Contente
- Compreensão da herança em meados do século XIX
- Características das plantas de ervilha estudadas
- Polinização por plantas de ervilha
- Primeiro experimento de Mendels
- Avaliação Geracional de Mendels: P, F1, F2
- Resultados de Mendels (Primeira Experiência)
- Teoria da hereditariedade de Mendels
- Os resultados da cruzada monohíbrida explicados
- Segundo experimento de Mendels
- Genes vinculados em cromossomos
- Herança Mendeliana
Gregor mendel foi um pioneiro da genética do século XIX que hoje é lembrado quase inteiramente por duas coisas: ser monge e estudar incansavelmente diferentes traços de plantas de ervilha. Nascido em 1822 na Áustria, Mendel foi criado em uma fazenda e frequentou a Universidade de Viena, na capital da Áustria.
Lá, ele estudou ciências e matemática, um emparelhamento que seria inestimável para seus futuros empreendimentos, que ele conduziu por um período de oito anos inteiramente no mosteiro onde morava.
Além de estudar formalmente as ciências naturais na faculdade, Mendel trabalhou como jardineiro em sua juventude e publicou trabalhos de pesquisa sobre danos às culturas por insetos antes de iniciar seu agora famoso trabalho com Pisum sativum, a planta de ervilha comum. Ele mantinha as estufas do mosteiro e estava familiarizado com as técnicas de fertilização artificial necessárias para criar um número ilimitado de filhos híbridos.
Uma nota de rodapé histórica interessante: enquanto Mendels experimenta e as do biólogo visionário Charles Darwin ambos se sobrepuseram em grande parte, os últimos nunca aprenderam sobre os experimentos de Mendels.
Darwin formulou suas idéias sobre herança sem o conhecimento de Mendels proposições completamente detalhadas sobre os mecanismos envolvidos. Essas proposições continuam a informar o campo da herança biológica no século XXI.
Compreensão da herança em meados do século XIX
Do ponto de vista das qualificações básicas, Mendel estava perfeitamente posicionado para fazer um grande avanço no campo da genética, então quase inexistente, e ele foi abençoado com o ambiente e a paciência para fazer o que precisava fazer. Mendel acabaria crescendo e estudando cerca de 29.000 plantas de ervilha entre 1856 e 1863.
Quando Mendel começou seu trabalho com plantas de ervilha, o conceito científico de hereditariedade estava enraizado no conceito de herança combinada, que sustentava que os traços dos pais eram de alguma forma misturados à prole à maneira de tintas de cores diferentes, produzindo um resultado que não era exatamente o mesmo. a mãe e nem sempre o pai, mas isso claramente se assemelhava a ambos.
Mendel estava intuitivamente consciente de sua observação informal das plantas de que, se havia algum mérito nessa idéia, ela certamente não se aplicava ao mundo botânico.
Mendel não estava interessado na aparência de suas plantas de ervilha per se. Ele as examinou para entender quais características poderiam ser transmitidas às gerações futuras e exatamente como isso ocorreu no nível funcional, mesmo que ele não tivesse as ferramentas literais para ver o que estava acontecendo no nível molecular.
Características das plantas de ervilha estudadas
Mendel focou nos diferentes traços, ou personagens, que ele notou plantas de ervilha exibindo de maneira binária. Ou seja, uma planta individual pode mostrar a versão A de uma determinada característica ou a versão B dessa característica, mas nada no meio. Por exemplo, algumas plantas "inflaram" as vagens de ervilha, enquanto outras pareciam "beliscadas", sem ambiguidade quanto à categoria em que uma determinada vagem de plantas pertencia.
Os sete traços que Mendel identificou como úteis para seus objetivos e suas diferentes manifestações foram:
Polinização por plantas de ervilha
As plantas de ervilha podem se auto-polinizar sem a ajuda de pessoas. Por mais útil que seja para as plantas, introduziu uma complicação no trabalho de Mendels. Ele precisava impedir que isso acontecesse e permitir apenas polinização cruzada (polinização entre plantas diferentes), uma vez que a autopolinização em uma planta que não varia para uma determinada característica não fornece informações úteis.
Em outras palavras, ele precisava controlar quais características poderiam aparecer nas plantas que produzia, mesmo que não soubesse com antecedência exatamente quais se manifestariam e em que proporções.
Primeiro experimento de Mendels
Quando Mendel começou a formular idéias específicas sobre o que esperava testar e identificar, ele se fez uma série de perguntas básicas. Por exemplo, o que aconteceria quando as plantas que estavam criação verdadeira para versões diferentes da mesma característica foram polinizadas?
"Criação verdadeira" significa capaz de produzir um e apenas um tipo de descendência, como quando todas as plantas filhas são de semente redonda ou flor axial. UMA linha verdadeira não mostra variação para a característica em questão ao longo de um número teoricamente infinito de gerações e também quando duas plantas selecionadas no esquema são criadas entre si.
Se a idéia de herança combinada fosse válida, misturar uma linha de, digamos, plantas de caule alto com uma linha de plantas de caule curto resultaria em algumas plantas altas, algumas plantas curtas e plantas ao longo do espectro de altura intermediário, como seres humanos . Mendel aprendeu, no entanto, que isso não aconteceu. Isso foi ao mesmo tempo confuso e emocionante.
Avaliação Geracional de Mendels: P, F1, F2
Uma vez que Mendel tinha dois conjuntos de plantas que diferiam apenas em uma única característica, ele realizou uma avaliação multigeracional, em um esforço para tentar acompanhar a transmissão de características por várias gerações. Primeiro, alguma terminologia:
Isso é chamado de cruz mono-híbrido: "mono" porque apenas uma característica variou e "híbrida" porque a prole representou uma mistura, ou hibridação, de plantas, pois um progenitor tem uma versão da característica e uma outra versão.
Para o presente exemplo, essa característica será a forma de semente (redonda vs. enrugada). Pode-se também usar a cor da flor (branco versus roxo) ou a cor da semente (verde ou amarelo).
Resultados de Mendels (Primeira Experiência)
Mendel avaliou cruzamentos genéticos das três gerações para avaliar a herdabilidade de características através das gerações. Quando ele olhou para cada geração, descobriu que, para todas as sete características escolhidas, um padrão previsível emergia.
Por exemplo, quando ele produziu plantas de semente redonda de reprodução verdadeira (P1) com plantas de semente enrugada de reprodução verdadeira (P2):
Isso levou ao conceito de dominante características (aqui, sementes redondas) e recessivo características (neste caso, sementes enrugadas).
Isso implicava que as plantas fenótipo (como realmente eram as plantas) não era um reflexo estrito de suas genótipo (as informações que foram de alguma forma codificadas nas plantas e repassadas para as gerações seguintes).
Mendel então produziu algumas idéias formais para explicar esse fenômeno, tanto o mecanismo de herdabilidade quanto a razão matemática de uma característica dominante para uma característica recessiva em qualquer circunstância em que a composição dos pares de alelos seja conhecida.
Teoria da hereditariedade de Mendels
Mendel elaborou uma teoria da hereditariedade que consistia em quatro hipóteses:
O último destes representa o lei da segregação, estipulando que os alelos de cada característica se separam aleatoriamente nos gametas.
Hoje, os cientistas reconhecem que as plantas P que Mendel "criou" eram homozigoto para a característica que ele estava estudando: eles tinham duas cópias do mesmo alelo no gene em questão.
Como a rodada era claramente dominante sobre amassada, isso pode ser representado por RR e rr, pois as letras maiúsculas significam dominância e as minúsculas indicam traços recessivos. Quando ambos os alelos estão presentes, a característica do alelo dominante se manifesta em seu fenótipo.
Os resultados da cruzada monohíbrida explicados
Com base no exposto, uma planta com um genótipo RR no gene em forma de semente pode ter apenas sementes redondas, e o mesmo se aplica ao genótipo Rr, pois o alelo "r" é mascarado. Somente plantas com um genótipo rr podem ter sementes enrugadas.
E com certeza, as quatro combinações possíveis de genótipos (RR, rR, Rr e rr) produzem uma proporção fenotípica de 3: 1, com cerca de três plantas com sementes redondas para cada planta com sementes enrugadas.
Como todas as plantas P eram homozigotas, RR para as plantas de semente redonda e rr para as plantas de sementes enrugadas, todas as plantas F1 só podiam ter o genótipo Rr. Isso significava que, embora todos tivessem sementes redondas, todos eram portadores do alelo recessivo, o que poderia aparecer nas gerações subsequentes graças à lei da segregação.
Foi exatamente isso que aconteceu. Dadas as plantas F1 que todos tinham um genótipo Rr, sua prole (as plantas F2) poderia ter qualquer um dos quatro genótipos listados acima. As proporções não eram exatamente de 3: 1 devido à aleatoriedade dos pares de gametas na fertilização, mas quanto mais descendentes eram produzidos, mais próxima a proporção chegava de ser exatamente de 3: 1.
Segundo experimento de Mendels
Em seguida, Mendel criou cruzamentos di-híbridos, em que ele analisou duas características ao mesmo tempo, e não apenas uma. Os pais ainda eram reprodutores de verdade para ambas as características, por exemplo, sementes redondas com vagens verdes e sementes enrugadas com vagens amarelas, com verde dominante sobre amarelo. Os genótipos correspondentes foram, portanto, RRGG e rrgg.
Como antes, todas as fábricas da F1 pareciam os pais com ambas as características dominantes. As proporções dos quatro possíveis fenótipos na geração F2 (verde redondo, amarelo redondo, verde enrugado, amarelo enrugado) foram 9: 3: 3: 1
Isso gerou suspeitas de Mendels de que características diferentes foram herdadas independentemente uma da outra, levando-o a postular lei da variedade independente. Esse princípio explica por que você pode ter a mesma cor dos olhos de um de seus irmãos, mas uma cor de cabelo diferente; cada característica é inserida no sistema de maneira cega a todas as outras.
Genes vinculados em cromossomos
Hoje, sabemos que a imagem real é um pouco mais complicada, porque, de fato, os genes que estão fisicamente próximos uns dos outros nos cromossomos podem ser herdados juntos, graças à troca de cromossomos durante a formação de gametas.
No mundo real, se você olhasse para áreas geográficas limitadas dos EUA, esperaria encontrar mais fãs do New York Yankees e do Boston Red Sox nas proximidades do que os fãs do Yankees-Los Angeles Dodgers ou do Red Sox-Dodgers da mesma maneira área, porque Boston e Nova York estão próximas e ambas estão a cerca de 3.000 milhas de Los Angeles.
Herança Mendeliana
Por acaso, nem todas as características obedecem a esse padrão de herança. Mas aqueles que fazem são chamados Traços mendelianos. Voltando à cruz di-híbrida mencionada acima, existem dezesseis genótipos possíveis:
RRGG, RRgG, RRGg, RRgg, RrGG, RrgG, RrGg, Rrgg, rRGG, rRgG, rRGg, rRgg, rrGG, rrGg, rrgG, rrgg
Ao elaborar os fenótipos, você vê que a razão de probabilidade de
verde redondo, amarelo redondo, verde enrugado, amarelo enrugado
acaba por ser 9: 3: 3: 1. A contagem meticulosa de Mendels de seus diferentes tipos de plantas revelou que as proporções estavam próximas o suficiente dessa previsão para ele concluir que suas hipóteses estavam corretas.