Calculadora de Cuadro de Punnett | Predecir Patrones de Herencia Genética

¿Qué es un cuadro de Punnett?

Un cuadro de Punnett es una cuadrícula que se usa para predecir la constitución genética de la descendencia de dos progenitores. Debe su nombre al genetista británico Reginald Punnett, quien lo ideó para ilustrar las leyes de la herencia de Mendel. Una calculadora de cuadros de Punnett hace el mismo trabajo de forma automática. Se introduce el genotipo de cada progenitor y la calculadora rellena la cuadrícula con todos los genotipos y fenotipos posibles de la descendencia. También da la proporción de fenotipos en forma de fracciones, como A: 3/4, a: 1/4.

La herramienta siguiente admite dos tipos de cruces. Un cruce monohíbrido sigue un gen, como el color de las flores (ejemplo de entrada: Aa). Un cruce dihíbrido sigue dos genes a la vez, como la forma y el color de las semillas (ejemplo de entrada: AaBb).

Términos clave

• Genotipo: composición genética de un organismo, escrita como un par de letras, por ejemplo Aa o BB.
• Fenotipo: rasgo observable producido por un genotipo, como que una planta sea alta o baja.
• Alelo: una versión de un gen. Un alelo dominante se escribe con una letra mayúscula (A); un alelo recesivo se escribe con una letra minúscula (a).
• Homocigoto: ambos alelos de un gen coinciden, como en AA o aa.
• Heterocigoto: los dos alelos son diferentes, como en Aa.
• Gameto: célula reproductora (óvulo o espermatozoide) que lleva un solo alelo de cada par de genes.

Un alelo dominante controla el fenotipo siempre que esté presente. Un alelo recesivo solo aparece en el fenotipo cuando ambas copias son recesivas, como en aa.

Cómo calcular un cuadro de Punnett

1. Enumere los alelos, o gametos, que cada progenitor puede transmitir.
   • Un progenitor monohíbrido con el genotipo Aa puede transmitir A o a.
   • Un progenitor dihíbrido con el genotipo AaBb puede transmitir cuatro combinaciones posibles de gametos: AB, Ab, aB o ab.
2. Dibuje una cuadrícula. Coloque los gametos de un progenitor en la parte superior y los del otro en el lateral.
3. Complete cada celda combinando el gameto de su fila con el gameto de su columna. Por convención, el alelo dominante (en mayúscula) se escribe primero, de modo que una celda que combina a y A se escribe Aa, no aA.
4. Determine el fenotipo de cada celda: cualquier genotipo con al menos un alelo dominante muestra el rasgo dominante; un genotipo con dos alelos recesivos muestra el rasgo recesivo.
5. Cuente cuántas celdas muestran cada fenotipo y reduzca ese recuento a una proporción.

Ejemplo resuelto: cruce monohíbrido (Aa × Aa)

Ambos progenitores son heterocigotos, por lo que cada uno puede transmitir A o a.

Las cuatro casillas dan tres genotipos: AA (1 casilla), Aa (2 casillas) y aa (1 casilla). Es una proporción de genotipos de 1:2:1.

En cuanto al fenotipo, AA y Aa muestran el rasgo dominante, mientras que solo aa muestra el rasgo recesivo. Eso da 3 casillas dominantes de 4 y 1 casilla recesiva de 4. Es la clásica proporción de fenotipos de 3:1.

Ejemplo resuelto: cruce dihíbrido (AaBb × AaBb)

Cada progenitor puede producir cuatro tipos de gametos: AB, Ab, aB, ab. Cruzar dos progenitores con cuatro tipos de gametos cada uno produce una cuadrícula de 4×4 con 16 casillas. Ordenadas por fenotipo, las 16 casillas se reparten así:

• 9 casillas con ambos rasgos dominantes (A_B_)
• 3 casillas con el rasgo A dominante y el rasgo b recesivo (A_bb)
• 3 casillas con el rasgo a recesivo y el rasgo B dominante (aaB_)
• 1 casilla con ambos rasgos recesivos (aabb)

Esa es la proporción de fenotipos estándar de 9:3:3:1 en un cruce dihíbrido entre dos dobles heterocigotos.

Proporciones comunes de cruces monohíbridos

Por qué funciona este patrón

Las proporciones anteriores proceden de dos reglas que Gregor Mendel propuso en 1865, tras ocho años de experimentos con plantas de guisante.

Ley de la segregación: cuando un progenitor produce gametos, sus dos alelos para un gen se separan. Cada gameto lleva solo uno. Un progenitor con el genotipo Aa produce gametos, la mitad A y la otra mitad a.

Ley de la segregación independiente: en los genes situados en cromosomas distintos, el alelo que se transmite para un gen no afecta a cuál se transmite para otro gen. Por eso un cruce dihíbrido puede resolverse como dos cruces monohíbridos independientes combinados. No se cumple en los genes que están muy cerca en el mismo cromosoma, ya que tienden a heredarse juntos. Es una limitación conocida del método básico del cuadro de Punnett.

Limitaciones de los cuadros de Punnett

Los cuadros de Punnett funcionan bien para genes individuales con herencia dominante-recesiva simple, pero varias situaciones quedan fuera de ese modelo.

• Rasgos poligénicos: rasgos como la estatura humana o el color de la piel dependen de muchos genes a la vez. No resulta práctico construir una cuadrícula lo bastante grande para modelarlos.
• Dominancia incompleta: cuando ningún alelo domina por completo, los heterocigotos muestran un rasgo intermedio. El cruce de bocas de dragón rojas y blancas produce descendencia rosa, y la proporción de 3:1 pasa a ser de 1:2:1.
• Genes ligados: los genes próximos entre sí en el mismo cromosoma suelen heredarse juntos, lo que contradice el supuesto de distribución independiente.
• Rasgos ligados al sexo: requieren escribir los cromosomas X e Y en el genotipo, por ejemplo XᴴXʰ para una madre portadora.
• Alelos letales y penetrancia variable: algunas combinaciones de alelos no sobreviven, o un gen puede no producir siempre el rasgo esperado; ambas situaciones distorsionan las proporciones simples.

Para cruces que implican tres o más genes, o para estos patrones más complejos, los genetistas suelen utilizar reglas de probabilidad, diagramas genealógicos o modelos de genética de poblaciones en lugar de una sola cuadrícula.

Dónde se utilizan los cuadros de Punnett

En las clases de biología se utilizan cuadros de Punnett para hacer visible la herencia: dos progenitores portadores (Ss × Ss) tienen una probabilidad de 25 % de tener un hijo con la enfermedad recesiva, un hecho que la cuadrícula muestra de un vistazo. Los criadores de animales y plantas emplean el mismo método para estimar los rasgos de la descendencia antes de un cruce, como al predecir las proporciones de colores del pelaje en una camada de cachorros. Los asesores genéticos usan cuadros de Punnett simplificados para explicar a los pacientes el riesgo de herencia, y los programas de conservación los emplean para planificar parejas reproductoras de especies en peligro mientras limitan la consanguinidad.

Historia

El trabajo de Mendel con plantas de guisante quedó en gran medida olvidado hasta que Bateson y otros lo redescubrieron a comienzos del siglo 20. Reginald Crundall Punnett trabajó con William Bateson en Cambridge en experimentos de cría que ponían a prueba las ideas de Mendel. Punnett escribió el libro divulgativo Mendelism, publicado por primera vez en 1905. La cuadrícula no aparecía en esa primera edición. Se imprimió por primera vez en la reimpresión de 1907 de Mendelism. El formato de cuadrado pudo proceder de Francis Galton, quien envió a Bateson en 1905 un cuadrado coloreado con resultados de cruces.

Preguntas frecuentes

¿Qué muestra un cuadro de Punnett? Muestra todas las combinaciones posibles de alelos que dos progenitores pueden transmitir a su descendencia, junto con los genotipos y fenotipos resultantes.

¿Cuál es la diferencia entre genotipo y fenotipo? El genotipo es el código genético, escrito con letras como Aa. El fenotipo es el rasgo que se puede observar, como el color de una flor. Dos genotipos distintos, AA y Aa, pueden producir el mismo fenotipo si el rasgo es dominante.

¿Por qué aparece tan a menudo una proporción de 3:1? Es la distribución de fenotipos esperada cuando se cruzan dos progenitores heterocigotos (Aa × Aa). Es una probabilidad sobre muchos descendientes, no una garantía para una camada concreta. Del mismo modo, lanzar dos monedas no garantiza que salga siempre una cara y una cruz.

¿Puede un cuadro de Punnett predecir con certeza los rasgos de un hijo real? No. Da probabilidades, no resultados. Una pareja con un 50 % de probabilidad de que cada hijo tenga un rasgo podría tener varios hijos que lo compartan todos, o ninguno que lo tenga.

¿Cómo se trabaja con más de dos genes? Una cuadrícula con tres genes necesita 64 casillas y resulta poco práctica de dibujar. Los genetistas suelen calcular por separado la probabilidad de cada gen y luego multiplicar entre sí las probabilidades independientes.

¿Para qué se usa un cruce de prueba? Un cruce de prueba revela si un organismo que muestra un rasgo dominante es homocigoto (AA) o heterocigoto (Aa). Al cruzarlo con un progenitor homocigoto recesivo (aa), toda la descendencia es dominante si el progenitor era AA, o la descendencia se reparte en una proporción de 1:1 entre dominantes y recesivos si el progenitor era Aa.

Construcción de un cuadro de Punnett mediante código

Los pasos básicos son: separar cada genotipo en sus alelos, generar todos los gametos que puede producir cada progenitor y combinar después los gametos por pares, escribiendo siempre primero el alelo dominante. Esta función de Python sigue ese procedimiento:

1def generate_monohybrid_punnett_square(parent1, parent2):
2    p1_alleles = list(parent1)
3    p2_alleles = list(parent2)
4
5    def combine(a, b):
6        # Dominant (uppercase) allele goes first
7        pair = sorted([a, b], key=lambda x: x.islower())
8        return ''.join(pair)
9
10    return [[combine(a1, a2) for a2 in p2_alleles] for a1 in p1_alleles]
11
12square = generate_monohybrid_punnett_square('Aa', 'Aa')
13for row in square:
14    print(row)
15# Output: ['AA', 'Aa']
16#         ['Aa', 'aa']
17

La línea key=lambda x: x.islower() ordena las letras mayúsculas (dominantes) antes que las minúsculas (recesivas), por lo que sorted() siempre coloca primero el alelo dominante, independientemente del progenitor del que proceda.

Referencias

1. OpenStax. Biology 2e, 12.2 Characteristics and Traits. Características y rasgos — el cuadro de Punnett fue ideado por Reginald Punnett; un cruce monohíbrido de heterocigotos da una proporción de genotipos de 1:2:1 y una proporción de fenotipos de 3:1.
2. OpenStax. Biology 2e, 12.3 Laws of Inheritance. Leyes de la herencia — leyes de la segregación y de la segregación independiente; la proporción dihíbrida de 9:3:3:1.
3. Nature Education, Scitable. Gregor Mendel and the Principles of Inheritance. Gregor Mendel y los principios de la herencia — Mendel propuso sus principios en 1865 tras ocho años de experimentos con guisantes.
4. The Genetics Society, Genetics Unzipped. Sweet Peas and Punnetts. Guisantes de olor y Punnett (transcripción) — el redescubrimiento de Mendel por Bateson y otros; el cuadro de Punnett apareció por primera vez en la reimpresión de 1907 de Mendelism, no en la primera edición de 1905.