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Respuesta:
Garrod trabajó con pacientes que tenían enfermedades metabólicas y observó que estas enfermedades solían venir de familia. Se enfocó en pacientes que tenían lo que hoy llamamos alcaptonuria. Este es un transtorno no fatal en el que la orina de una persona se vuelve negra por que no puede degradar una molécula llamada alcaptón (que, en personas normales sin el trastorno, se degrada en otras moléculas incoloras).^1
1 Al examinar los árboles genealógicos de personas con este trastorno, Garrod encontró que la alcaptonuria mostraba un patrón hereditario recesivo, similar a los patrones que Mendel había observado en sus plantas de chícharos. A Garrod se le ocurrió la idea de que los pacientes con alcaptonuria podrían tener un defecto metabólico en la degradación del alcaptón y que el defecto podría ser causado por la forma recesiva de uno de los factores hereditarios de Mendel (es decir, un alelo recesivo de un gen).^2
2 Garrod nombró esto como "error innato del metabolismo" y encontró otras enfermedades que mostraban patrones similares. A pesar de que ni Garrod ni nadie más de la época entendía completamente la naturaleza del gen, Garrod es considerado el "padre de la genética química" ya que fue el primero que relacionó los genes con enzimas que desempeñan reacciones metabólicas^3
3 Beadle y Tatum: conectando los genes a las enzimas
Lamentablemente, las ideas de Garrod pasaron en gran parte inadvertidas en su tiempo. De hecho, fue sólo después de que otros dos investigadores, George Beadle y Edward Tatum, llevaron a cabo una serie de experimentos innovadores en la década de 1940, que el trabajo de Garrod fue redescubierto y apreciado. ^
4 Beadle y Tatum trabajaron con un organismo sencillo: el moho del pan o Neurospora crassa. Con el uso de Neurospora fueron capaces de demostrar claramente la conexión entre genes y enzimas metabólicas.
al principio Beadle había planeado trabajar con la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, (también un organismo algo desagradable, pero mucho más común en los experimentos de ese tiempo). Sin embargo, al interesarse cada vez más por la conexión entre la genética y el metabolismo se dio cuenta de que Neurospora podría ser más adecuada para responder las preguntas que le causaban curriosidad. Para empezar, Neurospora tenía un ciclo de vida rápido y conveniente que incluye fases haploides y diploides que facilitaban los experimentos genéticos^
Medio mínimo: contiene azúcares, sales y biotina
Medio completo: contiene azúcar, sales, aminoácidos y muchas vitaminas
Medio mínimo: contiene azúcares, sales y biotina
Medio completo: contiene azúcar, sales, aminoácidos y muchas vitaminas
1. Obtener esporas de Neurospora.
2. Irradiar las esporas con rayos X. Ahora, algunas esporas tendrán mutaciones aleatorias.
3. Cruzar las esporas irradiadas con esporas normales (sin irradiar) y recolectar las esporas de la progenie.
4. Transferir esporas de la progenie individualmente a su propio tubo de medio completo para que forme una colonia.
5. Transferir parte de cada colonia a su propio tubo de medio mínimo.
6. Las mutantes nutricionales se pueden identificar como colonias que crecieron en medio completo, pero no crecieron al transferirlas a medio mínimo.
Obtener esporas de Neurospora.
Irradiar las esporas con rayos X. Ahora, algunas esporas tendrán mutaciones aleatorias.
Cruzar las esporas irradiadas con esporas normales (sin irradiar) y recolectar las esporas de la progenie.
Transferir esporas de la progenie individualmente a su propio tubo de medio completo para que forme una colonia.
Transferir parte de cada colonia a su propio tubo de medio mínimo.
Las mutantes nutricionales se pueden identificar como colonias que crecieron en medio completo, pero no crecieron al transferirlas a medio mínimo.
8Para encontrar mutantes como estos, Beadle y Tatum expusieron esporas de Neurospora a radiación (rayos X, UV o de neutrones) para generar nuevas mutaciones. Después de unos cuantos pasos de limpieza genética, tomaron descendientes de las esporas irradiadas y las hicieron crecer individualmente en tubos de ensayo que contenían medio completo. Una vez que cada espora había establecido una colonia en crecimiento, una pequeña parte de la colonia se transfería a otro tubo que contenía medio mínimo.
1Comienza con una mutante nutricional. Por definición, las mutantes nutricionales pueden crecer en medio completo, pero no en medio mínimo.
2Ahora, vamos a averiguar qué es lo que necesita del medio completo para poder crecer. Para lograrlo, transferimos un poquito de la colonia en cada uno de dos tubos: uno con medio mínimo + el conjunto completo de vitaminas, el otro con medio mínimo + los 20 aminoácidos.
3En este ejemplo, la mutante se rescata por la mezcla de los 20 aminoácidos, pero no por el conjunto de vitaminas. Esto indica que la mutación causa que la mutante sea incapaz de sintetizar uno o varios aminoácidos.