Revisión de Conceptos de Genética 2024 PDF

REVISIÓN DE GENÉTICA ==================== Conceptos necesarios para finalizar los temas de la UTI: pelajes en equinos y bovinos y la UT II en su totalidad. ================================================================================================================= EVALUACIÓN DEL TEMA. =======...

REVISIÓN DE GENÉTICA ==================== Conceptos necesarios para finalizar los temas de la UTI: pelajes en equinos y bovinos y la UT II en su totalidad. ================================================================================================================= EVALUACIÓN DEL TEMA. ==================== **IMPORTANTE: ESTOS TEMAS SERÁN INCLUIDOS EN LAS EVALUACIONES PARCIALES Y FINALES.** CONCEPTOS DE GENÉTICA --------------------- Los conceptos de genética que se revisan a continuación son desarrollados en profundidad en los cursos del ICB (módulo biología) y en la asignatura Genética de 2° año. Aquí solo se reforzarán temas básicos para la comprensión de la temática que se abordará en las clases de pelajes y de la unidad de mejora genética animal. Se tratará de simplificar algunos temas a partir de algunas definiciones importantes de algunos términos y procesos. Gen --- **Es la unidad funcional de la transmisión hereditaria. Es un segmento de ADN que puede ser transcripto en ARN y que codifica para una determinada proteína.** Los **genes** son responsables de todos los procesos bioquímicos que ocurren en los organismos vivos. Se definen como unidades de la herencia y transmiten la información de una generación a la siguiente almacenando la información dentro del núcleo de cada célula. Los **genes** codifican la información necesaria para que los procesos de la vida sucedan. ADN --- Los **genes** están compuestos de ADN, una molécula compleja que forma el código genético para todos los seres vivos. Está formado por bloques conocidos como **nucleótidos**, unidos entre sí formando una cadena larga. Cada uno está formado por una molécula de azúcar unido a un grupo fosfato y una base nitrogenada que puede ser A (para adenina), T (para timina), C (para citosina) y G (para guanina). Cada gen tiene una **secuencia única de estos cuatro nucleótidos**, lo que le permite almacenar la información necesaria para realizar una **función específica** en la célula, típicamente codifica para proteínas. La información almacenada en forma de ADN se puede traducir a un nuevo lenguaje para las proteínas (formadas por aminoácidos en lugar de ácidos nucleicos). Las proteínas realizan la mayoría de las funciones en la célula, por lo que el código de ADN afecta directamente la función celular. Alelos ------ El orden preciso y la combinación de nucleótidos es lo que hace que un gen sea diferente de otro. Cualquier gen dado puede tener ligeras modificaciones en el orden de nucleótidos. Estas formas alternativas de los genes, entre los que existe una diferencia química y funcional, se conocen como **alelos**. Los **alelos** difieren entre sí de muchas formas (**polimorfismos)**. Un ejemplo simple es cuando un solo nucleótido difiere entre dos alelos de un gen dado. Por ejemplo, la secuencia de nucleótidos TA**G**ACAT podría cambiarse a TA**C**ACAT (los genes tienen secuencias de cientos o más de miles de nucleótidos, por lo que esta secuencia corta no es un gen completo sino un ejemplo). En este ejemplo, \"C\" reemplaza a la \"G\" y a esta diferencia se denomina **polimorfismo de un solo nucleótido o SNP**. Esta variación se puede traducir de manera diferente del ADN a la proteína, de la misma manera que \"TAGACAT\" significa algo diferente a \"TACACAT\". Las modificaciones en el orden de los nucleótidos cambian la función del gen porque la proteína resultante tiene una secuencia diferente de aminoácidos causado por cambios en el código genético original. Un cambio en la secuencia de ADN resulta en la sustitución de un aminoácido por otro en el producto proteico final. Otros cambios incluyen inserciones de nucleótidos adicionales o eliminaciones en la secuencia, lo cual cambia la forma en que se lee el código y, por lo tanto, el producto final. La mayoría de los genes en los organismos que tienen células con núcleo se organizan alternando **diferentes tipos de secuencias de ADN**. Estos se conocen como \"**exones**\" e \"**intrones**\". Las secuencias que realmente codifican el producto proteico son los exones, como resultado, los cambios en esas regiones pueden cambiar el producto proteico final y, por lo tanto, también cambiar su función biológica. Los exones son interrumpidos por los intrones, que son secuencias que no codifican la proteína final, aunque muchos de ellos tienen funciones reguladoras importantes que instruyen a la célula sobre cómo juntar los exones y como consecuencia, las mutaciones en las secuencias de intrones también pueden tener derivaciones para la acción final del gen.  Cuando un gen se presenta en más de una forma las diferentes formas se llaman **alelos**. Por ejemplo, el locus *Agouti* tiene dos alelos bien caracterizados *A^a^* y *A^A^* (Figura). Al alelo *A^a^*, le faltan 11 pares de bases (nucleótidos) en comparación con *A^A^.* Todos los alelos de un gen se encuentran en el mismo locus, aunque cada cromosoma solo puede tener un alelo. El resultado es que cada individuo tiene, como máximo, un total de dos alelos diferentes en cualquier locus porque solo tiene dos cromosomas.  *Los dos alelos conocidos en el locus Agouti.* **Alelos múltiples: cuando es posible encontrar más de dos formas alternativas en un determinado locus en las especies.** Es importante destacar, que cada animal se limita a tener dos alelos en un locus cualquiera, ya que cada animal tiene sólo dos copias de cada gen debido a la presentación de a pares de los cromosomas. Así, mientras que en toda una especie se podrían presentar muchas variantes alélicas para un mismo locus, cada animal sólo puede tener dos. Cromosomas ---------- En todos los mamíferos, los genes se encuentran en los **cromosomas**. Una manera simple de imaginar esto es que los cromosomas son largos tramos de ADN. El ADN está plegado con proteínas conocidas como histonas para encajar dentro del núcleo de la célula. Los equinos tienen dos copias de cada cromosoma para un total de 32 pares; bovinos y caprinos 30 pares, cerdos 19 pares y ovinos 27 pares. Cada par de cromosomas contiene genes específicos. *Los cromosomas microscópicos en una célula pueden fotografiarse, cortarse y luego organizarse en pares. La matriz resultante se llama **cariotipo**. Este cariotipo corresponde al de un equino.* Las técnicas más modernas revelan que la organización de los cromosomas es muy complicada, pero aún pueden considerarse como cadenas de genes. Los genes son algo así como cuentas de un rosario que contienen información, y pensar en ellos de esta manera facilita la comprensión de los conceptos básicos de su función como unidades genéticas que pasan de generación en generación. Los **cromosomas** se presentan en pares; un individuo obtiene uno de los miembros del par del padre y el otro de la madre. Cuando un individuo se reproduce, aporta una mitad aleatoria de sus cromosomas (uno de cada par) a su descendencia, la otra mitad proviene del otro progenitor. Esta reducción a la mitad del material genético de los padres y el emparejamiento en la descendencia es el mecanismo por el cual el código genético se abre paso a través de generaciones y poblaciones, y también es la fuente de variación de padres a hijos, en la medida que las combinaciones se reorganizan en cada generación. Esta separación y reincorporación es la base de la herencia y explica cómo dos descendientes de los mismos progenitores pueden verse diferentes: cada uno recibió una \"mitad\" diferente del material genético de los progenitores.  **Cromosoma: genes organizados de a pares, uno del padre y uno de la madre.** *Esta figura muestra solo un resultado posible e ilustra cómo se pueden formar nuevas combinaciones como consecuencia del proceso de reorganización de los cromosomas* Locus ----- Cada gen ocupa un sitio específico en un cromosoma, llamado ***locus*** (el plural es ***loci***), y con frecuencia los genes se describen por el nombre del *locus*, por ejemplo, genes o alelos agutí del locus **A.** ***Locus*** simplemente significa una dirección para un gen, un lugar físico específico que ocupa. Por ejemplo, el gen responsable de los patrones de pelaje appaloosa, se encuentra en un lugar específico en el cromosoma 1 del caballo. **Locus: localización del gen en el cromosoma.** *Este es un cariotipo de caballo tal como aparece antes de cortar la imagen y emparejar los cromosomas. El tinte verde indica el lugar para el patrón de appaloosa (LP), e ilumina el mismo sitio específico en ambas copias del cromosoma 1.* Ambos miembros de un par de cromosomas tienen *loci* idénticos, todos alineados en la misma secuencia. Las únicas excepciones son algunas situaciones, generalmente patológicas. Por lo general, el término *locus* se aplica a un sitio específico en ambos cromosomas de un animal individual. Por ejemplo, el *locus Agouti* en un caballo implica el sitio genético específico en dos cromosomas (uno del padre y otro de la madre), cada uno de los cuales codifica la misma información genética. El *locus Agouti* se encuentra en un sitio específico en el cromosoma 22 del caballo. Se encuentra en ese mismo sitio en el cromosoma 22 heredado del padre, así como el cromosoma 22 heredado de la madre, y de hecho está en el mismo lugar en todos los caballos.  *Este es un esquema del cromosoma 22, destacando el sitio del locus Agouti en los cromosomas maternos y paternos. El gen Agouti se encuentra en esta ubicación en cada caballo.* Homocigosis y heterocigosis --------------------------- Cuando ambas copias del gen en un locus son idénticas, la situación se denomina ***homocigosis***. Esto es cierto, tanto si el gen es dominante o recesivo, el término sólo se refiere al hecho de que ambas copias son iguales. Los animales *homocigóticos*, obviamente, sólo pueden pasar un tipo de alelo a su descendencia. En contraste, los animales con ***heterocigosis***, es decir, con diferentes formas del gen que componen el par se denominan *heterocigotos*, y pueden pasar uno o el otro alelo a su descendencia. **Homocigóticos: cuando los alelos de origen materno y paterno son iguales para el gen de interés.** **Heterocigóticos: cuando los alelos de origen materno y paterno para este gen son diferentes.** Genotipo y genoma ----------------- El término \"genotipo\" se usa para las variantes genéticas específicas que están presentes en un animal, ya sea en un locus o en varios. Esto es sutilmente diferente al \"**genoma**\", que es el ADN completo de un animal. El conjunto completo de genes de un organismo se conoce como **genoma**, que representa el ADN de un conjunto de cromosomas. El primer genoma del equino (de una yegua pura sangre) fue secuenciado en 2009. El genoma completo del equino contiene aproximadamente 2.7 mil millones de nucleótidos de ADN. NOMENCLATURA GENÉTICA --------------------- Resulta práctico conocer algunos conceptos básicos de la nomenclatura en genética, uno de ellos es que los nombres de *locus* y alelos están siempre en *cursiva*, mientras que los fenotipos no. Por ejemplo, *negro dominante* es un alelo, y negro es un fenotipo. Los nombres de locus y alelos suelen tratar de transmitir el carácter al que afecta. Los nombres de *locus* comienzan con una letra mayúscula (*Agutí*), mientras que los nombres de los alelos se escriben con minúscula *(no agutí).* Para discutir con mayor facilidad, se utilizan símbolos abreviados para *loci* y alelos. Estos están en cursiva, y la abreviatura del *locus* se escribe con mayúscula y en algunos capítulos de este apunte con negrita, mientras que la abreviatura de alelo no, al menos que corresponda a un alelo dominante. La abreviatura del alelo sigue a la abreviatura de locus como un superíndice. Por este método, *A^Wt^* es el alelo *blanco* en el locus *Agutí*, y la letra mayúscula del alelo indica que este es el alelo dominante en ese locus. El alelo de *tipo salvaje* en cada locus se designa como "+" en superíndice, que evita la confusión con otros alelos. **Este es el alelo del cual descienden todos los demás alelos de un locus como mutaciones.** Una tendencia moderna es recurrir cada vez más a la utilización de la nomenclatura genética del ratón para la mayoría de los loci. La justificación para recurrir al ratón es que es el genoma mejor entendido de todos los animales. Siempre que sea posible, los nombres de locus más viejos se correlacionan con los del ratón o con nombres bioquímicos. En este apunte, por razones didácticas, se utilizará esta nueva nomenclatura para los ejemplos específicos de pelajes equinos y bovinos y en el resto se mantendrá la nomenclatura antigua conocida por todos. HERENCIA MENDELIANA ------------------- A mediados del siglo XIX, Gregor Mendel llevó a cabo sus conocidos experimentos de reproducción con arvejas, quien, sin saber los detalles de la meiosis, los cromosomas o el ADN, pudo inferir las reglas básicas de la herencia, observando los resultados de sus apareamientos. Hoy, nos referimos a las leyes de Mendel como herencia Mendeliana, la cual se basa en los trabajos de Mendel para predecir la herencia de ciertos caracteres y analiza cómo el fenómeno de la recombinación o el ligamento alteran los resultados esperados según las leyes de Mendel, que se recuerdan a continuación. ### Leyes de Mendel ### 1° Ley del principio de la uniformidad de los híbridos de la primera generación filial Establece que si se aparean dos líneas puras para un determinado carácter (por ejemplo, mocho), los descendientes de la primera generación serán todos iguales entre sí, fenotípica y genotípicamente, e iguales fenotípicamente a uno de los progenitores (de genotipo dominante), independientemente de la dirección del apareamiento. Expresado con letras mayúsculas los dominantes (P = mocho) y minúsculas los recesivos (p = astado), se representaría así: PP x pp = Pp, Pp,Pp, Pp. En pocas palabras, existen factores (hoy sabemos que son los genes) para cada carácter los cuales se separan cuando se forman los gametos y se vuelven a unir cuando ocurre la fecundación. ------------- -------- -------- **Gametas** **p** **p** **P** **Pp** **Pp** **P** **Pp** **Pp** ------------- -------- -------- ### 2° Ley de segregación Los caracteres recesivos enmascarados en la F**~1~** heterocigota de un apareamiento entre individuos de dos líneas puras (homocigotas) para un carácter, reaparecen en la F**~2~** con una proporción específica de 1:3 debido a que los miembros de una pareja alélica se separan (segregan) uno de otro, sin sufrir modificación alguna cuando un híbrido heterocigoto forma las células germinales o gametos. Ej: si apareamos un macho con una hembra F1 del apareamiento anterior, y utilizamos el cuadrado de Punnet para representar las gametas que cada progenitor puede producir para estos alelos, obtendremos: fenotípicamente: 3 mochos y 1 astado y genotípicamente: ¼ (25%) homocigota dominante 2/4 (50%) heterocigotos y ¼ (25%) homocigota recesivo  ------------- -------- -------- **Gametas** **P** **p** **P** **PP** **Pp** **p** **Pp** **pp** ------------- -------- -------- ***3° Ley de la transmisión independiente o de la independencia de los caracteres*** En ocasiones es descrita como la 2.ª ley, en caso de considerar solo dos leyes (criterio basado en que Mendel solo estudió la transmisión de factores hereditarios y no su dominancia/expresividad). Mendel concluyó que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, es decir, no existe relación entre ellos, por lo tanto, el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Esto solo se cumple en aquellos genes que **no están ligados**, es decir, que están en diferentes cromosomas o que están en regiones muy separadas del mismo cromosoma. En este caso la descendencia sigue las proporciones de la primera ley. Representándolo con letras, padres con dos características P (mocho /astado) y B (negro o colorado) PPBB y ppbb (donde cada letra representa una característica y la dominancia por la mayúscula o minúscula), por apareamiento de homocigotas (1.ª Ley), aplicada a dos rasgos, resultarían los siguientes gametos: BP x bp = BP, Bp, bP, bp. → 9 con "P\" y "B\" dominantes → 3 con "p\" y "B\" → 3 con "P\" y "b\" → 1 con genes recesivos "ppbb" +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ | | **BP** | **Bp** | **bP** | **bp** | +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ | **BP** | BBPP | BBPp | BbPP | BbPp | | | | | | | | | Negro mocho | Negro mocho | Negro mocho | Negro mocho | +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ | **Bp** | BBpP | BBpp | BbpP | Bbpp | | | | | | | | | Negro mocho | Negro | Negro mocho | Negro | | | | astado | | astado | +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ | **Bp** | bBPP | bBPp | bbPP | bbPb | | | | | | | | | Negro mocho | Negro mocho | Colorado | Colorado | | | | | mocho | mocho | +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ | **Bp** | bBpP | bBpp | bbPb | bbpp | | | | | | | | | Negro mocho | Negro | Colorado | Colorado | | | | astado | mocho | astado | +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ Ligamiento ---------- El ligamiento es la situación o proximidad de 2 o más loci en un mismo cromosoma. Si un par de genes se encuentran ligados (próximos), estos no segregaran de acuerdo a las leyes de Mendel ya que resisten el entrecruzamiento o crossing over. Este, consiste en el intercambio recíproco de segmentos entre cromosomas homólogos (miembros de un mismo par). Ocurre durante la meiosis, previo al momento en que los cromosomas homólogos son separados para formar gametos. La figura representa cromosomas homólogos (a) antes del entrecruzamiento y (b) luego del entrecruzamiento. Los cromosomas en la figura (a) tienen un patrón diferente (rayado y liso) para mostrar su origen en distintos progenitores. En el proceso de entrecruzamiento se producen "roturas o rompimientos" mutuos en sitios idénticos en cada cromosoma, y los fragmentos son intercambiados. Debido a que el rompimiento o "rotura" en la figura se produce entre los *loci* J y B, los genes en estos *loci* se recombinan y ahora están ligados con una nueva disposición. En la figura se muestra un solo evento de entrecruzamiento, sin embargo, son comunes los entrecruzamientos múltiples, y la probabilidad de recombinación de genes en cualquiera de dos *loci* ligados depende de la distancia entre los ellos. Los que están alejados (como los loci J y B) es probable que se recombinen a menudo. La recombinación es menos probable para *loci* que están muy cercanos, porque la probabilidad de que ocurra una ruptura entre ellos es mucho menor. Estos *loci* estrechamente ligados, crean excepciones a la segunda ley de Mendel. Sin embargo, en las especies de mayor interés productivo, los genes están distribuidos en un gran número de cromosomas, y una vinculación estrecha entre dos loci de interés es relativamente rara, en general, se puede asumir que la distribución es independiente para los caracteres de interés en producción GENÉTICA POBLACIONAL -------------------- Los principios mendelianos explican los mecanismos genéticos en individuos, sin embargo, la tarea de mejoramiento animal, más que cambiar un individuo en particular, es cambiar poblaciones, por lo tanto, debemos tomar los conocimientos sobre la herencia mendeliana y extenderlos del nivel del individuo al nivel de las poblaciones. La genética de poblaciones estudia la composición y estructura genética de una población, así como las causas y consecuencias de su evolución a lo largo del tiempo. En otras palabras, en la genética de poblaciones se pretende investigar cambios en la variabilidad genética de un conjunto de individuos, evaluando alteraciones en las frecuencias alélicas en diferentes loci y las causas que los originan. Estudia los factores que afectan las frecuencias génicas y genotípicas en una población, entre estos se encuentran las herramientas básicas para el mejoramiento animal que son **la selección y los apareamientos**. ### Frecuencias génicas y genotípicas Al describir un individuo para un carácter de herencia simple, nos referimos a genes específicos que posee el animal, y podemos describir su genotipo en uno, dos o pocos *locis*. Por ejemplo, en la gallina Andaluza azul podríamos decir que es homocigota negra (BB), homocigota blanca (bb), o que es heterocigota (Bb) en el locus **B**, que codifica para el color de las plumas. Sin embargo, para describir una población o lote de gallinas andaluzas azules, lo hacemos a través de la utilización de la frecuencia de genes y de genotipos. La **frecuencia génica o frecuencia alélica** es la frecuencia relativa de un alelo particular en una población, con respecto a los posibles en un determinado locus. Es una medida de cuán común es el alelo, relativo a otros alelos existentes para ese locus. Las frecuencias relativas van de 0 a 1. Por ejemplo, si un alelo no existe en una población, su frecuencia es 0. Si es el único alelo en su *locus* en la población, su frecuencia génica es 1. Si abarca el 35 % de los genes en el *locus* en la población, su frecuencia génica es 0.35. Cuando hay solo dos alelos posibles en un locus, la frecuencia del alelo "dominante" es comúnmente representada por la letra minúscula p y la frecuencia del alelo "recesivo" por la letra q. Los términos dominante y recesivo están puestos entre comillas aquí, porque hay situaciones en que ningún alelo es dominante. En casos de ausencia de dominancia, la asignación de p o q para referirse a la frecuencia de un alelo en particular es arbitraria. Como ejemplo considere un lote de 100 gallinas andaluzas, 36 son negras (BB), 44 son azules (Bb), 20 son blancas (bb). En esta población hay un total de 200 genes en el locus que afecta el color de las plumas -- dos genes por cada uno de los 100 individuos. Los 36 individuos negros, cada uno tiene 2 genes negros, los 44 azules cada uno tiene un gen negro, y los blancos no tienen genes negros. La cantidad total de genes negros en el lote es por lo tanto 2 x 36 + 44 =116, y la frecuencia génica del alelo negro es entonces 116/200 o en forma decimal 0,58. Igualmente, no hay genes blancos en las gallinas negras, hay 44 genes blancos en las azules y 40 genes blancos en los individuos blancos, un total de 84 genes blancos en el lote. La frecuencia génica del alelo blanco es entonces 84/200 o 0,42. En cada caso simplemente contamos el número de genes de cada tipo y lo dividimos por el total de genes en un locus en la población. Las ecuaciones para las frecuencias génicas en nuestro ejemplo de las andaluzas pueden ser escritas así: \ [\$\$p = \\ \\frac{2\\left( 36 \\right) + \\ 44}{200} = \\ \\frac{116}{200} = \\ 0,58\$\$]{.math.display}\ \ [\$\$q = \\ \\frac{44 + 2\\left( 20 \\right)}{200} = \\ \\frac{84}{200} = \\ 0,42\$\$]{.math.display}\ Note que p + q = 1. Esto siempre será cierto, si hay solo dos alelos posibles en un locus o más como en caso de alelos múltiples, la suma de las frecuencias génicas siempre debe ser igual a 1. Por ejemplo, si los alelos posibles fueran B, b y b' debemos llamar las frecuencias génicas de estos alelos p,q y r, respectivamente. Entonces p + q + r = 1. La **frecuencia genotípica** es la frecuencia relativa de un genotipo particular de un locus en una población. Se utilizan letras mayúsculas para representarlas. Si existen sólo dos alelos en un determinado locus, P se refiere a la frecuencia genotípica del genotipo homocigota "dominante", H se refiere a la frecuencia del genotipo heterocigoto y Q se refiere a la frecuencia del genotipo homocigota "recesivo". En nuestro lote de andaluzas, hay 36 genotipos BB, 44 genotipos Bb y 20 genotipos bb de un total de 100 individuos. Por lo tanto: \ [\$\$P = \\ \\frac{36}{100} = \\ 0,36\$\$]{.math.display}\ \ [\$\$H = \\ \\frac{44}{100} = \\ 0,44\$\$]{.math.display}\ \ [\$\$Q = \\ \\frac{20}{100} = \\ 0,20\$\$]{.math.display}\ Para calcular frecuencias genotípicas, simplemente se cuenta el número de individuos con un genotipo particular y se divide por el número total de individuos en la población. Note que P+H+Q = 1. Esto siempre será cierto si hay solo tres genotipos posibles en un locus, o más. La suma de las frecuencias genotípicas de cada genotipo siempre tiene que ser igual a 1. Por ejemplo, si los alelos posibles fueran B, b y b' con posibles genotipos de un locus BB, bb', b'b', Bb, Bb' y bb, podríamos llamar las frecuencias genotípicas P, Q, R, H (Bb), H (Bb'), y H (bb'), respectivamente. Entonces P + Q + R + H (Bb) + H (Bb') + H (bb') = 1. CARACTERES y FENOTIPOS ---------------------- Cuando describimos animales, usualmente los caracterizamos por su apariencia, es decir, aquellos que son observables, por ejemplo, color de la capa, tamaño, musculatura, conformación de los miembros, forma de la cabeza. Otra forma de caracterizarlos es a través de su rendimiento en caracteres medibles (ganancia de peso, litros de leche producidos en una lactancia, tiempo necesario para correr una milla, etc.) o por una combinación de ambos. En cualquier caso, hablamos de **caracteres o rasgos. Un carácter es cualquier característica observable o medible de cualquier individuo.** Existen cientos de caracteres de interés en animales domésticos, muchos de ellos son específicos de su especie o raza, por ejemplo, el largo de mecha es una medida del largo de las fibras de lana. Es un carácter útil para ovinos de aptitud lanera. Note que en ninguno de los ejemplos de caracteres mencionados arriba se describe la apariencia o performance de ningún animal en particular. Un animal puede ser colorado y tener una ganancia diaria de peso de 500 g, pero el manto colorado y una ganancia de peso de 500 g no son caracteres, los caracteres son color del manto y ganancia de peso. Colorado y 500 g son categorías observables o niveles medibles de performance para dichos caracteres; son **fenotipos** para esos caracteres. Usualmente se confunden caracteres y fenotipos. No es poco común escuchar afirmaciones como: "el mal temperamento es un carácter común de esta línea". El carácter, es el "temperamento" y "mal" describe un fenotipo para ese carácter. Ejemplos de caracteres y fenotipos. ------------------------------------- --------------------------- **Carácter** **Fenotipos posibles** Presencia de cuernos astado, mocho, descornado Altura a la cruz en bovinos 1,20m, 1,25m Peso al año en bovinos 386 kg, 556 kg Color del huevo Blanco, marrón Tiempo en correr un cuarto de milla 19,3'', 20,3'' Facilidad de parto Asistido, no asistido Tamaño de camada en porcinos 5, 11, 14 lechones ### Caracteres de herencia simple y poligénica Los caracteres que deseamos mejorar pueden ser de herencia simple o poligénica, y aunque las herramientas de mejoramiento son las mismas para unos y otros, los enfoques son diferentes para ambos por lo que se deben distinguir unos de otros. Para diferenciarlos se tiene cuenta un aspecto, que es el **principal** y otros que son **secundarios.** ### Caracteres de herencia simple ***Aspecto principal*** Son afectados por pocos genes con gran efecto. Un solo *locus* o como mucho unos cuantos *loci* son responsables de la expresión del carácter. Los fenotipos de estos caracteres se distinguen fácilmente; el color del manto (negro o alazán), la presencia o ausencia de cuernos y algunos defectos genéticos, como el síndrome araña en las ovejas, son ejemplos de caracteres de herencia simple. Son el tipo de carácter estudiados por Mendel, por lo que con frecuencia se los nombra como mendelianos. ***Aspectos secundarios*** a. Los fenotipos para estos caracteres tienden a ser, por naturaleza "unos u otros", categóricos (establecen categorías) o cualitativos. Un equino es negro, alazán o zaino, una vaca es mocha o astada, un cordero tiene la condición de araña o no. Es posible (aunque raro) que los caracteres de herencia simple sean cuantitativos, es decir, que tengan fenotipos que puedan ser medidos con números que oscilan de forma continua de valores grandes a intermedios o pequeños. Por ejemplo, el peso corporal o la altura del animal cuando es afectado por el gen para el enanismo. El carácter es medido en kilogramos de peso o en centímetros, pero es de herencia simple, ya que el enanismo es producido por un solo gen. b. Los caracteres de herencia simple son muy poco afectados por el ambiente. Por ejemplo, si un equino alazán pasa mucho tiempo en el sol, su color de manto podría aclararse, pero de todas maneras se lo va a poder distinguir de uno negro o un zaino. Su genotipo es claramente alazán (E^e^E^e^/A^\_^A^\_^). ### Caracteres poligénicos ***Aspecto principal*** Son afectados por muchos genes, cada uno de ellos de efecto infinitesimal (cantidad infinitamente pequeña). Ejemplos de caracteres poligénicos incluyen la tasa de crecimiento, la producción de leche, y velocidad de un equino. Se sabe poco sobre genes específicos que afecten estos caracteres, solo se asume que son muchos los que afectan a un solo rasgo. ***Aspectos secundarios*** a. La expresión es cuantitativa y en general existe un espectro continuo que impide distinguir las diferentes clases. Los fenotipos para caracteres poligénicos son usualmente descriptos por números. Por ejemplo, 200 kg de peso al destete de un ternero, 15.000 kg de leche por lactancia de una vaca, y 20 segundos para correr un cuarto de milla (300 m). La mayoría de los caracteres poligénicos son caracteres cuantitativos y continuos por lo que en ellos se observa **una distribución normal o próxima a la normalidad**. La mayoría de los caracteres productivos de interés en producción animal (producción lechera, peso al destete, índice de conversión, ganancia media diaria, peso del vellón, etc.) tienen una distribución cercana a la normal, ya que estos caracteres se ven afectados por un gran número de loci, además de un importante conjunto de factores ambientales (ya sea de naturaleza sistemática o aleatoria). Es el caso, por ejemplo, de la producción de leche en bovinos, la altura a la cruz en caballos, el peso al destete en caprinos, el peso del vellón en ovinos o el espesor de la grasa dorsal en porcinos. En un contexto estadístico los caracteres se denominan **variables**, debido a que los valores que toman están sujetos a variación en las poblaciones. El hecho de que la distribución sea normal significa que el carácter en cuestión puede tomar cualquier valor siguiendo una distribución de acuerdo con la **curva de Gauss**, que es simétrica y en la que los valores próximos al centro son más frecuentes y los valores extremos son progresivamente más raros. A modo de ejemplo, en la siguiente figura se muestra la distribución de frecuencias de la producción diaria de leche en un grupo de vacas lecheras, que presenta una distribución próxima a la normal. Una característica muy útil de la distribución normal es que, sabiendo cuál es la media y el desvío estándar, es relativamente fácil establecer la proporción de observaciones que se encuentran en diferentes intervalos alrededor de la media, como se muestra en el gráfico. Otros caracteres poligénicos presentan una distribución que es casi continua, **próxima a la normal**, por ejemplo, el caso de la prolificidad en porcinos. En este caso, las observaciones solo pueden tomar **valores enteros** (por ejemplo, una cerda tiene 11 lechones) pero suficientemente próximo a la normalidad, por lo que **son abordados como si su distribución fuese normal**. Algunos caracteres poligénicos se expresan en forma **discontinua** o **categórica** como es el caso la fertilidad o la mortalidad. En este caso, se admite que, subyacente a la expresión del carácter, existe una distribución continua y normal de valores genotípicos e influencias ambientales, que por encima o por debajo de un determinado umbral dan como resultado la expresión de uno u otro valor para el carácter (muerto o sobreviviente, por ejemplo) y por ello se denominan ***caracteres* *umbral.*** Por ejemplo, en la distocia o dificultad al parto, los fenotipos se expresan en dos categorías: parto asistido o no asistido. Debido a la naturaleza de estos fenotipos, se podría pensar que la distocia es un carácter de herencia simple. Sin embargo, es poligénico porque es afectado por numerosos loci. Muchos genes afectan el tamaño del feto (o los fetos), el tamaño del área pélvica de la madre, su perseverancia durante el parto, etc. Otro ejemplo es la fertilidad como una medida del éxito o falla en la concepción (preñada o vacía). Este grupo de caracteres, representan una **distribución que es discontinua** y corresponde a un caso particular de **distribución binomial** en que solo existen dos respuestas posibles (0 o 1; sí o no). Por ejemplo, el tipo de respuesta que podemos encontrar si estudiamos las vacas paridas o no paridas (preñadas o vacías) en un rodeo bovino. La respuesta observada obedece a una **distribución discontinua**, definida por la proporción de vacas paridas, donde admitimos que, subyacente a la expresión fenotípica de la ocurrencia de un parto, existe una distribución normal que traduce la aptitud de la vaca para ser fértil y producir una cría, que presumiblemente tendrá influencia de un gran número de genes y de influencias ambientales. En estas circunstancias, los animales con aptitud superior a determinado umbral (T) van a parir, y los que tienen aptitud inferior a ese umbral no van a parir. Este modelo, conocido como **modelo umbral**, se utiliza para analizar datos con expresiones discontinuas y se representa en la figura. b. Los caracteres poligénicos son claramente afectados por el ambiente. Si a los animales se les restringe el alimento, crecen más lentamente y producen menos leche. Si los caballos no son entrenados, no correrán rápido. Estos son ejemplos de efectos ambientales. La mayoría de los caracteres productivos de interés en producción animal (producción lechera, peso al destete, índice de conversión, ganancia media diaria, peso del vellón, etc.) tienen una distribución cercana a la normal, ya que estos caracteres se ven afectados por un gran número de loci (ciertamente más de tres), además de un importante conjunto de factores ambientales (ya sea de naturaleza sistemática o aleatoria). Estos casos encuadran bien en la simulación del efecto de multilocus que consideramos en el ejemplo 8.11. Otros caracteres tienen una expresión discontinua, como es el caso la fertilidad o la mortalidad. En este caso, se admite que, subyacente a la expresión del carácter, existe una distribución continua y normal de valores genotípicos e influencias ambientales, que por encima o por debajo de un determinado umbral dan como resultado la expresión de uno u otro valor para el carácter (muerto o sobreviviente, por ejemplo) y, por tanto, también se aplica el modelo multilocus. Sin embargo, siempre se debe hacer una clara distinción entre caracteres de este tipo y otros que, aunque también presenten una expresión discontinua, se ven afectados solo por uno o muy pocos loci (por ejemplo, presencia o ausencia de cuernos), en los que el enfoque necesariamente tendrá que ser diferente. ### Herencia simple versus herencia poligénica, cualitativo versus cuantitativos A menudo se confunden los términos "de herencia simple" con "cualitativo", y "poligénico" con "cuantitativo", pero no son sinónimos, aunque la mayoría de los caracteres de herencia simple son cualitativos, y la mayoría de los caracteres poligénicos son cuantitativos. Debe quedar claro que herencia **simple vs. poligénica** se refiere a **como se hereda el carácter** mientras que **cualitativo vs. cuantitativo** se refiere a **como se expresa el carácter**. En general los caracteres poligénicos son más importantes en las especies de interés en producción como la tasa de crecimiento, fertilidad, producción de leche, producción de huevos, producción de lana, etc., los que determinan productividad y rentabilidad. Esto también sucede en especies recreacionales y de compañía. Por ejemplo, la velocidad y resistencia, caracteres importantes para animales de carrera, son poligénicos -- no hay un solo "gen de velocidad" o un "gen de resistencia". Con todo, existen instancias donde los caracteres de herencia simple asumen importancia económica. Algunos mercados le dan mucha importancia al color del pelaje, por ejemplo, así como en las poblaciones de ganado donde el alelo para mocho es raro, los animales mochos pueden ser particularmente valiosos. Asimismo, los animales con defectos genéticos de herencia simple son menos valiosos. ### Características comunes a caracteres de herencia simple y poligénica 1. Los genes que afectan a ambos tipos están sujetos al mismo mecanismo mendeliano, las leyes de Mendel de segregación y distribución independiente. 2. La dominancia y la epistasis, se aplican a los genes que influencian ambos tipos de caracteres. 3. Las herramientas básicas del mejoramiento animal: selección y apareamientos, son las mismas para ambos tipos de caracteres. ACCIÓN GÉNICA ------------- Llamamos acción génica al **efecto de los genes en forma individual o en combinaciones** en la expresión del fenotipo de un animal para un carácter, que puede ser de herencia simple o poligénica. Los genes pueden cooperar unos con otros, o interactuar con la acción de otros; la interacción puede ser intralocus (**dominancia**) o interlocus (**epistasis**). ### Dominancia Los alelos en un mismo locus interactúan de diversas maneras. Algunos alelos no se expresan fenotípicamente a menos que ambas copias del gen en un individuo sean iguales, es decir homocigóticas. Estos son **alelos recesivos** (o genes, los dos términos se usan indistintamente). Los **alelos dominantes**, por el contrario, se expresan de manera idéntica ya sea con una copia (heterocigota) o con las dos (homocigota). El concepto principal es que un alelo dominante enmascara la expresión fenotípica de un alelo recesivo cuando se encuentran en la condición heterocigótica. Los alelos recesivos de genes simples suelen aparecer como sorpresas cuando se expresan por estar en homocigosis en la descendencia de dos individuos que los portan. En este caso, los progenitores portadores no muestran el efecto de estos alelos porque están siendo enmascarados por el dominante. Los alelos dominantes no pueden transmitirse en forma oculta de esta manera. Si hay un alelo dominante, se expresa fenotípicamente. Como resultado, la presencia de alelos dominantes aparece en cada generación y, por lo tanto, no son fuente de sorpresas, excepto muy raramente, como en el caso de una mutación espontánea. El apareamiento de recesivo con recesivo no puede dar sorpresas porque nada está oculto, y el fenotipo por lo tanto muestra el genotipo por completo, o casi. Es importante comprender que el carácter de un alelo como dominante o recesivo es inherente a la capacidad funcional del alelo mismo. Esto no cambia con el tiempo, ni cambia en diferentes situaciones. Muchas veces se tiene la impresión errónea de que los alelos dominantes son necesariamente muy comunes y que los alelos recesivos son raros. La **frecuencia de alelos** no tiene nada que ver con la **dominancia** y la **recesividad**. Algunos alelos recesivos, como el alazán, son muy frecuentes, hasta el punto de ser únicos en algunas razas de caballos, como el Suffolk o el Haflinger. La uniformidad del alelo alazán en la raza Suffolk de ninguna manera cambia su carácter recesivo, por lo que las cruzas de Suffolks con Percherones negros, por ejemplo, resultan en pocos o ningún potrillo alazán, porque los alelos negros del Percheron dominarán al alelo alazán del Suffolk. Del mismo modo, algunos alelos dominantes, como el blanco, son increíblemente raros o inexistentes en la mayoría de las razas equinas y, sin embargo, se transmiten habitualmente como alelos dominantes en las pocas familias en las que se encuentran. Algunos alelos se describen como de **dominancia incompleta**, lo que significa que dos, una o ninguna copia dan como resultado una **apariencia diferente**. Cada situación se puede detectar fenotípicamente examinando la apariencia externa. Los sistemas de dominancia incompleta son los más fáciles de entender, ya que no pueden producirse sorpresas, como ocurre con los alelos recesivos ocultos. Con alelos de dominancia incompleta, los dos genotipos homocigotos son diferentes, así como el genotipo heterocigoto, y tienen cada uno, un aspecto fenotípico distinto. Es el caso típico del pelaje en la raza Shorthorn que tiene tres colores básicos posibles: rojo, blanco y rosillo (combinación de pelo rojo y blanco). Estos colores son controlados por el locus R. Los individuos RR son rojos, los individuos rr son blancos y los Rr rosillos. ### Epistasis Otro tipo de interacción de genes es la **epistasis** y es la capacidad de alelos o combinaciones alélicas específicas en un locus para enmascarar la expresión de alelos en otro locus. Es otro ejemplo de interacciones genéticas, similar a las relaciones de alelos dominantes y recesivos, pero se refiere a dos o más loci en lugar de uno solo. El locus que está enmascarado por un gen (o combinación alélica) se conoce como **hipostático**, mientras que la combinación de loci o genes que causa el enmascaramiento se llama **epistático**. Los genes hipostáticos pueden aparecer como sorpresas, al igual que los genes recesivos cuando están enmascarados por los dominantes. Un ejemplo de epistasis es el color del manto en los labradores retrievers. Esta raza tiene tres colores básicos: negro, chocolate y amarillo, que son determinados por genes en dos loci: el locus B (negro) y el locus E (extensión de la pigmentación), como se detalla a continuación: B\_E \_ = Negro bbE\_ =Chocolate \_\_ ee= Amarillo Los guiones en estos genotipos indican que los alelos correspondientes pueden ser sustituidos de cualquier manera, sin cambiar el fenotipo. Por ejemplo, los negros pueden ser BBEE, BBEe, BbEE o BbEe. Los amarillos pueden ser BBee, Bbee, o bbee. Note que la expresión de los genes en el locus negro (**B**) depende de los alelos presentes en el locus de extensión. Siempre y cuando haya al menos un alelo E en el locus de extensión, aparece la dominancia completa en el locus negro, con negro siendo dominante sobre chocolate. Sin embargo, si el genotipo en el locus de extensión es ee, entonces los genes en el locus negro son irrelevantes -- todos los animales serán amarillos. La combinación alélica ee en el locus extensión es epistática sobre la expresión del locus B que es hipostático. ### Acción génica en caracteres poligénicos cuantitativos Hasta ahora solo hemos considerado caracteres de herencia simple cuya expresión es cualitativa (color del pelaje), pero la mayoría de los caracteres con los que trabajamos en producción animal son poligénicos de naturaleza cuantitativa, sin embargo, los diferentes modos de acción génica también se aplican a este tipo de caracteres. En este caso son clasificados según la forma como **el valor del heterocigota** se sitúa **relativamente a los valores de los homocigota**s: En la acción **aditiva (ausencia de dominancia)** el heterocigota tiene un valor igual a la media de los homocigotas. En la **dominancia** **completa** el heterocigota es igual a uno de los dos homocigotas. En la **dominancia incompleta** el heterocigota no llega a ser igual a uno de los homocigotas, pero su valor excede el de la media de éstos. En la **sobredominancia** el valor del heterocigota excede al de cualquiera de los dos homocigotas. Consideremos un caso simplificado en extremo, donde el contenido de proteína en la leche bovina está determinado únicamente por el genotipo en el locus de la K-caseína, con alelos A y B. Después de genotipar un grupo de vacas para este locus, se evaluó el porcentaje de proteína en la leche y se determinó el contenido promedio para cada genotipo. Se presentan varios escenarios posibles, como se ilustra a continuación: Los resultados del ejemplo se representan gráficamente a continuación En este ejemplo, el contenido medio de proteína en todos los escenarios es igual a 3 en los animales de genotipo AA, y 4 en los genotipos BB. Por consiguiente, la media de los dos homocigotas AA y BB es igual a 3.5. Lo que difiere entre los distintos escenarios es el valor del heterocigótico, y por lo tanto como este se sitúa relativamente a los dos homocigóticos.  Se puede deducir que, en el caso de la acción génica aditiva el promedio de la descendencia es siempre igual al promedio de los padres, y permanece constante generación tras generación. Por lo tanto, podemos predecir el resultado en la próxima generación y, cuando elegimos los mejores animales, esperamos que su apareamiento dé como resultado una descendencia con resultados idénticos a los suyos, y por lo tanto mejores que la media de la generación anterior, cuando se han elegido los mejores animales para reproducirse. En este caso, sería aconsejable **la selección**. En el caso de la acción de dominancia, la media de la descendencia puede ser superior a la media de los padres, al comparar F1 con la media de las dos razas puras que le dieron origen, menor, al comparar F2 y F1 o igual al comparar F3 con F2. En este caso, tenemos un beneficio inicial de cruzar razas puras (lo que se traduce en la llamada heterosis), pero este beneficio solo se mantiene parcialmente en las generaciones posteriores. Estos resultados indican que el **cruzamiento** podría ser una buena opción en el caso de la acción de dominancia completa. Este ejemplo simulado demuestra que el resultado productivo de utilizar un grupo de animales de un determinado genotipo depende mucho del tipo de acción génica prevalente. En consecuencia, el modo de acción de los genes que predomina en los loci que afectan a una determinada característica es decisivo en la estrategia a seguir con respecto a la mejora genética ya que, como veremos más adelante, es el hecho de que la acción génica sea predominantemente de tipo aditivo o no aditivo lo que determina la heredabilidad de una característica, así como la depresión consanguínea a la que estará sujeta o la heterosis de la que pueda beneficiarse. **Epistasia** Finalmente, consideremos la posibilidad de que el carácter en cuestión sea afectado simultáneamente por los loci A (alelos A y a) y B (alelos B y b). Supongamos dos escenarios posibles que reflejan la **relación entre la media del carácter** en cuestión y la combinación de genotipos en los loci A y B, como se representa en el ejemplo a continuación. En este caso, los animales que tienen, por ejemplo, el genotipo AaBb tienen una tasa de ovulación promedio de 7 en el escenario 1, y 8 en el escenario 2. *Tasa de ovulación media en ratones según la combinación de genotipos en los loci A y B, admitiendo dos escenarios posibles.* En los dos escenarios, el locus **A** tiene una acción de **tipo aditivo** y el locus **B** una acción de **dominancia completa**, pero luego los dos escenarios difieren. En el **escenario 1**, cada copia del alelo favorable *A* confiere un aumento de 1 unidad (independientemente del genotipo en el locus B) al pasar de *aa* a *Aa* y de *Aa* a *AA*. De igual forma, la primera copia del alelo *B* (paso de *bb* a *Bb*) confiere un aumento de 4 unidades independientemente del genotipo en el locus A, y luego permanece igual cuando pasa de *Bb* a *BB* (traduciendo la dominancia en este locus). En el **escenario 2** los resultados de las diferentes combinaciones siguen un patrón diferente, ya que cuando el alelo favorable *A* reemplaza a *a* (es decir, al pasar de *aa* a *Aa* o de *Aa* a *AA*) el aumento de la media es de 2 unidades cuando el locus B tiene el genotipo *BB* o *Bb*, y solo 1 unidad cuando el locus B tiene el genotipo *bb.* Por otro lado, cuando el locus B pasa de *bb* a *Bb*, el aumento es de 5, 4 o 3 unidades, dependiendo de si el genotipo en el locus A es *AA*, *Aa* o *aa*, respectivamente. Por lo tanto, podemos ver que, en el escenario 2, hay una clara interacción entre los dos loci, ya que el **promedio para un determinado genotipo en el locus A** **depende de qué genotipo está en el locus B, y viceversa**. Estamos así ante un caso de interacción entre loci que se denomina **epistasis**, similar a la interacción entre loci que ya hemos mencionado para caracteres cualitativos. MODELO BÁSICO DE LA HERENCIA ---------------------------- El **fenotipo** de un individuo es determinado por su **genotipo** y el **ambiente** en que se desenvuelve. Esta ecuación define la base de la herencia. Matemáticamente, Donde: **P** representa el **fenotipo** de un individuo **G** representa su **genotipo** **E** representa los **efectos ambientales**, efectos que los factores externos (no genéticos) tienen en la performance del animal Fenotipo -------- Las **categorías observables o niveles medibles** de performance para los diferentes caracteres en un individuo es el fenotipo. Llamamos fenotipo a la expresión de un carácter determinado genéticamente, al menos en parte. Por ejemplo, colorado (color del manto), 4kg (peso de vellón). El fenotipo de un individuo es determinado por su genotipo y el ambiente en que se desenvuelve. Genotipo -------- La palabra genotipo se utiliza de diferentes formas. Se puede hablar del genotipo del animal en general, refiriéndonos a todos los genes y sus combinaciones que afectan la matriz de los caracteres de interés, por ejemplo "un genotipo adaptado al trópico". En este caso, el genotipo incluye todos los genes y sus combinaciones que afectan la resistencia al calor, a los parásitos, y cualquier otro carácter que interviene en la adaptación al trópico y le permite crecer y reproducirse. Animales con genotipos similares se dice que son del mismo biotipo. Esto no significa que sean genéticamente idénticos, son solamente más parecidos que animales de diferente biotipo. También podemos hablar del genotipo de un animal para un carácter en particular, refiriéndonos solo a los genes o sus combinaciones, que afectan a ese carácter por ejemplo ganancia diaria de peso. En cualquier caso, el genotipo de los descendientes de nuestros animales es el que podemos cambiar con los métodos de mejoramiento. Cambios favorables en los genotipos resultan en fenotipos mejorados. Ambiente -------- El ambiente se puede definir como cualquier factor que influya en el rendimiento del animal para un determinado carácter **que no esté relacionado con la composición genética del anima**l, y que pueden influir desde el momento más temprano posible en la vida, incluso antes de la concepción. En la fórmula representa la combinación de todos los **factores o influencias no genéticas**, que pueden afectar la **expresión fenotípica de los genes** y es condicionante de dicha expresión, por lo tanto, el genotipo de un animal puede no expresarse en su totalidad, sino que se verá modificado por el ambiente, en especial en los de herencia poligénica. Por ejemplo, si medimos la altura de un animal obtenemos un número que será su fenotipo para ese carácter. El genotipo juega un papel muy importante en la altura porque si los genes que posee el animal determinan que sea de talla baja, el animal será pequeño, aunque su alimentación, sanidad, etc. sean adecuadas, puede comer todo lo que quiera, pero nunca crecerá más, por lo que se puede concluir que **la composición genética establece el límite**. Si ese mismo animal no se alimenta adecuadamente, o se enferma, o su madre estaba enferma cuando estaba preñada, el animal ni siquiera alcanzará ese límite y permanecerá más pequeño que uno de la misma composición genética que tuvo las mejores circunstancias para el crecimiento. Las influencias ambientales no siempre son fáciles de identificar porque comienzan muy temprano (los ovocitos y los espermatozoides ya experimentan influencias ambientales), pero también porque no siempre está claro qué influye y qué no. Puede parecer que los rasgos de herencia simple monogénicos nunca están influenciados por el medio ambiente, por lo que se podría decir que P = G, pero este no siempre es el caso. Un ejemplo de un gen simple es el que causa la fenilcetonuria o PKU en humanos. Es un raro trastorno metabólico hereditario provocado por un gen recesivo. Solo si dos portadores tienen un hijo, este puede desarrollar PKU. En las personas que sufren PKU, la enzima fenilalanina hidroxilasa no está presente o no funciona, por lo que no puede descomponer el aminoácido fenilalanina, que se acumula en la sangre y el líquido cefalorraquídeo, causando daño a las células nerviosas y eventualmente daño cerebral. Los pacientes con PKU no tratada generalmente tienen retraso mental con problemas de conducta, y a menudo sufren de enfermedades de la piel. El tratamiento es muy básico: una dieta de por vida con muy poca proteína y sin ingesta de aspartamo u otros que contengan fenilalanina, y suministro de suplementos de aminoácidos para prevenir deficiencias. Por lo tanto, la expresión de este rasgo de herencia simple codificado por un solo gen puede verse influenciada por el medio ambiente, por la dieta en este ejemplo.