Un regalo di Natale per L.U.C.A.

Caro L.U.C.A.,
Natale é già passato da quasi due settimane, ma trovo solo ora il tempo di mandarti una foto del regalo che ho deciso di farti per Natale! Come ben sai, tu sei l’ultimo antenato comune tra tutte le specie viventi, il nostro Last Universal Common Ancestor, e per questo ho deciso di regalarti un pesce! Mi prenderò cura di lui come se fosse un mio parente (anche se effettivamente lo é, perché risalendo i nostri alberi genealogici fino a 3,6/4 miliardi di anni fa dovremmo trovare entrambi te) e posterò regolarmente delle foto e dei dati sulla sua crescita.
Facendo delle ricerche sul tuo conto ho scoperto che in fondo, ma molto in fondo, ho dei legami, per quanto lontani, con tutti gli esseri viventi. Mi prenderò quindi cura non solo del pesce, a cui ho dato il nome Sushi, ma anche dell’ambiente in cui lui vivrà (sempre che vivrà, visto che, come puoi vedere dalla foto, il mio gatto lo sta già puntando) e mi preoccuperò di adattare l’acquario alle sue esigenze.
Ho infatti in programma di portare presto degli amici pesci a far compagnia a Sushi, magari prendendogli anche una nuova casa.

Nel frattempo terrò a bada il nemico!

H. J. Muller

Hermann Joseph Muller scoprì che alcune radiazioni possono avere l’effetto di mutageni. Mendel aveva dimostrato che le coppie di alleli segregano indipendentemente dalle altre coppie. In realtà gli alleli di due geni differenti possono segregare indipendentemente solo se i geni sono su due cromosomi diversi. I geni che tendono a rimanere insieme perché appartenenti allo stesso cromosoma appartengono allo stesso gruppo di associazione.

 

Quando furono incrociati individui con il corpo marrone chiaro e le ali lunghe con i mutanti con corpo nero e ali corte, nacque una generazione F1 con le caratteristiche normali.

Dall’incrocio tra gli individui F1, si ipotizzò che o i geni per il colore del corpo e la lunghezza delle ali si sarebbero potuti segregare indipendentemente generando un rapporto 9:3:3:1, indicando che i geni per i due caratteri si trovavano su coppie differenti di cromosomi omologhi, o che i geni potevano essere associati e sarebbero nati il 75 % marrone con ali lunghe e il 25 % nero con ali corte. I risultati si avvicinarono alla seconda ipotesi ma alcuni geni segregavano indipendentemente.

Morgan suppose che ci potesse essere uno scambio di alleli tra cromosomi omologhi, il crossing over.

 

“Il crossing over è l’importante meccanismo di ricombinazione del materiale genetico proveniente dai due genitori, che permette una maggiore varietà nei prodotti della riproduzione sessuata.“  (Definizione di crossing over, tratta da Wikipedia)

Thomas Hunt Morgan

Morgan fu il primo ad effettuare degli studi sui caratteri trasportati da geni portati da cromosomi legati al sesso.

Compì i suoi studi sulla Drosophila melanogaster, il moscerino della frutta che possiede solo quattro cromosomi. Quando un giorno nella colonia di moscerini dagli occhi rossi ne comparve uno con gli occhi bianchi (maschio mutante), lo fece incrociare con una femmina con occhi rossi e in tutta la generazione F1 erano presenti solo moscerini con occhi rossi, facendo supporre che il fenotipo fosse recessivo.

 

Morgan incrociò allora gli individui della generazione F1 tra di loro, ma non si manifestò il rapporto 3:1 tra dominante e recessivo che si attendeva. Per di più erano solo maschi gli individui con gli occhi bianchi. Morgan incrociò quindi il primo maschio occhi bianchi con una femmina della generazione F1 eterozigote.

Dai risultati ottenuti dedusse che il gene per il colore degli occhi é presente solo sul cromosoma X e che l’allele per il carattere occhi bianchi dovesse essere recessivo.

In seguito ai risultati ottenuti Morgan non solo confermò che sono i cromosomi a trasportare i geni, ma anche che alcuni geni possono essere trasportati solo da cromosomi legati al sesso (X e Y).

Walter Sutton e i cromosomi

Nel 1902 Walter Sutton stava studiando la produzione di gameti nei maschi della cavalletta, quando notò che i cromosomi risultavano appaiati sin dall’inizio della prima divisione meiotica e i due cromosomi di ogni coppia erano molto simili.

Sutton fu colpito dal parallelismo delle sue osservazioni con la legge di Mendel sulla segregazione*, ipotizzando che i geni si trovassero nei cromosomi e che i due alleli di ogni gene si trovassero su cromosomi omologhi. Supponendo inoltre che gli alleli fossero sempre indipendenti e fossero separati nella meiosi I, dedusse che, durante la fecondazione, potessero nascere nuove combinazioni di alleli.

 

Riguardo la terza legge di Mendel** (gli alleli di geni diversi si separano indipendentemente gli uni con gli altri) sostenne la sua valida, purché i geni non si trovassero sulla stessa coppia di cromosomi omologhi.

Il suo principale contributo alla biologia fu quindi l’aver messo in relazione l’ereditarietà con i cromosomi a livello cellulare.

 

 

*SEGREGAZIONE: ogni individuo possiede coppie di fattori per ogni unità ereditaria e i membri di una coppia si separano (segregano) nella formazione dei gameti.

**ASSORTIMENTO INDIPENDENTE: dall’incrocio di due eterozigoti della generazione F1, si ottiene una generazione F2 in cui i caratteri segregano in maniera del tutto indipendente, originando nuove combinazione che seguono proporzioni definite.

Correlazione genotipo-fenotipo

Ecco alcune definizioni che possono essere utili per ripassare gli effetti dell’interazione fra i geni sul fenotipo:

DOMINANZA INCOMPLETA: il fenotipo dell’eterozigote presenta caratteristiche intermedie tra quelle dei due omozigoti.

CODOMINANZA: organismi eterozigoti non presentano caratteristiche intermedie ma mostrano entrambi i fenotipi eterozigoti.

All’interno di una popolazione di organismi é possibile che ci siano più di due forme alleliche per uno stesso gene. Si tratta di ALLELI MULTIPLI derivanti da più mutazioni di uno stesso gene.

Le caratteristiche del fenotipo di un organismo sono per lo più derivanti dall’interazione tra due o più geni distinti; in questo caso possono apparire dei fenotipi completamente nuovi.

In altri casi possono non essere prodotti dei nuovi fenotipi, ma un gene maschera gli effetti di un altro (EPISTASI).

É detto EREDITA’ POLIGENICA quel fenomeno che coinvolge più di due geni nella determinazioni dei caratteri dell’individuo. In questo caso il carattere presenta una gradazione di lievi differenze detta variazione continua.

PLEIOTROPIA: quando un singolo gene ha molteplici effetti sul fenotipo di un organismo.

Hugo de Vries

 

Hugo De Vries studiò le mutazioni su una pianta di rapunzia a grandi fiori, ipotizzando che esse causassero la comparsa di nuovi caratteri del tutto assenti nelle generazioni precedenti.

Elaborò così la teoria delle mutazioni, secondo la quale ogni organismo vivente nel corso della sua storia subisce un certo numero di mutazioni che tramanda alla sua discendenza. Inizialmente questa teoria entrò in contrasto con quella darwiniana, non conciliando la lenta evoluzione ipotizzata da Charles Darwin con i cambiamenti repentini provocati dalle mutazioni osservate da de Vries, solo successivamente si riuscì a dimostrare la validità di entrambe le tesi.

De Vries è noto anche per aver riscoperto la teoria di Mendel.

 

Negli ultimi anni le teorie di De Vries sono state ampiamente rivisitate: ad oggi si ritiene errato parlare di mutazioni com da lui intese (macromutazioni), ma si deve piuttosto parlare di micromutazioni.

 

 

 

Le tre leggi di Mendel

Frate Gregor non fu solo geniale, ma anche innovativo. Per giungere alle sue straordinarie scoperte, egli organizzò il suo lavoro in modo che potesse raggiungere risultati più precisi e dati più ricchi e facilmente comprensibili.

Egli strutturò la ricerca in questo modo:

-ipotesi di lavoro;

-pianificazione ben curata e scelta di studiare solo caratteristiche ereditarie nette;

-studio dei discendenti di più generazioni;

-conteggio del numero dei discendenti e analisi dei risultati.

Questo nuovo metodo lo portò all’elaborazione delle tre leggi che stanno alla base della genetica classica.

Mendel compì i suoi studi sulle piante di pisello, delle quali aveva identificato sette linee pure.

Dopo l’incrocio tra due linee pure nacque la prima generazione F1, che presentava solo uno dei due caratteri presente nei genitori (dominante); l’altro venne chiamato recessivo.

DOMINANZA: dall’incrocio di organismi che differiscono per una coppia di caratteri si ottengono solo individui che mostrano il carattere dominante.

Mendel notò che nella seconda generazione, nata dall’incrocio tra individui della prima generazione, i caratteri dominanti si presentavano in rapporto 3:1.

SEGREGAZIONE: ogni individuo possiede coppie di fattori per ogni unità ereditaria e i membri di una coppia si separano (segregano) nella formazione dei gameti.

Incrociando infine gli eterozigoti della generazione F1, che differivano tra di loro per due o più caratteri, osservò che i fenotipi della prole si presentavano in rapporto 9:3:3:1.

ASSORTIMENTO INDIPENDENTE: dall’incrocio di due eterozigoti della generazione F1, si ottiene una generazione F2 in cui i caratteri segregano in maniera del tutto indipendente, originando nuove combinazione che seguono proporzioni definite.