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A finales del siglo XIX, Gregor Mendel postuló las leyes de la herencia, que son la base de la genética.

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Walter Sutton correlacionó la asociación de los cromosomas maternos y paternos en pares y su posterior separación durante la división celular, con las leyes mendelianas de la herencia.

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Sir Archibald Garrod estudió la base genética de la fenilcetonuria, un error hereditario del metabolismo, lo que contribuyó al desarrollo de la genética humana.

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Thomas Morgan encontró que el rasgo del color blanco de los ojos en la mosca de la fruta (Drosophila) podía transmitirse junto a un factor que determinaba el sexo, en el cromosoma X. Más tarde, demostró que durante la meiosis existe un intercambio de material entre cromosomas homólogos (crossing-over) y que la probabilidad de un entrecruzamiento entre dos genes es proporcional a la distancia entre ellos en el cromosoma. Morgan recibió el premio Nobel en 1933 por este trabajo.

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1950:

Erwin Chargaff demostró que, aunque la composición del ADN varía entre especies, el número de bases adenina (A) es igual al de timina (T) y el de citosina (C) es igual al de guanina (G). demostró que, aunque la composición del ADN varía entre especies, el número de bases adenina (A) es igual al de timina (T) y el de citosina (C) es igual al de guanina (G).

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Francis Crick y James Watson publicaron la estructura de la doble hélice del ADN en la revista Nature, marcando el inicio de la biología molecular moderna.

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Nirenberg y Matthaei demostraron que un polímero sintético de bases uracilo, añadido a una mezcla de ribosomas, ARNt, aminoácidos, ATP y otras enzimas, daba origen a una proteína monótona de fenilalanina, confirmando que el triplete UUU generaba dicho aminoácido.

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Marshall Nirenberg guió al equipo que descubrió el código genético, basado en una secuencia de 3 bases de nucleótidos que determinan los 20 aminoácidos.

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Fred Sanger y sus colegas desarrollaron la secuenciación del ADN, que se utilizó en el Proyecto Genoma Humano para determinar las secuencias de fragmentos de ADN humano.

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Comienza el Proyecto Genoma Humano (PGH), una de las aventuras científicas más importantes para la humanidad.

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El término «proteómica» fue acuñado, en analogía con «genómica», para describir el estudio de las proteínas.

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El genoma de Arabidopsis thaliana fue el primer genoma vegetal (y, después de C. elegans y D. melanogaster , el tercer organismo multicelular) en ser secuenciado, lo que permitió explorar las características fisiológicas y organizativas únicas de las plantas con flores.

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Se publicó la primera secuencia genómica completa de la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster , elegida para secuenciación debido a su importancia como organismo modelo y a la existencia de secuencias de alta calidad con las que comparar el ensamblaje shotgun. Con las secuencias del genoma completo disponibles para tres organismos modelo eucariotas importantes ( Saccharomyces cerevisiae en 1996 y Caenorhabditis elegans en 1998), la genómica comparativa comenzó a aplicarse a los eucariotas por primera vez.

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En 2001, dos publicaciones fundamentales informaron sobre el primer borrador del genoma humano, obtenido mediante secuenciación aleatoria, lo que sentó las bases para la era genómica.

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Los científicos J. Fenn y K. Tanaka fueron galardonados con el Premio Nobel de Química por desarrollar los sistemas de ionización de macromoléculas ESI y MALDI, que revolucionaron la investigación de proteínas en proteómica.

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2002-Navegando por el genoma                  

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2002-Navegando por el genoma                  

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La gran cantidad de datos genómicos generados por la secuenciación requirió nuevos enfoques para almacenar, visualizar e integrar los datos de secuencias y sus anotaciones. Los navegadores de genomas como Ensembl y UCSC Genome Browser surgieron para ofrecer una nueva forma de acceder y buscar los genomas de múltiples especies.

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La secuencia completa del genoma humano fue publicada el 4 de abril, marcando un hito en la investigación genómica.

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Dos estudios clave abrieron el campo de la metagenómica (la reconstrucción de comunidades microbianas a partir de datos de secuenciación) al proporcionar enfoques para el análisis imparcial e independiente del cultivo de ADN directamente a partir de muestras ambientales mediante tecnologías de secuenciación.

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El Proyecto Internacional HapMap, tenía como objetivo crear un mapa de haplotipos (HapMap) del genoma humano, que detallara los patrones comunes de variación en la secuencia del ADN humano. HapMap sirvió como un punto de partida crucial para proyectos de genética humana a gran escala, como el Proyecto 1000 Genomas, que posteriormente lo reemplazaron. Este proyecto permitió el descubrimiento de millones de polimorfismos de un solo nucleótido y se convirtió en una base de datos esencial para numerosos estudios de asociación del genoma completo en la investigación de enfermedades.

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Se publicó el primer borrador de la secuencia de ADN del chimpancé, un primate no humano. Esta secuenciación reveló una gran cantidad de información valiosa para entender la biología y la evolución humanas, acercándonos más a resolver la antigua pregunta: ¿Qué es lo que nos hace humanos?

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Se completó la secuenciación del genoma de Oryza sativa (arroz). Este genoma es casi cuatro veces más grande que el de Arabidopsis y fue uno de los últimos en ser secuenciados utilizando el método Sanger, clon por clon. También fue la primera secuencia genómica que incluyó dos centrómeros complejos completamente secuenciados.

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La secuenciación de próxima generación:
Dos estudios innovadores presentaron tecnologías de secuenciación masiva en paralelo y de alto rendimiento que permiten secuenciar un genoma bacteriano a una fracción del costo y tiempo de las técnicas de secuenciación Sanger convencionales.

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ChIP-seq, al combinar la inmunoprecipitación de la cromatina con la secuenciación de última generación de alto rendimiento, permitió explorar los patrones de interacción de diversas proteínas con la cromatina a lo largo de todo el genoma. Esto proporcionó valiosa información sobre los mecanismos de regulación genética, así como sobre procesos de desarrollo y epigenética.

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La técnica DNase-seq reveló información clave sobre la cromatina. Las regiones genómicas que son altamente susceptibles a la escisión por la enzima DNasa I señalan elementos funcionales activos, como promotores y potenciadores. Después de las primeras mediciones de hipersensibilidad a la DNasa con microarreglos y secuenciación masiva en 2006, la primera evaluación global de la hipersensibilidad a la DNasa utilizando secuenciación de próxima generación proporcionó una visión integral de la cromatina accesible. Esta técnica destacó que los potenciadores distales son las principales áreas de cromatina abierta.

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Medicina genómica prenatal

El hallazgo de ADN fetal libre en el plasma materno en 1997 permitió el desarrollo de pruebas genéticas prenatales no invasivas para diversos rasgos. Sin embargo, detectar aneuploidías cromosómicas fetales siguió siendo un reto. En 2008, dos estudios lograron identificar con éxito las aneuploidías autosómicas más comunes utilizando secuenciación masiva paralela del ADN en el plasma materno, lo que revolucionó las posibilidades de pruebas prenatales no invasivas.

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La secuenciación dirigida de todo el exoma, al adaptar microarrays para capturar específicamente las secuencias de exones del ADN genómico antes de la secuenciación de alto rendimiento, permitió a los investigadores descubrir mutaciones responsables de enfermedades sin necesidad de conocer previamente la ubicación cromosómica o el rol biológico del gen implicado.

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El nivel de ARNm y de proteína en una célula a menudo no está directamente correlacionado. Para obtener una visión más completa de la expresión génica, se desarrolló el perfil ribosómico, que mide la síntesis de proteínas en vivo. En lugar de solo analizar la cantidad de transcripción, esta técnica utiliza la secuenciación de fragmentos de ARNm que están protegidos por ribosomas para determinar la cantidad de ribosomas que están traduciendo el ARNm en el genoma. Esto proporciona información detallada sobre la regulación postranscripcional de la expresión génica.

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El genoma del panda gigante, específicamente el de Jingjing, la mascota de los Juegos Olímpicos de Pekín 2008, ha sido ensamblado utilizando secuencias cortas, algo innovador para un genoma tan extenso y complejo. Este genoma, con alrededor de 2400 millones de pares de bases y cerca de 21,000 genes que codifican proteínas, muestra una gran diversidad genética. Esta información es prometedora para los esfuerzos de conservación de la especie, ayudando a prevenir su extinció

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El proyecto de secuenciación del genoma del pez cebra, iniciado en 2001, produjo un conjunto de secuencias de alta calidad utilizando métodos de secuenciación shotgun y de ruta mínima de teselación. Este genoma, con un mayor número de genes codificadores de proteínas y un alto contenido de secuencias repetitivas en comparación con otros vertebrados previamente secuenciados, mostró que más del 70% de los genes humanos tienen al menos un homólogo en el pez cebra. Esto destaca el valor del pez cebra como modelo para la investigación biomédica.

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El ensayo ATAC-seq es una técnica epigenómica que revela la accesibilidad de la cromatina, la ubicación de los nucleosomas y la unión de factores de transcripción. Utiliza una transposasa Tn5 para insertar cebadores en regiones de cromatina abierta, y luego secuencia y analiza estos fragmentos para crear un perfil epigenómico detallado.