405385. PMID 23199147 .
- Genética clásica
