El
medio ambiente es generalmente entendido como los alrededores físicos del
animal, luz, temperatura, ventilación y otros parámetros que pueden
contribuir al confort físico del animal. Aún así, en genética, la palabra
medio ambiente posee un significado más general. El medio ambiente es la
combinación de todos los factores, con excepción de los genéticos, que
pueden afectar la expresión de los genes. Por ejemplo, la producción de
leche de la vaca se encuentra afectada por la edad al parto, la época del
parto, la nutrición y muchos otros factores. Por lo tanto, vacas que tengan
una composición genética similar o igual producirán diferentes cantidades
de leche cuando se encuentren sometidas a diferentes medios ambientes. Por
ejemplo, el desempeño en la lactancia de un par de mellizas idénticas variará
drásticamente si dos terneras son separadas al nacer y enviadas a distintos
países. Aún así, puede haber una gran diferencia en producción de leche
entre estas gemelas cuando se ubiquen en dos explotaciones lecheras separadas
pero dentro de la misma área, cada una teniendo diferentes niveles de manejo.
El
genotipo de un animal representa el gen o grupo de genes responsable por un
rasgo en particular. En un sentido más general, el genotipo describe todo el
grupo de genes que un individuo ha heredado.
Como contraste, el
fenotipo es el valor que toma un rasgo; en otras palabras, es lo que puede ser
observado o medido. Por ejemplo, el fenotipo puede ser la producción
individual de leche de una vaca, el porcentaje de grasa en la leche o el
puntaje de clasificación por conformación.
Existe una
diferencia importante entre genotipo y fenotipo. El genotipo es esencialmente
una característica fija del organismo; permanece constante a lo largo de la
vida del animal y no es modificado por el medio ambiente. Cuando solamente uno
o un par de genes son responsables por un rasgo, el genotipo permanece
generalmente sin cambios a lo largo de la vida del animal (ejm. color de
pelo). En este caso, el fenotipo otorga una buena indicación de la composición
genética del individuo. Aún así, para algunos rasgos, el fenotipo cambia
constantemente a lo largo de la vida del individuo como respuesta a factores
ambientales. En este caso, el fenotipo no es un indicador confiable del
genotipo. Esto generalmente se presenta cuando muchos genes se encuentran
involucrados en la expresión de un rasgo tal como producción de leche. Como
resultado, la producción de leche de una vaca depende de:
-
Producción fenotípica
de leche = G + E, donde:
-
G es el mérito genético
de la vaca para producción de leche (el efecto de los genes);
-
E se refiere al
efecto del manejo de la vaca y medio ambiente.
El
material genético se encuentra localizado en el núcleo de cada célula del
cuerpo. A excepción de las células reproductoras (espermatozoides y óvulos)
y algunas otras excepciones (glóbulos rojos sanguíneos), las células
contienen dos copias del material genético completo del animal. Cuando la célula
se divide, el material genético se organiza en una serie de estructuras
largas en forma de fibras llamadas cromosomas (Figura 1). En las células del
cuerpo, cada cromosoma posee una contraparte que posee el mismo largo y forma
(con la excepción de los cromosomas que determinan el sexo) y contienen la
información genética del mismo rasgo. Estos dos cromosomas son miembros de
un par de cromosomas, uno derivado del padre y otro de la madre. El número de
pares de cromosomas es típico de una especie y es generalmente abreviado con
la letra "n". Por ejemplo, en humanos n=23, en cerdos n=19, en vacas
n=30. Por lo tanto las células en el cuerpo humano, cerdos y vacas contienen
2n=46, 38 y 60 cromosomas, respectivamente.
Los genes se
encuentran localizados a lo largo de los cromosomas. Un gen es la unidad
funcional básica de la herencia; esto significa que contiene la información
genética que es responsable por la expresión de un rasgo en particular. El
largo completo de un cromosoma puede dividirse en miles de estas unidades
funcionales, cada una responsable de un rasgo en particular.
Los
testículos del toro y los ovarios de la vaca producen las células
reproductoras por una serie de divisiones celulares que separan el número de
cromosomas en una célula. El espermatozoide y el ovario contienen solamente
un miembro del par de cromosomas. Por lo tanto, las células de la vaca y del
toro contienen 60 cromosomas (2n = 60), pero el espermatozoide en el semen y
el óvulo en los ovarios contienen solamente 30 cromosomas (n=30, Figura 2).
Los dos principios básicos de la transmisión de un rasgo (ejm. sexo) son los
siguientes (Figura 2):
1) Separación de
los pares de cromosomas durante la formación de las células reproductoras;
2) Unión del
espermatozoide con el óvulo para crear una nueva célula con un conjunto único
de cromosomas.
Figura 2: Los
cromosomas son transmitidos por las células reproductoras que contienen
solamente la mitad del número normal de
cromosomas de la especie. El azar, en el momento de la fertilización, es el
responsable de los rasgos específicos heredados por la descendencia (ejm., género).
Para 29 pares de
cromosomas, ambos miembros son visualmente idénticos. De todas formas, para
uno de los pares, un miembro es mucho más largo; es llamado cromosoma X, y el
miembro más corto es llamado cromosoma Y. Todos los óvulos llevan el
cromosoma X, pero el espermatozoide puede llevar ya sea el cromosoma X o el Y.
Durante la división celular para formar las células reproductoras, cada
miembro del par de cromosomas va hacia una célula por separado. Como
resultado, 50% de los espermatozoides llevarán el cromosoma X y el otro 50%,
el cromosoma Y. Si por casualidad un espermatozoide que lleva el cromosoma Y
fertiliza un óvulo, la descendencia será macho. Si la descendencia recibe
dos cromosomas X, se desarrollará una hembra (Figura 2). Es importante darse
cuenta que es imposible predecir el sexo de la descendencia al momento del
apareamiento (inseminación); aún así, podemos predecir que, en promedio,
50% de la descendencia serán machos y 50% hembras.
Los
rasgos cualitativos tienden a caer dentro de categorías discretas.
Generalmente solo uno o unos pocos genes poseen un gran efecto sobre los
rasgos cualitativos. El medio ambiente tene generalmente un pequeño papel al
influenciar la categoría dentro de la que el animal cae. En este caso, el
fenotipo de un animal refleja su genotipo. Ejemplos de rasgos cualitativos
son:
* Color de pelo;
* Defectos
hereditarios como enanismo;
* Presencia o
ausencia de cuernos;
* Tipo sanguíneo.
Los
rasgos cuantitativos difieren de los cualitativos de dos formas importantes:
1) Se encuentran
influenciados por muchos pares de genes;
2) La expresión
fenotípica es influenciada más fuertemente por el medio ambiente que en el
caso de los rasgos cualitativos.
Muchos de los rasgos
de importancia económica importante en el ganado lechero son cuantitativos:
* Producción de
leche;
* Composición de
la leche;
* Conformación
(también llamado tipo);
* Eficiencia de
conversión de alimento;
* Resistencia a
enfermedades.
La influencia
combinada de muchos genes y el efecto del medio ambiente en los rasgos
cuantitativos hacen que sea mucho más difícil el determinar el genotipo
exacto que en el caso de la mayoría de los rasgos cualitativos. Algunas
veces, el fenotipo del animal nos dice muy poco acerca de su genotipo. Por
ejemplo, un registro de lactancia solamente dice una fracción de la información
acerca de el mérito genético de la vaca para producción de leche.
Cuando
se forman los óvulos, ellos reciben uno de los dos miembros del par de
cromosomas. Por lo tanto, un cromosoma en particular en un óvulo puede ser el
primer o el segundo miembro del par de cromosomas de los padres. Existen
solamente dos tipos de óvulos para un gen en particular. Si en lugar de un
par de cromosomas, consideramos dos, cuál es el número de diferentes óvulos?.
En otras palabras, cuál es el número total de combinaciones cromosómicas
posibles?. La situación es la misma que la de arrojar dos monedas al mismo
tiempo. El número de posibles combinaciones es: dos posibles valores para la
primera moneda multiplicado por los dos posibles valores de la segunda = 2 x 2
= 22 = 4 diferentes posibilidades. El número de diferentes genotipos para un
óvulo es cuatro y la probabilidad de una combinación en particular de
cromosomas es de 1/4. Esto es también verdad para el número de posibles
genotipos en las células reproductoras masculinas. Por lo tanto, cuando uno
de cuatro posibles clases de espermatozoides fertiliza uno de cuatro posibles
combinaciones de óvulos el número de descendientes genéticamente diferentes
es 4 x 4 = 16 (ejm., 22 x 22 ). Por lo tanto, las
chances de que un genotipo en particular se presente en el recién nacido es
1/16.
Cuando los 30 pares
de cromosomas del ganado lechero se separan durante la formación de las células
reproductoras y luego se vuelven a unir en el momento de la fertilización, el
número total de posibles combinaciones cromosómicas es 230 x 230 = 1.152.900.000.000.000.000, cada uno siendo único. Con este número de
posibilidades para cada apareamiento, es fácil entender por qué dos
individuos no son iguales en una población, aún cuando tengan el mismo
padre.
