La variabilidad genética se refiere a la variación en el material genético de una población o especie, e incluye los genomas. Para que la selección natural pueda actuar sobre un carácter, debe haber algo que seleccionar, es decir, varios alelos para el gen que codifica ese carácter. Además, cuanta más variación haya, más evolución hay. Ronald Fisher demostró matemáticamente que cuantos más alelos existan para un gen, más probabilidad hay de que uno de ellos se imponga al resto. Esto implica que cuanta más variabilidad genética exista en una población, mayor será el ritmo de la evolución. Esto se conoce como "Teorema fundamental de la selección natural de que establece y varía en cambios y transformaciones".
Un aspecto fundamental de la biodiversidad es la variación genética de las poblaciones y las especies. Esta variación puede ser clasificada en cuatro tipos en función de sus consecuencias en la adecuación: variación de alelos letales, deletéreos o neutros, y la asociada con alelos que aumentan la adecuación de sus portadores. Asimismo se pueden dividir los tipos de variación genética en aquellos que estudian rasgos cualitativos y los que son cuantitativos
Razones por las cuales se da variación en la descendencia son:
Mezcla al azar de genes de los progenitores: En los seres diploides los cromosomas homólogos (contienen genes para los mismos caracteres) se heredan uno de un progenitor y otro del otro, produciendo combinaciones aleatorias de caracteres.
Combinaciones de cromosomas: Los gametos también son diferentes entre sí, ya que cada uno recibe un ejemplar al azar de cada tipo de cromosoma.
Recombinación de genes: Se produce durante la profase I de la meiosis, y en ella se da un entrecruzamiento entre una de las dos cromátidas de los cromosomas homólogos, por lo que las cromátidas resultantes son diferentes entre sí y de las originales.
Fuentes de variación genética
Las células generadas por meiosis son genéticamente distintas entre sí y respecto de la célula progenitora, esta diferencia se debe a dos procesos privativos de la meiosis: el entrecruzamiento y la separación aleatoria de cromosomas homólogos.
Entrecruzamiento
Se produce en la profase I, y hace referencia al intercambio de material genético entre cromáticas no hermanas. Una vez producido el entrecruzamiento las cromátidas hermanas ya no son idénticas. Este hecho es la base de la recombinación intracromosómica, que crea nuevas combinaciones de alelos en una cromátida.
Para comprender como causa variación genética el entrecruzamiento, se considera dos pares de alelos. Cuando se replica el ADN en la fase S, se duplica cada cromosoma y, por lo tanto, las cromátidas hermanas resultantes son idénticas.
En el proceso de entrecruzamiento hay ruptura de las cadenas de ADN, que se separan de manera tal que se intercambian segmentos de cromátidas no hermanas y una vez que termina las dos cromátidas hermanas ya no son idénticas.
Finalmente, los dos cromosomas homólogos se separan y cada uno se dirige a una célula diferente. En la meiosis II, se separan las cromátidas de cada cromosoma, y por lo tanto, cada una de las cuatro células resultantes de la meiosis contiene una combinación diferente de alelos.
Separación de cromosomas homólogos
Existen 4 formas en las que la célula diploide con tres pares de cromosomas puede dividirse, lo que produce un total de 8 combinaciones diferentes de cromosomas en los gametos. Por lo general el número de combinaciones posibles es, donde n equivale al número de pares homólogos. Por lo tanto en los seres humanos, que tienen 23 pares de cromosomas hay diferentes combinaciones de cromosomas posibles a partir de la separación aleatoria de los cromosomas homólogos.
Separación de cromatidas hermanas y los cromosomas homólogos
En los últimos años se han identificado algunas de las moléculas requeridas para la unión y separación de cromatidas y los cromosomas homólogos. La cohesina, una proteína que mantiene unidas las cromátidas, es clave para el comportamiento de los cromosomas en la mitosis y meiosis. Las cromatidas hermanas se mantienen unidas por la cohesina. En la anafase de la miosis, la cohesina es degradad en toda la longitud del cromosoma por una enzima denominada separasa, lo que permite la separación de las cromatidas hermanas.
Es importante destacar que las formas de cohesina utilizadas en la mitosis y la meiosis son diferentes. Al comienzo de la meiosis, la cohesina específica de la meiosis se encuentra a lo largo de toda la longitud de los brazos del cromosoma. La cohesina también actúa sobre os brazos de los cromosomas homólogos en los quiasmas y mantiene a los dos homólogos unidos a sus extremos.
En la anafase I, se degrada la cohesina ubicada a lo largo de los brazos del cromosoma, la cohesina centrometica se mantiene intacta e impide la separación de las cromatidas hermanas durante la anafase I de la meiosis.
Al final de la anafase II, se degrada la cohesina centromerica, ya que no está protegida por la shugoshina, lo que posibilita que las cromatidas hermanas se separen durante la anafase II, al igual que no hacen en la miosis.
Meiosis en los ciclos vitales de los animales
Meiosis en animales:
La producción de gametos en un animal macho, un proceso denominado espermatogénesis, tiene lugar a los testículos. Allí las células germinales diploides se dividen por la mitosis para producir células diploides llamadas espermatogonia y cada una puede presentar ciclos repetidos de la mitosis, que dan origen amuchas espermatogonias y cada espermatocito genera un total genera un total de 4 espermatidas haploides, que maduran y se convierten en espermatozoides.
Historia de la genética en el Ecuador
En la actualidad el interés por la genética humana se ha incrementado en forma acelerada debido a los sorprendentes descubrimientos e investigaciones que está aportando y que revolucionan las concepciones que con anterioridad han dominado el quehacer científico. Las ramas de la genética humana se han diversificado a tal punto que existe una verdadera superespecializacion.
En este contexto el Ecuador se ha desarrollado con mayor lentitud frente a otros países de la región ocupando lastimosamente puestos muy retrasados. Si se revisa la historia del trabajo científico genético en el Ecuador aprecia que no ha existido una línea de investigación conformada o con tradición. Los aportes han sido escasos y más bien provienen de estudios aislados y de temas muy puntuales que los autores han informado alrededor de uno u otro problema genético observado.
De los documentos existentes se puede recuperar valiosa información sobre Biopatologia Genética en el Ecuador lo cual indica que al parecer los autores coinciden con una visión particular de la genética esto es la de una ciencia que estudia pluralidad de niveles de organización de la realidad.
1 etapas del desarrollo histórico de la genética humana
Los orígenes empíricos de la Genética son tan antiguos como el hombre mismo. Desde los primeros Homo Sapiens les preocupo la existencia y organización del entorno se empezó a sacar conclusiones sobre las similitudes entre diferentes especies y dentro de la propia descendencia. Los celtas y egipcios se ocuparon del cuidado de las especies vegetales y animales los árabes de la búsqueda de la pureza de sangre en los caballos, los griegos de la eugenesia, las monarquías e imperios antiguos guardaron celosamente sus genealogías y en América se celebraban matrimonios entre el Inca y su hermana en busca del primogénito puro.
La paleo genética es una valiosa ayuda para la revisión de la patología mal formativa precolombina.
En la historia de la humanidad el estudio de los seres vivos ha inquietado a muchos filósofos como Aristóteles, Descartes, Diderot, Spencer, Bergson o como en la actualidad por ejemplo al tratadista Bunge.
En un principio el desarrollo de las ciencias estuco siempre supeditado a falsas creencia dominadas por el animismo la falta de sistematización y de conocimientos. Hasta fines del siglo XVII las ciencias naturales con una concepción materialista se abrieron paso en medio del idealismo la metafísica y el agnosticismo. A partir de este siglo la biología y la genética como tal avanzaron por la teoría celular, teoría evolucionista y mendeliana, genética molecular y biotecnología.
Periodo antiguo o precitogenetico
Va desde el descubrimiento de la célula por Hooke en 1666 y finaliza con la publicación de la famosa obra de Wilson, La célula en el desarrollo y la herencia en 1896.
La genética como ciencia se desarrolló muy tardíamente. La modernización de la sociedad y sus exigencias industriales, agroalimentarias, farmacéuticas, económicas y militares ejercieron influencias determinadas en la potenciación de la biología.
Las tendencias vitalistas de Uesekull, Driesch y Wenzl, quienes sostenían que los organismos se adaptaban fatalmente al medio por poseer animas estuvieran fuertemente presentes hasta el siglo XVIII.
El descubrimiento del nuevo mundo cuestiono muchas creencias seudocientíficas e hizo reclasificar las especies.
El desarrollo de la morfología y la Anatomía Comparada marco diferencias esenciales entre lo normal y lo patológico. La construcción del microscopio y la observación de la célula por Hooke dieron inicio a la Teoría Celular.
En 1739 Buffon destaco las interrelaciones de los organismos antes clasificados. En 1809 el naturalismo de Lamarck con su teoría de que una especie proviene de sus antecesoras pone las bases de la revolución biológica de Darwin. En 1771 la teoría celular de la herencia queda totalmente conformada con los trabajos de Bichat quien inicio la patología celular.
A partir de aquí las teorías comienzan a polarizarse.
En el Ecuador el desarrollo científico biogenético estuvo vinculado a las ideas biológicas del padre Solano sobre las especies zoológicas de nuestro territorio. Apareció la primera obra de la Anatomía microscópica de Sotomayor. Se describieron ciertas malformaciones cardiacas y se hicieron presentes las ideas de protección de la descendencia mediante la promulgación de varias leyes de divorcio justificadas por causas biológicas que atentaran contra la salud y bienestar tanto de la madre como la de sus hijos.
Periodo de la genética y citogenética clásica
Se inicia con el redescubrimiento de las leyes de Mendel por Tschermark, De Vries y Correns continua con el surgir del Darwinismo y el evolucionismo. El mérito de Darwin al implantar la teoría evolucionista fue expulsar de la ciencia a las teorías metafísicas y vitalistas.
Los trabajos de Mendel con guisantes hicieron posibles que se determine matemáticamente las leyes básicas de la herencia hoy aplicables a la herencia monogenica. Lo estudiado por él fue corroborado por Morgan quien observo que en núcleos celulares se presentaban los cromosomas y sus alteraciones estaban relacionadas con alteraciones del fenotipo del individuo con lo cual se conforma la teoría cromosómica de la herencia.
En 1956 Tjio y Levan asignaron el numero cromosómico humano en 46. Pocos años después Lejeune describe las primeras alteraciones cromosómicas: el síndrome de Down y el síndrome de Turner.
Aunque el periodo continúa en la actualidad con aportes importantes fue transcendental el descubrimiento de las técnicas de bandeamiento cromosómico hechas por Capersson en 1970.
Este periodo tiene aportes interesantes en el Ecuador. Los científicos influenciados por el darwinismo retoman diferentes temas como la persistencia en el impedimento de matrimonios con linajes aberrantes y se da la importancia a las anomalías anatómicas.
Periodo moderno, genética molecular y biotecnología
Se inicia con las pruebas de transformación bacteriana hechas por Griffit en 1928 que son la base de la teoría molecular de la herencia. En 1953 Watson, Crick y Wikins postulan la estructura en doble cadena del material hereditario en 1963 Nieremberg describe el código genético. En 1970 Khorama hace la primera síntesis de un gen in vitro y Kan en 1979 el primer diagnóstico genético por medio del análisis del ADN. En 1979 Goeddel produce por primera vez la insulina mediante ingeniería genética.
Tanto la teoría Genética de la Herencia como la Teoría Cromosómica de la Herencia conforman la llamada genética cualitativa. Se dan los primeros pasos para relacionar un fenotipo específico con un gen específico.
En el Ecuador Beadle y Froehlich publicaron sobre el ADN en 1967 pero debieron pasar casi tres décadas hasta que existiera un creciente interés en la tecnología del ADN humano. Gutiérrez bajo el titulo Milagros de la Genética hace una interesante revisión de los aspectos actuales de la Genética Molecular.
En 1995 Paz y Miño inicia de forma pionera en el Ecuador el Laboratorio de Genética Molecular y Citogenética Humana en el Departamento de Ciencias Biológicas de la PUCE y se comienza el trabajo en técnicas de Genética Molecular Humana con la extracción de ADN de células sanguíneas tumores sólidos y leucemias para análisis de mutaciones de genes. A partir de 1999 se trabaja con las técnicas de secuenciación manual y automática de genes.
En el año 2005 se formaron varios laboratorios que operan ya con técnicas moleculares para diagnóstico de enfermedades como acondroplastias, distrofia muscular de Duchenne y Becker, corea de Huntington síndrome de X frágil entre otras.
El instituto de Investigaciones Biomédicas (IIB) de la universidad de las Américas se inició en Octubre del 2008. El grupo de investigaciones del IIB ha efectuado un considerable número de publicaciones científicas BioScientis y ha brindado asesoramiento y diagnóstico de enfermedades genéticas.
En el año 2013 el IIB expande sus áreas de investigación trazándose como objetivo el entendimiento de enfermedades relevantes para el Ecuador mediante el análisis de la expresión de cascadas genéticas la aplicación de micro arreglos de ADN de vectores y de la secuencia genómica.
Visión epistemológica
Lo mencionado anteriormente indica que el último siglo ha sido el de mayores aportes científicos en el área de la genética humana.
En 1908 se po0stula la ley Hardy-Weinberg sobre la genética de poblaciones tomando en consideración las variables de endogamia, migración, mutación y selección. En el Ecuador bajo una concepción neordarwinista Skes y Blum retoman el tema de la eutanasia y en los escritos aparecen argumentaciones con tientes racistas.
En 1909 acerca de la Teoría Cromosómica de la Herencia Johannsen postulo que los genes que son la unidad de la herencia ocupan lugares específicos en los cromosomas. En 1915 Morgan denomino loci a las regiones específicas de los genes en los cromosomas denominados alelos a las variantes del mismo gen.
Los conceptos genéticos bajo influencias filosóficas nuevas adquieren otras dimensiones. Se demuestra que el gen es divisible y aún más se descubre que un mismo gen puede codificar dos y posiblemente más proteínas mediante el empalme alternativo de exones e intrones.
Con la finalidad de conocer todo el patrimonio genético de los seres humanos se inició a escala internacional un proyecto Genoma Humano en 1988. Este conocimiento determino que la Genética Humana cambiara drásticamente incluyendo en sus propósitos los experimentos de terapia génica, clonación de individuos, células madres, manipulación de embriones y selección genética.
Lo curioso es que pese al despliegue informativo dado sobre dicho proyecto y sus logros los estudios que hemos realizado en población urbano-marginal y en los chamanes del Ecuador hacen ver que los avances más bien son limitados en el campo de la genética y que la población general llegan muy pocos o mal interpretados.
La experiencia en Genética Medica nos muestra que muchos de los conceptos y bases filosóficas de la ciencia son descuidados en la actividad profesional ecuatoriana.
Síndrome de Ehlers-Danlos
El Síndrome de Ehlers-Danlos (SED) es un grupo de alteraciones genéticas raras que afectan a los seres humanos provocado por un defecto en la síntesis de colágeno. Dependiendo de la mutación individual, la gravedad del síndrome puede variar desde leve a potencialmente mortal.
Alteraciones genéticas
Una enfermedad o trastorno genético es una afección patológica causada por una alteración del genoma. Esta puede ser hereditaria o no: si el gen alterado está presente en los gametos (óvulos y espermatozoides) de la línea germinal, esta será hereditaria (pasará de generación en generación), por el contrario si sólo afecta a las células somáticas, no será heredada.
Colágeno
El colágeno es una molécula proteica o proteína que forma fibras, las fibras colágenas. Estas se encuentran en todos losanimales. Son secretadas por las células del tejido conjuntivo como los fibroblastos, así como por otros tipos celulares. Es el componente más abundante de la piel y de los huesos, cubriendo un 25 % de la masa total de proteínas en los mamíferos.
Mutación
Una mutación se define como cualquier cambio en la secuencia de un nucleótido o en la organización del ADN (genotipo) de un ser vivo, que produce una variación en las características de este y que no necesariamente se transmite a la descendencia. Se presenta de manera espontánea y súbita o por la acción de mutágenos. Este cambio estará presente en una pequeña proporción de la población (variante) o del organismo (mutación). La unidad genética capaz de mutar es el gen, la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN.
Denominación
Los afectados del síndrome son Edvard Ehlers, de Dinamarca, quien la describió en 1901 con base en la hiperelasticidad dérmica, hiperlaxitud articular e hiperequimosis múltiple y Henri-Alexandre Danlos de Francia, 1908, quien lo observó en un paciente con pseudotumores moluscoides. El nombre fue sugerido por Poumeau-Dellille y Soulie.
Paciente con Síndrome de Ehlers-Danlos que muestra articulacioneshiperelásticas.
Los síntomas varían ampliamente según el nivel de mutación que padezca el paciente. No obstante, en cada caso los síntomas se deben en última instancia a la carencia o escasez de colágeno. Por ejemplo, en el tipo más común, el de la hipermovilidad, es frecuente entre los síntomas articulaciones flexibles e inestables con una tendencia a dislocaciones dolorosas y subluxaciones. Esto se debe a que los ligamentos carecen del tipo adecuado de colágeno y son demasiado elásticos. El paciente puede padecer también una baja capacidad pulmonar, mucho cansancio al hacer deporte, alteraciones circulatorias, soplos, infartos etc. Pero si el tipo no es de los graves, se puede llevar una vida normal, siendo prudente.
El llamado tipo clásico de SED se caracteriza por cicatrices en forma de papel de fumar o "papiráceas" y estrías
El SED vascular puede provocar muerte prematura por ruptura de órganos o de vasos sanguíneos.
En la tabla inferior se muestra una lista más amplia de los síntomas de cada tipo de SED.
Existe solapamiento o similitud entre los síntomas de los diversos tipos. Por ejemplo, muchos de ellos muestran piel aterciopelada o hiperextensible. Además, las personas con el tipo con hipermovilidad presentan ligamentos muy elásticos, mientras que quienes padecen el tipo vascular poseen ligamentos con tendencia a la ruptura. Debido a la falta de un diagnóstico, se han dado casos en que se piensa erróneamente en abusos contra los niños.
Clasificación
En el pasado existían más de diez tipos reconocidos del síndrome. En 1997 los científicos propusieron una clasificación más sencilla que reducía el número de tipos principales a seis, asignándoles nombres descriptivos. A continuación se alistan los seis tipos principales. Pueden existir otras formas de la afección, pero han sido descritas a partir de una única familia o bien no han sido bien caracterizadas. Excepto para la hipermovilidad se han identificado las mutaciones implicadas y se pueden detectar con precisión mediante pruebas genéticas. Esto resulta valioso debido a la gran cantidad de variación en la presentación de síntomas entre individuos, que puede confundir la clasificación si solo se atiende a los síntomas. Por orden de prevalencia entre la población, estos son:
A pesar de que la sintomatología es clara y definida, la enfermedad en sí rara vez obedece estrictamente las categorizaciones. Prevalece el solapamiento de síntomas y conduce a diagnósticos insuficientes o erróneos. Ningún paciente puede asumir o confiar en el "hecho" de que tiene un tipo determinado de SED cuando el solapamiento de síntomas es evidente y existe amenaza a la vida.
