Cruce: Mecanismos, Clases, Factores y Importancia.
Cruzando sobre los cromosomas: ¡Mecanismos, tipos, factores y significado!
El cruce es el proceso de intercambio de material genético o segmentos entre cromátidas no hermanas de dos cromosomas homólogos. El cruce se produce debido al intercambio de secciones de cromosomas homólogos.
Normalmente, si tiene lugar un surtido independiente, es decir, cuando los genes están presentes en cromosomas diferentes, deberíamos esperar una relación cruzada de prueba de 1: 1: 1: 1. Pero cuando observamos la figura 5.48, apareció un número muy bajo de clases recombinantes. Por lo tanto, se puede concluir que dos genes se encuentran en el mismo cromosoma y que la aparición de recombinantes en un número bajo ha resultado del cruce.
Los cromosomas generalmente se rompen durante la gametogénesis. Por lo tanto, existe un mecanismo por el cual un grupo de genes en el mismo cromosoma cambia con el grupo similar de genes en el cromosoma homólogo. El porcentaje de cruce que se obtiene entre diferentes genes vinculados varía según la distancia entre los genes en los cromosomas.
Además, los dos genes están separados en un cromosoma, lo más probable es que ocurra un cruce entre ellos. En un punto particular, solo dos de las cuatro cromátidas están involucradas en el intercambio de sus partes y para producir gametos recombinantes al 50%.
Los genes en tal caso deben ubicarse tan separados en el mismo cromosoma como para permitir el cruce en todas las células madre durante la división reductiva. En tales condiciones, los genes se comportan como si estuvieran ubicados en cromosomas diferentes. La ley de surtido independiente de Mendel es válida solo bajo las siguientes condiciones:
(a) Cuando los genes se encuentran en diferentes cromosomas.
(b) Si los genes están ubicados en el mismo cromosoma pero la distancia entre ellos es tan buena como para producir un 50% de gametos recombinantes debido al cruce.
Mecanismo de cruce:
El mecanismo de cruce puede explicarse bajo los siguientes encabezados:
(i) Sinapsis:
Los cromosomas homólogos se juntan a lo largo debido a una fuerza de atracción mutua en el cigoto de la profase-I en la meiosis. El emparejamiento comienza en uno o más puntos y continúa a lo largo de toda la longitud en forma de cremallera. El proceso de emparejamiento se llama sinapsis. Los cromosomas homólogos apareados se llaman bivalentes. Durante la sinapsis, un andamio molecular llamado complejo sinaptonémico alinea la molécula de ADN de dos cromosomas homólogos lado a lado.
(ii) Duplicación de cromosomas:
La sinapsis es seguida por la duplicación de cromosomas que cambia la naturaleza bivalente del cromosoma a una etapa de cuatro cadenas o tetravalente. La fase de cuatro cadenas (Fig. 5.48) de las cromátidas se produce debido a la división de cromosomas homólogos en las cromátidas hermanas unidas con centrómeros no divididos.
Fig. 5.48. Cruzar en la etapa de 4 cadenas da como resultado un 50% de tipos de gametos recombinantes y un 50% de gametos.
(iii) Cruce sobre:
En pachytene, el cruce se produce. Las cromátidas no hermanas de pares homólogos se retuercen entre sí debido a la acción de la enzima endonucleasa. Las cromátidas se conectan entre sí en puntos conocidos como chiasmata.
La travesía puede tener lugar en varios puntos. El número de quiasmas formados es proporcional a la longitud de las cromátidas. Los genes en loci distantes experimentan un cruce pero los genes ubicados en lugares cercanos no se cruzan y exhiben el fenómeno del enlace.
Durante la diaquinesia de la profase I, los quiasmas se mueven hacia el final de la bivalencia mediante un proceso llamado terminalización. Así, las cromátidas de torsión se separan de modo que los cromosomas homólogos se separan completamente.
En la anafase - 1 de la meiosis, los cromosomas homólogos se separan. Es evidente que una de las cromátidas de cada cromosoma transporta una parte de la cromátida de su cromosoma homólogo. Al final de la meiosis, se forman cuatro tipos de gametos. Dos serán de tipo principal y dos contendrán cromosomas con recombinación de genes formados durante el cruce.
Janssens (1909) fue el primero en comprender correctamente el proceso de formación de quiasma. Lo que realmente causa la rotura y la reunión de las cromátidas sigue siendo oscuro. Según Stem and Hota (1978), aparecen brotes o mellas en las cromátidas debido a la enzima endonucleasa.
Estas muescas generalmente se taponan, pero una de cada 1000 desarrolla una brecha con la ayuda de la exonucleasa enzimática. Los segmentos de las cromátidas se separan entre dos brechas con la ayuda de una enzima llamada proteína U. Estos segmentos se vuelven a unir con la ayuda de la proteína R.
Fig. 5.49. Los cinco nudos A, B, C, D y E en una cuerda están separados por las distancias mostradas.
Cruce y chiasmata:
Hay dos teorías con respecto a la relación entre el cruce y la formación de quiasmas.
1. Teoría del tipo chiasma (Jenssen, 1909):
De acuerdo con esta teoría, el acto de cruzar es seguido por la formación de quiasma. Aquí la formación de quiasma es la consecuencia del cruce. Esta vista establece que los bucles adyacentes están organizados en un plano y, por lo tanto, se denomina teoría de un plano. Según esta teoría, el cruce se produce en la etapa de paquiteno y el quiasma aparece en el diploteno.
2. Teoría clásica (Sharp, 1934):
De acuerdo con esta teoría, cruzar el resultado de la formación de quiasma. Los bucles adyacentes están organizados en ángulos rectos entre sí y, por lo tanto, se llama teoría de dos planos. Las quiasmas se organizan en pachytene y el cruce se lleva a cabo en la etapa de diploteno. Esta teoría ha sido considerada como insostenible y por lo tanto rechazada.
Clases de cruce:
Dependiendo de la cantidad de quiasmas que aparecen, se pueden discutir los siguientes tipos de cruces:
(i) Cruce único:
En este caso, solo se forma un quiasma que conduce a la formación de gametos de un solo cruce. Es el tipo de cruce más frecuente.
(ii) Doble cruce:
En doble cruzamiento, se desarrollan dos quiasmas. Estos quiasmas pueden aparecer entre las mismas cromátidas o entre diferentes cromátidas. Este tipo de cruce sobre forma los gametos de doble cruce.
(iii) Cruzamiento múltiple:
Aquí, 'se constituyen más de dos chiasmata. Puede clasificarse adicionalmente en triples (3 quiasmas), cuádruples (4 quiasmas) y así sucesivamente. El cruce múltiple es de ocurrencia rara.
Factores que influyen en el cruce:
Distancia entre los genes. A mayor distancia entre dos genes en el mismo cromosoma, mayor es la frecuencia de cruce.
Significado del cruce:
(i) Este proceso proporciona un almacén inagotable de variabilidad genética en organismos que se reproducen sexualmente.
(ii) Las recombinaciones útiles son utilizadas por los criadores de plantas y animales. Los criadores intentan romper los vínculos cruzando para obtener combinaciones de rasgos útiles en la progenie.
(iii) Este proceso produce una nueva combinación de genes (recombinación). La revolución verde y la revolución blanca se deben principalmente a la recogida selectiva de la recombinación genética útil desarrollada por el proceso de cruce.
