Un viaggio alla scoperta delle leggi che regolano l’eredità dei caratteri.

L'EREDITARIETÀ DEI CARATTERI

L’EREDITA’ DEI CARATTERIDa sempre sappiamo che ogni essere vivente genera individui simili a sè; ciascuno di noi ha delle caratteristiche analoghe a quelle dei nostri genitori: la forma del naso, il colore degli occhi o dei capelli.

Il problema della somiglianza tra genitori e figli è stato studiato fin dai tempi antichi, ma ancora nel Medioevo tutti pensavano che la giraffa nascesse dall'incrocio tra il cammello e il leopardo.

La scoperta che la trasmissione delle caratteristiche fisiche segue leggi ben precise è dovuta agli studi compiuti più di un secolo fa da Gregor Mendel.

GREGOR MENDELGREGOR MENDEL (1822 – 1884) ERA UN MONACO CECOSLOVACCO APPASIONATO DI SCIENZA. FU PROFESSORE DI FISICA, MATEMATICA E BIOLOGIA, MA DI LUI SI CONOSCONO GLI STUDI BOTANICI ATTRAVERSO CUI SCOPRE LE CARATTERISTICHE VARIABILI DELLE PIANTE CHE LO PORTERANNO A SVELARE, DOPO DIVERSI ANNI, I MECCANISMI DELL’EREDITARIETA’.

MOLTI PRIMA DI MENDEL AVEVANO ESEGUITO INCROCI TRA ANIMALI O PIANTE, MA AVEVANO SEMPRE SCELTO VARIETÀ CHE DIFFERIVANO TRA LORO PER MOLTI ASPETTI, PERCIÒ I LORO RISULTATI ERANO CONFUSI E DI DIFFICILE INTERPRETAZIONE.

LEGGIAMO ALCUNI BRANI TRATTI DAL SAGGIO DI MENDEL “ESPERIMENTI SULL’IBRIDAZIONE DELLE PIANTE”

“…..IL VALORE E L’ESITO DI UN QUALSIASI ESPERIMENTO DIPENDONO DALL’IDONEITA’ DEI SOGGETTI PRESI IN ESAME E DAI MEZZI USATI ....”

“... FIN DALL’INIZIO LA NOSTRA ATTENZIONE SI E’ CONCENTRATA SULLE LEGUMINOSE E IN PARTICOLARE SULLA PIANTA DI PISUM PER 2 MOTIVI .....”

LE SCELTE DI MENDEL: quali e perchè

LA PIANIFICAZIONE DEGLI ESPERIMENTIMendel, nei suoi esperimenti sulla fecondazione del Pisum, osserva la variazione di una determinata caratteristica da una generazione all’altra. Il suo intento era quello di formulare una legge per la trasmissione dei caratteri.“Le varietà di piselli scelti per la fecondazione differivano

1. Nella lunghezza e nel colore dello stelo; 2. Nella dimensione e nella forma delle foglie;3. Nella posizione, nel colore e nella dimensione dei fiori;4. Nella lunghezza dei peduncoli;5. Nella forma, nei colori e nelle dimensioni dei bacelli; 6. Nella dimensione e nella forma del seme

Una parte delle caratteristiche menzionate, tuttavia, non permette una distinzione sicura e netta, perché le differenza si basano su dei “più o meno” spesso difficilmente quantificabili”

LE CARATTERISTICHE SCELTE DA MENDELMendel scelse di eseguire i suoi esperimenti prendendo piante di pisello con queste sette caratteristiche, nelle due forme alternative:SECONDO TE PERCHE’ MENDEL HA SCELTO SOLO QUESTE CARATTERISTICHE?

L’ORGANIZZAZIONE DELL’ORTOMendel mise le piante che da molte generazioni manifestavano sempre la stessa caratteristica (LINEE PURE), in 14 settori ben separati del suo giardino, uno per ognuna delle caratteristiche indicate nella tabella precedente.

A questo punto cominciò a effettuare la fecondazione artificiale: apriva la gemma non ancora del tutto sviluppata, asportava la carena, con l’aiuto di una piccola pinza toglieva delicatamente ogni stame, dopo di che, per mezzo di un pennellino, copriva subito lo stimma con il polline raccolto dallo stame del fiore con la caratteristica antagonista.Egli attendeva che le piante così fecondate facessero i semi; questi cadendo sulla terra, germogliavano: erano le nuove piante, gli IBRIDI (così chiamati perché provenienti da piante con caratteristiche antagoniste).SECONDO TE COSA INTENDE MENDEL CON

CARATTERISTICHE ANTAGONISTE?

DISCUTIAMONE ASSIEME

QUALI PENSI SIA IL COLORE DEI SEMI DELLE PIANTE IBRIDE, OTTENUTE DALL’INCROCIO FRA UN GENITORE CON LA CARATTERISTICA PURA “SEMI GIALLI” E L’ALTRO CON QUELLA PURA “SEMI VERDI”?

E QUAL E’ LA FORMA DEI FRUTTI (BACCELLI) OTTENUTI DALL’INCROCIO FRA UN GENITORE CON LA CARATTERISTICA “FRUTTO LISCIO” E L’ALTRO CON QUELLA “FRUTTO SOLCATO”?

I PRIMI RISULTATI“Già gli esperimenti effettuati negli anni precedenti con le piante ornamentali, avevano dimostrato che per alcune caratteristiche più evidenti, come quelle che si riferiscono alla forma e alla dimensione delle foglie, alla pelosità delle singole parti ecc., la intermediarità si palesa quasi sempre; in altri casi invece, una delle due caratteristiche parentali è così predominante che è impossibile, riscontrare l’altra nell’ibrido.Lo stesso si verifica negli ibridi del pisello. In ciascuno dei sette incroci effettuati, le caratteristiche dell’ibrido rassomigliano a una delle forme parentali in modo così perfetto che l’altra caratteristica o sfugge all’osservazione o è così simile alla prima da non poter essere rilevata come distinta.Chiameremo pertanto “DOMINANTI” quelle caratteristiche che sono trasmesse, del tutto invariate, o quasi, nell’ibrido, e “RECESSIVE” quelle caratteristiche che nell’ibrido non si manifestano.”

SECONDO TE CHE COSA SIGNIFICA “CHE NON SI MANIFESTANO”? CHE CI SONO MA NON SI VEDONO PIU’ OPPURE CHE NON CI SONO PIU’?

COSA OSSERVO’ MENDEL

SECONDO TE QUALE TRA LE CARATTERISTICHE OSSERVATE SI OSSERVA PER PRIMA?

I FIGLI DEGLI IBRIDIMendel continuò il suo esperimento: aspetto che gl’ibridi si autofecondassero (avendo molta cura che fossero protetti da polline estraneo), passando il tempo necessario, raccolse i semi e li piantò e nella stagione successiva ottenne delle piante che chiameremo FIGLI DEGLI IBRIDI. Per quanto riguarda gli esperimenti con la caratteristica “colore del seme” Mendel scrive:

“…l’albume dei semi maturi è di colore giallo oppure è di colore verde più o meno intenso.Le piante con queste caratteristiche sono state unite per fecondazione.... In nessuno degli IBRIDI sono state osservate forme intermedie [di colore] .....Le 258 piante esaminate [dopo l’autofecondazione] produssero 8023 semi, di cui 6022 gialli e 2001 verdi .....”

L’ESPERIMENTO DI MENDELMendel ha riprodotto l’esperimento per tutte le 7 caratteristiche individuate.

I RISULTATI

SCOMPARSA E RICOMPARSA DELLE CARATTERISTICHE

Ecco il commento di Mendel riguardo ai dati raccolti per quanto riguarda i figli degli ibridi:

“In questa generazione, unitamente alle caratteristiche dominanti, ricompaiono anche quelle recessive, e in rapporto medio tipico di 3 : 1, per cui in media per ogni 4 piante dei figli degli ibridi, tre ricevono la caratteristica dominante e una quella recessiva e questo vale, senza eccezione, per tutte le caratteristiche che sono state studiate nel corso degli esperimenti”.

LA TEORIA DI MENDELMendel ipotizza una teoria che possa spiegare i risultati dell’esperimento:

1) In ogni pianta di Pisum c’è una coppia di fattori che corrisponde all’altezza delle piante, una che corrisponde al colore del seme, e così via; cioè una coppia per ogni carattere della pianta.

2) I fattori di ciascuna coppia derivano dai genitori e, precisamente, un fattore dal padre e uno dalla madre.

3) Per le caratteristiche prese in esame, nella pianta di Pisum una è dominante e l’antagonista è recessiva.

I FATTORI FONDAMENTALI1. ESISTE UNA REALTA’ CHE APPARE DISTINTA DA UNA

REALTA’ CHE SI MANTIENE NASCOSTA.

2. LA REALTA’ CHE APPARE SI CHIAMA FENOTIPO, QUELLA NASCOSTA GENOTIPO.

3. QUELLI CHE MENDEL CHIAMA FATTORI OGGI SI CHIAMANO GENI E LA SCIENZA CHE STUDIA L’EREDITARIETA’ DEI CARATTERI SI CHIAMA GENETICA.

LA SIMBOLOGIA UTILIZZATAMendel utilizzava delle lettere per indicare i caratteri dominanti e quelli recessivi.- Lettere maiuscole per i caratteri dominanti;- Lettere minuscole per i caratteri recessivi.

gg GG

Gg g G

Gg

Gg

INCROCIO DUE LINEE PURE DISTINTE PER COLORE DEL SEME

CIASCUNO DI ESSI PORTA CON SE DUE FATTORI UNO DAL PADRE E UNO DALLA MADRE.

I FIGLI DELLA PRIMA GENERAZIONE, GLI IBRIDI, MANIFESTANO SOLO IL CARATTERE DOMINANTE.

GENOTIPO E FENOTIPOgg G

G

Gg g G

Gg

Gg

GENOTIPO

GG: linea pura dominante

gg: linea pura recessiva

Gg: ibridoFENOTIPO

GG: seme giallo

gg: seme verde

Gg: seme giallo

I FIGLI DEGLI IBRIDI

GG ggG

ggG

G g G g

Gg

Gg

¾ = 0,75 = 75% ¼ = 0,25 = 25%