Articulo_Drosophila_melanogaster[1]

FERNÁNDEZ, C.C, CHIPATECUA, D.A. & GORDILLO, C.S.

Drosophila melanogaster: cruce entre los mutantes macho White y hembra Silvestre (♂ W/W x ♀ S+/S+). Para la posterior comprobación experimental de las leyes de Mendel por medio de cultivos Christian Camilo Fernández, Diego Alexander Chipatecua & Karol Stefany Gordillo. Herencia, Facultad de ciencias y educación, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C.; Colombia.

Resumen: En la gran mayoría de los experimentos génicos, los individuos más utilizados por su facilidad de crianza, economía, ciclo de vida corto y su gran productividad es Drosophila melanogaster, permitiendo identificar las leyes de la herencia. Fue Thomas Morgan genetista quien estudio la historia natural, zoología y macromutacion en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Sus contribuciones más importantes fueron en el campo de la genética, gracias a su trabajo Drosophila melanogaster se convirtió en uno de los principales organismos modelo en la genética. Este artículo tiene como objetivo: Identificar y analizar las leyes de Mendel, en el cruce entre el mutante macho White y la hembra Silvestre (♂ W/W x ♀ S+/S+), de Drosophila melanogaster.

Para el cruce de los individuos, es necesario que las moscas hembras sean vírgenes, se deben identificar las características morfológicas entre los mutantes macho y hembra, de las moscas involucradas en el cruce, además debe haber una buena manipulación de los individuos para realizar el cruce. En cada cultivo debe haber por mínimo cuatro pares de moscas entre macho White y hembra Silvestre. Para cada generación filial (F1) y (F2), procedente de la generación parental, se tomaron las fechas de siembra y el conteo de individuos discriminando entre machos y hembras, identificando sus fenotipos, donde en la (F1) el 100% de hembras y machos son silvestres, en la (F2) el 50% de los machos son silvestres, el otro 50% de los machos son White y el 100% de las hembras son silvestres.

PALABRAS CLAVE: Leyes de Mendel; gen; Mutante White; Individuo Silvestre; cruces genéticos, generación filial

1 Herencia, Facultad de ciencias y educación, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C.; Colombia.

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Abstract: In the vast majority of gene experiments, individuals most commonly used for its ease of breeding, economics, short life cycle and high productivity is Drosophila melanogaster, allowing you to identify the laws of inheritance. Thomas Morgan was a geneticist who studied natural history, zoology and macromutation in the fruit fly Drosophila melanogaster. His major contributions were in the field of genetics, thanks to his work Drosophila became a major model organisms in genetics This article aims to: Identify and analyze the laws of Mendel, at the junction between the mutant male and female Silvestre White (♂ W / W x ♀ S + / S +), Drosophila melanogaster. The movement of individuals, it must be virgin female flies, you should identify the morphological characteristics between male and female mutants, flies involved in the crossing, must also be a good handling of individuals to make the crossing . In each crop must be at least four pairs of flies between male and female White Wild For each filial generation (F1) and (F2), from the parental generation were taken sowing dates and the count of individuals to discriminate between males and females, identifying phenotypes, where the (F1) 100% of females and males are wild, in (F2) 50% of the males are wild, the other 50% are White males and 100% of the females are wild.

KEY WORDS: Laws of Mendel, Gen, White Mutant, wild individuals; filial generation, genetic crosses INTRODUCCIÓN: En la gran mayoría de los trabajos en que se utiliza la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, resulta indispensable conocer sus características morfológicas como el tipo, la forma y/o la disposición de sus estructuras. En particular, en los estudios genéticos es importante conocer de una manera general, la morfología externa del adulto, para poder distinguir las características que presentan las moscas de ambos sexos o las que han sido afectadas por mutaciones. (Piqueras & Peralta, 2002). Existen diferencias entre los individuos masculinos y femeninos, lo que permita distinguirlos unos entre otros. La punta del abdomen es alongada en la hembra y redondeada en el macho, el abdomen de la hembra contiene siete segmentos visibles; mientras que el macho contiene solamente cinco, los machos poseen los peines sexuales, las hembras no lo presentan, el tamaño de las hembras es mayor que el de los machos. (Piqueras & Peralta, 2002). El mutante White, fue la primer mutación ligado al sexo que se haya descubierto en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster . Esta se caracteriza por el color blanco de sus ojos y de sus ocelos, en las hembras los túbulos de Malpighi y cubierta testicular son blancos, mientras que en los machos los túbulos de Malpighi y la cubierta testicular son incoloros. Es un mutante de ojos recesivo ligado al 2

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sexo, situado en la posición 1,5 del cromosoma X en el primer par (I). (Cooper, j. 2008). El ciclo vital de Drosophila melanogaster consta de cuatro estadios huevo, larva, pupa y adulto o imago, en el cual el desarrollo completo de la mosca tiene una duración aproximada de nueve (9) días en condiciones ambientales optimas, como son la temperatura a 25º, humedad del 60%, un medio de cultivo apropiado y un PH optimo. (Colomer, F. 2001). El huevo de Drosophila mide alrededor de 0,5 mm de longitud, está revestido por una membrana externa, el corión, constituida de células hexagonales. Las larvas de Drosophila pasan por tres estados de desarrollo: Estado I donde las larvas van desde que eclosiona el huevo hasta que cumplen 24 horas, este estado se caracteriza porque las larvas presentan gran movilidad y su principal función es la búsqueda de alimento. Estado II va desde las 24 horas a las 72 horas de vida, en general se consideran larvas de estado II las que tienen entre 48 y 72 horas y su función principal también es la búsqueda del alimento. Estado III va desde las 72 a las 96 horas de vida, en este estado las larvas pierden su interés por el alimento y su principal función es encontrar un lugar seco donde pupar. (Strasinger, S & Di Lorenzo, M. 2008). La larva se transforma en pupa dentro del penúltimo tegumento larval que al principio es suave y blando pero lentamente se endurece y oscurece su color. La transformación emprendida durante el período de pupa, culmina con la formación del imago. Cuando estos cambios se han completado, el adulto emerge por el extremo de la

pupa. En un principio la mosca es alargada y con las alas sin expandir todavía, dentro de poco tiempo, sin embargo, las alas se expanden y el cuerpo gradualmente adquiere la forma redonda del adulto. Las moscas recién nacidas son de color claro, pero se oscurecen dentro de pocas horas. Es posible, entonces, distinguir en el cultivo las moscas recién emergidas de las más viejas. (Colomer, F. 2001). Drosophila melanogaster presenta 4 parejas de cromosomas, los cromosomas sexuales X y Y pertenecen al primer par (I), las otras tres parejas son autosómicas (II, III, IV), las parejas (II, III) son metacéntricos y grandes, el cromosoma X es donde se localizan la mayoría de los genes y el cromosoma Y y el par IV, son pequeños y telocéntricos. (Cooper, J. 2008). METODOLOGÍA Al inicio de este trabajo se utilizaron unas pocas gotas de éter en una mota de algodón. Luego se introdujo en un frasco de vidrio como eterizador para que las moscas queden inmóviles y así transportarlas a la caja de petri. Luego se identificaron las partes del cuerpo de la mosca Drosophila melanogaster silvestre y el mutante White mediante la observación directa utilizando el estereoscopio reconociendo las diferencias entre hembras y machos. De inmediato los frascos a utilizar se sometieron aun proceso de esterilización de tres a seis horas en autoclave

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Posteriormente se inicio la preparación de los medios de cultivo de harina de trigo, inicialmente se calentaron 300ml de agua luego se adiciono 20gr de azúcar y 95gr de harina dejando hervir durante 4 minutos. Luego se disolvió lentamente la levadura en agua tibia en un recipiente aparte. Seguidamente se adiciono el agar, se dejo disolver a fuego lento y se agrego la levadura disuelta; a continuación se mezclo y se añadió 12,5gr de ácido acético. Finalmente el medio se vertió en los frascos (previamente esterilizados) y se tapo con los tapones de gasa se dejaron por 24 horas para que solidifique y se puedan pasar las moscas a los medios de cultivo flameando los frascos y teniendo la mayor asepsia posible. Finalmente se procedió a realizar el cruce de la mosca Drosophila melanogaster silvestre y el mutante White. En primera instancia se pasaron a un medio de cultivo 4 parejas entre macho y hembra de moscas silvestres para obtener hembras vírgenes. Luego se realizo el cruce introduciendo 4 parejas entre un macho White y una hembra silvestre en un nuevo medio de cultivo, siendo esta la generación parental. Posteriormente se obtuvo la primera generación filial (F1), procedente de la generación parental y por último se obtuvo la segunda generación filial (F2), realizando el cruce de la primera generación filial (F1) con 4 parejas de moscas en un medio de cultivo aparte. A cada medio de cultivo se le realizo la toma de datos pertinente los cuales consisten en: fecha de siembra, conteo de individuos sin discriminación entre

machos y hembras y el fenotipo que presentaban. RESULTADOS En el siguiente cuadro se muestra las fechas y la descripción de la generación parental, la primera generación filial (F1) y la segunda generación filial (F2). (Fig. 1.). Fecha 31 Agosto 2011

de de

3 de septiembre de 2011

5 de septiembre de 2011

8 de septiembre de 2011 12 de septiembre de 2011

Descripción De la sepa de moscas de Drosophila melanogaster silvestre, se tomaron 4 parejas de machos y hembras silvestres, para obtener hembras vírgenes. A las 6.30am se observan varios huevos de moscas, aproximadamente 37 a una temperatura de 18ºC. Se observan 12 larvas de mosca Drosophila melanogaster Silvestre, también se libera la generación parental, para que estos no sean confundidos con la futura progenie. Aparecen las primeras 4 pupas de Drosophila melanogaster Silvestre. Aun no emergen las primeras moscas y aparecen alrededor de 13 pupas más en el medio de cultivo. 4

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15 de Emergen las septiembre primeras 4 moscas de 2011 Silvestres a las 12:30 pm, a las 3:30 pm en los laboratorios de la macarena B en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, se procede a identificar si son machos o hembras con la ayuda de una lupa. Afortunadamente las 4 moscas que emergieron son hembras y se introducen en un nuevo medio de cultivo. Dos días después emergen 2 moscas mas, al realizar la identificación estos son machos. 22 de Se realiza la septiembre identificación de 4 de 2011 mutantes machos White a las 11:30 am en los laboratorios de la macarena B y se introducen en el medio de cultivo donde se encuentran las moscas hembras silvestres vírgenes, las cuales fueron dormidas con ayuda del eterizador. 27 de Aparecen los Septiembre primeros huevos muy de 2011 poco visibles, entre el cruce de machos White con hembras Silvestre (♂ W/W) x ♀ S+/S+) y Se libera la generación parental de la primera generación

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7 Octubre 2011

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8 Octubre 2011

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filial, entre el cruce de machos White con Hembras Silvestre (♂ W/W) x ♀ S+/S+), para no confundirlos con la progenie. Se observan las primeras pupas en el cultivo que presenta el cruce entre machos White con hembras Silvestre (♂ W/W) x ♀ S+/S+). A las 3:56 pm se observan 2 primeras moscas en el cruce entre machos White con Hembras silvestre (♂ W/W) x ♀ S+/S+), en la realización de la identificación hay 1 macho que tiene ojos de color rojo y abdomen con terminación redonda y la otra mosca es hembra y presenta los ojos rojos y la terminación de su abdomen es puntiagudo. Siendo las 4:26 pm se observan 12 moscas, 7 hembras y cinco machos, todos con ojos rojos lo que indica que son 100% silvestres heterocigotos. A las 12:11 pm se introducen en un nuevo cultivo 4 parejas procedentes del cultivo de la primera generación filial (F1), para obtener la segunda generación filial (F2). 5

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de Se observan los de primeros huevos de la segunda generación filial (F2), aproximadamente 23. de A las 8:18 am se de observaron 16 larvas aproximadamente. de Siendo las 12:40 pm de se observan 8 pupas pertenecientes a la segunda generación filial (F1). de A las 3:12 pm surgen de las primeras moscas correspondientes a la segunda generación filial (F2), ocho 8 moscas 4 machos y 4 hembras, 4 hembras con ojos rojos (silvestres), 2 machos con ojos rojos (silvestres), 2 machos con ojos y ocelos de color blanco (mutantes White).

Fig. 1. Fechas del día de siembra y descripción del número de individuos y fenotipos de los mismos, correspondiente a los medios de cultivo, de la generación parental, la primera generación filial (F1) y la segunda generación filial (F2). Cuadro de Punnett de la primera generación filial (F1). Cuadro de Punnett de la primera generación filial (F1), del cruce entre un macho White y una hembra Silvestre, donde se obtiene 100% hembras Silvestres heterocigotas y 100% machos Silvestres. (Fig. 2.).

♂

X+

X+

X+ Xw X+ Y

X+ X w X+ Y

♀ Xw Y

Fenotipo: 100%

Silvestres Ojos

Rojos. Rojos.

Silvestres Ojos

100%

Genotipo: 100% X+ XW Heterocigotos

X+

Y

Fig. 2. Cuadro de Punet de la primera generación filial (F1), del cruce entre un macho White y una hembra Silvestre homocigota. Primera generación filial (F1).

Fig. 3. Imagen del cultivo de la primera generación filial (F1). Cuadro de Punett de la segunda generación filial (F2). Cuadro de Punnett de la segunda generación filial (F2), del cruce entre un macho White y una hembra Silvestre, donde se obtiene 50% hembras Silvestres homocigotas, 50% hembras White homocigotas, 50% machos Silvestres y 50% Machos White. (Fig. 4.).

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♂ Xw Y

ANÁLISIS DE RESULTADOS

X+

Xw

X+ X+ X+ Y

Xw Xw Xw Y

♀

Fenotipo: White 50%; Silvestre 50% White 50% ;Silvestre 50% Genotipo: 50%

50%

X+ Y, XW Y

50%

X

+

X+

Homocigoto 50% Heterocigoto

X + XW

Fig. 4. Cuadro de Punnett de la segunda generación filial (F2), del cruce entre un macho White y una hembra Silvestre. Segunda generación filial (F2).

Fig. 5. Imagen del cultivo de la segunda generación filial (F2).

Encontramos totalmente congruente lo observado con las referencias bibliográficas y teóricas. La diferenciación de sexo resulto muy sencilla, en la mayor parte de ocasiones se pudo hacer a simple vista; debido a la característica más notoria, como por ejemplo, el abdomen oscuro de los machos. Esta característica se convirtió en el principal referente para su identificación. Es importante el orden y la buena planeación de los movimientos que realizamos a la hora de la extracción de las moscas del frasco original al eterizador y a la caja de petri ya que se “pueden perder muchos ejemplares con facilidad”. En la realización de los medios, la asepsia, esterilización del área de trabajo, el uso del mechero los cuales fueron indispensables para la eliminación de esporas de hongos y bacterias que se encuentren en el ambiente. El uso de los elementos de barrera personales tales como gorro, tapabocas, bata y guantes, son claves en el desarrollo de este experimento; ya que la no contaminación de los medios influye en que la práctica se pueda seguir desarrollando. Es importante tomar la precaución de no mover los frascos hasta que el frasco se seque. En el frasco 1 se obtuvo la F1 con 100% de especímenes silvestres heterocigotos con ojos rojos de los cuales identificamos 15 hembras y 10 machos. En este caso se cumple la primera ley de Mendel la cual habla de la uniformidad, ya que los descendientes de esta primera generación son todos iguales entre 7

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sí fenotípicamente, pero genotípicamente son diferentes a sus progenitores ya que las hembras son heterocigotas En el frasco numero 3 obtuvimos la filial 2, en la cual observamos 50% de individuos silvestres de los cuales 14 eran hembras y 10 eran machos y 50% de individuos White de los cuales 9 eran hembras y 15 eran machos; por lo cual se deduce que el 50% de la población corresponde a individuos homocigotos y 50% a individuos heterocigotos. Relacionando con la segunda ley de Mendel la cual habla de la segregación de los caracteres, ya que para cada característica un individuo hereda dos alelos, uno de cada progenitor y estos pueden ser homocigotos o heterocigotos.

CONCLUSIONES. •

El cruce de una mosca Hembra Silvestre y un macho White en al generación filial se obtienen individuos de ojos rojos silvestre desde el punto de vista fenotípico; sin embargo las hembras obtenidas de este cruce son heterocigotas para el carácter de ojos rojos y los machos por ser hemicigotos también son fenotípicamente silvestres. Se determinó que el fenotipo de ojos rojos de las moscas silvestres es de carácter dominante y el de ojos blancos es de carácter recesivo. Es decir, se cumple

la primera ley de Mendel de la Uniformidad. • En el caso de la F2 (Segunda generación filial) se obtuvo un 50 % de los individuos tanto hembras como machos con el carácter fenotípico de mosca White y el restante 50% fenotípicamente moscas silvestres quedando de esta manera los caracteres de la generación parental en igual proporción fenotípica con respecto a la misma cumpliéndose de esta manera la segunda ley de Mendel acerca de la segregación de los caracteres en la segunda generación filial. Esto es debido entonces, a que los genes parentales que se separaron se recombinan en la segunda generación permitiendo así la expresión de los mismos. • De igual forma se comprobó que el carácter de los ojos blancos es ligado al sexo y es de carácter recesivo debido a que se debió esperar hasta un cruce entre hembras heterocigotos silvestres con machos White para que este este carácter se expresara y es ligado al X ya que tanto hembras como machos expresaban este carácter pues el carácter holandrico solo se hereda de padre a hijo Varón. • La Drosophila melanogaster es útil para realizar estudios sobre genética de poblaciones y de las leyes de Mendel debido a que son individuos que tienen un acelerado crecimiento poblacional y como pudimos 8

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comprobar la preparación de los medios es sencilla y económica y el ciclo de vida de estos individuos es relativamente corto.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Berg, E. 2006. DNA. 3era edición. Editorial Elsevier. Madrid, España. pp. 459-462. Colomer, F. 2001. Enfermería Maternal y Ginecológica. 10 ed. Editorial Elsevier. Barcelona. España. 45-46 p. Cooper, J (2008). La célula. Editorial Marban: Madrid España. 726p. Gardner E, Michael J, Simmons D, Peter S (1998). Principios de génetica. Editorial Limusa: buenos aires argentina 649 p. Goldstein, I. 1994. Drosophila melanogaster: usos prácticos en la célula y la biología molecular. 1era edición. Editorial Academic Press, buenos aires, argentina. Inc. pp. 51-53.

Iglesias, B & Gallardo, M. 2005. Bases de la Fisiología. 20 ed. Editorial Tebar. Quito. Ecuador. 472p. Nusslein, C. 2009. Génesis y desarrollo de la vida. 4ta edición. Editorial Brosmac sl. Madrid, España. pp. 48. Piqueras J, peralta a, 2002. Genética. 1era edición. Editorial Ariel ciencia. Quito, ecuador. pp. 39-41. Strasinger, S & Di Lorenzo, M. 2008. Análisis de Orina y de los Líquidos Corporales. 50 ed. Editorial Médica Panamericana. S.A. Buenos Aires. Argentina. 203-214p. Teoría cromosómica de la herencia. Ubicación de los genes en cromosomas Morgan 2011 (s.f). Extraído el 01 de octubre de 2011 de http://es.scribd.com/doc/1567 7355/ligamientoentrecruzamiento.

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