HISTORIA DE LA GENÉTICA Prof. Dra. MARÍA JOSÉ BORREGO GUTIÉRREZ UNIVERSIDAD SAN PABLO CEU IHAA-CEU

EN LA ANTIGÜEDAD •1000 a.C. Babilonios y Egipcios producen frutos por fecundación artificial •420 a.C.: Sócrates hipotetiza que los padres no se parecen a los hijos: “Los hijos de grandes hombres de estado generalmente son perezosos o buenos para nada”

EN LA ANTIGÜEDAD •400 a.C.: Hipócrates afirma que el hombre transmite las características hereditarias en el semen (semilla). Debe haber otro fluido en la mujer. El aporte es aproximadamente igual. •320 a.C.: Aristóteles propone la herencia de abuelos y bisabuelos. El semen se forma por ingredientes imperfectamente mezclados. Las niñas son causadas por “interferencia” con la sangre de la madre

EN LA ANTIGÜEDAD •100-300 d.C.: Los Hindúes observan que ciertas enfermedades aparecen en las FAMILIAS. “El hombre no puede escapar a sus orígenes”: Código de Manú.

La idea de la herencia por mezcla, no llega hasta siglo XIX RENACIMIENTO •Siglo XV: Lucha entre “Ovistas” vs. Espermistas” •Homúnculo: Un hombre dentro de otro y así hasta contener TODAS las generaciones por venir La idea de la herencia por mezcla, no llega hasta siglo XIX

DESPUÉS DEL RENACIMIENTO •1.630: William Harvey concluye que las plantas y los animales se reproducen de forma sexual: (esperma y huevos) •1.677: Antoni Leeuwenhoek descubre los espermatozoos en insectos y seres humanos (animáculos del fluido seminal)

DESPUÉS DEL RENACIMIENTO • S. XVII: Generación espontánea. Jan Baptista van Helmont, médico-iatroquímico, publicó la receta para obtener ratones a partir de una camisa sucia + granos de trigo…

CHARLES DARWIN • 1.859, postula la teoría de la Evolución basada en la selección natural • Sus teorías sobre genética fueron desacertadas: “la mujer es el reservorio de la semilla del padre”

LA GENÉTICA ACTUAL De Mendel al Genoma

Gregor Johann MENDEL (1.822 – 1.884) • Monje Agustiniano austriaco • Nacido de una familia de campesinos • Estudia Botánica y Matemáticas en la Universidad de Viena

Gregor Johann MENDEL • Fracasó en 2 ocasiones para obtener el certificado de docencia • Entro a un monasterio en Brünn (Hoy Checoslovaquia) donde llegó a ser abad • Comunicó sus experimentos en 1.865 ante la Sociedad de Historia Natural de Brünn • Al año siguiente se publica el manuscrito en las Actas de la sociedad

Gregor Johann MENDEL Entre 1856 y 1863 cultivó y estudió al menos 28.000 plantas de guisante, analizando con detalle siete pares de características de la semilla y la planta. Sus experimentos tuvieron como resultado el enunciado de dos principios que más tarde serían conocidos como leyes de la herencia. Sus observaciones le llevaron también a acuñar dos términos que siguen empleándose en la genética de nuestros días: dominante, recesivo, alelo.

Gregor Johann MENDEL •La información genética proviene la mitad del padre y la otra mitad de la madre •Los caracteres se expresan en las nuevas generaciones según el Principio de Segregación

HISTORIA DE LA GENÉTICA: S. XIX-XX •1882: Walter Flemming (1881-1955) descubre y describe los cromosomas •1888: Wilhelm Waldeyer introduce el término cromosoma • Finales del siglo XIX se describen la mitosis y la meiosis • Durante la década de 1880 se relaciona la herencia con los cromosomas

1900: Se revive el mendelismo por Hugo de Vries: Introduce el término mutación 1903: Sutton une la teoría del mendelismo con los cromosomas (son los portadores de la herencia)

El término de GENÉTICA fue acuñado en 1906 por el biólogo británico William Bateson: “estudio científico de cómo se transmiten los caracteres físicos, bioquímicos y de comportamiento de padres a hijos”

HISTORIA DE LA GENÉTICA Aquellas unidades genéticas deducidas por Mendel serían llamadas genes en 1909 por el botánico danés Wilhelm Johannsen • El químico alemán Emil Fischer (1852-1919), demuestra la composición amino-ácida de las proteínas y formula la hipótesis del enlace peptídico:

Thomas Morgan: Ligamientos en moscas - Premio Nobel en 1933 1927: Hermann Müller, demuestra el aumento de las mutaciones por radiaciones ionizantes

•1923: Painter describe el cromosoma Y y se inclina a favor de la existencia de 48 cromosomas en el sexo masculino. •1946: El mismo Painter describe que son 46 cromosomas más el par sexual •1949: Murray Barr describe la cromatina sexual (Corpúsculo de Barr) •Técnicas entre los 50 y 60: – Choque hipotónico del núcleo – Se describe la fitohemaglutinina y el uso de la colchicina para detener la mitosis

1953: Se describe la estructura del DNA GENÉTICA MOLECULAR • En1869, Miescher había aislado la nucleina •1944: Oswald Avery describe la bioquímica del DNA y su relación con los “genes” •1952: Primeros renacuajos clónicos 1953: Se describe la estructura del DNA

ESTRUCTURA DEL DNA

James Wayson en 1962 compartió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina con los biofísicos británicos Francis Crick y Maurice Wilkins por el descubrimiento de la estructura del ADN.

Bases del DNA

Estructura del DNA

Replicación del DNA

HISTORIA DEL GENOMA •1961: Nierenberg describe el código de tres letras •1970: Arber y Hamilton descubren las enzimas de restricción •1972: Primera molécula de DNA recombinante entre dos especies •1977: Sanger propone el método para secuenciar las moléculas de DNA

HISTORIA DEL GENOMA •1978: 1ª hormona humana hecha con técnicas de DNA recombinante •1980: 1ª fábrica industrial de insulina recombinante •1983: Kary Mullis idea la técnica de la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)

ANALOGÍA LENGUAJE • Código de 33 caractéres • Alfabeto, signos • Palabras • Frases • Significado Obra DNA • Código de 4 caractéres • Adenina y Timina Citosina y Guanina • Codones • Proteínas • Fenotipo Individuo

LENGUAJE: Español Letras:enunlugardelamanchadecuyonombren oquieroacordarme + espacios • Palabras: 1. En 2. Un 3. Lugar 4. De 5. La 6. Mancha… • Frase: “En un lugar de la Mancha de cuyo nombre no quiero acordarme…” • Sentido: Estando en un sitio del cual no quiero recordar como se llamaba • ¡Don Quijote de La Mancha!

LENGUAJE: Genoma • Secuencia: AAATTCGCGTTACG TTT AAGCGCAATGC • Secuencia de aminoácidos • Característica fenotípica: Color de ojos, tamaño de las orejas, grupo sanguíneo • Individuo bio-psico-social • ¡YO!, ¡Mi Padre!, ¡Charles Darwin!

MUTACIÓN • Cambios en la secuencia que tienen una implicación en el fenotipo • ANALOGÍA: Cambio de una letra o de una palabra • Ej: no quiero acordarme de la Mancha en un lugar cuyo nombre…

HISTORIA DEL PROYECTO GENOMA HUMANO

Historia del HGP • 1985: Walter Gilbert propone el proyecto a nivel mundial • Charles DeLisi del Departamento de Energía (DOE) lo organiza • 1990: El NIH y el DOE lanzan el proyecto oficialmente a 15 años • 1990: Craig Venter propone patentar secuencias al azar de DNA

PARTICIPANTES • Es un proyecto liderado por: – Department of Energy (DOE) and the National Institutes of Health (NIH): USA – Sanger Centre y Wellcome Trust : Inglaterra – Universidad de Washington, Whitehead Institute of Cambridge, Baylor Medicine: USA – CEPH y Génethon: Francia – Otros centros en Japón y Alemania

Historia del HGP • El primer director fue Watson • En 1992 renuncia por desacuerdos con NIH en patentes de secuencias y asume Francis Collins • Craig Venter se retira del NIH por falta de fondos para sus nuevas técnicas y preside The Institute for Genome Research • 1995: Venter y Haseltine publican la secuencia completa del Haemophilus influenzae (1600 genes)

Historia del HGP •1997: Se separa Venter del TIGR y vende por U$9 millones las acciones en Human Genome Science •Willmut genera a “Dolly” utilizando la clonación •1998: Venter se asocia con Perkin-Elmer Biosystems y obtiene U$200 millones mas U$30 anuales para secuenciar el genoma humano en tres años = Celera Genomics

Historia del HGP • Celera Genomics: “Speed matters…discovery can’t wait” • Genoma anuncia el fin del proyecto para el 2003 • Diciembre del 99: Primer cromosoma humano secuenciado totalmente, el 22 • Actualmente hay varios cromosomas secuenciados: 21, 22 …

Historia del HGP • En enero de 2000 Celera replica que tiene el 90% del Genoma Humano secuenciado • Marzo de 2000: 1ª declaración Clinton – Blair • Marzo de 2000: Secuenciación completa de la Drosophila • Mayo de 2000: Secuenciación completa del ratón • Junio de 2000: Anuncio oficial del primer borrador. Trabajo “conjunto” entre esfuerzos gubernamentales y privados

Celera Genomics •Perdió U$130 millones en 1999 •Produjo U$12.5 millones por la venta de la base de datos a laboratorios como: –Pfizer –Novartis –Takeda –Immunex Corporation

Historia del HGP •Working draft sequence –Goal: 90% by summer 2000 –65.7% (3,182,861,000 bases) (27/June/00) •Finished, high quality sequence: –Goal: 100% by 2003 –21.1% (752,050,000 bases)

Los cromosomas de la mosca de la fruta o del vinagre, Drosophila melanogaster, se prestan a la experimentación genética. Son sólo 4 pares (frente a los 23 pares de la dotación genética humana), uno de ellos, marcado aquí con las letras X e Y, determina el sexo de la mosca; además, son muy grandes. Thomas Hunt Morgan y sus colaboradores basaron su teoría de la herencia en estudios realizados con Drosophila. Observaron que los cromosomas pasaban de los progenitores a los descendientes según el mecanismo atribuido por Gregor Mendel a los caracteres heredados. Propusieron que los genes ocupan lugares específicos dentro de los cromosomas.