Los genes antes de los genes: Mendel y su primera ley
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Autor: Alejandro Pujalte
Responsable disciplinar: Silvia Blaustein
Área disciplinar: Biología
Temática: Primera ley de Mendel
Nivel: Secundario, ciclo básico
Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar
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Propósitos generales
Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a las actividades
Si hay una disciplina científica que ha tenido cosas para decir en los últimos tiempos, esa es la genética. Palabras con un contenido científico muy definido y preciso casi han empezado a formar parte de la vida cotidiana: ADN, transgénicos, genoma y gen, por ejemplo, son términos cada vez más frecuentes en los medios de comunicación. Todo el mundo habla de esto, quizás sin tener muy claro de qué se habla. Los conocimientos actuales en genética son el resultado de una construcción histórica. No representan un cuerpo teórico verdadero, pues se basan en la formulación de entidades abstractas e hipotéticas.
Esta historia comienza en un monasterio en 1856, con un monje empeñado en tratar de explicar los mecanismos de la herencia.
Objetivos de las actividades
Que los alumnos:
resuelvan situaciones problemáticas relacionadas con la herencia a partir de los recursos de la web;
comprendan los fundamentos de los mecanismos de la herencia y la identificación de los factores mendelianos con los genes y sus variantes alélicas;
relacionen la nomenclatura usual para genes y alelos con la ubicación espacial de estas entidades en los cromosomas.
Actividad 1:
La práctica de la agricultura y de la jardinería existe desde tiempos inmemoriales. Así es que también desde hace mucho tiempo se sabe, por la experiencia, que si hay una planta que da flores rojas y a su vez se origina de otras plantas de flores rojas, sucesivamente su descendencia será de flores rojas. Se puede decir que constituye lo que se llama una línea pura para ese color de flor. Piensen ahora que esa clase de planta tiene una variante que produce flores blancas. Con el mismo razonamiento, se puede decir que otra línea pura para esa planta sería la que posee flores de color blanco. Por lo tanto, la descendencia de esas plantas cuyas flores son de color blanco sería también de color blanco en la totalidad de los casos. Muchas plantas tienen los dos sexos en la misma flor, es decir que son hermafroditas. Entonces, en tanto que una línea pura se autofecunde (es decir, que se unan las células sexuales masculinas de la flor con las femeninas) tendrá descendencia con la misma característica (en este caso, el color de flor). En la jardinería, la agricultura y la ganadería, una práctica frecuente era (y sigue siendo) tratar de obtener nuevos individuos con características productivas mejoradas. Cruzar líneas puras entre sí sucesivamente era la técnica usualmente utilizada, que se conocía con el nombre de hibridación y a los productos de la misma se los llamaba híbridos. Es así que un monje austriaco, Gregor Mendel, se dedicó durante unos cuantos años a estudiar qué era lo que pasaba cuando se cruzaban líneas puras para un carácter determinado. Eligió una planta, la arveja, que conocía muy bien porque tenía a su cuidado el huerto del monasterio. Notó que, al cruzar las líneas puras, en la descendencia parecía desaparecer una de las variantes para ese carácter: en el ejemplo anterior, al cruzar rojas con blancas, sólo aparecían plantas con flores rojas. Pero, al autofecundarse esas plantas con flores rojas, en sus descendientes volvían a aparecer las plantas con flores blancas, aunque en una proporción pequeña. ¿Qué pasaba entonces con una de las variantes posibles para esa característica? ¿Desaparecía en una generación y a la siguiente volvía a aparecer?
1. Lean el artículo 1865. Los experimentos de Mendel.
En el procesador de textos de sus equipos portátiles y sobre la base al artículo respondan las siguientes preguntas:
- a)¿Qué razones llevaron a Mendel a elegir las arvejas como modelo para sus experimentos?
- b)En su trabajo, Mendel hizo muchísimos cruzamientos y analizó con cuidado los resultados. ¿Qué conocimientos previos lo ayudaron a procesar dicha información?
Actividad 2:
Como se puede concluir a partir de lo que trabajaron en la actividad anterior, Mendel les otorgaba un gran valor a la observación y a la experimentación. No obstante, no estaba ajeno a los conocimientos científicos y a las nuevas ideas que circulaban en su época.
1. En el texto El monje y sus arvejas, en el jardín del monasterio se explica cuáles son esos saberes de la época a los que se hizo referencia. ¿Por qué les parece que puede ser importante que Mendel hubiese estado al tanto de esas ideas para el desarrollo de sus investigaciones? Discutan esta respuesta con sus compañeros/as y elaborar una justificación de sus afirmaciones.
Aún cuando Mendel hubiera hecho miles y miles de experimentos y observaciones, ellos no le habrían servido de nada sin una hipótesis que le permitiera ponerse a pensar acerca de qué pasaba con esa variante de carácter que parecía desaparecer en la primera generación pero que reaparecía en la segunda.
2. Mendel postuló la existencia de “algo” que se transmitía de padres a hijos. ¿Qué nombre le dio a ese “algo”? ¿Qué características le otorgó?
a) ¿Les parece que ese “algo” que Mendel propuso surgió de haberlo visto en sus experimentos? ¿Por qué?
Actividad 3:
Mendel consideró siete caracteres hereditarios a tener en cuenta en sus famosas arvejas, cada uno de ellos fácilmente apreciable en las plantas y con dos rasgos alternativos para cada uno.
1. Realicen un cuadro donde figuren los siete caracteres que Mendel consideró, cada uno con sus dos posibles alternativas. Obtengan la información necesaria en el siguiente link: Caracteres del guisante analizados por Mendel.
A partir de sus cruzamientos, Mendel pudo observar –al principio, para cada rasgo por separado– que una de las alternativas posibles se manifestaba en la descendencia, es decir, que era dominante sobre la otra, que quedaba oculta. A esa alternativa que quedaba oculta la denominó recesiva. Por ejemplo, al analizar el cruzamiento de una línea pura de flores púrpura con otra línea pura de flores blancas, los descendientes eran todos de flores púrpura: la alternativa “flor púrpura”, entonces, era dominante con respecto a la alternativa “flor blanca”, que era recesiva.
Como vieron en la actividad 2, Mendel postuló una hipótesis que sostenía lo siguiente: “Las características hereditarias estarían formadas por factores dobles, de a pares, que se encontrarían en todas las células y que se separarían al formarse las células sexuales”. Si bien en ese entonces Mendel no lo sabía, a la luz de los conocimientos actuales se sabe que estos factores dobles están físicamente ubicados en los cromosomas y se separan durante la meiosis cuando se generan las células sexuales. Es decir que cada célula sexual llevará una alternativa para cada carácter. Cuando se junten para constituir el nuevo ser, se manifestará visible aquella alternativa que sea dominante.
2. Les proponemos “traducir” al lenguaje de la ciencia actual los términos que usó Mendel (utilicen para ello las definiciones que encontrarán en este link).
- a) Factores hereditarios o “elemente”.
- b) Apariencia de un individuo para el carácter analizado.
- c) Conjunto de los factores hereditarios en un individuo.
- d) Cada alternativa posible para un factor hereditario.
- e) Individuo con las dos alternativas del mismo tipo para un factor hereditario de un carácter (sean ambas dominantes o ambas recesivas).
- f) Individuo con las dos alternativas diferentes para un factor hereditario de un carácter (una dominante y una recesiva).
Actividad 4:
1. Observen cómo sería lo analizado en la actividad 3 para el carácter “color de la semilla”. Se partirá de una línea pura amarilla (es decir, que tiene las dos variantes o alternativas dominantes, que se simbolizarán como AA) y una línea pura verde (que tiene las dos variantes o alternativas recesivas, a las se llamará aa).
a) Entren al siguiente link, coloquen en las casillas de los progenitores 1 y 2 los correspondientes a dichas líneas puras y hagan clic en el botón “Engendrar”. ¿Qué conclusiones pueden sacar? ¿Cómo es el genotipo de la descendencia? ¿Y el fenotipo?
b) ¿Dónde estarían ubicadas las alternativas para cada factor? ¿Cómo se las denomina actualmente? En esta animación verán la ubicación de las alternativas (alelos) para cada factor (gen) (aquí, en vez de AA/aa, serán YY/yy). Entren a la animación y hagan clic hasta que aparezca F1.
c) ¿Dónde se ubica cada alelo en el cromosoma del individuo que se formó en la F1? Cuando este individuo forme gametas, ¿de qué clase o variante serán?
Actividad 5:
Cuando Mendel cruzó dos líneas puras con alternativas diferentes para un carácter, obtuvo individuos en los que se manifestaba únicamente la variante dominante. Esto es, al cruzar individuos de una línea pura con semillas de color amarillo con otra de color verde, los descendientes fueron todos de color amarillo. La variante recesiva permanecía oculta en esta generación, llamada “Filial 1”.
Cuando estos individuos de la Filial 1 se autopolinizaban (se autofecundaban), pasaban cosas: Mendel cosechó 929 semillas (ahora se está analizando la denominada “Filial 2”) de las cuales 705 fueron amarillas y 224 verdes. Hizo la misma prueba con los otros seis caracteres y en todos los casos obtuvo una proporción similar: por cada cuatro individuos de la Filial 2, tres resultaban con la variante dominante y uno con la variante recesiva.
1. Vean cómo resulta el cruzamiento de los individuos F1. Utilicen el siguiente link colocando como genotipos de ambos progenitores a los individuos heterocigotas de la F1: Aa y luego hagan clic en el botón “Engendrar”.
- a)¿Cuáles son los genotipos que se pueden formar, según surge del cuadro?
- b)¿Cuáles de esos genotipos corresponden al fenotipo amarillo y cuáles al fenotipo verde? ¿Qué proporción hay entre amarillo/verde?
2. Como recordarán, la hipótesis de Mendel postulaba que “las características hereditarias estarían formadas por factores dobles, de a pares, que se encontrarían en todas las células y que se separarían al formarse las células sexuales”. ¿Podrían decir que los experimentos de Mendel confirman la hipótesis? ¿Por qué? (Recuerden que Mendel sólo pudo observar fenotipos, no genotipos.)
Actividad 6:
1. Sigan viendo la animación que utilizaron, para obtener la F2 con la autofecundación de la F1 (ver animación).
¿Cuántas gametas diferentes podrá tener cada uno de los padres?
Actividad de cierre: ¿Qué sucederá?
1. Les proponemos un ejercicio de anticipación, que Mendel también realizó en sus experimentos, para ver si queda claro el mecanismo en que se basa esta ley. Imaginen que tiene un individuo de la F1 (semilla amarilla) pero que lo cruzan con otro de la línea pura recesiva (¿se acuerdan qué variantes de factores o alelos llevaría cada uno?).
- a)¿Qué proporción de amarillas y verdes habría?
- Primero, piensen la pregunta y resuélvanla con lápiz y papel. Luego, utilicen la animación de la actividad 1 para ver si la predicción realizada fue correcta.
Bibliografía recomendada
Alberto Onna. “De Mendel al ADN”. En: E. Flichman, H. Miguel, J. Paruelo y G. Pissinis. Las raíces y los frutos. Temas de filosofía de la ciencia. Buenos Aires, CCC Educando (pp. 149-150), 1999.
Webgrafía recomendada
Biología Curtis, 7.ª edición, 1865, “Los experimentos de Mendel”.
Los experimentos de Mendel. Caracteres del guisante analizados por Mendel.
Tablero de Punnet para el cruzamiento monohíbrido de Mendel.