Primeira Lei de Mendel

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A análise genética é anterior a Gregor Mendel, mas as "Leis de Mendel", resultantes da interpretação  posterior de seus resultados, formam a base teórica para nossa compreensão dos padrões de herança.

Anteriormente a Mendel as análises de padrões de herança eram dificultadas e confundidas pelo uso de  material experimental pouco adequado, como os cruzamentos complexos, envolvendo muitas  vezes animais que produziam características pouco marcantes ou mistas ao longo de sucessivas  gerações. Mendel compreendeu que deveria partir de um material homogêneo e trabalhar com plantas,  que permitem a autofecundação, produzem uma progênie muito numerosa e que pode ser guardada  na  forma de sementes para experimentos futuros. Com esta visão, Mendel fez duas importantes  inovações:

 

1. Desenvolveu linhagens puras (homozigotas) para cada característica que pretendia estudar nas  ervilhas;

2. Quantificou cuidadosamente seus resultados e os analisou estatisticamente.

 

LINHAGEM PURA é caracterizada por uma população que quando intercruzada produz indivíduos  sempre idênticos aos parentais. Isso é uma inovação particularmente importante porque o cruzamento  de linhagens não puras dificultaria a análise dos resultados experimentais.

LINHAGEM HÍBRIDA é constituída por uma população dos descendentes do cruzamento entre genitores com  características distintas entre si, em relação à estrutura que se deseja estudar.

 

A espécie de ervilha utilizada por Mendel (Pisum sativum) era de  fácil cultivo e obtenção além de  apresentar uma diversidade de formas e cores, facilmente identificáveis. Essa é uma espécie que  é  autopolinizada de maneira espontânea, mas que também pode ser cruzada artificialmente. Eram  baratas e ocupavam pouco espaço. Outro fato importante é que estas ervilhas apresentavam um  tempo  de geração relativamente curto, produzindo uma descendência farta. Mendel utilizou-se de uma  gama  de características e para cada uma delas, obteve linhagens puras resultantes de  autopolinizações ou  de cruzamentos dentro de uma mesma população, realizados e monitorados  durante dois anos. Isto foi  decisivo para os trabalhos de Mendel, pois a partir daquelas linhagens  puras quaisquer alteração  surgida teria um significado científico, ou seja, ele estabeleceu um "método  de controle" para seus  experimentos. Mendel estudou sete características: forma da ervilha, cor da  ervilha, cor das pétalas,  forma  da vagem, cor da vagem, posição da flor na planta e altura da planta.       Para cada uma destas  características ele estabeleceu pares de linhagens puras, referentes ao estado  da  respectiva  característica. Assim quanto à forma da semente da ervilha, esta poderia ser lisa ou  rugosa; quanto à  cor, amarela ou verde; a cor das pétalas poderia ser púrpura ou branca; a forma das  vagens, eram  inflada ou sulcada; a cor das vagens, verde ou amarela; a posição das flores, axial ou  terminal; e o  tamanho das plantas, longas ou curtas (Figura 1). Mendel sempre desenvolveu  cruzamentos entre  duas  linhagens para uma mesma característica.

Dessa forma, a análise de seus resultados originou o termo "herança monofatorial", ou  monohibridismo.

 

Fonte: http://biologiacesaresezar.editorasaraiva.com.br/navitacontent_/userFiles/File/Biologia_Cesar_Sezar/Bio3_018.jpg

Figura 1: Os sete caracteres estudados por Mendel em Pisum sativum.

 

Como Mendel obteve os seus resultados? Em um de seus mais famosos experimentos Mendel  cruzou  plantas de flores brancas masculinas, com plantas de flores púrpuras femininas, ambas de  linhagens  puras denominadas como geração parental (P). Os descendentes deste cruzamento, a  chamada  primeira geração filial (F1), tinham todas as flores púrpuras. Num segundo experimento ele  cruzou  flores brancas femininas com flores púrpuras masculinas. Realizou, assim, um cruzamento  recíproco. O  mesmo resultado foi obtido, ou seja, todas as plantas da primeira geração filial (F1) para  aquele  cruzamento apresentavam flores púrpuras.

Uma primeira conclusão tirada por Mendel a partir desses experimentos era de que a teoria da  herança  mesclada não conseguia explicar aqueles resultados, pois não havia uma cor intermediária,  todas eram  púrpuras. Num segundo experimento, Mendel pegou algumas das plantas da geração F1 e  realizou uma  autopolinização, ou seja, na mesma flor, transferiu o pólen para o estigma, obtendo uma  segunda  geração denominada de F2. O resultado foi surpreendente, Mendel contou uma a uma todas  as plantas  obtidas deste experimento, identificando-as quanto a sua cor. Ele obteve 924 plantas  (geração F2), das  quais 705 púrpuras e 224 brancas, uma proporção muito próxima à 3:1. Como  explicar que cruzando  duas plantas, uma branca e outra púrpura, obtêm-se apenas púrpuras (F1), e,  autopolinizando as flores  púrpuras desta F1, ressurgem na geração F2 algumas plantas com flores  brancas? É importante frisar  que talvez esteja tenha sido a primeira vez que um cientista usou uma  análise quantitativa para avaliar  seus dados. Foi um marco importante para a genética.

Ele entendeu que as plantas de flores púrpuras de F1 tinham a capacidade de produzir, apesar de  que  em proporções diferentes, uma geração F2 com plantas de flores brancas e púrpuras. O fato de na  geração F1 aparecer apenas flores púrpuras, poderia ser explicado pela dominância do estado de  caráter púrpura sobre o estado de caráter branco, o qual não se expressava. O fenótipo púrpura seria  dominante sobre o fenótipo branco e este,  recessivo em relação ao púrpura. Num outro experimento,  Mendel analisou a cor das ervilhas. Ele usou duas linhagens puras de plantas originárias de ervilhas  verdes e plantas originárias de ervilhas amarelas. Quando cruzou estas duas linhagens, Mendel  observou que todas as ervilhas produzidas eram amarelas. Ele plantou esta geração F1 obtendo  plantas  adultas que foram, então, autopolinizadas. Mendel observou as ervilhas produzidas nesta  geração F2 e  obteve a seguinte proporção: ¾ de ervilhas amarelas e ¼ de ervilhas verdes, uma  relação  3:1 como no  caso da cor das pétalas (Figura 2). As ervilhas verdes de F2 quando plantadas e  autopolinizadas,  produziam uma terceira geração F3 com apenas ervilhas verdes. As ervilhas amarelas  de F2 quando  plantadas e autopolinizadas produziram uma terceira geração F3 com a seguinte  proporção: das 519  plantas autopolinizadas, 353 (2/3) davam tanto ervilhas amarelas como ervilhas  verdes, na proporção  3:1. As 166 (1/3) restantes só davam ervilhas amarelas. A aparente relação 3:1  na geração F2 poderia  ser mais bem interpretada como uma relação 1:2:1. Isto quer dizer: 1/4 amarelo  puro; 2/4 amarelo  impuro; ¼ verde puro. Esta nova relação era válida para todas as demais  características analisadas.  Mendel tirou algumas importantes conclusões desta relação 1:2: 1.

 

Fonte: http://sites.google.com/site/geologiaebiologia/_/rsrc/1218545466488/config/app/images/Mendel%20.jpg

Figura 2: Representação de um dos cruzamentos realizados por Mendel com ervilhas, em que foram cruzadas linhagens puras de sementes amarelas com linhagens de sementes verdes (geração P). Na geração F2 são produzidas ervilhas amarelas e verdes aproximadamente em uma proporção 3:1.

 

1.   Como Mendel não constatou mesclagem de fenótipos, ele concluiu que deveria haver determinantes  hereditários de natureza particulada.

2. Havia uma relação de dominância na geração F1, ou seja, para cada par de estados de caracteres  analisados um era dominante sobre o outro que era recessivo, que não se expressava naquela primeira  geração, vindo a ressurgir nas gerações seguintes. Por exemplo, no caso da cor da ervilha o fator  determinando a cor amarela seria dominante e o outro fator determinando a cor verde seria recessivo. Estes fatores, hoje chamamos de genes.

3. Estes pares de genes quando da formação dos gametas ou células sexuais, seriam segregados ou  separados. Assim, cada gameta carregaria apenas um só membro de cada par de genes.

4. Quando os gametas se unem para formar um novo indivíduo, esta união é aleatória com relação a  qual gene está em qual gameta. Este foi um modelo proposto por Mendel para explicar os resultados  obtidos. Para testar seu novo modelo, ele fez outro cruzamento, desta vez ele cruzou uma planta  com  sementes amarelas da F1 com uma outra planta de sementes verdes pura da geração parental (P). De  acordo com seu modelo era de se esperar uma relação 1:1 entre sementes amarelas e verdes. Ele  obteve 58 amarelas e 52 verdes, uma relação muito próxima de 1:1, confirmando assim, o seu modelo  de segregação igual. A confirmação de seu modelo recebeu o nome formal de primeira lei de Mendel:

Quando da formação dos gametas os dois membros de um par de genes segregam, ou se separam, portanto, cada gameta carrega um único membro daquele par de genes (Figura 3).

 

Fonte: http://biologiacesaresezar.editorasaraiva.com.br/navitacontent_/userFiles/File/Biologia_Cesar_Sezar/Bio3_019.jpg

Figura 3: A meiose e a primeira lei