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La recombinación genética es un proceso donde se produce un intercambio de información genética entre cromosomas similares. Es decir, los cromosomas se agrupan de otra manera y forman combinaciones distintas. Esto permite la creación de una nueva configuración genética, que a su vez, produce individuos diferentes con características similares.
Qué es la recombinación genética
A mediados del siglo XIX, el naturalista austríaco Gregor Mendel fue pionero en el cruce de semillas de flores y sentó las bases del estudio de la herencia de los caracteres y de la ciencia de la Genética. Otro precursor en el estudio del cruzamiento genético fue el naturalista inglés Charles Darwin, quien también estudió las similitudes genéticas entre las especies para desarrollar su teoría de la evolución.
Actualmente, se sabe que en la recombinación genética participan diferentes elementos. Para comprender qué es y cómo se produce, es imprescindible conocer algunos conceptos relacionados. Y para ello utilizaremos como ejemplo al ser humano, que, como el resto de los seres vivos, tiene un genoma (en su caso, el «genoma humano») o conjunto de genes específicos.
El genoma es el material genético propio de un organismo, es decir, sus genes, formados por moléculas de ácido desoxirribonucléico (ADN), que se agrupan formando estructuras celulares llamadas cromosomas cuando las células van a dividirse. Los genes confieren a un organismo sus características particulares.
Dentro de las células eucariotas de un ser humano, más concretamente en su núcleo, se encuentra la cromatina. La cromatina tiene el aspecto de un conjunto de hebras y se agrupa formando cromosomas organizados. Los cromosomas, palabra que procede del griego chroma, color y soma, cuerpo, son estructuras complejas formadas por una enorme cantidad de cadenas de ADN que contienen la información genética de los seres vivos, y que se forman («empaquetan») cuando las células van a dividirse. Su forma se asemeja a la letra «X». Las partes o brazos que forman la «x» del cromosoma, se conocen como cromátidas y cada una tiene varios alelos, que son los espacios específicos que contienen la información para las diversas características genéticas. Los alelos son las variantes o formas alternativas que presenta cada gen.
Teniendo en cuenta estas definiciones, veamos ahora qué es la recombinación genética y cómo se produce. Para que la reproducción de un organismo tenga éxito, se realiza la división celular o meiosis. Y es durante este proceso cuando ocurre la recombinación genética, el intercambio de genes. Es decir, los cromosomas de la madre y el padre se agrupan, intercambian algunas de sus partes y forman combinaciones nuevas. Esto da como resultado un individuo nuevo, con características nuevas y diferentes pero que tiene relación y similitud con las características de los padres, solo que estas se agrupan de maneras dsitintas y únicas del nuevo individuo (salvo en el caso de los gemelos monocigóticos).
Entrecruzamiento genético
Durante la recombinación genética, existe una fase que se conoce como entrecruzamiento genético o crossing-over en inglés. Los cromosomas se juntan y se entrecruzan, y un segmento de ADN de cada uno pasa a formar parte del otro. De esta manera, se copian, transmiten y crean los cromosomas del nuevo individuo.
La recombinación genética es fundamental para la evolución de las especies. Una mayor diversidad genética promueve una mejor capacidad de adaptación al medio. Por lo tanto, cuanto mayor es la recombinación genética de los individuos de una población, más posibilidades tiene de adaptarse a las variaciones ambientales.
Tipos de recombinación genética
Existen distintos tipos de recombinación genética: homóloga, no homóloga,específica de sitio y transposición. A continuación, analizamos cada una de ellas.
Recombinación homóloga
Este tipo de recombinación genética es la más común. La recombinación homóloga es la combinación de secuencias similares de cromosomas. Se produce fundamentalmente cuando el óvulo y el espermatozoide se unen y comienza la meiosis o reproducción celular. En ese momento, los cromosomas de los progenitores se alinean de manera que los segmentos similares u homólogos del ADN queden frente a frente. Después se entrecruzan, lo que produce un intercambio de material genético, creando nuevas combinaciones de genes. En la recombinación homóloga, el orden de los genes no se altera.
Recombinación en células B
Otra recombinación genética es la que ocurre en un tipo de glóbulos blacos llamados linfocitos B, relacionados con la inmunidad del organismo. En este caso, estas células realizan un intercambio llamado cambio de clase de inmunoglobulinas. Así favorecen el reconocimiento de antígenos y de células cancerígenas para eliminarlas del organismo.
Recombinación no homóloga
Se trata de la recombinación de secciones de cromosomas que no son homólogas o similares. También se conoce como «recombinación ilegítima». En las células eucariotas, la recombinación no homóloga es común cuando está en marcha la maquinaria de recuperación de genes. Este proceso busca reparar los segmentos afectados de los cromosomas, uniéndolos a otros que no formaban parte de la misma secuencia.
La recombinación no homóloga, generalmente, da como resultado mutaciones, ya que produce una alteración en la función de los genes. Por ejemplo, se cree que los tumores pueden ser la consecuencia de una recombinación ilegítima. La recombinación no homóloga es una herramienta de investigación muy potente y ampliamente utilizada.
Recombinación específica de sitio
Como su nombre indica, en este tipo de recombinación se realiza un intercambio de segmentos cortos en sitios específicos. En la recombinación específica de sitio, el orden de los genes se puede alterar e incluso se puede añadir nueva información en ellos.
Transposición
En este caso, se produce un movimiento de segmentos cortos de cromosomas de un lugar a otro del genoma, pudiendo dejar o no una copia en el lugar anterior. En un estudio que llevó a cabo el Departamento de Biología Evolutiva de la Universidad Autónoma de Barcelona, se logró demostrar que algunos tipos de cruzamientos genéticos favorecen la transposición de determinadas secuencias de cromosomas en los genes de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster).
Diferencias entre recombinación genética y cruzamiento artificial
El cruce o cruzamiento genético artificial, a diferencia de la recombinación genética, es intercambio de material genético que no se podría transmitir durante la reproducción natural de un organismo.
Actualmente, los casos más comunes de cruzamiento genético artifical se pueden observar en animales y plantas. Es muy común cruzar dos o más especies para obtener una «mejora» o modificación de sus características genéticas. Por ejemplo, se realizan cruzamientos en perros, para crear una nueva raza o cambiar su tamaño u otras características, como el color o tipo del pelaje. Asimismo, es frecuente el cruce de diferentes plantas para hacerlas más resistentes o que tengan un aspecto estético particular. Lo mismo se hace con los frutos.
Bibliografía
- Pierce, B. A. Genética, un enfoque conceptual. (2020). Madrid. Panamericana.
- García Guerreiro, M. P. What makes transposable elements move in the Drosophila genome. (2012). Heredity 108(5): 461-468.
- Watson, J. D.; Berry, A. DNA: The Secret of Life. (2004). Estados Unidos. Arrow.
