Genética

Os Experimentos de Mendel

Os Experimentos de Mendel
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Johann Gregor Mendel (1822–1884) foi um aprendiz vitalício, professor, cientista e homem de fé. Como um jovem adulto, ele se juntou a Abadia Agostiniana de St. Thomas em Brno, no que é hoje a República Checa. Apoiado pelo mosteiro, ele ensinou física, botânica e ciências naturais nos níveis secundário e universitário. Em 1856, ele iniciou uma pesquisa de uma década envolvendo padrões de herança em abelhas e plantas, estabelecendo-se, em última instância, nas plantas de ervilha como seu sistema modelo primário .(um sistema com características convenientes que é usado para estudar um fenômeno biológico específico para obter entendimento para ser aplicado a outros sistemas).

Em 1865, Mendel apresentou os resultados de seus experimentos com quase 30.000 plantas de ervilha para a sociedade de história natural local. Ele demonstrou que os traços são transmitidos fielmente dos pais para os filhos em padrões específicos. Em 1866, publicou seu trabalho, Experiments in Plant Hybridization, 1 nos anais da Natural History Society of Brünn.

O trabalho de Mendel passou praticamente despercebido pela comunidade científica, que acreditava incorretamente que o processo de herança envolvia uma mistura de características parentais que produziam uma aparência física intermediária na prole. Este processo hipotético parecia estar correto por causa do que agora conhecemos como variação contínua.

A variação contínua é a gama de pequenas diferenças que vemos entre os indivíduos em uma característica como a altura humana. Parece que os descendentes são uma “mistura” dos traços de seus pais quando olhamos para características que exibem variação contínua. Mendel trabalhou com traços que mostram variações descontínuas.

A variação descontínua é a variação observada entre os indivíduos quando cada indivíduo apresenta um de dois – ou muito poucos – traços facilmente distinguíveis, como flores violetas ou brancas. A escolha de Mendel desses tipos de características permitiu-lhe ver experimentalmente que os traços não estavam misturados na descendência como seria de esperar na época, mas que eles eram herdados como traços distintos. Em 1868, Mendel tornou-se abade do mosteiro e trocou suas buscas científicas por seus deveres pastorais. Ele não foi reconhecido por suas extraordinárias contribuições científicas durante sua vida; De fato, só em 1900 sua obra foi redescoberta, reproduzida e revitalizada por cientistas que estavam à beira da descoberta da base cromossômica da hereditariedade.

Cruzamentos de Mendel

O trabalho seminal de Mendel foi realizado usando a ervilha de jardim, Pisum sativum, para estudar herança. Esta espécie naturalmente se autofertiliza, o que significa que o pólen encontra óvulos dentro da mesma flor. As pétalas das flores permanecem seladas até que a polinização seja concluída para evitar a polinização de outras plantas. O resultado é uma planta de ervilha altamente endogâmica ou “verdadeira reprodutora”.

Estas são plantas que sempre produzem descendentes que se parecem com os pais. Ao experimentar plantas de ervilha de reprodução real, Mendel evitou o aparecimento de traços inesperados na prole que poderiam ocorrer se as plantas não fossem verdadeiras criações.

A ervilha também cresce até a maturidade dentro de uma estação, o que significa que várias gerações podem ser avaliadas em um período de tempo relativamente curto. Finalmente, grandes quantidades de ervilhas podem ser cultivadas simultaneamente, permitindo a Mendel concluir que seus resultados não ocorreram simplesmente por acaso.

Mendel realizou hibridizações , que envolvem o acasalamento de dois indivíduos de reprodução verdadeira que possuem características diferentes. Na ervilha, que é naturalmente auto polinizante, isto é feito transferindo manualmente o pólen da antera de uma planta de ervilha madura de uma variedade para o estigma de uma planta de ervilha madura separada da segunda variedade.

As plantas utilizadas nos cruzamentos de primeira geração foram denominadas plantas P ou de geração parental ( Figura ). Mendel coletou as sementes produzidas pelas plantas P que resultaram de cada cruz e as cultivou na estação seguinte. Estes descendentes foram chamados de 1 , ou a primeira geração (filial = filha ou filho), geração. Uma vez que Mendel examinou as características da geração F 1 de plantas, ele permitiu que elas se fertilizassem naturalmente.

Ele então coletou e cultivou as sementes das plantas F 1 para produzir a geração 2 ou segunda filial. Os experimentos de Mendel se estenderam além da geração F 2 até a geração F3, geração F, e assim por diante, mas foi a proporção de características nas gerações P, F 1 e F 2que foram as mais intrigantes e se tornaram a base dos postulados de Mendel.

O diagrama mostra um cruzamento entre as plantas de ervilha que são verdadeiras para a cor da flor roxa e plantas que são verdadeiras para a cor da flor branca. Essa fertilização cruzada da geração P resultou em uma geração F {1} com todas as flores violetas. A autofecundação da geração F {1} resultou em uma geração F {2} que consistiu de 705 plantas com flores violetas e 224 plantas com flores brancas.
O processo de Mendel para realizar cruzamentos incluiu examinar a cor da flor.

Características da ervilha de jardim revelaram os fundamentos da hereditariedade

Em sua publicação de 1865, Mendel relatou os resultados de seus cruzamentos envolvendo sete características diferentes, cada uma com dois traços contrastantes. Uma característica é definida como uma variação na aparência física de uma característica hereditária.

As características incluíam altura da planta, textura da semente, cor da semente, cor da flor, tamanho da ervilha, cor da ervilha e posição da flor. Para a característica da cor da flor, por exemplo, as duas características contrastantes eram brancas versus violetas. Para examinar completamente cada característica, Mendel gerou um grande número de plantas F 1 e F 2 e relatou resultados de milhares de plantas F 2 .

Quais resultados Mendel encontrou em suas cruzes para a cor das flores? Primeiro, Mendel confirmou que estava usando plantas que se reproduziam para a cor das flores brancas ou violetas. Independentemente do número de gerações que Mendel examinou, todos os descendentes auto dirigidos de pais com flores brancas tinham flores brancas, e todos os descendentes auto dirigidos de pais com flores violetas tinham flores violetas.

Além disso, Mendel confirmou que, além da cor da flor, as plantas de ervilha eram fisicamente idênticas. Esta foi uma verificação importante para se certificar de que as duas variedades de plantas de ervilha diferiam apenas em relação a uma característica, a cor da flor.

Uma vez concluídas essas validações, Mendel aplicou o pólen de uma planta com flores violetas ao estigma de uma planta com flores brancas. Depois de coletar e semear as sementes que resultaram dessa cruz, Mendel descobriu que 100% da geração híbrida F 1 tinha flores violetas.

A sabedoria convencional na época teria previsto que as flores híbridas seriam de violeta pálido ou que as plantas híbridas teriam números iguais de flores brancas e violetas. Em outras palavras, esperava-se que os traços parentais contrastantes se misturassem aos filhos. Em vez disso, os resultados de Mendel demonstrado que a flor traço branco tinha desaparecido completamente na F 1 geração.

Importante, Mendel não parou sua experimentação lá. Ele permitiu que as plantas F 1 se autofecundassem e descobriu que 705 plantas na geração F 2 tinham flores violetas e 224 tinham flores brancas. Esta foi uma proporção de 3,15 flores violetas para uma flor branca, ou aproximadamente 3:1.

Quando Mendel transferiu o pólen de uma planta com flores violetas para o estigma de uma planta com flores brancas e vice-versa, obteve aproximadamente a mesma proporção, independentemente de qual dos pais – macho ou fêmea – contribuiu com qual característica.

Isso é chamado de cruz recíproca – uma cruz emparelhada na qual as respectivas características do macho e da fêmea em uma cruz se tornam as respectivas características da fêmea e do macho na outra cruz. Para as outras seis características que Mendel examinou, o FAs gerações 1 e 2 se comportaram da mesma maneira que se comportaram para a cor da flor. Uma das duas características desapareceria completamente da geração F 1 , apenas para reaparecer na geração F 2 em uma proporção de aproximadamente 3: 1 ( Figura ).

Sete características das plantas de ervilha de Mendel são ilustradas. As flores podem ser roxas ou brancas. As ervilhas podem ser amarelas ou verdes, ou lisas ou enrugadas. As vagens de ervilha podem ser infladas ou constringidas, ou amarelas ou verdes. A posição da flor pode ser axial ou terminal. O comprimento do caule pode ser alto ou anão.
Mendel identificou sete características da planta de ervilha.

Após compilar seus resultados para muitos milhares de plantas, Mendel concluiu que as características poderiam ser divididas em características expressas e latentes. Ele chamou esses traços dominantes e recessivos, respectivamente.

Traços dominantes são aqueles que são herdados inalterados em uma hibridação. Traços recessivos tornam-se latentes ou desaparecem na descendência de uma hibridação. A característica recessiva, no entanto, reaparece na progênie da prole híbrida. Um exemplo de uma característica dominante é o traço da flor de cor violeta. Para esta mesma característica (cor da flor), as flores de cor branca são um traço recessivo.

O fato de que a característica recessiva reapareceu na geração F 2 significou que as características permaneceram separadas (e não foram misturadas) nas plantas da F1 geração Mendel propôs que isso acontecia porque as plantas possuíam duas cópias do traço para a característica da cor da flor, e que cada um dos pais transmitia uma de suas duas cópias para seus descendentes, onde eles se reuniam.

Além disso, a observação física de um traço dominante poderia significar que a composição genética do organismo incluía duas versões dominantes da característica, ou que incluía uma versão dominante e outra recessiva. Por outro lado, a observação de um traço recessivo significava que o organismo carecia de quaisquer versões dominantes dessa característica.

Veja também:

Resumo

Trabalhando com plantas de ervilha, Mendel descobriu que os cruzamentos entre pais que diferiam em um traço produziam descendentes F 1 que todos expressavam os traços de um dos pais. As características que eram visíveis na geração F 1 são denominadas dominantes e as características que desaparecem na geração F 1 são descritas como recessivas.

Quando as plantas F 1 no experimento de Mendel foram auto-cruzadas, a descendência F 2 exibiu a característica dominante ou a característica recessiva na proporção de 3: 1, confirmando que a característica recessiva havia sido transmitida fielmente da mãe P original. Cruzes recíprocas geraram F 1 e F2 idênticos proporções descendentes. Examinando os tamanhos das amostras, Mendel mostrou que os traços foram herdados como eventos independentes.

Notas de rodapé

  • 1Johann Gregor Mendel, “Versuche über Pflanzenhybriden.” Verhandlungen des naturforschenden Vereines em Brünn , Bd. IV für das Jahr, 1865 Abhandlungen (1866): 3–47. [para tradução em inglês, consulte http://www.mendelweb.org/Mendel.plain.html]

Glossário

variação contínua
uma variação em uma característica em que os indivíduos mostram uma série de características com pequenas diferenças entre eles
variação descontínua
uma variação em uma característica em que os indivíduos mostram dois ou poucos traços com grandes diferenças entre eles
dominante
descreve uma característica que mascara a expressão de outra característica quando ambas as versões do gene estão presentes em um indivíduo
1
a primeira geração filial em cruz; os descendentes da geração parental
2
a segunda geração filial produzida quando indivíduos F 1 são auto-cruzados ou fertilizados entre si
hibridização
o processo de acasalamento de dois indivíduos que diferem, com o objetivo de alcançar uma certa característica em sua prole
sistema de modelo
uma espécie ou sistema biológico usado para estudar um fenômeno biológico específico para obter entendimento que será aplicado a outras espécies
geração parental (P)
a primeira geração em um cruzamento
recessivo
descreve uma característica cuja expressão é mascarada por outra característica quando os alelos para ambas as características estão presentes em um indivíduo
cruz recíproca
uma cruz emparelhada na qual as respectivas características do macho e da fêmea em uma cruz se tornam as respectivas características da fêmea e do macho na outra cruz
traço
uma variação em uma característica herdada

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