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Página 1 de 7 INTRODUCCIÓN
Genética es una rama de la biología dedicada al estudio de los mecanismos de la herencia, en otras palabras, como las características de los seres vivos se transmiten de una generación a la siguiente.
La genética como ciencia se inició en 1865 con los trabajos del monje Austriaco Gregor Mendel, quien realizó cruzamientos con arvejas. Sus resultados no fueron publicados hasta el año 1900 por otros botánicos europeos quienes, después de la muerte de Mendel, repitieron sus experimentos. Existió mucha controversia a principios del siglo pasado con respecto a la genética mendeliana, la cual no siempre daba los resultados esperados, estas controversias se explicaban más tarde por los descubrimientos de fenómenos como co-dominancia o dominancia parcial y epistaxis. A principios del siglo 20 también nació una gran parte de la terminología usada hoy en genética.
De una manera muy general la genética como ciencia biológica se puede dividir en varios tipos:
Genética Molecular:
Desde hace algunos años esta área ha recibido bastante atención ya que su impacto en las características reguladas por pocos genes puede ser importante. En pocas palabras se puede definir como aquella rama de la genética que se preocupa de los mecanismos de la herencia a nivel del núcleo de las células (ADN, ARN). Los genetistas moleculares han desarrollado técnicas bioquímicas que permiten conocer la secuencia de los aminoácidos (genes) que forman el genoma de los organismos vivientes. La ingeniería genética está relacionada a esta rama. Existen grandes proyectos multinacionales (y multimillonarios) dedicados a identificar el mapa genético humano, bovino, porcino y aviar.
Genética de Poblaciones:
Basada en las leyes de Mendel y el equilibro de Hardy-Weinberg. Esta rama estudia los caracteres cualitativos los cuales están regulados por un número pequeño de genes y la influencia del ambiente sobre estos es menor. Por ejemplo, el color negro o rojo en bovinos está determinado por un gen con dos formas (alelos). La genética de poblaciones no solo se preocupa de la estructura genética de la población, también se preocupa de como se transmiten los genes a la próxima generación.
Genética Cuantitativa:
Disciplina que estudia el efecto, sobre una característica, de un número grande de genes. Generalmente se basa en técnicas matemáticas y estadísticas que asumen, entre otras cosas, un número infinito de genes controlando caracteres de importancia como producción de leche, carne o lana. Las técnicas estadísticas tratan de separar el efecto genético del efecto ambiental, este último enmascara el verdadero efecto de los genes que contribuyen a la expresión de un carácter en particular. El efecto ambiental puede ser positivo o negativo. Los organismos usados en los laboratorios para los experimentos genéticos cuantitativos son principalmente una mosca de la familia Drosophila y ratones, los cuales por su corto intervalo generacional permiten obtener resultados en un plazo razonable.
Desde un punto de vista práctico la genética cuantitativa es la más importante en mejoramiento animal. El entendimiento de la genética cuantitativa se basa en los principios mendelianos y de genética de poblaciones, los cuales son explicados usando matemáticas.
En el caso de la genética animal este descansa principalmente en la genética cuantitativa y se preocupa del mejoramiento de los animales domésticos tanto desde un punto de vista productivo como estético. El mejoramiento de los animales se ha realizado principalmente a través de selección (natural y artificial) y últimamente a través de bio-tecnología.
Desde los comienzos de la humanidad el hombre a tenido contacto con animales, los ha domesticado e instintivamente los ha mejorado dejando reproducir a los que él considera los mejores, esto es selección. Las primeras características por las cuales el hombre empezó a seleccionar sus animales fueron por comportamiento o docilidad. Desde este punto vista, la genética animal (también conocida como mejoramiento animal) es una disciplina muy antigua.
El comportamiento animal es un carácter cuantitativo regulado por muchos genes, estos genes tienen varios alelos, interactúan entre ellos y son influenciados por el ambiente. El perro fue el primer animal domesticado y seguramente seleccionado por comportamiento. Selección y mejoramiento empírico han sido también importantes (y todavía lo son) en la domesticación del caballo. Velocidad, fuerza, capacidad de trabajo y docilidad son caracteres cuantitativos en el caballo los cuales han estado sujetos a selección desde el inicio de la domesticación de la especie.
El exitoso aporte de la genética animal a la producción animal en los últimos 30 - 50 años es muy claro. Por ejemplo el progreso genético en producción de leche en países desarrollados como Canadá, Alemania, etc es de 80 - 85 litros por año. En avicultura ya es posible comercializar broilers, con 5 - 6 semanas de edad, teniendo el mismo peso que hace 20 años se lograba en 5 meses. Hasta principios del siglo 20 el mejoramiento genético fue un proceso lento basado principalmente en observación pero con muy poco conocimiento de los mecanismos de la herencia.
El exitoso desarrollo y aplicación de la genética ganadera se debe a varias razones, entre ellas:
- Desarrollo de sofisticadas técnicas estadísticas que permiten analizar información conjunta del individuo y sus parientes.
- Creación de programas de registros de producción y conformación.
- Uso de moderna tecnología computacional que permite analizar registros de millones de animales al mismo tiempo.
- Desarrollo e implementación de inseminación artificial.
- Nuevos avances en genética molecular los cuales han permitido la identificación de genes dentro de los cromosomas.
En general, la genética animal usa técnicas estadísticas para analizar los datos y determinar la proporción de la variabilidad de los registros de producción, que es debida a factores genéticos. Los principios de la teoría matemática y estadística usada actualmente en genética ganadera fueron desarrollados en 1930 por Jay Lush en Iowa State University y posteriormente en 1948 por Charles Henderson, un alumno del Profesor Lush, en Cornell University. Desgraciadamente estos no pudieron ser utilizados en forma práctica hasta la década del 60 cuando la revolución computacional permitió analizar millones de datos simultáneamente.
Henderson derivó las ecuaciones para resolver modelos lineales mixtos (MME) y el método BLUP (Best Linear Unbiased Predictor, Mejor Predictor Lineal Insesgado). Esta metodología (BLUP) es la que actualmente se usa extensivamente no solo en genética animal, sino también en otras ramas de la ciencia donde se necesita predecir resultados futuros (producciones) usando información existente. Otro de los grandes aportes de Henderson al mejoramiento animal fue el descubrimiento de un método simple el cual permite obtener la inversa de la matriz de parentesco genético aditivo sin necesidad de obtener la matriz original. La matriz inversa de parentesco genético aditivo es fundamental en la predicción de valores genéticos en poblaciones de animales.
El azar juega un papel importante en genética animal, no basta solo cruzar lo mejor con lo mejor para obtener una descendencia mejorada, esto en parte se debe a que un animal que fenotípicamente es bueno no necesariamente indica que genéticamente sea el mejor. Una de las metas de los mejoradores animales es usar los mejores registros disponibles para maximizar la probabilidad de identificar los mejores animales, genéticamente hablando, como padres de la próxima generación.
Los primeros libros de registros de animales se estima que empezaron en 1791 en algunas razas de caballos. Posteriormente se formaron registros para ganado bovino como por ejemplo para la raza Shorthorn. Estos fueron registros abiertos por un tiempo hasta que se formaron las razas puras las cuales no dejaron inscribir más animales cuyos padres no estuvieran en esos registros. Estos son registros de pedigrí solamente y no incluyen producción lo cual hace que su valor en genética sea casi nulo, tanto el pedigrí como los registros de producción son importantes en mejoramiento animal.
Es indiscutible que los niveles de producción en ganadería y avicultura también han aumentado debido a mejoras en manejo (alimentación, sanidad, construcciones) pero, en contraste al mejoramiento de manejo el cual es temporal, el mejoramiento genético es permanente y acumulativo.
Bases de la Herencia
La estructura que contiene las instrucciones completas para la formación de un organismo se denomina genoma y está contenido en el núcleo de cada célula somática. El gen es la unidad de la herencia el cual es una secuencia de ácido deoxiribonucleico (ADN), estos se ubican en los cromosomas. En 1953, dos investigadores, Watson y Crick desarrollaron un modelo de la estructura química del DNA la cual los hizo ganadores de un premio Nobel.
Los cromosomas están presentes en el núcleo de todas las células somáticas y reproductivas. El lugar físico en el cromosoma donde se ubican los genes se conoce como locus (el plural de locus es loci). Los cromosomas en las células somáticas se presentan en pares (diploides) y su número es característico para cada especie. Una alteración del número de cromosomas causa una alteración en el desarrollo embrionario que normalmente es fatal. Cada célula del cuerpo contiene un muestra de todos los genes que el animal tiene. Excepto las células reproductivas (óvulo y espermatozoide) que contienen una muestra aleatoria de la mitad de los genes. Cada cromosoma contiene miles de genes localizados en los loci. Un gen en particular que afecta a un carácter puede tener dos o más formas que se conocen como alelos. Las células reproductivas o germinales (espermatozoa y óvulo) son haploides porque existe solo una muestra de cada par de cromosomas. El número de cromosomas, en las células reproductivas, se ha reducido durante las etapas de división de estas. Las células reproductivas, también conocidas como gametos, son células haploides que contienen un cromosoma de cada par el cual en el momento de la fertilización se juntara con su cromosoma homólogo, del otro gameto proveniente del otro padre, para determinar la composición genética del nuevo individuo.
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