Tipos de herencia en genética humana

Tipos de Herencia en Genética Humana y Simbología

En el estudio de la genética humana, es fundamental reconocer los tipos de herencia según el tipo de cromosomas implicados y dominar la simbología utilizada en la representación de genealogías o árboles genealógicos. Los símbolos estándar permiten visualizar la transmisión de rasgos a través de las generaciones de la siguiente manera:

Mujer: Se representa con un círculo ( $\circ$ ).
Hombre: Se representa con un cuadrado ( $\square$ ).
Personas enfermas: Se representan coloreando el círculo o cuadrado correspondiente.
Personas portadoras: Se representan con el símbolo a medio colorear o con un punto en el centro en algunos contextos.
Matrimonio o unión: Se indica mediante una línea horizontal que une a un hombre y una mujer.
Matrimonio consanguíneo: Se representa con una doble línea horizontal entre los individuos.
Portador de gen ligado al sexo: Un círculo con un punto en su interior representa específicamente a una mujer portadora de un gen en el cromosoma $X$ .

De acuerdo con el cromosoma donde se localiza el gen, la herencia se clasifica en dos grandes grupos: autosómica, si el gen se encuentra en uno de los $22$ pares de cromosomas no sexuales (autosomas o cromosomas somáticos), y alosómica o ligada al sexo, si el gen se ubica en los cromosomas sexuales ( $X$ o $Y$ ).

Herencia Autosómica Dominante

La herencia autosómica dominante ocurre cuando el gen responsable del rasgo o la enfermedad se localiza en uno de los $22$ pares de autosomas y se manifiesta con la presencia de un solo alelo dominante. Sus características principales son las siguientes:

Se asocia a un único gen en un único cromosoma.
Afecta por igual a hombres y mujeres.
Sigue leyes mendelianas: el rasgo se manifiesta tanto en genotipos homocigotos dominantes ( $AA$ ) como en heterocigotos ( $Aa$ ).
En los árboles genealógicos, presenta una distribución vertical; esto significa que el carácter no suele saltarse generaciones y se observa en padres e hijos de manera continua.

Ejemplos notables incluyen la capacidad de enrollar la lengua en forma de $U$ (carácter dominante frente a la incapacidad de hacerlo), la enfermedad de Huntington y el retinoblastoma. En los cruces, si un progenitor es $AA$ y el otro es $aa$ , el $100\%$ de la descendencia será $Aa$ y manifestará el rasgo. Si se cruzan dos heterocigotos ( $Aa \times Aa$ ), la probabilidad fenotípica sigue la proporción mendeliana de $3:1$ .

Herencia Autosómica Recesiva

Este tipo de herencia también está ligada a los autosomas y afecta a ambos sexos por igual, pero el rasgo solo se manifiesta en individuos homocigotos recesivos ( $aa$ ). Las características distintivas son:

Los individuos heterocigotos ( $Aa$ ) actúan como portadores: poseen el alelo pero no expresan el rasgo en su fenotipo.
La herencia no es vertical; suele dar "saltos generacionales", apareciendo en hijos de padres que no presentan el rasgo (padres portadores).
La probabilidad de manifestación aumenta significativamente en matrimonios consanguíneos (por ejemplo, entre primos hermanos), debido a que comparten un ancestro común y tienen mayor probabilidad de portar el mismo alelo recesivo raro.

Ejemplos de este tipo de herencia son el lóbulo de la oreja pegado a la cabeza (recesivo frente al lóbulo separado), la fibrosis quística y la enfermedad de Tay Sachs. Si dos portadores ( $Aa$ ) tienen hijos, existe un $25\%$ de probabilidad de que el hijo sea afecto ( $aa$ ), un $50\%$ de que sea portador ( $Aa$ ) y un $25\%$ de que sea sano no portador ( $AA$ ). Se destaca que todos los hijos de una persona que manifiesta el rasgo ( $aa$ ) serán, como mínimo, portadores del alelo.

Comparativa de Caracteres Humanos Típicos

A continuación se listan rasgos comunes en humanos clasificados según su dominancia:

Carácter Dominante:
- Lengua enrollada en $U$ .
- Lóbulo de la oreja separado de la cabeza.
- Pelo en la frente en "pico de viuda".
- Pulgar curvo hacia atrás.
- Pelo rizado.
- Pestañas largas.
Carácter Recesivo:
- Lengua no enrollada.
- Lóbulo de la oreja pegado a la cabeza.
- Pelo en frente recto.
- Pulgar recto.
- Pelo liso.
- Pestañas cortas.

Herencia No Mendeliana y Ligada al Sexo

Existen patrones hereditarios que no se ajustan estrictamente al modelo mendeliano clásico. La herencia ligada al sexo es el ejemplo principal, derivado de las diferencias entre los cromosomas $X$ y $Y$ . Evolutivamente, estos cromosomas surgieron de autosomas que se especializaron, proceso en el cual el cromosoma $Y$ perdió la mayoría de sus genes, conservando principalmente aquellos relacionados con el desarrollo masculino. El cromosoma $X$ , en cambio, posee una gran variedad de genes funcionales.

Se distinguen dos zonas en estos cromosomas:

Regiones homólogas (pseudoautosómicas): Áreas donde los cromosomas $X$ e $Y$ comparten genes y se comportan como autosomas.
Regiones no homólogas (diferenciales): Donde se encuentran los genes específicos de cada cromosoma, lo que genera mecanismos de herencia particulares.

Herencia Ligada al Cromosoma X

Debido a que los hombres son hemocigotos para el cromosoma $X$ (tienen solo una copia, $X^NY$ o $X^nY$ ), cualquier alelo recesivo presente en su único cromosoma $X$ se expresará fenotípicamente. Las mujeres, al tener dos cromosomas $X$ , solo expresarán rasgos recesivos si poseen dos copias del alelo ( $X^nX^n$ ).

Herencia Recesiva Ligada al X: Es la más común. Un hombre afectado transmite el alelo a todas sus hijas (quienes serán portadoras obligadas si la madre es sana) pero a ninguno de sus hijos varones (quienes reciben el $Y$ del padre). Una madre portadora tiene un $50\%$ de probabilidad de transmitir el rasgo a sus hijos varones.
Ejemplos: Daltonismo y calvicie prematura. En la calvicie prematura, un solo alelo mutado en el hombre causa la condición, mientras que la mujer requiere de dos alelos para manifestar la calvicie; si tiene solo uno, es portadora y transmite el fenotipo.

Herencia Ligada al Cromosoma Y y Herencia Mitocondrial

La herencia ligada al cromosoma $Y$ (u holándrica) es extremadamente rara. Los genes implicados se encuentran en la región diferencial del $Y$ . El rasgo se transmite exclusivamente de padres a hijos varones; las mujeres nunca lo heredan ni lo transmiten. Un ejemplo es la hipertricosis de los pabellones auriculares (aparición de pelo en las orejas).

Por otro lado, la herencia mitocondrial se caracteriza por ser exclusivamente materna (matrilineal). Las mitocondrias poseen su propio ADN que se replica independientemente. Durante la fecundación, el espermatozoide solo aporta el núcleo (cabeza), perdiendo la cola donde se sitúan sus mitocondrias; por lo tanto, el cigoto hereda solo las mitocondrias del óvulo.

Conceptos clave en herencia mitocondrial:

Homoplasmia: Cuando todas las copias del ADN mitocondrial en una célula son idénticas.
Heteroplasmia: Cuando existe una mezcla de diferentes genomas mitocondriales en la misma célula. Este tipo de ADN es vital para estudios de linaje ya que permanece casi intacto a través de las generaciones maternas.

Caso de Estudio: La Dinastía Romanov

El estudio de la familia del zar Nicolás II de Rusia ilustra la aplicación práctica de la genética forense y la herencia mitocondrial. La familia fue fusilada en $1918$ y sus cuerpos ocultos. En $1991$ , se exhumaron $9$ cuerpos de una fosa común. Mediante análisis de ADN nuclear y mitocondrial, se identificó al zar, la zarina Alejandra, tres de sus hijas y cuatro sirvientes.

En $2007$ , una segunda fosa reveló los restos de un varón ( $12$ a $15$ años) y una mujer ( $15$ a $19$ años). El análisis de ADN mitocondrial fue crucial, pues coincidía exactamente con el de la zarina y las hermanas ya identificadas, mientras que el ADN del cromosoma $Y$ del varón era idéntico al del zar, confirmando que se trataba de su hijo Alexei y la hija restante (Anastasia o María).

Herencia de los Grupos Sanguíneos ABO

El sistema ABO es un ejemplo clásico de codominancia y alelos múltiples. Los grupos sanguíneos están determinados por un gen en el cromosoma $9$ con tres alelos posibles: $I^A$ , $I^B$ e $i$ .

Alelo $I^A$ : Produce antígeno $A$ . Es dominante sobre $i$ .
Alelo $I^B$ : Produce antígeno $B$ . Es dominante sobre $i$ .
Alelo $i$ : No produce antígenos. Es recesivo.

Los genotipos y fenotipos resultantes son:

Tipo A: Genotipos $I^A I^A$ o $I^A i$ .
Tipo B: Genotipos $I^B I^B$ o $I^B i$ .
Tipo AB: Genotipo $I^A I^B$ (Codominancia; ambos antígenos se expresan).
Tipo O: Genotipo $ii$ (Sin antígenos).

En términos de transfusiones:

Donante Universal: El tipo $O$ ( $ii$ ), al no tener antígenos, no es reconocido como extraño por otros cuerpos, aunque el individuo tipo $O$ solo puede recibir de su mismo grupo porque produce anticuerpos contra $A$ y $B$ .
Receptor Universal: El tipo $AB$ , ya que posee ambos antígenos y no reconoce como extraños ni al tipo $A$ , ni al $B$ , ni al $O$ .