Según la ley de dominancia en genética , un individuo que expresa un fenotipo dominante podría contener dos copias del alelo dominante ( homocigoto dominante) o una copia de cada alelo dominante y recesivo ( heterocigoto dominante). [1] Al realizar un cruce de prueba, se puede determinar si el individuo es heterocigoto u homocigoto dominante. [1]
En un cruce de prueba, el individuo en cuestión se cruza con otro individuo que es homocigoto para el rasgo recesivo y se examina la descendencia del cruce de prueba. [2] Dado que el individuo homocigoto recesivo solo puede transmitir alelos recesivos, el alelo que transmite el individuo en cuestión determina el fenotipo de la descendencia. [3] Por lo tanto, esta prueba produce 2 situaciones posibles:
Los primeros usos de los cruces de prueba se dieron en los experimentos de Gregor Mendel sobre hibridación de plantas . Mientras estudiaba la herencia de los caracteres dominantes y recesivos en las plantas de guisante, explicó que la “significación” (ahora denominada cigosidad ) de un individuo para un carácter dominante está determinada por los patrones de expresión de la siguiente generación. [4]
El redescubrimiento de la obra de Mendel a principios del siglo XX dio lugar a una explosión de experimentos que empleaban los principios de los cruces de prueba. Entre 1908 y 1911, Thomas Hunt Morgan realizó cruces de prueba mientras determinaba el patrón de herencia de una mutación del color de ojos blanco en Drosophila . [5] Estos experimentos de cruces de prueba se convirtieron en hitos en el descubrimiento de los rasgos ligados al sexo .
Un cruce de prueba implica cruzar un organismo individual con un genotipo o fenotipo dominante con otro organismo que exhibe un genotipo o fenotipo recesivo. Para comprender mejor el concepto de cruce de prueba, exploremos varios tipos de cruces que involucran uno o más genes de interés.
El cruzamiento monohíbrido es un proceso de fecundación que implica la unión de dos progenitores de raza pura que difieren en una sola característica, de modo que los descendientes resultantes se convierten en monohíbridos. Se utiliza para probar un solo tipo de gen o fenotipo. [6]
El monohibrido, también llamado “cruce de prueba de un solo gen”, se utiliza para observar cómo la descendencia homocigótica expresa genotipos heterocigotos heredados de sus padres.
La implantación de un cruzamiento monohíbrido incluye la significación de los alelos mediante caracteres: el alelo recesivo se indica a menudo con una letra minúscula y el alelo dominante con una letra mayúscula. Se anotan el fenotipo y el genotipo de ambos progenitores que se cruzan, incluido el genotipo de los gametos de la generación parental. Las predicciones de las combinaciones de los gametos se construirán en un cuadro de Punnett . [ cita requerida ]
Al realizar un cruce monohíbrido, Mendel inició el experimento con un par de plantas de guisante que presentaban rasgos contrastantes, una alta y la otra enana. A través de la polinización cruzada, las plantas resultantes de la descendencia manifestaron el rasgo alto. Estos híbridos de primera generación se denominaron F1 y sus descendientes se denominaron progenie filial o F1.
Mendel observó que las características que estaban ausentes en la generación F1 habían reaparecido en la generación F2. Calificó la característica suprimida como recesiva y las características expresadas como dominantes. [ cita requerida ]
Mendel decidió además explorar el resultado de cruzar dos plantas que eran híbridas para un solo rasgo. Esta investigación tenía como objetivo determinar los patrones de herencia de dos características simultáneamente y verificar la hipótesis de que la herencia de un rasgo permanecería independiente del otro. Denominado cruce dihíbrido o "cruce de prueba de dos genes", este experimento se basó en el principio de segregación . Al realizar un cruce de prueba dihíbrido, se seleccionan dos características fenotípicas dominantes y se cruzan con progenitores que muestran rasgos doblemente recesivos. Luego se analizan las características fenotípicas de la generación F1. En un cruce de prueba de este tipo, si el individuo que se está probando es heterocigoto, normalmente se observa una relación fenotípica de 1:1:1:1. [7]
Para comprobar la idea de Mendel, realizó cruces complejos con plantas que eran de raza pura en dos características: color de las semillas (amarillas y verdes) y forma de las semillas (redondas y arrugadas). Cruzó plantas con semillas arrugadas y amarillas y plantas con semillas redondas y verdes. Debido a pruebas de cruces anteriores con monohíbridos, Mendel anticipó que las semillas redondas y amarillas eran dominantes en el cruce de raza pura, y eso es lo que observó. [8]
Los cruces de prueba tienen diversas aplicaciones. Los organismos modelo , como Caenorhabditis elegans y Drosophila melanogaster , se utilizan comúnmente para los cruces de prueba. A continuación se proporcionan los procedimientos básicos para realizar cruces de prueba en estos organismos:
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Para realizar un cruce de prueba con C. elegans , coloque gusanos con un genotipo recesivo conocido con gusanos de un genotipo desconocido en una placa de agar. Dé tiempo a los gusanos macho y hermafrodita para aparearse y producir descendencia. Usando un microscopio, la proporción de fenotipo recesivo versus dominante dilucidará el genotipo del progenitor dominante. [9]
Para realizar un cruce de prueba con D. melanogaster , seleccione un rasgo con un fenotipo dominante y recesivo conocido. El color de ojos rojo es dominante y el blanco es recesivo. Obtenga hembras vírgenes con ojos blancos, machos jóvenes con ojos rojos y colóquelos en un solo tubo. Una vez que las crías comiencen a aparecer como larvas, elimine las líneas parentales y observe el fenotipo de las crías adultas. [10]
Existen muchas limitaciones para los cruces de prueba. Puede ser un proceso que consume mucho tiempo ya que algunos organismos requieren un largo tiempo de crecimiento en cada generación para mostrar el fenotipo necesario. [11] También se requiere una gran cantidad de descendientes para tener datos confiables debido a las estadísticas. [12] Los cruces de prueba solo son útiles si la dominancia es completa. La dominancia incompleta es cuando el alelo dominante y el alelo recesivo se unen para formar una mezcla de los dos fenotipos en la descendencia. Los cruces de prueba tampoco son aplicables con genes codominantes , donde se expresarán ambos fenotipos de un rasgo heterocigoto. Otra limitación es para las mutaciones epistáticas donde la expresión de un gen será superada por la expresión de otro gen. [13] Un rasgo también puede ser determinado por múltiples genes, conocido como herencia poligénica . Los genes también tienen diferentes niveles de penetrancia , lo que determina cuánto se expresarán. Además, el entorno afecta la expresión de numerosos genes, por lo que el cruce de prueba no es aplicable en muchos casos.
A medida que surgen técnicas más avanzadas para determinar el genotipo, los cruces de prueba se están volviendo menos frecuentes en genética. Las pruebas genéticas y el mapeo del genoma son avances modernos que permiten determinar información más eficiente y detallada sobre el genotipo de una persona. [14] Sin embargo, los cruces de prueba todavía se utilizan hoy en día y han creado una base excelente para el desarrollo de técnicas más sofisticadas.