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A metà del XIX secolo, il naturalista austriaco Gregor Mendel ha aperto la strada all’incrocio di semi di fiori e ha gettato le basi per lo studio dei tratti ereditari e la scienza della genetica. Un altro pioniere nello studio dell’incrocio genetico fu il naturalista inglese Charles Darwin, che studiò anche le somiglianze genetiche tra le specie per sviluppare la sua teoria dell’evoluzione.
Attualmente è noto che diversi elementi partecipano alla ricombinazione genetica. Per capire cos’è e come viene prodotto è fondamentale conoscere alcuni concetti correlati. E per questo useremo come esempio l’essere umano, che, come il resto degli esseri viventi, ha un genoma (in questo caso, il “genoma umano”) o un insieme di geni specifici .
Il genoma è il materiale genetico di un organismo , cioè i suoi geni , costituiti da molecole di acido desossiribonucleico (DNA) , che si raggruppano per formare strutture cellulari chiamate cromosomi quando le cellule stanno per dividersi. I geni conferiscono a un organismo le sue caratteristiche particolari.
All’interno delle cellule eucariotiche di un essere umano, più precisamente nel loro nucleo, si trova la cromatina . La cromatina ha l’aspetto di un fascio di filamenti ed è raggruppata insieme per formare cromosomi organizzati. I cromosomi , parola che deriva dal greco chroma , colore e soma , corpo, sono strutture complesse formate da un’enorme quantità di catene di DNA che contengono le informazioni genetiche degli esseri viventi, e che si formano (“impacchettate”) quando le cellule sono sta per dividersi La sua forma ricorda la lettera “X”. Le parti o braccia che formano la “x” del cromosoma sono conosciute come cromatidi e ognuna ha diversi alleli ., che sono gli spazi specifici che contengono le informazioni per le varie caratteristiche genetiche. Gli alleli sono le varianti o forme alternative che ogni gene presenta .
Tenendo conto di queste definizioni, vediamo ora cos’è la ricombinazione genetica e come avviene. Affinché la riproduzione di un organismo abbia successo, avviene la divisione cellulare o la meiosi . Ed è durante questo processo che avviene la ricombinazione genetica , lo scambio di geni. Cioè, i cromosomi della madre e del padre sono raggruppati, scambiano alcune delle loro parti e formano nuove combinazioni. Ciò si traduce in un nuovo individuo, con caratteristiche nuove e diverse ma che è correlato e simile alle caratteristiche dei genitori, solo che questi sono raggruppati in modi diversi e unici per il nuovo individuo (tranne nel caso di gemelli monozigoti).
incroci genetici
Durante la ricombinazione genetica, c’è una fase nota come crossover genetico o crossover in inglese. I cromosomi si uniscono e si incrociano, e un segmento di DNA di ciascuno diventa parte dell’altro. In questo modo i cromosomi del nuovo individuo vengono copiati, trasmessi e creati.
La ricombinazione genetica è essenziale per l’evoluzione delle specie. Una maggiore diversità genetica promuove una migliore capacità di adattamento all’ambiente. Pertanto, maggiore è la ricombinazione genetica degli individui in una popolazione, maggiori sono le possibilità che hanno di adattarsi alle variazioni ambientali.
Tipi di ricombinazione genetica
Esistono diversi tipi di ricombinazione genetica: omologa, non omologa, sito specifica e trasposizione. Successivamente, analizziamo ciascuno di essi.
ricombinazione omologa
Questo tipo di ricombinazione genetica è il più comune. La ricombinazione omologa è la combinazione di sequenze simili di cromosomi . Si verifica principalmente quando l’uovo e lo sperma si uniscono e inizia la meiosi o la riproduzione cellulare. In questo momento, i cromosomi dei genitori si allineano in modo che segmenti di DNA simili o omologhi si fronteggino. Quindi si incrociano, determinando uno scambio di materiale genetico, creando nuove combinazioni di geni. Nella ricombinazione omologa, l’ordine dei geni non viene alterato.
Ricombinazione nei linfociti B
Un’altra ricombinazione genetica è quella che si verifica in un tipo di globuli bianchi chiamati linfociti B , correlati all’immunità del corpo. In questo caso, queste cellule eseguono uno scambio chiamato cambio di classe di immunoglobuline. Così favoriscono il riconoscimento degli antigeni e delle cellule tumorali per eliminarli dal corpo.
ricombinazione non omologa
Questa è la ricombinazione di sezioni di cromosomi che non sono omologhe o simili . È anche noto come “ricombinazione illegittima”. Nelle cellule eucariotiche, la ricombinazione non omologa è comune quando il meccanismo di recupero genico è al lavoro. Questo processo cerca di riparare i segmenti dei cromosomi colpiti, unendoli ad altri che non facevano parte della stessa sequenza.
La ricombinazione non omologa generalmente provoca mutazioni , poiché produce un’alterazione nella funzione dei geni. Ad esempio, si ritiene che i tumori possano essere la conseguenza di una ricombinazione illegittima. La ricombinazione non omologa è uno strumento di ricerca molto potente e ampiamente utilizzato.
Ricombinazione sito specifica
Come indica il nome, in questo tipo di ricombinazione viene effettuato uno scambio di brevi segmenti in siti specifici. Nella ricombinazione sito-specifica, l’ordine dei geni può essere alterato e possono persino essere aggiunte nuove informazioni.
Recepimento
In questo caso, c’è un movimento di brevi segmenti di cromosomi da un punto all’altro del genoma e può o meno lasciare una copia nel punto precedente. In uno studio condotto dal Dipartimento di Biologia Evoluzionistica dell’Università Autonoma di Barcellona, è stato possibile dimostrare che alcuni tipi di incroci genetici favoriscono la trasposizione di determinate sequenze cromosomiche nei geni del moscerino della frutta (Drosophila melanogaster ) .
Differenze tra ricombinazione genetica e incrocio artificiale
L’incrocio o incrocio genetico artificiale, a differenza della ricombinazione genetica, è lo scambio di materiale genetico che non potrebbe essere trasmesso durante la riproduzione naturale di un organismo.
Attualmente, i casi più comuni di incrocio genetico artificiale possono essere osservati in animali e piante. È molto comune incrociare due o più specie per ottenere un “miglioramento” o una modifica delle loro caratteristiche genetiche. Ad esempio, si fanno incroci nei cani, per creare una nuova razza o modificarne la taglia o altre caratteristiche, come il colore o il tipo di mantello. Allo stesso modo, è comune incrociare piante diverse per renderle più resistenti o per avere un aspetto estetico particolare. Lo stesso si fa con i frutti.
Bibliografia
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