Muchos programas de investigación genética se llevan a cabo para tratar de entender los genes que contribuyen a un proceso biológico particular. Tal análisis comienza con una colección de fenotipos mutantes relacionados centrados en ese proceso particular. Por ejemplo, si un genetista estuviera interesado en los genes que determinan la locomoción en un gusano anematodo, la disección genética comenzaría aislando un conjunto de diferentes mutantes con locomoción defectuosa. Una tarea importante es determinar cuántos genes diferentes están representados por las mutaciones que determinan los fenotipos relacionados, porque este número define el conjunto de genes que afectan al proceso en estudio. De ahí que sea necesario disponer de una prueba para averiguar si las mutaciones son alelos de un gen o de genes diferentes. La prueba de alelismo de mayor aplicación es la prueba de complementación, que se ilustra en el siguiente ejemplo.

Consideremos una especie de campanilla (Campanula) en la que el color de la flor silvestre es azul. Supongamos que, aplicando radiaciones mutagénicas, hemos inducido tres mutantes de pétalos blancos y que están disponibles como cepas de reproducción homocigótica. Podemos llamar a las cepas mutantes $, £, y ¥, utilizando símbolos de currys para no prejuzgar nuestro pensamiento con respecto a la dominancia. Cuando se cruzan con el tipo salvaje, cada mutante da los mismos resultados en la F1 y la F2, como se indica a continuación:

En cada caso, los resultados muestran que la condición de mutante está determinada por el aleloecessivo de un único gen. Sin embargo, ¿se trata de tres alelos de un solo gen? o de dos o tres genes? La pregunta puede responderse preguntando si los mutantes se complementan entre sí. ed como sigue:

(La demostración de la naturaleza recesiva de los mutantes individuales es un resultado crucial que nos permite proceder a una prueba de complementación. Las mutaciones dominantes no pueden utilizarse en una prueba de complementación.)

En un organismo diploide, la prueba de complementación se realiza cruzando mutantes recesivos homocigotos de dos en dos. El siguiente paso es observar si la progenie tiene el fenotipo de tipo salvaje.

Esto une las dos mutaciones como gametos haploides para formar un núcleo diploide en una célula (el cigoto). Si las mutaciones recesivas representan alelos del mismo gen, no se complementarán, porque ambas mutaciones representan la pérdida de la función del gen. Tales alelos pueden considerarse generalmente como a′ y a′, utilizando primos para distinguir entre dos alelos mutantes diferentes de un gen cuyo alelo de tipo salvaje es a+. Estos alelos podrían tener sitios mutantes diferentes, pero serían funcionalmente idénticos (es decir, ambos no funcionales). El heterocigoto a′/a′ sería:

Sin embargo, dos mutaciones recesivas en genes diferentes tendrían una función de tipo salvaje proporcionada por los respectivos alelos de tipo salvaje. En este caso, podemos nombrar los genesesa1 y a2, según sus alelos mutantes. Podemos representar a los heterocigotos de la siguiente manera, dependiendo de si los genes están en los mismos o en diferentes cromosomas:

Volvamos al ejemplo de la campanilla y crucemos los mutantes para unir los alelos mutantes y comprobar la complementación. Podemos suponer que los resultados del entrecruzamiento de los mutantes $, £ y ¥ son los siguientes:

A partir de este conjunto de resultados, podemos concluir que los mutantes $ y £ deben ser causados por alelos de un gen (digamos, w1) porque no se complementan; pero ¥ debe ser causado por un alelo mutante de otro gen (w2).

La explicación molecular de tales resultados suele estar en relación con las vías bioquímicas de la célula. ¿Cómo funciona la complementación a nivel molecular? Aunque la convención es decir que son los mutantes los que se complementan, en realidad, los agentes activos en la complementación son las proteínas producidas por los alelos de tipo salvaje. El color azul normal de la flor se debe a un pigmento azul llamado antocianina. Los pigmentos son sustancias químicas que absorben ciertas partes del espectro visible; en la campanilla, la antocianina absorbe todas las longitudes de onda excepto el azul, que se refleja en el ojo del observador. Sin embargo, esta antocianina está hecha de precursores químicos que no son pigmentos; es decir, no absorben la luz de ninguna longitud de onda específica y simplemente reflejan la luz blanca del sol al observador, dando una apariencia blanca. El pigmento azul es el producto final de una serie de conversiones bioquímicas de no pigmentos. Cada paso es catalizado por una enzima específica codificada por un gen específico. Podemos acomodar losresultados con una vía como la siguiente:

Una mutación en cualquiera de los genes en condición homocigota conducirá a laacumulación de un precursor que simplemente hará que la planta sea blanca. Ahora las designaciones mutantes podrían escribirse como sigue:

Sin embargo, en la práctica, los símbolos de subíndice se eliminarían y los genotipos se escribirían como sigue:

Por lo tanto, una F1 de $ × £ será:

que tendrá dos alelos defectuosos para w1 y, por lo tanto, se bloqueará en el paso 1. Aunque la enzima 2 es totalmente funcional, no tiene ningún sustrato sobre el que actuar, por lo que no se producirá ningún pigmento azul y el fenotipo será blanco.

Los F1 de los otros cruces, sin embargo, tendrán los alelos de tipo salvaje para ambas enzimas necesarias para llevar a cabo las interconversiones al producto final azul.Sus genotipos serán:

Así pues, vemos la razón por la que la complementación es en realidad un resultado de la interacción cooperativa de los alelos de tipo salvaje de los dos genes. La figura 4-1 es un diagrama resumen de la interacción de los mutantes blancos complementarios y no complementarios.