Mendel daba a entender que sólo podían existir dos alelos, uno dominante y otro recesivo, para un determinado gen. Ahora sabemos que esto es una simplificación excesiva. Aunque los seres humanos individuales (y todos los organismos diploides) sólo pueden tener dos alelos para un gen determinado, pueden existir múltiples alelos a nivel de población, de manera que se observan muchas combinaciones de dos alelos. Tenga en cuenta que cuando existen muchos alelos para el mismo gen, la convención es denotar el fenotipo o genotipo más común entre los animales salvajes como el tipo salvaje (a menudo abreviado «+»); esto se considera el estándar o la norma. Todos los demás fenotipos o genotipos se consideran variantes de este estándar, lo que significa que se desvían del tipo salvaje. La variante puede ser recesiva o dominante respecto al alelo de tipo salvaje.
Un ejemplo de alelos múltiples es el color del pelaje en los conejos (Figura 1). En este caso, existen cuatro alelos para el gen c. La versión de tipo salvaje, C+C+, se expresa como pelaje marrón. El fenotipo de la chinchilla, cchcch, se expresa como pelaje blanco con puntas negras. El fenotipo himalayo, chch, tiene pelaje negro en las extremidades y blanco en el resto. Por último, el fenotipo albino o «incoloro», cc, se expresa con pelaje blanco. En los casos de alelos múltiples, pueden existir jerarquías de dominancia. En este caso, el alelo de tipo salvaje es dominante sobre todos los demás, la chinchilla es dominante de forma incompleta sobre el Himalaya y el albino, y el Himalaya es dominante sobre el albino. Esta jerarquía, o serie alélica, se reveló observando los fenotipos de cada posible descendencia heterocigota.
Figura 1. Existen cuatro alelos diferentes para el gen del color del pelaje del conejo (C).
Figura 2. Como se ve al comparar la Drosophila de tipo salvaje (izquierda) y el mutante Antennapedia (derecha), el mutante Antennapedia tiene patas en la cabeza en lugar de antenas.
La dominancia completa de un fenotipo de tipo salvaje sobre todos los demás mutantes a menudo se produce como un efecto de «dosis» de un producto génico específico, de tal manera que el alelo de tipo salvaje suministra la cantidad correcta de producto génico mientras que los alelos mutantes no pueden. En la serie alélica de los conejos, el alelo de tipo salvaje puede suministrar una dosis determinada de pigmento del pelaje, mientras que los mutantes suministran una dosis menor o ninguna. Curiosamente, el fenotipo del Himalaya es el resultado de un alelo que produce un producto génico sensible a la temperatura que sólo produce pigmento en las extremidades más frías del cuerpo del conejo.
Alternativamente, un alelo mutante puede ser dominante sobre todos los demás fenotipos, incluido el de tipo salvaje. Esto puede ocurrir cuando el alelo mutante interfiere de alguna manera con el mensaje genético de manera que incluso un heterocigoto con una copia del alelo de tipo salvaje expresa el fenotipo mutante. Una de las formas en las que el alelo mutante puede interferir es potenciando la función del producto del gen de tipo salvaje o cambiando su distribución en el cuerpo.
Un ejemplo de esto es la mutación Antennapedia en Drosophila (Figura 2). En este caso, el alelo mutante amplía la distribución del producto génico y, como resultado, el heterocigoto Antennapedia desarrolla patas en su cabeza donde deberían estar sus antenas.
Múltiples alelos confieren resistencia a los fármacos en el parásito de la malaria
La malaria es una enfermedad parasitaria en los seres humanos que se transmite a través de mosquitos hembra infectados, incluyendo el Anopheles gambiae (Figura 3a), y se caracteriza por fiebres altas cíclicas, escalofríos, síntomas similares a los de la gripe y anemia grave. Plasmodium falciparum y P. vivax son los agentes causantes más comunes del paludismo, y P. falciparum es el más mortífero (Figura 3b). Cuando se trata rápida y correctamente, el paludismo por P. falciparum tiene una tasa de mortalidad del 0,1%. Sin embargo, en algunas partes del mundo, el parásito ha desarrollado resistencia a los tratamientos contra la malaria utilizados habitualmente, por lo que los tratamientos contra la malaria más eficaces pueden variar según la región geográfica.
Figura 3. El (a) Anopheles gambiae, o mosquito de la malaria africana, actúa como vector en la transmisión a los humanos del parásito causante de la malaria (b) Plasmodium falciparum, aquí visualizado mediante microscopía electrónica de transmisión de falso color. (crédito a: James D. Gathany; crédito b: Ute Frevert; color falso de Margaret Shear; datos de la barra de escala de Matt Russell)
En el sudeste asiático, África y Sudamérica, P. falciparum ha desarrollado resistencia a los fármacos antipalúdicos cloroquina, mefloquina y sulfadoxina-pirimetamina. P. falciparum, que es haploide durante la etapa de vida en la que es infeccioso para el ser humano, ha desarrollado múltiples alelos mutantes del gen dhps resistentes a los medicamentos. A cada uno de estos alelos se asocian distintos grados de resistencia a la sulfadoxina. Al ser haploide, P. falciparum sólo necesita un alelo resistente a los fármacos para expresar este rasgo.
En el sudeste asiático, diferentes alelos resistentes a la sulfadoxina del gen dhps están localizados en diferentes regiones geográficas. Se trata de un fenómeno evolutivo común que se produce porque los mutantes resistentes a los fármacos surgen en una población y se entrecruzan con otros aislados de P. falciparum en las proximidades. Los parásitos resistentes a la sulfadoxina causan considerables dificultades a los seres humanos en las regiones en las que este fármaco se utiliza ampliamente como remedio contra la malaria sin receta médica. Como es habitual en los patógenos que se multiplican en gran número dentro de un ciclo de infección, P. falciparum evoluciona con relativa rapidez (más o menos en una década) en respuesta a la presión selectiva de los fármacos antipalúdicos de uso común. Por esta razón, los científicos deben trabajar constantemente para desarrollar nuevos fármacos o combinaciones de fármacos para combatir la carga de la malaria en todo el mundo.
Alelos múltiples (tipos de sangre ABO) y cuadrados de Punnett
- Sumiti Vinayak, et al., «Origin and Evolution of Sulfadoxine Resistant Plasmodium falciparum,» Public Library of Science Pathogens 6, no. 3 (2010): e1000830, doi:10.1371/journal.ppat.1000830. ↵
Los resultados de las pruebas de detección de la infección por Plasmodium falciparum en el mundo son muy positivos.