El mejoramiento genético ha sido, es y será una herramienta de suma utilidad en el necesario incremento de la producción de alimentos para una población mundial creciente, que ya se aproxima a los ocho mil millones de personas. Mediante este tipo de actividad se han logrado y se pueden lograr cultivares de plantas y razas de animales de alto rendimiento y adaptados a distintas condiciones de estrés, por tal razón el mejoramiento genético contribuye tanto a incrementar la productividad como el área de producción. Todo esto puede ser logrado mediante el cambio de las frecuencias génicas de una población, objetivo que puede ser alcanzado si se consideran los tres principios postulados por Charles Darwin al explicar la evolución: principio de variación, principio hereditario y principio de selección. En estos principios se propone que para que se den cambio en una población, naturales o conducidos por el hombre, es necesario que los individuos de esa población sean distintos entre ellos, diferencias que si son heredables se conservarán en generaciones futuras, y que si
alguna de esas diferencias representan una mayor ventaja competitiva o de sobrevivencia al medio, esta se hallará con mayor frecuencia en la población a medida que transcurre el tiempo. Esto también es válido para la selección artificial, en la cual, si el hombre favorece determinada forma dentro de una especie, esta será la mas frecuente en generaciones futuras. Por lo antes señalado, es evidente que la variabilidad es indispensable en cualquier programa de mejoramiento genético que se quiera iniciar.
1) Tipos de variación
La variación observada podemos distinguirla en dos grandes categorías: variación individual y variación poblacional, siendo la primera las diferencias existentes entre individuos de una misma población, y la segunda diferencias existentes entre poblaciones. El origen de estas diferencias o variaciones puede ser explicado por efectos genéticos y/o ambientales, dándose así la expresión que señala que un fenotipo (P) determinado es una función lineal del genotipo (G) y del ambiente (A) en el cual se está expresando: P = G + A
Hay que destacar que la variación ambiental, sea individual o poblacional, modula al genotipo en la expresión del fenotipo y por supuesto no es heredable, dependerá de las condiciones climática, de manejo, etc. que se den en un momento particular, por esta razón no son consideradas como factores que se manejan en el mejoramiento genético, no queriendo esto decir que no sean consideradas. Mientras que, la variación genética sí se considera de vital importancia, porque estas variaciones si son hereditarias, es así como el mejoramiento genético de plantas busca identificar estas variantes desechando la influencia ambiental, para seleccionarlas y tener progenies con estas características deseables.
- Variación genética individual
La variación genética individual va a dar origen a diferencias heredables entre individuos. El origen de estas diferencias puede se explicado por recombinación y fecundación, mutaciones, hibridación interespecífica, introgresión y transformación genética.
2.1. Recombinación y fecundación
Los gametos que produce un individuo no son iguales entre sí debido a la recombinación que se da entre sus cromosomas homólogos durante la meiosis, produciéndose así, virtualmente, infinitas posibles combinaciones entre los alelos que se presentan en cada gameto, siendo prácticamente nulas las posibilidades de conseguir dos gametas exactamente con la misma información genética. Aunado a esto, considerando que los organismos de reproducción sexual provienen de la unión de gametos de distintos individuos, disminuye aún mas la posibilidad de hallar dos individuos genéticamente iguales, puesto que si la posibilidad de encontrar dos gametos iguales en un individuo es prácticamente inexistente, es aún mas improbables que dos gametas iguales de un individuo se unan a dos gametas iguales de otro individuo para dar origen a dos individuos genéticamente iguales. Esto explica la gran cantidad de variación que puede ser hallada entre individuos de una misma especie.
2.2. Mutaciones
Se entiende por mutaciones los cambios que se dan en el material hereditario y que son transmitidos de generación en generación. Considerando la cantidad de ADN afectado, las mutaciones pueden ser clasificadas en génicas o puntuales y cromosómicas.
2.2.1. Mutaciones génicas: se ve afectada sólo una base nitrogenada de las que constituyen el ADN, pudiendo darse una sustitución por otra base nitrogenada o la eliminación de ella (deficiencia) a la incorporación de una base extra (adición). Esto ocasiona un cambio en el mensaje que es leído durante la traducción lo cual puede dar origen a una proteína distinta de la que normalmente se produce, pudiendo esto tener consecuencias sobre el fenotipo del mutante.
2.2.2. Mutaciones cromosómicas: bajo este nombre se conocen aquellos cambios que se dan bien sea en el número o en la estructura de los entes portadores del ADN en organismos Eucariontes, por tal razón estas mutaciones pueden clasificarse como numéricas o estructurales.
2.2.2.1. Mutaciones numéricas: todos los animales que existen en la naturaleza y una gran cantidad de plantas, son diploides, es decir tienen dos grupos de cromosomas que estructuralmente son, par a par, iguales (cromosomas homólogos). Cada uno de estos grupos de cromosomas, normalmente, van a formar los gametos de ese individuo, sin embargo, ocasionalmente se pueden formar gametos sin alguno de los cromosomas o con dos cromosomas de un mismo tipo (homólogos). Cuando esto ocurre y este gameto se une a uno normal, se van a formar individuos aneuploides, lo cuales en un cromosoma en particular, en vez de tener un par de ellos, tendrá uno o tres. Esto puede traer severas consecuencias sobre el fenotipo del individuo. Otra situación es que en un gameto, en vez de existir un (1) grupo de cromosomas completo, existen varios conjuntos de estos, resultando individuos con mas de dos grupos de cromosomas homólogos, surgiendo así individuos triploides, tetraploides, pentaploides, etc. Esto es lo que se denomina euploidía.
2.2.2.2. Mutaciones estructurales: la alteración de un segmento del cromosoma también puede afectar el fenotipo de un individuo. Esta situación puede ser por deleción del segmento, o por adición de otro, su inversión o por translocación.
En forma general, sea cual sea el tipo de mutación que afecte a un individuo, ocurriendo esta en forma espontanea o inducida, esta va a ser una fuente de variabilidad entre individuos.
2.2. Hibridación interespecífica
Normalmente individuos de especies distintas no pueden cruzarse, y si lo hacen su descendencia no es fértil. Sin embargo, muy ocasionalmente esto puede ocurrir dando lugar a lo que se ha denominado especiación instantánea, pues se está ante la aparición de una especie que hasta el momento no existía. La razón por la cual, normalmente, la descendencia de individuos de distinta especie no es fértil, es debido a la falta de homología entre los cromosomas que el nuevo individuo está aportando a cada una de ellas. Sin embargo, si después de la fecundación se da la duplicación de cada uno de los conjuntos de cromosomas, se obtendrán individuos poliploides cuyas gametas pueden ser balanceadas y por lo tanto pueden ser fértiles. Por supuesto esto marcará diferencias entre individuos.
2.4. Introgresión: un híbrido interespecífico puede darse en forma espontánea en la naturaleza, y tiene una alta posibilidad de retrocruzarse con alguno de sus padres. Esto puede ocurrir en forma natural, de tal manera que la resultante de este proceso es la incorporación de uno o pocos caracteres de uno de los padres del híbrido al otro de los padres. Se diferencia la introgresión de las especiación instantánea, en que la nueva especie que se está formando es muy parecida a uno de sus padres debido a que su reproducción la logró con él, mientras que el híbrido interespecífico se reproduce por si mismo.
2.5. Plantas transgénicas: actualmente existe la posibilidad de insertar directamente genes en alguna especie de interés. Esta inserción de genes, que no tiene que ser de especies genéticamente relacionadas, va a dar origen a cambios evidente en el fenotipo.
- Variación genética poblacional
La variación genética poblacional va a dar origen a diferencias hereditarias entre poblaciones, las cuales pueden ser medidas por las frecuencias génicas. La variación poblacional parte de la variación que se ha originado en individuos de una población, esta variación, bien sea mediante selección, flujo genético, o deriva genética puede ser fijada en una población dándole a esta una identidad propia y permitiéndole diferenciarse de otras.
3.1. Selección: la reproducción diferencial de individuos dentro de una población, y por tanto el descarte de otros, es lo que se conoce como selección. Esta puede ser natural o artificial, la primera es la base del mecanismo evolutivo que ha operado en las especies, mientras que la segunda es guiada por el hombre con un fin específico, como por ejemplo el mejoramiento genético de plantas. Al hacer selección y permitir la reproducción sólo de algunos individuos, se está cambiando la frecuencia génica de la población, por lo cual estas se van a diferenciar según la forma y la intensidad y el objetivo con que se realice el proceso de selección.
3.2. Flujo genético: cuando a una población animal llegan individuos de otra población en las cuales hay cruzamiento, se establece un intercambio de material hereditario que va a redundar en cambios en las frecuencias génicas originales. Situación similar se presenta en las plantas cuando se da la polinización cruzada entre poblaciones distintas. Este flujo genético entre poblaciones altera las frecuencias génicas originales, por lo cual es considerada una fuente de variación genética poblacional.
3.3. Deriva genética: en actividades de mejoramiento genético, el crecimiento que van teniendo las poblaciones que se están utilizando las va haciendo inmanejables. Por tal razón es necesario, ciclo a ciclo, tomar muestras representativas de la población en cuestión, para mantener las frecuencias génicas. El hecho de tomar una muestra no representativa, altera las frecuencias génicas de la población, siendo esto una fuente de variación genética poblacional. En la naturaleza ocurre algo similar al darse eventos extraordinarios como catástrofes naturales, en las que desaparecen una gran cantidad de individuos. La población empieza a recuperarse y creces a partir de los individuos sobrevivientes, y por tanto esta nueva población puede ser muy distinta en sus frecuencias génicas que la población original.
Todos estos procesos biológicos que permanentemente se están dando sobre las especies son los que permiten una alta variabilidad genética, la cual es la “materia prima” de todo programa de mejoramiento genético: si no existiese variabilidad genética, las variaciones observadas dentro de una especie serían consecuencia del ambiente y por tanto no serían heredables, es decir, sería imposible hacer mejoramiento genético para obtener nuevos cultivares en especies vegetales o nuevas razas en especies animales. Es justamente por esto que organismos internacionales han dedicado una gran cantidad de investigación, recursos económicos y tiempo en lograr la conservación de los recursos genéticos tanto de plantas como animales, y catalogarlos como estratégicos y primordiales en todo programa que lleve como objetivo la producción de mayor cantidad de alimentos a nivel global.
Ing. Agr. Hernán E. Laurentin T. (M. Sc., Ph. D.)