INTRODUCCIÓN Drosophila melanogaster

INTRODUCCIÓN
Hemos utilizado como material biológico de experimentación la especie Drosophila melanogaster, conocida
como mosca del vinagre o de la fruta, por tratarse de una especie cuyas condiciones especiales hacen que sea
un material ideal para la investigación genética, ya que sus mutaciones son fácilmente observables, es fácil de
manejar y mantener en el laboratorio, y existen muchos mutantes conocidos. Algunos de los mutantes son:
Genotipo
Nombre
B
Bar
lz
Lozenge
se
w
Sepia
White
White
wa
e
y
m
ap
vg
f
st
gl
Fenotipo
Ojos reducidos a una estrecha barra vertical en los machos y hembras
homocigóticas.
Ojos más estrechos que la mosca salvaje. El ojo esa de color rojo con zonas
oscuras y brillantes.
Ojos oscuros, de color sepia.
Ojos blanco nieve
Ojos rosado−amarillentos en los machos, y más amarillentos en las hembras.
apricot
Ebony
Yellow
Miniature
Apterous
Vestigial
Forked
Scarled
Glass
Cuerpo que se vuelve gradualmente negro con la edad.
Cuerpo color amarillo
Alas pequeñas, que no sobresalen del abdomen.
Sin alas
Alas muy reducidas
Quetas acortadas, retorcidas y bifurcadas.
Ojos rojo brillante
Omatidios aplanados y blancos
La práctica consiste en una serie de cruzamientos entre diferentes mutantes de Drosophila entre sí, o con
individuos salvajes, con el fin de observar diferentes tipos de herencia. Se trata de determinar si el gen que
produce los caracteres mutantes está situado en un autosoma o en un cromosoma sexual (en este caso, en el
cromosoma X). También se estudiará la relación de los genes, ya que pueden estar ligados (sobre un mismo
cromosoma) o ser independientes (sobre cromosomas distintos).
El procedimiento ha sido el siguiente:
1. Estudio de la generación parental.
2. Cruzamiento parental: Introducimos de 4 a 5 parejas en un tubo.
3. Eliminación de la generación parental.
4. Estudio de la primera generación filial (F1)
5. Cruzamiento de la F1.
6. Eliminación de la F1.
7. Estudio de la segunda generación filial (F2)
1
La forma de averiguar la localización de los genes implicados en cada problema es contrastar las
segregaciones F1 y F2 observadas con las teóricas en cada supuesto, y comprobando los resultados
estadísticamente; todas aquellas hipótesis que no puedan ser rechazadas cualitativamente deberán ser
aceptadas o rechazadas mediante el test de significación de .
MATERIAL Y MÉTODOS
Hemos utilizado como material biológico Drosophila melanogaster. Las características de esta especie son:
• Mosca de pequeño tamaño, mide 3 mm en estado adulto.
• Posee 2n=8 cromosomas.
• Los machos son aquiasmáticos; en la meiosis, no se producen quiasmas.
• Las moscas sin mutación son llamadas salvajes
• Las diferencia más notable entre machos y hembras se da en la forma del abdomen, ya que en los
machos es redondeado y oscuro y en las hembras es puntiagudo y la región oscura se reduce a una
franja dorsal.
Drosophila necesita, para completar su ciclo de vida una serie de nutrientes, un caldo de cultivo para
alimentarse y donde las hembras depositan sus huevos. La composición del caldo de cultivo es la siguiente:
• Papilla de agar−agar
• Azúcar
• Levadura de pan.
• Sal
• Ácido propanoico, para evitar la contaminación por hongos.
Para el manejo y observación de las moscas, hemos utilizado:
• Lupa binocular
• Éter etílico
• Eterificador, que consta de dos partes:
· Embudo terminado en un tubo colector perforado
· Frasco que contiene un algodón empapado en éter.
• Reeterificador, consistente en una placa petri invertida.
• Rotulador de vidrio
• Botellas y tubos
• Pincel suave de pelo de camello para mover las moscas.
• Papel de filtro
• Frasco con tapa, de boca ancha, conteniendo alcohol de 70º para introducir las moscas desechadas.
DESARROLLO DEL EXPERIMENTO Y RESULTADOS
Tomamos varias parejas de moscas, de genotipo conocido (razas puras), de los mutantes brown y ebony
(problema 10), y los ponemos en un tubo con caldo de cultivo. Como ya se ha indicado, los individuos brown
tienen los ojos más oscuros que las moscas salvajes, y los individuos ebony oscurecen su cuerpo
progresivamente con la edad. Los individuos masculinos son brown, y los femeninos, ebony.
A la semana siguiente, observamos la F1. Para la observación, clasificación y recuento de las moscas, es
preciso anestesiarlas previamente con éter. A esta operación se le llama eterificación o eterización. Se procede
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de la siguiente manera:
• Golpear la botella de cultivo para que caigan las moscas al fondo del medio de cultivo.
• Rápidamente quitar el tapón de la botella e invertir ésta, colocándola sobre el embudo del eterificador y
teniendo cuidad con que el caldo de cultivo no caiga sobre las moscas, pues la sepultaría.
• Las moscas tienen que caer dentro del tubo colector. Tapamos el frasco.
• Mantenemos las moscas expuestas a los vapores del éter durante unos segundos.
Una vez anestesiadas, sacamos las moscas y las llevamos a la lupa binocular para su observación. Para
manipular las moscas, utilizamos el pincel. Todos los individuos de la F1 son salvajes, como cabría esperar, al
tratarse de razas puras.
Tomamos 5 parejas de la F1 y las ponemos en una botella con caldo de cultivo, para obtener la F2.
Desechamos el resto de las moscas. A la semana siguiente, volvemos a hacer el recuento de moscas de la F2,
obteniendo los siguientes resultados:
Hembras
Machos
Salvajes
75
44
Brown
20
13
Ebony
20
18
Dobles mutantes
7
8
INDIVIDUOS TOTALES: 205
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
A partir de las observaciones cualitativas y cuantitativas de la generación parental, de la F1 y de la F2,
analizaremos una serie de hipótesis, teniendo en cuenta las siguientes premisas:
• Las mutaciones elegidas son recesivas.
• Los individuos parentales son homocigóticos (razas puras).
• El macho de D. Melanogaster es aquiasmático, con lo que produce gametos de tipo parental, y no
produce gametos del tipo recombinante.
• D. Melanogaster tiene 3 autosomas y el par XY. Los genes que buscamos están, o en autosoma, o
bien en el segmento diferencial del cromosoma X
•
Las hipótesis que vamos a barajar son las siguientes:
• Los dos genes que determinan estas mutaciones están en un autosoma. Si esta hipótesis resultase
cierta, habría que ver si son independientes, o si, por el contrario, están ligados.
• Los genes, están ligados al sexo. Es decir; están en el segmento diferencial del cromosoma X.
• Un gen es autosómico y el otro está ligado al cromosoma X.
A continuación, voy a estudiar cada gen por separado:
El gen que produce el fenotipo ebony puede estar, en autosoma o en el cromosoma X.
En primer lugar vamos a suponer que está en algún autosoma y a continuación, en el cromosoma X.
Modelo teórico para el gen ebony en autosoma: &ee x e+e+
F1: e+e Todos los individuos normales.
Modelo teórico para el gen ebony en el segmento diferencial del cromosoma X: &XeXe x Xe+Y
3
&width="55.87%">
Xe
½ Xe+
½
½ ½ Xe Y table>
Xe+Xe Y
r>
F1:
Hembras salvajes, machos ebony
Resultado práctico: Hay hembras mutantes, luego podemos
concluir que el gen que produce el carácter ebony está en un
autosoma.
Haremos las mismas suposiciones para el gen que produce el
carácter brown. En primer lugar, supondremos que está en
autosoma.
Modelo teórico para brown en autosoma: x b+b+
F1: b+b: Todos los individuos salvajes.
Modelo teórico para brown en segmento diferencial del
cromosoma X: &XbY x Xb+Xb+
F1:
&width="50.00%">
Xb+
Xb
Y
Xb+Xb
Xb+Y
Todos los individuos son salvajes
&width="33.32%">
b
b+
b+
b
b+b+ b+b
b+b bb
Resultado práctico: Todos los individuos son salvajes. Como
podría ser correcta cualquiera de las dos hipótesis,
estudiamos la F2.
Modelo teórico para Brown en autosoma. F2:
¾ salvajes, ¼ brown
Modelo teórico para Brown en segmento diferencial del
cromosoma X, F2:
4
&width="33.32%">
Xb
Xb+
Xb+
Xb+Xb+
Y
Xb+Y
Xb+Xb
XbY
Todas las hembras salvajes, la mitad de
Los machos brown, y la otra mitad, salvajes.
Resultado práctico: Hay hembras brown, luego podemos
concluir que el gen que produce el carácter brown está en
autosoma.
Ahora vamos a ver si los genes están ligados, o si por el
contrario están en distintos cromosomas. Para ello,
estudiamos la segregación de ambos caracteres a la vez.
Modelo teórico para brown y ebony ligados, teniendo en
cuenta que el macho de Drosophila melanogaster es
aquiasmático y sólo produce gametos parentales:
P: &b+b+ e e x b b e+e+ &F1: b+b e+e
Estudiamos la F2: b+b e+e x b+b e+e
&&
¼
¼ ¼b ¼b
b+e+ b+e e+ e
½
++
b+e
½
++
be+
+e ++ +e
++ b+ b+
1/2 salvajes, 1/4 ebony, 1/4 brown, 0 dobles mutantes
Resultado práctico: Hay dobles mutantes, luego rechazamos
esta hipótesis.
Modelo teórico para brown y ebony independientes:
&&
b+e+ b+e
b+e
b e+
Bb
b+e+
be
++
++
b
be
e+
+e ++ +e
++ b+ b+
++
++ ++ ++
++
+e b+ be
9/16 salvajes
5
3/16 brown
3/16 ebony
1/16 dobles mutantes
Aceptamos temporalmente la hipótesis de que brown y
ebony son independientes, aunque, para poder afirmarlo con
certeza, vamos a hacer el test estadístico de la .
Hembras
Machos
Salvajes
Brown
Ebony
75
44
20
13
20
18
Dobles
mutantes
7
8
Total &y &119 33 38 15
Total de individuos: 205
H0: No existen diferencias entre la segregación obtenida y la
9:3:3:1
H1: Existen diferencias entre la segregación obtenida y la
9:3:3:1
= " ( casos observados − casos esperados)2
casos esperados
= [119 − ( 9/16 x 205 )]2 + [33 − ( 3/16 x 205)]2 + [38 −
(3/16 x 205)]2 + [15 − (1/16 x 205)]2
9/16 x 205 3/16 x 205 3/16 x 205 1/16 x 205
= ( 119 − 115'3125 )2 + (33 − 38'4375)2 + (38 −
38'4375)2 + (15 − 12'8125)2
115'3125 38'4375 38'4375 12'8125
= 13'59765 + 29'5664 + 0'19140 + 4'7851 = 0.11792 +
0.7692 + 0.0049 + 0.3734 = 1.26
115'3125 38'4375 38'4375 12'8125
no significativa, por lo que aceptamos la hipótesis nula;
no existen diferencias entre la segregación mendeliana
teórica 9:3:3:1 y la obtenida, por lo que podemos afirmar que
ambos genes están en distintos autosomas, o bien lo
suficientemente lejos en el mismo autosoma para que no se
produzca recombinación.
6
2ºA
PRÁCTICAS DE
GENÉTICA
7