* DEPARTAM. DE BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR
FACULTAD DE CIENCIAS EXPERIMENTALES DE JAÉN
UNIVERSIDAD DE JAÉN
** DEPARTAM. DE BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR
CENTRO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
UNIVERSIDAD DE GRANADA
DE MENDEL A LA INGENIERÍA GENÉTICA
A anda, F.*, Cañaba e, R.*, Ga cía-Salgue o, L.** y Lupiáñez, J. A.**
RESUMEN
El p esen e abajo in en a analiza los p incipales e en os que han ca ac
e izado el desa ollo concep ual de la gené ica desde los inicios mas genuinos
ep esen ados po los abajos de Mendel has a los úl imos a ances elaciona
dos con las écnicas de ingenie ía gené ica.
SUMMARY
The p esen wo k in en o analize he mos impo an e en s in ol ed in
he de elopmen in he ield o he Gene ic om he beginning, ep esen ed by
he Meldel's wo ks, o he las ad ances ela ed wi h he ecnics o gene ic
enginee ing.
INTRODUCCIÓN
Según Lacadena, Gené ica "es la ciencia que es udia el ma e ial he edi a io
bajo cualquie ni el o dimensión". Po an o, la Gené ica aba ca, según su
de inición, un amplio campo de ac uación: el conocimien o del ma e ial gené
ico en cuan o a su es uc u a y unción, su exp esión den o de los o ganismos,
la egulación de dicha exp esión, su ansmisión, los mecanismos de su a ia
ción y e olución, e c.
La capacidad de los o ganismos de ansmi i a sus descendien es sus ca ac
e ís icas es an e iden e, que sin duda igu a en e las p ime as obse aciones
del homb e. La apa ición de animales domés icos y plan as cul i adas, median
e la c ia selec i a se hizo desde la Edad de Pied a. Es o quizás ue a uno de
A s Pha maceulica. Tomo XXXIV, Núm. 3. 1994, 193-207.
194 ARS PHARMACEUTICA
los p incipales impulsos del sedimen a ismo, ya que la posibilidad de cul i a
plan as y c ia animales e i a e! ene que busca los.
La p ime a eo ia conocida sob e la he encia da a del siglo V a.d.C. y ue
dada po Hipóc a es. Según él, el semen que daba luga a! niño po aba elemen
os ep esen a i os de odas las pa es del cue po del p ogeni o . Es o apoya ía
la eo ía de los ca ac e es adqui idos. A is ó eles eba ió muchos de los aspec
os de es a eo ía, aunque seguía pensando que el semen con enía el plan gene a!
según el cual la mad e elabo a ía a! descendien e. Según él, se ía una in o ma
ción p ecisa y pa icula y no un paso de mues as a a és de las gene aciones
pa a el desa ollo del indi iduo.
Du an e el Renacimien o se a anzó poco en es e campo, su giendo una
eo ía simila a la an e io , que es la de la p e o mación. El desa ollo no se ía
nada más que el ag andamien o de un homb ecillo (homúnculo) p esen e en el
semen del pad e o en la sang e de la mad e.
Fue du an e los siglos x m Y XIX cuando empieza a plan ea se la pa i
cipación equi alen e de ambos p ogeni o es en la o mación de las ca ac e ís
icas del nue o indi iduo. Mendel puso de elie e la con ibución igual de!
ó ulo y del g ano de polen en la ecundación, mien as o os, como Schleiden,
uno de los au o es de la eo ía celula , decían que el ó ulo enía un papel
nu icio y el polen apo aba e! bagaje gené ico. Sin emba go, y como sucede
a menudo, los plan eamien os cien í icos son in e e idos po o os ipos de
plan eamien os, y los descub imien os o no se p oducen, o si se p oducen
quedan elegados a un segundo plano, lo cual e asa indudablemen e el cono
cimien o cien í ico. Los descub imien os de Mendel no ue on una excepción.
MENDEL Y SU ENTORNO
Pa a conoce la ob a de Mendel hemos de si uamos en su en o no socio
cul u al. En p ime luga , Mendel no e a un monje a icionado a la ja dine ia
que en sus a os lib es se dedicaba a cuida su ja dín. Mendel e a un cien í ico
con una sólida o mació:1 y un bagaje cul u al impo an e. Nació en 1822 en
Heinzendo (hoy Hyncice en checo) en Mo a ia, cuando es a egión pe e
necía al impe io aus ohúnga o. Cu só es udios en Olmü z (hoy Olomouc) en
esa misma egión, e ing esó en el monas e io de San o Tomás de B ünn (hoy
B no), que e a la capi al de Mo a ia, en 1843. Los monjes e an agus inos y no
se dedicaban a la ida con empla i a sino a la enseñanza unj e si a ia. Poseía
el monas e io una buena biblio eca y colecciones de mine ales y plan as. El
di ec o , cuando ing esó Mendel, e a el pad e Napp, un aman e de lacienciaque
p omocionó la in es igación cien í ica en su monas e io, en especial la ag onó
nuca. Po ello, cuando llegó Mendel había un ja dín expe imen al, y además,
se mandó cons ui un in e nade o pa a que abaja a Mendel. El pad e Napp
e a miemb o de la Sociedad de Ag icul u a de Mo a ia y asis iendo a sus
-
ARS PHARMACEUTICA 195
sesiones oyó una in e ención de Nes le en la que dijo que pa a mejo a la
selección a i icial había que acla a p e iamen e las leyes que igen la he en
cia, es deci , qué se ansmi e y cómo se ansmi e. Napp sabía que es o só
lo podía hace se in es igando y po ello empujó a Mendel a segui es e cami
no.
Po o a pa e, Mendel e a hijo de campesinos, y como al, conocedo de la
ag icul u a y su p oblemá ica. También enía conocimien os de bo ánica que
debía al maes o y cu a de su pueblo. Ellos con encie on a su pad e pa a que
con inua a sus es udios y Mendel ing esó en el monas e io pa a libe a les del
peso económico y pode dedica se plenamen e a los mismos. Desde 1850 a
1853, en iado po el pad e Napp, p osigue sus es udios y ob iene un diploma
pa a enseña . Uno de sus p o eso es, Unge , enía ideas e olucionis as, o ans
o mis as como se decía en onces. También conoció allí al ísico Dopple .
Mendel conocía, además, odos los abajos ealizados has a en onces sob e
hib idación. El p ime o de los hib idado es ue Ca los Linneo, au o de la
clasi icación binomial de las especies. Linneo e a c eacionis a y además ijis a.
No admi ía que las especies se ue an ans o mando pa a da luga a o as
nue as. Pa a él, los hlb idos chocaban con el plan gene al de la na u aleza
es ablecido po el C eado y es aban des inados a desapa ece de o ma ápida.
Resul ado a alado po o os in es igado es po el hecho de que la mayo ía de
los híb idos e an es é iles (mulos). Algunos in es igado es incluso llega on a
ob ene esul ados semejan es a los de Mendel, pe o no ue on capaces de
cap a su impo ancia. En de ini i a, exis ía una isión eológica de la na u a
leza en es os hib idado es que di icul ó mucho el conocimien o cien í ico. Hay
que eco da las discusiones de Da win con el capi án del Beagle, y los en en
amien os con sus con empo áneos.
¿Cuales ue on las p incipales apo aciones de Mendel? Podemos esumi 
las en la siguien es:
-Cada ca ac e ís ica es á egulada po dos ac o es.
• Tales ac o es p o ienen de cada p ogeni o .
• Los ac o es se ansmi en como unidades disc e as inmodi icables.
• Al o ma los game os los ac o es se sepa an y an cada uno a un
game o (ley de la seg egación) (Figu a 1).
Sin emba go, y a pesa del no able a ance que es o supone espec o al
pensamien o de la época, no podemos desliga lo de su en o no en cuan o al
conocimien o cien í ico. No se conocía ni la na u aleza del ma e ial gené ico,
ni su localización in acelula . Mendel c eía que el ma e ial gené ico e a una
mezcla de luidos. Si es a mezcla e a ines able se daba la seg egación, y si e a
es able en onces e a un mecanismo de ans o mación de las especies.
Una cosa que quizás con enga acla a es que la p ime a ley, o ley de la
uni o midad de los híb idos de la p ime a gene ación, cuya pa e nidad se a i-
196 ARS PHARMACEUTICA
1) • O
P
A A aa
F1 • • AMAR I LLO
Aa
F2 • • • O O VERDE
A A Aa Aa aa
.2) • )
P
AABB aabb
F1 •
AaBb
F2
AABB AABb • AMARI LLO
II so
• • O VERDE
LI so
AABb A
Ab b 4 AMARILLO
• O RUGOSO
AdBB Aa B b O VERDE
RUGOSO
• •
Aa
Bb A a b b
•
O
-
Figu a 1: Leyes de Mendel
1) C uce monolub ido en el que se obse a la seg egación de los ca ac e es pa a da la F2.
2) C uce di híb ido en el que se ap ecia la dis ibución independien e de los ca ac e es pa a
dad las p opo ciones ípicas 9:3:3:1 en la F2. En ambos casos se cumple que el híb ido de la Fl es
uni o me.
-
ARS PHARMACEUTlCA 197
buye a Mendel en ealidad e a un hecho ya cons a ado po nume osos hib ida
do es an e io es a él.
A pesa de sus aliosas apo aciones, la ob a de Mendel, aunque no des
conocida po sus con empo áneos, no ue acep ada sino como una simple eo
ía que pe mi ía explica y p edeci la exis encia de algunos c uzamien os en
los cuales el h b ido e a ines able. El mismo Mendel en algunos aspec os no
ue mendeliano en el sen ido en que hoy se emplea ese é mino, llegando a
concebi que un de e minado ca ác e pudie a es a de e minado po es ac
o es, o si un ca ác e es aba de e minado po a ios genes, los alelos ecesi os
de ellos. se ían odos iguales. Po ejemplo: Al' A2, � se ían es genes y, según
Mendel, el ecesi o de odos ellos se ía a y no al' a2, a3 como hoy lo conce
bimos.
SE REDESCUBREN LAS LEYES DE MENDEL Y SE COMPRUEBA EL
PARALELISMO GENES-CROMOSOMAS
En 1900 se conocía ya la p esencia de c omosomas en las células y que los
núcleos del ó ulo y el espe ma ozoide apo an un núme o igual de ellos en la
o mación del hue o. Se conoCÍan ambién la mi osis y la meiosis. Ya en es a
época Roux p oponía que los c omosomas cons i u an el ma e ial he edi a io y
que las unidades he edi a ias p esen a ían una o denación lineal a lo la go del
c omosoma. En ese año es in es igado es po sepa ado, de V ies, Co en s (8),
y Tsche mak, dan a conoce esul ados semejan es a los de Mendel, ci ándolo
en sus abajos. A pa i de en onces, ealmen e, se puede habla de la Gené ica
como al. Apa ece el é mino de gen pa a designa la unidad he edi a ia de
Mendel, y el de alelomo os o alelos pa a sus posibles o mas al e na i as;
incluso se llegó a pensa que es as o mas al e na i as se podían p oduci po
un cambio b usco que se denominó mu ación. Se ex ienden los c uzamien os
híb idos a una g an di e sidad de o ganismos, obse ándose que la gené ica
mendeliana e a aplicable no solo a las plan as, sino ambién a los animales y
al homb e.
En 1902, Su on y Bo e i (3,25), demues an el pa alelismo exis en e en e
la ansmisión de los de e minan es he edi a ios y el compo amien o de los
c omosomas:
-Los genes se p esen an en pa ejas y los c omosomas ambién.
-En los híb idos se p oduce la seg egación de los ca ac e es. Los c omo-
somas ambién seg egan en la meiosis.
-Los genes se dis ibuyen independien emen e. Los c omosomas en la
meiosis ambién.
Sin emba go, e a p eciso ob ene una p ueba mas di ec a: asocia la p esen
cia o ausencia de un ca ác e o ca ac e es dados en el o ganismo, con la p e
sencia o ausencia de un de e minado c omosoma o agmen o de él en las
células de ese o ganismo. Fue Mo gan en 19 10 (2 1) quien abajando con la

198 ARS PHARMACEUTlCA
mosca del inag e (D osophilla melanogas e ), ob u o la p ime a con i mación
de la eo ia c omosómica de la he encia. Obse ó como las di e encias sexuales
es ibaban en la p esencia de un pa de c omosomas que e an iguales en la
hemb a y desiguales en el macho (Figu a 2). A pa i de aquÍ su gen un g an
núme o de p uebas que con i ma on ampliamen e es a eo ía.
a>
b>
Figu a 2: Teo ía c omosómica de la he encia
a) podemos obse a las di e encias sexuales en e el macho (izquie da) y la hemb a (de e
cha) de la mosca del inag e (D osophilla melanogas e ).
b) las di e encias c omosómicas en e ambos. Se puede co elaciona la apa ición de un
ca ác e di e encial (macho o hemb a) con una di e encia en los c omosomas (XY macho y XX
hemb a).
Con la con i mación de la eo ía c omosómica de la he encia se puso de
mani ies o la sue e que u o Mendel al conc e a sus es udios sob e de e mi
nados ca ac e es que o bien es aban colocados en di e en es c omosomas, o
sob e el mismo, pe o muy alejados en e sí y que po an o mues an seg ega
ción independien e. Los genes ligados o si uados en el mismo c omosoma
ienden a pe manece jun os y no a seg ega , aunque no sea absolu o po la
posibilidad de ecombinación. Mo gan ambién, jun o con sus colabo ado es,
pudo es ablece mapas gené icos, es deci , indica los luga es c omosómicos de
los genes has a en onces conocidos.
ARS PHARMACEUTICA 199
SE DESCUBRE CUAL ES EL MATERIAL GENÉTICO
Quedaba aún mucho camino po eco e ; po ejemplo: ¿Cómo ac uan los
genes y cual es su na u aleza química? La p ime a de las cues iones se empieza
a conoce g acias a los abajos de Beadle y Ta um (2), en el hongo Neu ospo a
c assa, en 194 1, aunque la idea ue suge ida en es udios sob e la en e medad
conocida po alcap onu ia. Es os au o es comp oba on la elación que exis e
en e un gen no mal o mu ado con la p esencia o ausencia de una de e minada
p o eína, lanzando su eo ía un gen-un enzima. Es o condujo al conocimien o
de nue as in o maciones de cie as en e medades humanas he edi a ias.
La segunda cues ión plan eada e a ace ca de la na u aleza de los genes.
A e y, McLeod y McCa y (1), en 1944, culminando unos abajos comenza
dos en 1928 po G i i (11), descub en que el ma e ial esponsable de la
ans o mación en bac e ias del géne o Neumococo es el ADN. De nue o la
incomp ensión de sus con empo áneos e asó no ablemen e los es udios. Tal
incomp ensión enía como base la c eencia de que las p o eínas, mejo es udia
das que los ácidos nucleicos y con unciones an nobles como la de se los
ca alidzado es de los se es i os, debían ocupa an p eponde an e papel de
po ado as del mensaje gené ico. La con i mación p o ino de los abajos de
He shey y Chase en bac e ió agos T de E.coli en 1952 (12).
Pe o ¿qué se sabía de es as moléculas has a 1952? Echemos la is a a ás.
Los p ime os conocimien os de los ácidos nucleicos son, cu iosamen e, con
empo áneos a los descub imien os de Mendel. En 1868 Miesche (20), ca ac
e iza en el pus una sus ancia os o ada que él llama nucleína. Después se supo
que es aba o mada po un componen e p o eico de na u aleza básica llamado
his ona y un componen e p os é ico que Al mann denominó ácido nucleico en
1889. Feulgen (10), en 1924, comp ueba que los c omosomas lo con iene.
En e 1925 y 1930 Le ene (18), deduce la es uc u a de los mononucleó idos
y demues a su condición de silla es es uc u ales de los ácidos nucleicos.
Le ene, sin emba go, p e endía que los ácidos nucleicos es u ie an o mados
po la epe ición monó ona de cua o bases.
SE ACUMULAN LOS DESCUBRIMIENTOS
Cuando se descub e que el ma e ial gené ico esponsable de los enómenos
de la he encia son los ácidos nucleicos, se impulsa g andemen e su es udio y
comp ensión, ya que se piensa, y con azón, que el mejo conocimien o de
es as moléculas ha á comp ende mejo los p ocesos he edi a ios. Cha ga (9),
en 1950, descub e la equi alencia en e A y T (Adenina y Timina), y G y C
(Guanina y Ci osina) que si ió de base a los es udios de Wa son y C ick (27),
en 1953, pa a elabo a el modelo de la doble hélice.
Comienza aquí la e a de la gené ica molecula . Había que es udia p o un-
200 ARS PHARMACEUTICA
damen e y de onna concienzuda es as moléculas pa a comp ende mejo la
ansmisión de los ca ac e es, la base de las mu aciones, las elaciones en e los
genes y las p o eínas, y si ue a posible la manipulación de las mismas en
bene icio del homb e.
En la década de los 50 Zamecnik y colabo ado es (28), descub en que la
sín esis de las p o eínas se da en los ibosomas e iden i ican el ARN de ans
e encia (ARN ). Jacob y Manad (1 4), pos ulan en 1961 la exis encia de un
ARN mensaje o (ARNm) in ennedia io en e la sín esis de p o eínas y el ADN,
suposición que ue ápidamen e con innada. En e 1961 y 1965 Nü enbe g,
Ochoa y o os (1 6, l7 y 24), descub en el código gené ico y po la misma época
se empieza a comp ende cómo e egulan los genes g acias a los abajos de
Jacob y Manad y o os (15).
También desde 1956 empiezan a descub i se las enzimas implicadas en la
epa ación, eplicación y ansc ipción de los ácidos nuc1eicos. En 1957 Mesel
son y S ahl (19), demues an siguiendo las ideas de C ick que la eplicación de
los ácidos nuc1eios es semiconse a i a, con las implicaciones que eso conlle
a.
De la impo ancia de los a ances en el campo del conocimien o de los
ácidos nuc1eicos, da e el hecho de que nume osos p emios Nobeles de las dos
úl imas décadas han ecaido en in es igado es sob e es os emas. Ochoa,
Kombe g, Bal imo e, Temin, e c., son algunos de ellos.
LA INGENIERÍA GENÉTICA
A p incipios de los años 70 se es aba ya en condiciones de pode manipula
los genes. ¿Que supues as en ajas pod ía p esen a és o? En p ime luga , y
al menos eó icamen e, pode consegui que los genes se exp esen en o ganis
mos dis in os a los de su o igen, buscando un máximo de e icacia y econoITÚa.
Así se pod ía in oduci ADN de euca io as en p oca io as y exp esa se allí
dando luga a una p o eína que puede se ú il, po ejemplo, pa a el homb e,
como es el caso de la insulina. ¿Cómo lle a a cabo és o? P e iamen e es
necesa io eco da algunas cosas. Las bac e ias ienen un único c omosoma
ci cula , pe o poseen una cie a can idad de ADN ex ac omosómico onnando
lo que se denominan plás nidos, uno o a ios; es os plásmidos son ambién
ci cula es y p esen an una cie a au onoITÚa, ya que pueden eplica se po posee
los mecanismos necesa ios pa a ello. Los plásmidos son po ado es de in onna
ción gené ica, po ejemplo, la esis encia a algunos an ibió icos. Además, los
plásmidos se pueden ansmi i de unas bac e ias a o as po conjugación.
Hay que eco da ambién las p opiedades de algunas enzimas muy em
pleadas en la ingenie ía gené ica y en especial dos. Las p ime as son las enzimas
de es icción o es ic as as (4). Es as es án p esen es solamen e en las bac e ias
y ienen po misión elimina ADNs ex años que pueden llega a ellas. Lo
-
ARS PHARMACEUTICA 201
cu ioso de es as enzimas es que econocen secuencias especí icas den o de los
ADNs y po allí co an. Además, en bac e ias di e en es y aún en cepas dis in
as las es ic as as ienen di e en e especi icidad, po lo que se puede ene una
amplia gama de es as enzimas donde elegi la mas adecuada pa a el abajo que
se desea ealiza . El mayo p oblema es iba en que su concen ación es baja,
lo cual enca ece su ex acción y pu i icación (Figu a 3).
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b)
Figu a 3:
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1) Ac uación de una endonucleasa de es icción hipo é ica. En a) podemos obse a el cen o
de sime ia bina ia (pun o g ueso) y los pun os de co e ( lechas). En b) como quedan los agmen
os después de la o u a.
2) Si sob e o o ADN ac ua esa misma esc ic asa (a), p oduce una se ie de co es y al aza
puede queda un gen A (b), que po posee ex emos cohesi os puede in eg a se en la abe u a
e ec uada an e io men e en la molécula de ADN que a a se i de ehículo de la clonación del gen
A (c).