La herencia uniparental es una forma no mendeliana de herencia que consiste en la transmisión de genotipos de un tipo parental a toda la progenie. Es decir, todos los genes de la descendencia se originarán solo de la madre o solo del padre. Este fenómeno se observa más comúnmente en orgánulos eucariotas como las mitocondrias y los cloroplastos . Esto se debe a que dichos orgánulos contienen su propio ADN y son capaces de una replicación mitótica independiente que no soporta el entrecruzamiento con el ADN de otro tipo parental. Aunque la herencia uniparental es la forma más común de herencia en orgánulos, existe una mayor evidencia de diversidad. Algunos estudios encontraron que la herencia doblemente uniparental (DUI) y la transmisión biparental existen en las células. La evidencia sugiere que incluso cuando hay herencia biparental, el entrecruzamiento no siempre ocurre. Además, existe evidencia de que la forma de herencia de orgánulos varió con frecuencia a lo largo del tiempo. La herencia uniparental se puede dividir en múltiples subtipos según la vía de herencia. [1] [2]
Aunque la mayoría de las partes subcelulares eucariotas no tienen su propio ADN ni son capaces de replicarse independientemente del núcleo, existen algunas excepciones, como las mitocondrias y los cloroplastos. Estos orgánulos no sólo son capaces de replicar, traducir y transcribir el ADN de forma independiente, sino que también se sabe que heredan genes de un solo tipo parental. En el caso de las mitocondrias, la herencia materna es casi la forma exclusiva de herencia. Aunque, durante la fecundación del óvulo, las mitocondrias son llevadas a la célula fecundada tanto por el óvulo como por el espermatozoide, las mitocondrias paternas suelen estar marcadas con ubiquitina y luego son destruidas. [3] Incluso si no se destruyen, el ADN de diferentes mitocondrias rara vez se recombina genéticamente entre sí. Por lo tanto, las mitocondrias en la mayoría de los animales se heredan solo del tipo materno.
Como todos los demás conceptos genéticos, el descubrimiento de la herencia uniparental se remonta a los días de un sacerdote agustino conocido como Gregor Johann Mendel . El futuro "padre de la genética moderna" pasaba sus días realizando experimentos de hibridación en plantas de guisante ( Pisum sativum ) en el jardín de su monasterio. Durante un período de siete años (1856 a 1863), Mendel cultivó y probó unas 29.000 plantas de guisante que lo llevaron a deducir las dos famosas generalizaciones conocidas como Leyes de la Herencia de Mendel . La primera, la ley de segregación, establece que "cuando un individuo produce gametos , las copias de un gen se separan, de modo que cada gameto recibe solo una copia". La segunda, la ley de la distribución independiente, establece que " los alelos de diferentes genes se distribuyen independientemente unos de otros durante la formación de gametos". Aunque su trabajo fue publicado, permaneció latente hasta que fue redescubierto en 1900 por Hugo de Vries y Carl Correns , pero no fue hasta 1909 cuando se sugirió la herencia no mendeliana. Carl Erich Correns y Erwin Baur , en investigaciones realizadas por separado en plantas Pelargonium y Mirabilis , observaron una variación verde-blanca (descubierta más tarde como resultado de mutaciones en el genoma del cloroplasto ) que no seguía las leyes mendelianas de la herencia. Casi veinte años después, también se observó la herencia no mendeliana de una mutación mitocondrial y, en los años sesenta, se demostró que los cloroplastos y las mitocondrias tienen su propio ADN y que son capaces de traducción, transcripción y replicación independientemente del núcleo. Poco después, llegaron los descubrimientos de la herencia uniparental y doblemente uniparental. [1]
Un ejemplo bien estudiado de herencia uniparental involucra a los mutantes poky de Neurospora crassa . El mutante poky original fue aislado por Mitchell y Mitchell en 1952 como una variante de crecimiento lento que se presentaba espontáneamente. [4] En los cruces genéticos, se encontró que el fenotipo poky se heredaba por vía materna. El progenitor protoperitecial se considera el progenitor femenino (materno) en Neurospora . Cuando las hembras poky se cruzaron con machos de tipo salvaje, toda la progenie tuvo el fenotipo poky. Cuando las hembras de tipo salvaje se cruzaron con machos poky, toda la progenie tuvo el fenotipo de tipo salvaje. El hecho de que el determinante poky solo se transmita a través de la línea femenina sugirió que el determinante reside en el citoplasma materno . Finalmente, se demostró que el defecto primario en los mutantes poky es una deleción en la secuencia de ADN mitocondrial que codifica la subunidad pequeña del ARN ribosómico . [5]