Gregorio Mendel, un monje agustino austriaco, realizó experimentos pioneros sobre la herencia genética utilizando guisantes entre los años 1856 y 1863. Descubrió tres leyes fundamentales de la herencia: 1) la uniformidad de la primera generación híbrida, 2) la segregación de los alelos en la formación de gametos, y 3) la independencia de los caracteres hereditarios. Sus hallazgos no fueron ampliamente reconocidos hasta después de su muerte, pero sentaron las bases de la genética moderna.

1. FISICA Y QUIMICA 4ºESO LEYES DE MENDEL.

2. MENDEL Gregorio Mendel, hombre de origen humilde, destacó en el mundo científico cuando, después de muerto, sus brillantes investigaciones fueron conocidas por los hombres de ciencia y divulgadas. El oculto biólogo, nacido de padres campesinos, después de terminar su educación secundaria, sufrió penalidades físicas y económicas, por lo que decidió ingresar a una profesión "que lo librara de las amargas necesidades de la vida" (como escribiera él mismo), de modo que a sus 21 años se hizo monje. Mendel ingresó en el monasterio agustino de Santo Tomás de Brunn, Austria. Este monasterio se caracterizaba por seguir una política especial en cuanto a la educación: era un reputado centro de formación y educación en su época, y los monjes enseñaban ciencias en las escuelas de enseñanza superior de la ciudad, por lo que debían seguir cursos de ciencias en la universidad, y la mayoría de los monjes llevaban a cabo experimentos científicos entre los muros del monasterio. Este fue el caso de Mendel, que estudió durante varios años en la Universidad de Viena. A su regreso al monasterio en 1854 inició una serie de trabajos en plantas para tratar de descubrir la forma en que se transmiten los caracteres heredables. Después de ordenarse como sacerdote en el ministerio de los agustinos, en Altbrün, hizo estudios de matemáticas, física y ciencias naturales. Tenía vocación por el magisterio, por lo que dedicaría 14 años de su vida a la actividad docente. A su regreso al monasterio en 1854 inició una serie de trabajos en plantas para tratar de descubrir la forma en que se transmiten los caracteres heredables. En 1956, tres años antes de que Darwin publicara su primera obra sobre la evolución, Mendel inició sus importantes trabajos de experimentación que duraron ocho años.

3. TRABAJOS DE MENDEL Para realizar sus trabajos, Mendel no eligió especies, sino razas autofecundas bien establecidas de la especie Pisum sativum . La primera fase del experimento consistió en la obtención, mediante cultivos convencionales previos, de líneas puras constantes y en recoger de manera metódica parte de las semillas producidas por cada planta. A continuación cruzó estas estirpes, dos a dos, mediante la técnica de polinización artificial. De este modo era posible combinar, de dos en dos, variedades distintas que presentan diferencias muy precisas entre sí (semillas lisas-semillas arrugadas; flores blancas-flores coloreadas, etc.). El análisis de los resultados obtenidos permitió a Mendel concluir que mediante el cruzamiento de razas que difieren al menos en dos caracteres, pueden crearse nuevas razas estables (combinaciones nuevas homocigóticas). Pese a que remitió sus trabajos con guisantes a la máxima autoridad de su época en temas de biología, W. von Nägeli, sus investigaciones no obtuvieron el reconocimiento hasta el redescubrimiento de las leyes de la herencia por parte de H. de Vries, C. E. Correns y E. Tschernack von Seysenegg, quienes, con más de treinta años de retraso, y después de haber revisado la mayor parte de la literatura existente sobre el particular, atribuyeron a Johan G. Mendel la prioridad del descubrimiento.

4. 1 ª LEY DE MENDEL A esta ley se le llama también Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1). , y dice que cuando se cruzan dos variedades individuos de raza pura ambos (homocigotos ) para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales. El experimento de Mendel.- Figura 1 Mendel llegó a esta conclusión trabajando con una variedad pura de plantas de guisantes que producían las semillas amarillas y con una variedad que producía las semillas verdes. Al hacer un cruzamiento entre estas plantas, obtenía siempre plantas con semillas amarillas. Interpretación del experimento.- El polen de la planta progenitora aporta a la descendencia un alelo para el color de la semilla, y el óvulo de la otra planta progenitora aporta el otro alelo para el color de la semilla ; de los dos alelos, solamente se manifiesta aquél que es dominante (A), mientras que el recesivo (a) permanece oculto.

5. 2ª LEY DE MENDEL A la segunda ley de Mendel también se le llama de la separación o disyunción de los alelos. El experimento de Mendel. Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la primera generación (F1) del experimento anterior (figura 1) y las polinizó entre sí. Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes en la proporción que se indica en la figura 3. Así pues, aunque el alelo que determina la coloración verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a manifestarse en esta segunda generación. Interpretación del experimento. Los dos alelos distintos para el color de la semilla presentes en los individuos de la primera generación filial, no se han mezclado ni han desaparecido , simplemente ocurría que se manifestaba sólo uno de los dos. Cuando el individuo de fenotipo amarillo y genotipo Aa, forme los gametos, se separan los alelos, de tal forma que en cada gameto sólo habrá uno de los alelos y así puede explicarse los resultados obtenidos.

6. 3ªLEY DE MENDEL Se conoce esta ley como la de la herencia independiente de caracteres, y hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres distintos. Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia de la presencia del otro carácter. El experimento de Mendel. Mendel cruzó plantas de guisantes de semilla amarilla y lisa con plantas de semilla verde y rugosa ( Homocigóticas ambas para los dos caracteres). Las semillas obtenidas en este cruzamiento eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose así la primera ley para cada uno de los caracteres considerados, y revelándonos también que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa. Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas (AaBb).Estas plantas de la F1 se cruzan entre sí, teniendo en cuenta los gametos que formarán cada una de las plantas y que pueden verse en la figura 8. En el cuadro de la figura 9 se ven las semillas que aparecen y en las proporciones que se indica. Se puede apreciar que los alelos de los distintos genes se transmiten con independencia unos de otros, ya que en la segunda generación filial F2 aparecen guisantes amarillos y rugosos y otros que son verdes y lisos, combinaciones que no se habían dado ni en la generación parental (P), ni en la filial primera (F1). Asímismo, los resultados obtenidos para cada uno de los caracteres considerados por separado, responden a la segunda ley Figura 9 Figura 8

7. CRUZES Según Mendel las características que deben reunir las plantas experimentales son: Poseer caracteres diferenciales constantes. Los híbridos entre variedades deben protegerse de la influencia de polen extraño durante la floración (embolsando las flores). Experimento control: las 34 variedades que empleó las sometió a prueba durante dos años (dos generaciones sucesivas por autofecundación) para comprobar que todas producían descendencia constante. Es decir, si las características de una variedad eran que todas las plantas producían semillas redondas y amarillas, comprobaba durante dos generaciones sucesivas de autofecundación que todas las semillas de la variedad eran redondas y lisas. Solamente una variedad de las 34 no produjo descendencia constante, por lo que no la empleó en sus estudios. Las variedades utilizadas por Mendel eran Líneas Puras constituidas por individuos idénticos para los caracteres analizados. Mendel realizaba siempre el mismo esquema de cruzamientos: cruzaba dos variedades o líneas puras que diferían en uno o varios caracteres, obtenía la 1ª generación filial (F 1 ), seguidamente autofecundaba (Ä) los híbridos de la 1ª generación filial (F 1 ) y obtenía la 2ª generación filial (F 2 ) y, por último, autofecundaba (Ä) las plantas de la 2ª generación filial (F 2 ) y conseguía la 3ª generación filial (F 3 ). El cruzamiento inicial lo llevaba a cabo en las dos direcciones posibles, es decir, en un caso utilizaba como donador de polen al ♂P 2 y en otro al ♂P 1 , realizó cruzamientos recíprocos: ♀P 1 x ♂P 2 y ♀P 2 x ♂P 1 .

8. Características de un guisante. Mendel estudió los siguientes siete caracter es en guisante: Forma de la semilla: lisa o rugosa Color de la semilla: amarillo o verde. Color de la Flor: púrpura o blanco. Forma de las legumbres: lisa o estrangulada. Color de las legumbres maduras: verde o amarillo. Posición de las flores: axial o terminal. Talla de las plantas: normal o enana

9. GENOTIPO Y FENOTIPO Genotipo: constitución genética para el conjunto de los genes de un individuo. Normalmente se refiere a uno o muy pocos genes. En las especies diploides (dos juegos de cromosomas, uno de origen materno y otro de origen paterno) como el guisante, en un locus (posición del genoma) en el que solamente se han encontrado dos alelos distintos (A y a), hay tres genotipos posibles: Homocigoto dominante: AA Heterocigoto: Aa Homocigoto recesivo: aa Fenotipo: apariencia externa para el carácter analizado, es la expresión del genotipo en un determinado ambiente. En las especies diploides (dos juegos de cromosomas, uno de origen materno y otro de origen paterno) como el guisante, en un locus (posición del genoma) en el que solamente se han encontrado dos alelos distintos (A y a) y con dominancia de A sobre a (A>a), existen dos fenotipos posibles: Fenotipo Dominante: A Fenotipo Recesivo: a La relación entre Genotipos y Fenotipos cuando existe dominancia es la siguiente: Los Genotipos AA y Aa presentan Fenotipo Dominante A Los Genotipos aa muestran Fenotipo Recesivo a. Se dice que existe una relación de dominancia completa entre los alelos de un locus cuando un el heterocigoto presentan el mismo fenotipo que uno de los homocigotos.

10. LA AVENTURA DEL MONJE MENDEL Es en este ambiente, en el que se conjugaba el interés por los híbridos con cierta confusión sobre el mecanismo de la fecundación vegetal, es en el que el monje agustino Gregor Johann Mendel (1822-1884) iba a llevar a cabo sus transcendentales experimentos sobre hibridación en plantas. Reconocido hoy en día como uno de los investigadores más sagaces de la historia, Mendel fue en su época un modesto docente que no superó en ninguna de las dos ocasiones en que lo intentó, los exámenes que le habilitaran como profesor titular. Además, la aceptación en 1868 del cargo de abad del monasterio agustiniano de Brün (ahora Brno, Checoslovaquia) hizo que fuera abandonando, cada vez más, las tareas docentes e investigadoras. Fue en 1853, al regresar al monasterio después de haber estudiado física durante dos años en la Universidad de Viena, cuando Mendel, que era conocedor de la abundante bibliografía que sobre experimentos realizados con híbridos se había publicado en los últimos años, resolvió dedicarse al estudio de la transmisión de caracteres en plantas de jardín. En su opinión, ninguno de los experimentos hechos hasta ese momento, lo había sido con una extensión suficientemente grande como para que, a partir de él, fuera posible determinar el número diferente de formas que cabría esperar en la descendencia de los híbridos.

11. PRESENTACION DE SU TRABAJO En 1865 Mendel presentó los resultados de ocho años de investigación en una reunión de la Sociedad de Ciencia Natural de Brün a una audencia de entusiastas científicos locales. Las minutas de la reunión, es decir, el borrador de los temas tratados en la misma que sorprendentemente todavía existen, registran que no se hizo ni una pregunta (en las palabras de L.C. Dunn, “uno de los más extraños silencios en la historia de la Biología”). Los oyentes rápidamente se enfrascaron en una discusión del tema “caliente” del día: Sobre el origen de las especies , de Darwin, que había sido publicado seis años antes. El artículo de Mendel se publicó en la revista de la Sociedad al año siguiente. Mendel envió su artículo a muchos científicos bien conocidos. Sólo el afamado botánico alemán Karl von Naegeli respondió. Le sugirió que intentase sus técnicas de reproducción con orejas de ratón, una de las plantas experimentales favoritas de Naegeli, para ver si la reproducción de esa planta común confirmaba los resultados obtenidos con los guisantes. Mendel humildemente siguió el consejo del eminente Naegeli. Empleó cinco frustrantes años, que lo distrajeron de sus otros estudios, y arruinó su vista. Las orejas de ratón mostraron “una conducta exactamente opuesta a la de los guisantes”. No se supo hasta 45 años después que esta hierba intratable con frecuencia produce semillas por apogamia , esto es, producción de un embrión sin fecundación a partir de cualquiera de las células del saco embrionario distinta de la ovocélula, de modo que a veces se forman descendientes por cruzamiento, pero no siempre. Esta profunda desilusión presagió el fin del trabajo científico de Mendel. En 1868 fue elegido abad de su monasterio. Sus crecientes responsabilidades administrativas hasta la muerte, en 1884, pusieron fin a sus experimentos. Su insistencia, paradójicamente fortuita pero novedosa, en el análisis matemático, combinada con su modestia innata y reticencia, contribuyó a que no fuese reconocido. Su meta era ver si había “una ley aplicable en forma general que rigiese la formación del desarrollo de híbridos”. Así lo hizo, pero pasarían más de treinta años antes de que la significación de su trabajo fuese reconocida.