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Introducción- historia a la genética médica. 2016. Dr. Igor Pardo Zapata. Docente Titular
El documento aborda la historia y evolución de la genética médica, comenzando desde teorías antiguas sobre la herencia hasta los desarrollos modernos en el estudio del ADN y la identificación de genes. Se discuten los aportes de figuras clave como Gregor Mendel y Charles Darwin, así como las implicaciones del Proyecto Genoma Humano y las terapias génicas. Además, se analizan aspectos éticos y sociales relacionados con la genética y la reproducción asistida.
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- 1. 1 INTRODUCCIÓN A LA GENETICA MEDICA Dr.Igor Pardo Zapata DOCENTE TITULAR
- 2. 2 Material Hereditario “Todo fluyenada es estacionario” HERÁCLITO
- 3. 3 Estudia la herencia ysus variaciones. Su objeto de estudio son los factores hereditarios, las leyes y mecanismos de la herencia, así como la expresión de los factores durante el desarrollo y la vida de los individuos
- 4. 10𝑟14 Interactuar con elmedio ambiente Modificar 02-Alimentos en ENERGIA Defensa Cada una y su lugar esta determinado Forma función de músculos huesos Eliminación de células Transmitir esa información
- 7. 7 Un continente escada una de las grandes extensiones en que se divide la superficie terrestre, separadas entre sí por los océanos.
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- 21. Egipto 3000 ANE Dioses(SOL) ATON creador del germen de la vida. Alma entra por la placenta. Conocedores de la incubación en pájaros Médicos: Sun-Un Thoth: dios de los médicos /Serapis : dios de la salud/Imhotep: dios de la medicina EDAD ANTIGUA
- 22. India 1416 ANE Tratadosánscrito : Garbha Upanishad: “por medio de la conjugación de semen y sangre se origina el embrión, después del coito, período favorable se convierte en KALADA, tras siete noches se convierte en una vesícula, en una quincena se transforma en una masa esférica…” Rig Veda – Atarwa Veda 1500 A.N.E.
- 23. 23 100-300 D.N.E. Los Hindúesobservan que ciertas enfermedades aparecen en las FAMILIAS. “El hombre no puede escapar a sus orígenes” Código de Manú.
- 24. 24 1000 A.N.E. Babilonios yEgipcios producen frutos por fecundación artificial
- 25. 420 A.N.E. Sócrates hipotetizaque los padres no se parecen a los hijos: “Los hijos de grandes hombres de estado generalmente son perezosos o buenos para nada” 400 A.N.E. Hipócrates afirma que el hombre transmite las características hereditarias en el semen (semilla). Debe haber otro fluido en la mujer. El aporte es aproximadamente igual. 320 A.N.E. Aristóteles propone la herencia de abuelos y bisabuelos. El semen se forma por ingredientes imperfectamente mezclados. Las niñas son causadas por “interferencia” con la sangre de la madre
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- 28. Mezcla de secreciones Nufta(gota pequeña) SIGLO VII
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- 30. 30 RENACIMIENTO Dibujos de disecciónde útero gestante Enfoque cuantitativo en la embriología Mediciones del crecimiento prenatal Leonardo da Vinci 1452-1519
- 31. Siglo XV Lucha entre“Ovistas” vs. Espermistas” Homúnculo: Un hombre dentro de otro y así hasta contener TODAS las generaciones por venir La idea de la herencia por mezcla, no llega hasta siglo XIX
- 32. Teoría de Preformación WilliamHarvey 1578-1657 De generatione animalium embriones secretados por útero. Concluye que las plantas y los animales se reproducen de forma sexual: (esperma y huevos) Fabricius de Aquependente Embriones de otras especies Regnier de Graaf Estudios en conejas, nombro a ovarios. Folículos. Marcello Malpigio Huevo contenía pollos en miniatura POST- RENACIMIENTO
- 33. SIGLO XVII: Generación espontánea.Jan Baptista van Helmont, médico, publicó la receta para obtener ratones a partir de una camisa sucia + granos de trigo. POST- RENACIMIENTO
- 34. 1677-microscopio Antoni van Leeuwenhoek(1632-1723) POST- RENACIMIENTO
- 35. Charles Darwin1.859, postulala teoría de la Evolución basada en la selección natural
- 37. Monje Agustinianoaustriaco Nacido de una familia de campesinos en Moravia (hoy República Checa) Estudia Botánica y Matemáticas en la Universidad de Viena Fracasó en 2 ocasiones para obtener el certificado de docencia Entro a un monasterio en Altbrünn donde llegó a ser abad Comunicó sus experimentos en 1.865 ante la Sociedad de Historia Natural de Brünn GREGOR JOHANN MENDEL (1.822 – 1.884)
- 38. • Entre 1856y 1863 cultivó y estudió al menos 28.000 plantas de guisante, analizando con detalle siete pares de características de la semilla y la planta. • Sus experimentos tuvieron como resultado el enunciado de dos principios que más tarde serían conocidos como leyes de la herencia. • Sus observaciones le llevaron también a acuñar dos términos que siguen empleándose en la genética de nuestros días: dominante, recesivo, alelo.
- 39. 39 Marzo-abril de 1865leyó las conclusiones de sus estudios en la Sociedad de Historia Natural de Brünn. Público en los anales de dicha sociedad. Para explicar sus resultados supuso que cada planta tenía dos “factores” que controlaban una característica especial. Hasta 1900 fueron olvidados Correns en Alemania Tschermack en Austria De Vries en Holanda 1911 los “factores” fueron denominados GENES (Johansen)
- 41. Federico Miescher • 1869 •Estudia pus de glóbulos blancas y obtiene sustancia “nueva” • Denomina nucleina • Propiedades ácidas • 1889 ácido nucleico
- 42. William Bateson 1905 Utilizapor primera vez la palabra "genética“ para designar "la ciencia dedicada al estudio de los fenómenos de la herencia y de la variación".
- 43. Frederick Griffith 1928 Estudia la virulencia de los neumococos Identifica dos cepas : lisa(envoltura) – rugosa Se podía preparar variedad lisa que al agregar a rugosa la convertía en lisa. “era como si a la rugosa le faltara un gen” Luego la rugosa (transformada en lisa) permanecía así transmitiendo ese gen a sus descendientes hasta que una MUTACIÓN volvía al tipo rugoso. Principio Transformante
- 44. Oswald T. Avery En1944 del Rockefeller Institute de Nueva York Aporta las primeras pruebas solidas de que en el ADN están codificados los genes que determinan las cualidades de cada ser vivo. Por lo tanto el ADN sería el portador de la herencia de las bacterias.
- 45. Beadle y Tatum Losgenes controlaban las reacciones metabólicas por medio de actividades enzimáticas. Enzimas de naturaleza proteica, los genes determinan la secuencia de aminoácidos
- 46. James Watson –Francis Crick 1953 Modelo teórico de la estructura del ADN Explica la división celular por meiosis y mitosis
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- 52. Son segmentos deADN que contienen la información que determina una característica genética. Ubicados a lo largo de los brazos de los cromosomas, en lugares específicos llamados Locus (Loci). GENES
- 53. 53 Solo algunos segmentos delADN están implicados en el proceso de herencia: GEN Son las unidades de transmisión hereditaria. GENES
- 54. 54 Síntesis de Proteínas Funciónprimaria de genes es dirigir la síntesis proteica
- 55. 55 Primero debemosaclarar que aspecto -una estructura o un proceso- estamos interesados en definir, pues el concepto de gen variará según el tipo de fenómeno que queramos describir. Si lo importante es la transmisión la unidad puede ser el par de bases o el cromosoma. Si es la mutación, la unidad mínima es también el par de bases. Si es la evolución, el gen será la unidad mínima capaz de ser seleccionada (el optimón de Dawkins, 1982). El gen mendeliano es una unidad de función, estructura, transmisión, mutación y evolución que se distribuye ordenada y linealmente en cromosomas como perlas en un collar. ¿Existe una unidad genética? ¿Existe el gen?
- 56. 56 “Cuanto más nosintroduzcamos en los procesos moleculares de la expresión del ADN, más vamos a prescindir del concepto de gen.” No hay una definición de gen para todo los procesos genéticos. ¿Existe una unidad genética? ¿Existe el gen?
- 58. RESEÑAHISTORICA • 1961 Nirembergcomenzó a descifrar el código genético • 1977 Se comenzó el estudio del genóma Humano • 1978 en Utah surge la idea de un enfoque sistemático para hacer un mapa de uniones genéticas humanas • 1985 comienzan los planes del Departamento de Energía para un proyecto genoma humano • 1987 comienza el proyecto genoma humano italiano Dulbecco y Paolo Vezzoni • 1988 Watson crea el programa ELSI Ethical Legal and Social Issues program del proyecto genoma humano • 1990 se oficializó el proyecto genoma humano.
- 60. Elgenomaes... • El conjuntocompleto de genes de un organismo, donde se guarda toda la información genética.
- 61. Es laserie de cromosomas de base de un organismo es decir la suma y el total de sus genes El genoma humano es el material genético total presente en una célula o en un organismo El total de los genes de un individuo oscilan Entre 50.000 y 100.000 y van incluido los 2 billones de células que tiene un individuo Elgenomaes...
- 62. Human GenomeProject (HGP) •1990-2003. • Identificar 80,000 genes ADN humano. • Determinar sus secuencias. • Hacer Bases de Datos. • Desarrollar herramientas de análisis. • Resolver temas éticos, legales y sociales.
- 63. RASGOS CARACTERISTICOS • Nose centra en una enfermedad concreta sino que promete investigar muchas alteraciones en forma mas rápida y menos costosa • La idea no provenía de un grupo de presión sino de la comunidad científica Human GenomeProject (HGP)
- 64. 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 1 5 913 17 21 25 Nº de Genes Nº de genes mapeados entre 1972-1998. 70 80 90 98
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- 69. Mapeo del genomacompleto
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- 72. 72 • Robert Brown,en 1831, visualizó por primera vez los núcleos celulares. • Virchow, 1835 y Schwann, en 1838, confirmaron que los organismos están forma dos por células que derivan a vez de otras células. • Strassburger-Butsehli 1875 ANTECEDENTES
- 73. W. Fleming 1882 Denomina ala división celular : MITOSIS Significa : filamentos Primer observador de los cromosomas
- 74. 1905, el embriólogoWilhelm Roux y Theodor Boveri
- 75. 1906 Thomas HuntMorgan Los genes se ocultaban en los cromosomas y ubico la posición relativa de los genes trabajando con la mosca Drosophila melanogaster.
- 76. 1923 T.H. Painter-Murray Barr Secciones muy finas de los túbulos seminíferos de testículos humanos. En el varón existe 48 cromosomas 1946 : 46 cromosomas más el par sexual 1949: Barr describe la cromatina sexual 48 46
- 77. Etimológicamente: del griegochroma COLOR y soma CUERPO. Estructura filamentosa situada en núcleo celular Constituidos por genes. Aseguran durante MITOSIS : carga DIPLOIDE durante MEIOSIS : carga HAPLOIDE CROMOSOMA Vehículos que facilitan la reproducción y perpetración de la especie.
- 78. PREPARACIÓN DE CARIOTIPO 1956– Tjio y Levan
- 79. Longitud , localizacióndel centrómero y presencia de satélites: Grupos de la A a la G A= 1-3 B = 4-5 C= 6-12 D= 13-15 E= 16-18 F= 19-20 G= 21-22 + Y 1961 – SISTEMA DE DENVER
- 81. Conceptos SUSCEPTIBILIDAD GENÉTICA :predisposición hereditaria COMPLEJA INTERACCIÓN DE EFECTOS DE MÚLTIPLES GENES (herencia poligénica) ENFERMEDAD GENÉTICA
- 82. Modelosdeumbral desusceptibilidad Umbral desusceptibilidad Umbral de susceptibilidad Riesgo en población general Riesgo en familiares Modelo poligénico multifactorial ENFERMEDAD GENÉTICA
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- 85. GENÉTICO AMBIENTAL Distrofia muscularde Duchene hemofilia Fenilcetonuria Úlcera péptica DM Dislocación de cadera Espina bífida Cardiopatía isquémica Tb escorbuto ENFERMEDAD GENÉTICA
- 87. • Estudios depoblación e inmigración • Estudios familiares • Estudios en gemelos • Estudios de adopción ASESORAMIENTO GENÉTICO
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- 89. Indicaciones del estudiocromosómico •Diagnóstico prenatal en gestantes con riesgo •Malformaciones congénitas •Retraso mental de etiología no precisada •Ambigüedad sexual o anomalías en el desarrollo sexual •Infertilidad de etiología no precisada •Pérdida recurrente de embarazos •Muerte fetal de etiología no precisada •Algunas enfermedades malignas ASESORAMIENTO GENÉTICO
- 90. TERAPIA GÉNICA • Encontrarel gen “roto”. • Encontrar una copia sana del gen que falta y transplantarlo en las células afectadas.
- 91. Algunos (de los30.000) genes localizados Cáncer de cólon (2) Hiperactividad (3) Alzheimer (19) Genes ligados al sexo: SCID Enf. de Lorenzo (ADL) Retinitis pigmentosa. Huntington (4) Síndrome Williams (7) Anemia de Fanconi (16) Fibrosis quística (7) Cáncer a la piel (9) Hemocromatosis (6) Epilepsia mioclonus progresiva (21)
- 92. PROTO-ONCÓGENES GENES SUPRESIÓNTUMORAL GENÉTICA DEL CÁNCER -oncógenes
- 93. PADRE DE LAREPRODUCCIÓN ASISTIDA Dr. Roberts Edwards- Dr. Patrick Steptoe
- 94. • Inseminación artificial(IA, IAC, IAD) • Fecundación in vitro (FIV, FIVTE) • Inyección intracitoplásmica de espermatozoides (ICSI) • Transferencia intratubárica de gametos (GIFT) • Gametos: crioconservación y experimentación • El comienzo de la vida humana: el estatuto del embrión TECNICAS DE REPRODUCCION ASISTIDA
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- 97. Se ha logrradoel trasplante de células pluripotentes del mesencéfalo en ratas parkinsonianas, que experimentaron una recuperación transitoria. A partir del telencéfalo de fetos se han aislado clones de células madre neuronales, que se han logrado diferenciar en los principales linajes neurales. Se han trasplantado en zonas germinales de ratones neonatos, y allí participaron en desarrollo normal, incluyendo migración por rutas establecidas para diseminarse a regiones del SNC.
- 98. Grupo de AmonPeck (Universidad de Florida): reversión de diabetes en ratones NOD (diabéticos no obesos) por trasplante de islotes de Langerhans generados a partir de células madre del páncreas. En junio de 2000 un grupo de la Universidad de California en San Diego anunció que había reactivado la producción de insulina en células beta crecidas a partir de líneas inmortales.
- 99. Un reciente informeen ratones logró usar con éxito trasplantes de médula ósea para corregir tirosinemia, como modelo de enfermedad hepática. Hay ejemplos de células pancreáticas que se diferencian a hepatocitos.
- 100. La empresa Geronha comprobado que células madre embrionarias humanas pueden originar cardiomiocitos. Pero todavía no se han encontrado células madre en el propio corazón. En 2001 un equipo del Medical College de Nueva York comunicó en ratón la reparación del 68% del tejido cardiaco de corazones infartados, inyectando directamente células madre de la médula ósea. Se regeneró músculo estriado, y vasos (endotelio y musculatura lisa). Recuperación de parte de la función cardiaca.
- 101. Un equipo dela Universidad John Hopkins demostró que una sola célula madre hematopoyética de ratón podía desarrollarse en células epiteliales de diferentes órganos, incluyendo intestinos, pulmón y piel. A los 11 meses de los trasplantes el pulmón tenía un 20% de células diferenciadas a partir de la célula madre. Otros ejemplos:
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- 108. 108 “El Genoma nova a absolver a los seres humanos de sus decisiones individuales ni de su responsabilidad personal. Nadie podrá refugiarse detrás de sus genes”
- 109. 109 Referencias 1. Dawkins, R.1982. The extended phenotype. Freeman, San Francisco. 2. Davalos F. Embriología y Genética. 4ta ed. 2009 3. Lewin, B. 1997. Genes VI. Oxford University Press, Oxford. 4. Lewontin, R. C. 1974. The genetic basis of evolutionary change. Columbia University Press, Nueva York. 5. Lewontin, R. C. 1992. Genotype and phenotype. En: Keywords in evolutionary biology. Editado por E. V. Keller y E. A. Lloyd. Harvard Universtiy Press, Cambridge, MA. 6. Li, W.-H. y D. Graur. 1991. Fundamentals of Molecular Evolution. Sinuaer Associates, Sunderland, MA. 7. Mayr, E. 1982. The growth of biological thought. Harvard University Press, Cambridge, MA. 8. Schmalhausen, I. I. 1949. Factors of evolution. The theory of stabilizing selection. Blakiston, Philadelphia.
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Notas del editor
- #11 Mapa completo del mundo según la proyección de Mercator
- #12 Mapa del mundo según la proyección de Winkel-Tripel
- #19 Estudia la antigua pirámide azteca y construye tu propio modelo. (pyramide de chichen itza image by rachid amrous-spleen from Fotolia.com
- #35 En 1677 describió los espermatozoos de los insectos y los seres humanos. Leeuwenhoek, se opuso a la teoría de la generación espontánea demostrando que los gorgojos, las pulgas y los mejillones no surgían espontáneamente a partir de granos de trigo y arena, sino que se desarrollaban a partir de huevos diminutos. Describió el ciclo vital de las hormigas mostrando que las larvas y pupas proceden de huevos.
- #50 De acuerdo con este modelo, el ADN es una macromolécula constituida por dos hebras o filamentos enrollados uno sobre otro en sentido dextrógiro (es decir, en el del movimiento de las agujas del reloj), formando así una doble hélice. Cada hebra está constituida por una larga secuencia de nucleótidos, que forman el esqueleto de la macromolécula de ADN. Los nucleótidos se unen entre sí por un enlace fosfodiéster entre los azúcares (es decir, entre un grupo fosfato, PO4-3, enlazado a un azúcar y un hidroxilo, OH, del azúcar del nucleótido precedente). La información genética está contenida en las distintas secuencias de nucleótidos del esqueleto del ADN. Las dos hélices de ADN se mantienen unidas por enlaces débiles de naturaleza física, los enlaces de hidrógeno, y por enlaces químicos débiles, los enlaces de Van der Waals. Los pares de bases son perpendiculares al eje principal de la molécula: una vuelta completa de la hélice sobre sí misma comprende diez pares de bases. Las dos hélices están polarizadas, es decir, poseen una dirección, que viene determinada por el extremo libre del último nucleótido, el cual puede ser el carbono número 3 o el número 5 de la molécula de desoxirribosa; en consecuencia, cada hebra de ADN poseerá una extremidad 5' - 3' y la otra en dirección 3' - 5', y se dice que son antiparalelas
- #70 Mapeo Genético (Linkage) Mapeo Físico (orden de fragmentos de ADN) Secuenciar ADN
- #75 Por otro lado, en 1883, el embriólogo Wilhelm Roux (1850-1924) estudió el desarrolló de los huevos de rana e interpretó su observación del núcleo durante la mitosis como un conjunto de “partículas hereditarias”. Por otra parte, August Weismann (1834-1914) publicaba en 1893 su teoría del "plasma germinal" y del "plasma somático" para explicar la herencia. Se considera que Theodor Boveri contribuyó a demostrar de forma experimental estas ideas, así lo afirmó Erns Mayr (1904-2005), quien dedicó gran parte de su carrera al estudio de la evolución, la genética de poblaciones y la taxonomía. Boveri fue de los que defendió la individualidad de los cromosomas. Con el redescubrimiento de las leyes de Mendel, se pensó que había una relación entre las propiedades hereditarias y los cromosomas. A partir de aquí la teoría cromosómica de la herencia comenzó a desarrollarse hasta llegar a las aportaciones de Watson y Crick. Theodor Boveri nació el 12 de octubre de 1862 en la ciudad bávara de Bamberg. Fue el segundo de cuatro hijos. Su padre era médico y su madre se llamaba Antoine Elssner Boveri. A los trece años fue enviado a estudiar al Realgymnasium de Nuremberg, donde se graduó en 1881. Comenzó a estudiar filosofía e historia en la Universidad de Munich, pero, después de un semestre, cambió a ciencias naturales. Fue ayudante de Carl von Kupfer en el Instituto de anatomía de la Universidad. Obtuvo el doctorado en 1885 con una tesis sobre estructura de las fibras nerviosas: Beiträge zur Kenntnis der Nervenfasern. Sin abandonar Munich se trasladó del Instituto de anatomía al de zoología. Recibió la beca Lamont que le proporcionó total libertad para investigar durante siete años. Bajo la influencia del zoólogo Richard Hertwig (1850-1937), del que fue ayudante en 1891, desarrolló una extraordinaria destreza en técnicas de investigación de biología celular, especialmente en lo que se refiere al estudio del desarrollo celular. También trabajó como muchos, de forma esporádica, en la conocida Estación zoológica de Nápoles. En 1893 llegó a ser director del Instituto de Zoología y Zooanatomía en Würzburg, así como profesor de zoología y anatomía comparada de su universidad. Durante esta etapa, la que va desde la realización de su tesis y los primeros años de la década de los noventa, realizó importantes contribuciones. Oskar Hertwig ya había descrito que durante la fecundación se fusionan los núcleos del espematozoide y los del óvulo, trabajando con el huevo del Toxopneuste livide. Boveri investigó con el huevo del Ascaris megalocephala a partir de 1887 y observó que la mitosis era un proceso muy organizado. En el de maduración del huevo había un momento en el que el número de cromosomas se reducía a la mitad. Boveri también trató de demostrar que la yuxtaposición o fusión de los núcleos no es la causa del desarrollo. Demostró que aún privado de forma experimental del núcelo, el huevo se desarrolla como un embrión cuando el espermatozoide penetra en él, sin que haya fusión de los núcleos en ese caso concreto. Según Boveri el óvulo era incapaz de desarrollarse porque le faltaba el “órgano” de la división celular. Éste órgano, el centrosoma, no existe en el huevo virgen y, por tanto, sería el espermatozoide quien lo aportaría. Boveri halló mejores evidencias de la “continuidad de los cromosomas” cuando eligió como material de investigación el erizo de mar, con 36 cromosomas por célula y la posibilidad de producir las cuatro primeras células embrionarias con un número variable de ellos. Observó que de todos los embriones que obtuvo, sólo los que tenían 36 cromosomas en sus células se desarrollaban de forma normal. De este hecho dedujo que cada cromosoma tiene cualidades diferentes. Por otro lado, tanto él como Sutton señalaron que todas estos hechos demostraban una armonía entre el comportamiento de los cromosomas y las reglas que sigue la transmisión de los caracteres hereditarios. Ambos afirmaron que los genes se localizaban en los cromosomas y que cada uno de éstos posee un conjunto particular de los mismos: su individualidad física. El zoólogo americano Edmund Beecher Wilson (1856-1939) aceptó las ideas de Boveri como “la base para la explicación de las leyes de Mendel de la herencia”. En 1903 Walter Sutton (1877-1916) publicó el trabajo "The Cromosomas in Heredity", y de forma similar, acercó las leyes de la herencia de Mendel a la citología. Lo que se conoció como la "hipótesis de Boveri-Sutton" continuó siendo confusa hasta 1910. La teoría de la herencia genética, no tuvo una aceptación general y fueron muchos los científicos eminentes que la rechazaron. Bateson y Goldschmidt lo hicieron porque adujeron que Sutton y Boveri extraían conclusiones por inferencia a partir de observaciones no directas. Morgan también reprochó que esta teoría no se basaba en experimentos. Boveri fue autor de otros trabajos y contribuciones, como las relativas al cáncer. Al final de su vida, en 1914, publicó un trabajo en el que lanzaba una teoría que sugería que los tumores malignos podían provenir de un número anormal de cromosomas: Zur Frage der Entstehung maligner Tumoren. No tuvo mucha importancia en su época pero, como sabemos, la ha tenido posteriormente. En 1898 Boveri se casó con Marcella O’Grady, una bióloga americana que fue a Würzburg a trabajar con él. Le ayudó con frecuencia en sus experimentos. Tuvieron una hija, Margret, que fue una destacada periodista y escritora; y un hijo, Walter Boveri, que fue un conocido industrial. Boveri tuvo mala salud; sufría depresiones con frecuencia. En 1913 rechazó una oferta para trasladarse al Kaiser Wilhelm Institut por este tipo de razones. Murió el 15 de octubre de 1915. José L. Fresquet. Instituto de Historia de la Ciencia y Documentación (Universidad de Valencia - CSIC). Septiembre de 200