Mecanismos y significado biológico de la recombinación
La recombinación natural está intrínsecamente ligada al proceso de reproducción sexual. Los principales factores en la generación de diversidad genética son el crossing-over (intercambio de segmentos cromosómicos) y la combinación libre y aleatoria de gametos durante la fecundación.
Como resultado de estos procesos, se produce una reorganización del material genético ya existente. Las nuevas combinaciones del mismo conjunto inicial de alelos conducen a efectos genotípicos y fenotípicos totalmente distintos en la descendencia. Precisamente esta variabilidad combinativa suministra un flujo continuo de material elemental para los cambios evolutivos.
Transformación genética y creación de organismos transgénicos
Además de la recombinación natural, existe un proceso de modificación genética dirigida: la transformación. Esta implica la transferencia de un gen específico (modificación génica) desde un organismo donante hacia un organismo receptor. El resultado de dicha intervención es la aparición de organismos transgénicos.
En la biología experimental y en la ganadería, este método se emplea para conferir rasgos útiles a los organismos.
Etapas de la transformación experimental en animales:
- Extracción del gen deseado a partir del ADN del donante.
- Introducción del ADN exógeno en el óvulo fecundado (cigoto) del animal receptor.
- Implantación del cigoto modificado en el útero de una madre nodriza (sustituta).
Un ejemplo clásico de transformación exitosa es el experimento en el que el gen de la hormona del crecimiento de rata se integró en cigotos de ratón. Como resultado, en un tercio de la descendencia obtenida este gen se expresó a nivel fenotípico: los ratones aumentaron significativamente de tamaño.
Transducción: intercambio génico en bacterias
En los procariotas, el intercambio de información genética ocurre con frecuencia mediante la transducción, es decir, la transferencia de material genético de una célula bacteriana a otra con la ayuda de virus bacterianos (bacteriófagos).
En condiciones naturales, los fagos son capaces de capturar fragmentos de ADN bacteriano y transferirlos a nuevas células durante la infección. De este modo, los microorganismos pueden adquirir nuevos rasgos de importancia crítica para su supervivencia:
- Capacidad de sintetizar sustancias específicas.
- Resistencia a los antibióticos.
- Adquisición de movilidad.
Un claro ejemplo clínico del papel de la transducción es el cambio en las propiedades patógenas de las bacterias. Así, la cepa Clostridium botulinum (conocida como el agente causal del botulismo) al ser infectada por un bacteriófago específico puede transformarse en otra cepa de Clostridium que provoca el desarrollo de gangrena gaseosa.
El papel de las secuencias no codificantes en la evolución
Durante mucho tiempo se creyó que la evolución de las especies se basaba predominantemente en mutaciones dentro de los genes codificantes de proteínas. Sin embargo, un análisis genómico comparativo llevado a cabo en 2007 obligó a replantear este concepto. Los investigadores compararon el genoma de la zarigüeya de cola corta con los genomas de mamíferos placentarios (humano, ratón, rata y perro).
Conclusiones clave del estudio:
- El principal motor de la evolución de los mamíferos no fueron las modificaciones de los genes codificantes de proteínas, sino la aparición de nuevas secuencias reguladoras no codificantes.
- El análisis de las regiones conservadas demostró que al menos el 16% de los nuevos elementos reguladores surgidos en los placentarios se formaron a partir de fragmentos de elementos genéticos móviles.
Por consiguiente, la formación de innovaciones evolutivas sobre la base de elementos móviles constituye más bien una regla fundamental que una rara excepción.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué otros mecanismos de intercambio de información genética existen en los procariotas, además de la transducción?
Además de la transducción, en los procariotas existen otros dos mecanismos de transferencia de material genético: la transformación y la conjugación.
- Transformación: absorción por parte de la célula de extracto de ADN aislado del entorno; no hay contacto celular directo.
- Conjugación: transferencia directa de material genético entre células mediante contacto físico, durante la cual se forma un puente citoplasmático.
¿Qué enzimas aseguran el proceso de entrecruzamiento (crossing-over) molecular?
El proceso de crossing-over molecular es asegurado por la recombinasa, un complejo enzimático.
- La recombinasa lleva a cabo el corte y empalme de las hebras de ADN durante el proceso de recombinación.
Este complejo se sitúa transversalmente sobre el complejo sinaptonémico, avanza a lo largo de los bucles de ADN y cumple una función de reparación meticulosa: rotura y unión de las cadenas de ADN. El mecanismo incluye la formación de roturas de doble cadena en ambos bucles de ADN y su posterior unión cruzada, en la cual el extremo de un bucle se conecta con el extremo correspondiente del otro.
Para no confundir los mecanismos de transferencia, utiliza reglas mnemotécnicas: TransFORMACIÓN = cambio de FORMA (transferencia al cigoto para modificar el fenotipo), TransDUCCIÓN = proDUCTO viral (transferencia por bacteriófagos).
Preguntas de clases y exámenes
¿Como resultado de qué tipo de variabilidad se forma el material evolutivo elemental durante la recombinación?
Se forma como resultado de la variabilidad combinativa, cuyos mecanismos son el entrecruzamiento (crossing-over) y la combinación libre de gametos.
¿En qué células se introduce el ADN exógeno al crear animales transgénicos?
El vector con el gen deseado se introduce directamente en el óvulo fecundado: el cigoto.
¿Qué es la transducción?
Es el proceso de transferencia de material genético entre células bacterianas que se lleva a cabo con la participación de bacteriófagos.
¿A expensas de qué se produjo principalmente la evolución de los mamíferos placentarios?
Según los estudios, el papel clave lo desempeñó la aparición de nuevas secuencias reguladoras no codificantes surgidas a partir de elementos genéticos móviles.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de la variabilidad combinativa y del crossing-over
- Ciclo vital de los bacteriófagos y etapas de la transducción
- Propiedades y tipos de elementos genéticos móviles
- Métodos de ingeniería genética en la agricultura
- Patogenia de las infecciones causadas por bacterias del género Clostridium
Estudia el tema completo en el curso de «Biología»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre el tema «Recombinación génica» y otras 3793 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 130 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Factores evolutivos elementales»
Videotutoriales gratuitos: biologíaLecciones cortas con resúmenes, sin registro.
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.