Gregor Johann Mendel nasceu a 20 de Julho de Foi um monge agostiniano, botânico e meteorologista austríaco.

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1 Gregor Johann Mendel nasceu a 20 de Julho de Foi um monge agostiniano, botânico e meteorologista austríaco. Nasceu na região de Troppau, na Silésia, que então pertencia à Áustria, e viria a ser baptizado a 22 de Julho, que muitas vezes se confunde com a sua data de nascimento, vindo de uma família de humildes camponeses. Na sua infância revelou-se muito inteligente; em casa costumava observar e estudar as plantas. Sendo um brilhante estudante a sua família encorajou-o a seguir estudos superiores, e mais tarde aos 21 anos a entrar num mosteiro da Ordem de Santo Agostinho em 1843 (actual mosteiro de Brno, República Checa) pois não tinham dinheiro para suportar o custo dos estudos. Obedecendo ao costume ao tornar-se monge, optou um outro nome: "Gregor". Aí Mendel tinha a seu cargo a supervisão dos jardins do mosteiro. Estudou ainda, durante dois anos, no Instituto de Filosofia de Olmütz (República Checa) e na Universidade de Viena ( ). Desde 1843 a 1854 tornou-se professor de ciências naturais na Escola Superior de Brno, dedicando-se ao estudo do cruzamento de muitas espécies: feijões, chicória, bocas-de-dragão, plantas frutíferas, abelhas, camundongos e principalmente ervilhas cultivadas na horta do mosteiro onde vivia analisando os resultados matematicamente, durante cerca de sete anos. Gregor Mendel, "o pai da genética", como é conhecido, foi inspirado tanto pelos professores como pelos colegas do mosteiro que o pressionaram a estudar a variação do aspecto das plantas. Propôs que a existência de características (tais como a cor) das flores é devido à existência de um par de unidades elementares de hereditariedade, agora conhecidas como genes. Mas Mendel não só se interessou nas plantas, ele também era meteorologista e estudou as teorias de evolução. Ao longo da sua vida foi membro, director e fundador de muitas sociedades locais: director do Banco da Morávia, foi fundador da Associação Meteorológica austríaca, membro da Real e Imperial Sociedade da Morávia e Silésia para melhor agricultura, entre outras. Durante a sua vida, Mendel publicou dois grandes trabalhos agora clássicos: "Ensaios com Plantas Híbridas" (Versuche über Planzenhybriden), que não abrangia mais de trinta páginas impressas e "Hierácias obtidas pela fecundação artificial". Em 1865, formula e apresenta em dois encontros da Sociedade de História Natural de Brno as leis da hereditariedade, hoje chamadas Leis de Mendel, que regem a transmissão dos caracteres hereditários. As suas descobertas, apesar de muito importantes permaneceram praticamente ignoradas até aos começos do século XX (embora tivessem estado disponíveis nas maiores bibliotecas da Europa e dos Estados Unidos). Sendo publicadas somente no início do século XX, anos após a morte de Mendel.

2 Gregor Mendel Gregor Mendel ( ) é chamado, com mérito, o pai da genética. Realizou trabalhos com ervilha (Pisum sativum 2x=14 ) no mosteiro de Brunn, na Áustria. Sua primeira monografia foi publicada em 1866 mas, devido ao caráter quantitativo e estatístico de seu trabalho, e das influências do trabalho de Darwin (1859) sobre a origem das espécies, pouca atenção foi dada àqueles relatos. Em 1900 o trabalho de Mendel foi redescoberto por outros pesquisadores. Cada um deles obtiveram, a partir de estudos independentes, evidências a favor dos princípios de Mendel, citando-o em suas publicações. Em 1905, o inglês William Bateson, batizou essa ciência que começava a nascer de Genética. O TRABALHO DE MENDEL Mendel não foi o único a realizar experimentos de hibridação, mas foi o que obteve maior sucesso, devido sua metodologia científica de matemática aplicada e ao material escolhido. Material escolhido Mendel escolheu ervilhas como seu organismo experimental, por ser uma planta anual que podia ser cultivada e cruzada facilmente tendo-se a possibilidade de se obter progênie abundante ocupando pouco espaço. Possuia genitores contrastantes com características bem definidas e muita variabilidade para vários caracteres. Além disso, as ervilhas contém flores perfeitas que contém ambas as partes, femininas e masculinas (produtoras de pólem), e elas são normalmente autofertilizadas, atingindo a homozigose e pureza por processo natural de propagação. Metodologia Mendel destacou-se por ter adotado procedimentos metodológicos científicos e criteriosos. Destacam-se os fatos de ter analisado um caráter por vez; trabalhado com pais puros; e ter quantificado os dados. Os cruzamentos foram feitos com grande cuidado, qundo as ervilhas estavam em flor. Para prevenir a autofertilização nas "flores-teste", as anteras daquelas fores escolhidas para serem as flores paternais eram removidas antes que suas estraturas receptoras de pólem estivessem completamente maduras. O polem do progenitor escolhido era transferido na época apropriada para o estigma da flor designada para ser a geradora da semente. As sementes eram deixadas para amadurecer nas hastes das plantas. No caso de um caráter tal como a cor da semente. As sementes eram deixadas para amadurecer nas hates das plantas. No caso de um caráter tal como a cor da semente, a classificação podia ser feitra imediatamente; mas para caracteres como a tamanho da planta pudessem ser classificados as sementes tinham que ser plantadas na estação seguinte e esperar que as plantas amadurecessem. Experiencias de hibridização foram realizadas durante várias gerações e retrocruzamentos foram feitos entre híbridos e variedades paternas puras. Mendel visualizava claramente cada problema a ser resolvido e planejava seus cruzamentos para este fim. Ele observou que as condições do tempo, do solo e da umidade afetavam as características do crescimento das plantas, mas fatores hereditários eram os maiores responsáveis pelas características das plantas. Por exemplo em um determinado ambiente as plantas altas mediam 6 á 7 pés, enquanto as anãs mediam de 9 à 18 polegadas. Uma planta anã nunca transformou-se em alta e uma alta nunca transformou-se numa anã.mendel estudou 7 características, cada uma com duas manifestações fenotípicas. Elas são relacionadas na tabela que segue. Fonte: Gregor Mendel

3 O pai da genética For matado: F onte:(padrão)times N ew Roman,C orda fonte: C or P ersonalizada(rg B(68;68;68)) Gregor Mendel A revolucionária teoria da Evolução das Espécies de Darwin mudou para sempre os paradigmas científicos e abriu espaço para questionamentos sólidos dos dogmas religiosos vigentes até então, forçando uma profunda mudança de foco no modo vitoriano de enxergar o mundo natural. Seus esforços repercutiram ainda na psicologia e na filosofia e o conceito de seleção natural abriu precedentes para uma série de trabalhos científicos poderosos que se sedimentaram sobre as conclusões do naturalista britânico. O mundo nunca mais seria o mesmo depois de Darwin. Ainda assim, muitas lacunas assentaram-se sobre o rastro da teoria da evolução, e as perguntas levantadas com a gradual aceitação da seleção natural das espécies como um fato permaneceram sem respostas por décadas. O tendão de Aquiles do postulado darwiniano era a sua dependência de um modelo de hereditariedade consistente, compatível com a teoria da evolução das espécies. Darwin morreu sem encontrar a solução para o enigma. Mas um jovem frade agostiniano, cujas únicas ligações formais com o método científico restringiam-se às aulas de ciência natural que lecionava, teve o insight que faltou ao genioso naturalista britânico. Mendel ( ) nasceu de uma família alemã em Heinzendorf, Silesia, então parte do império austríaco e atual República Tcheca. Enquanto criança, trabalhou como jardineiro - atividade que acabou por revelar-se crucial para a sua contribuição decisiva à biologia e freqüentou o Instituto Filosófico de Olmütz. Em 1843, ingressou na abadia agostiniana de St. Thomas, em Brünn. A vida monástica levou-o a adotar o nome Gregor em lugar de Johann Mendel, com o qual foi batizado. Em 1851, iniciou seus estudos na Universidade de Vienna, que lhe renderam o título de professor de ciências naturais no monastério a partir de A paixão pela natureza influenciou diretamente no amadurecimento de uma atração pela pesquisa científica. Mendel não possuía interesse apenas nas plantas, mas também em meteorologia e em teorias da evolução, e freqüentemente se perguntava como as plantas adquiriam características incomuns. Em uma de suas caminhadas pelo monastério, encontrou uma variedade atípica de uma planta ornamental. Ele a colheu e plantou junto ao espécime normal, a fim de examinar as características dos descendentes das duas plantas e observar se haveria alguma semelhança nas características transmitidas á próxima geração. Este primeiro experimento foi idealizado para dar suporte ou ilustrar a visão de Lamarck com respeito à influência do ambiente sobre as plantas. O resultado foi que as novas gerações perpetuaram as características essenciais de seus progenitores. Este teste simples deu início ao conceito de hereditariedade. Utilizando trinta e quatro tipos distintos de ervilhas, escolhidas pela facilidade de controlar a polinização das plantas, o frade então deu início a uma cautelosa série de cruzamentos para tentar obter novas variedades. O estudo envolveu um planejamento cuidadoso, um espaço amostral de quase 30 mil plantas e, pelas suas próprias contas, mais de oito anos de trabalho. Com seu labor, Mendel demonstrou que a presença de diferentes caracteres em gerações consecutivas seguia uma determinada proporção estatística, deduzida através da observação. Antes de Mendel, a hereditariedade era entendida como um processo de mistura ou diluição, onde as características dos descendentes constituíam-se em uma espécie de meio-termo das qualidades dos pais. O frade agostiniano foi pioneiro em aplicar a matemática aos estudos em biologia, e através da estatística derivou as leis de descendência que hoje levam seu nome. A primeira Lei de Mendel é também conhecida por princípio da segregação dos caracteres, em que cada sexo deve doar apenas um fator para cada característica a ser transmitida. A segunda trata do princípio da independência dos caracteres, ou seja, características hereditárias não se combinam ou misturam, mas são passadas de forma independente para as gerações seguintes. Mendel formulou ainda o conceito de dominância, segundo o qual algumas

4 características sobressaem-se no fenótipo individual por serem estatisticamente dominantes, encobrindo caracteres recessivos. Mendel leu seu artigo Experimentos na hibridização de plantas em dois encontros da Sociedade de História Natural de Brünn, em Mas quando o texto foi publicado, em 1866, o impacto foi quase nulo. Na primavera de 1900, três botânicos, Hugo de Vries (Holanda), Karl Correns (Alemanha), e Erich von Tschermak (Áustria) redescobriram Mendel e reportaram, de forma independente, experimentos que colocavam o seu trabalho à prova, o que resultou na confirmação de suas deduções. Trinta e quatro anos foram necessários até que a descoberta de Mendel tivesse seu valor reconhecido. Para tornar clara a importância da descoberta de Mendel e o atraso que o engavetamento de suas idéias causou ao desenvolvimento da genética moderna, vale retornar à charada com a qual Darwin se viu às voltas para conciliar sua teoria da evolução com algumas das noções correntes de hereditariedade. Quando o naturalista inglês reuniu todas as observações biológicas e geológicas feitas a bordo do Beagle e formulou o revolucionário conceito da seleção natural das espécies, Darwin percebeu que precisava encontrar um mecanismo pelo qual os seres vivos transmitissem suas características para as gerações seguintes. Mas o modelo apresentado, o da herança por mistura, era diametralmente contrário às constatações de Darwin acerca da diversidade das espécies. O motivo é simples. Se a hereditariedade mistura as características, diluindo-as até um meio-termo, ela seria um mecanismo de supressão à variedade, nivelando todas as populações até um médio ideal entre os extremos como um filho mulato de pai negro e mãe branca. O grande naturalista inglês recebeu críticas por não fornecer junto à sua teoria central um modelo de descendência coerente. A incompatibilidade do Darwinismo com a herança por mistura era gritante e a falta que uma teoria satisfatória da hereditariedade fez para Darwin foi tão grande que ele dedicou seus últimos anos de vida tentando conciliar as idéias de herança por mistura com a sua teoria da evolução. Mendel teve o insight que faltou a Darwin e o naturalista britânico pagou por isso, deixando de lado a sua teoria principal para empenhar-se em um problema insolúvel, fadado ao fracasso. Que Darwin e Mendel tenham sido contemporâneos não foi de muita serventia, já que as descobertas do frade austríaco foram largamente ignoradas em sua época. Em tempo, conta-se que Darwin dispunha em sua biblioteca pessoal do célebre manuscrito contendo todas as observações de Gregor Mendel a respeito da transmissão de caracteres das ervilhas. Mas, devido à sua grande impopularidade no meio acadêmico, os papéis que traziam a solução para o tormento de Darwin nunca teriam sido tocados. A história é atraente, mas não encontra respaldo em evidências, não é possível datar ou remontar a sua origem, e é bem provável que não passe de uma lenda anedótica. Mas ao menos serve de alegoria para ilustrar o quão influente e necessárias foram as conclusões de Mendel a respeito da hereditariedade, senão para sua época, pelo menos para o século XX. Apesar do fracasso acadêmico, Mendel continuou a conduzir pesquisas em horticultura, apicultura, meteorologia e astronomia. Em trinta de março de 1868, foi eleito abade do monastério. Suas novas atividades envolviam muitas responsabilidades alheias ao trabalho científico, o que lhe afastou das ciências naturais. Assim que assumiu a função, envolveu-se em uma disputa com o governo sobre o pagamento de taxas atrasadas. Uma nova lei em 1874 aumentou os encargos dos monastérios utilizados para cobrir despesas da Igreja. Sozinho, Mendel contestou vigorosamente a legitimidade da nova taxa, recusando-se a reconhecer a validade da lei. Em razão de seus desafetos e do espírito combativo, Mendel passou a viver isolado, tanto no monastério quanto na vida pública. A morte veio solitária, em 6 de janeiro de Pouco antes de seus últimos momentos, escreveu: Meus esforços científicos me trouxeram grande satisfação, e estou convencido de que logo o mundo inteiro reconhecerá os resultados destes trabalhos. O velho abade de St. Thomas não poderia ser mais certeiro em sua observação: Mendel é hoje conhecido como o pai da genética. Cada qual com a fatia que lhe cabe da glória científica, Mendel e Darwin forneceram as bases sobre as quais os biólogos construíram um detalhado entendimento de como a enorme diversidade de espécies vista na terra veio a existir, e da maneira pela qual elas mudam e são afetadas pelo ambiente. A teoria da evolução aliada às descobertas de Gregor Mendel sobre a hereditariedade abriu caminho para a solidificação do neo-darwinismo nas mãos de Fischer e outros cientistas que se seguiram e cooperaram para o aperfeiçoamento do que hoje é um modelo consistente e poderoso da seleção natural. O legado destes dois cidadãos vitorianos ainda culminou nos avanços da genética e em outras diversas áreas do conhecimento humano. Nas palavras de Theodosius Dobzhansky ( ), célebre biólogo americano, nada na biologia faz sentindo senão à luz da evolução. Luiz Carlos Damasceno Jr Fonte:

5 Introdução Gregor Mendel nasceu em 20 de julho de 1822, num pequeno povoado chamado Heinzendorf, na atual Áustria. Ele foi batizado com o nome de Johann Mendel, mudando o nome para Gregor após ingressar para a ordem religiosa dos agostinianos. Foi ordenado sacerdote no ano de Biografia e estudos científicos Entre os anos de 1851 e 1853 estuda História Natural na Universidade de Viena. Neste curso, adquiri muitos conhecimentos que seriam de extrema importância para o desenvolvimento de suas teorias (leis). Aproveitou também os conhecimentos adquiridos do pai, que era jardineiro, para começar a fazer pesquisas com árvores frutíferas. Em 1856 já fazia pesquisas com ervilhas, nos jardins do monastério. Sua teoria principal era a de que as características das plantas (cores, por exemplo) deviam-se a elementos hereditários (atualmente conhecidos como genes). Como passava grande parte do tempo dedicando-se às atividades administrativas do monastério, foi deixando de lado suas pesquisas relacionadas ao estudo da hereditariedade. Morreu em 6 de janeiro de 1884 sem que tivesse, em vida, seus estudos reconhecidos. Somente no começo do século XX que alguns pesquisadores puderam verificar a importância das descobertas de Mendel para o mundo da genética. As Leis de Mendel Primeira Lei: também conhecida com Lei da Segregação, explica que na fase de formação dos gametas, os pares de fatores se segregam. Segunda Lei: também conhecida como lei da Uniformidade, afirma que as características de um indivíduo não são determinadas pela combinação dos genes dos pais, mas sim pela característica dominante de um dos progenitores (característica dominante). Segunda Lei: também conhecida como Lei da Recombinação dos Genes, explica que cada uma das características puras de cada de cada variedade (cor, rugosidade da pele, etc) se transmitem para uma segunda geração de maneira independente entre si.

6 OS EXPERIMENTOS MENDELIANOS Como é do conhecimento comum, para quem já estudou temas de Genética, Mendel foi um monge austríaco que tinha a incumbência de cuidar das plantas do jardim do mosteiro onde vivia. Com o passar dos tempos naquela atividade, pode observar que as ervilhas do jardim podiam ser diferenciadas por uma série de características. A primeira coisa que ele fez foi plantar as sementes de uma mesma planta selecionada para uma determinada característica, ao longo de várias gerações, de modo que pudesse garantir o seu grau de pureza com base no registro de descendentes semelhantes de cada planta mãe escolhida. Assim sendo, resolveu promover cruzamentos entre plantas com aspectos diferentes de cada característica estudada, tais como alta versus anã, produtora de sementes amarelas versus produtora de sementes verdes, etc. Na verdade, Mendel chegou a testar mais de 20 características diferentes buscando avidamente uma resposta para as suas indagações sobre a hereditariedade. A primeira dessas respostas surgiu quando todos os descendentes de dois tipos diferentes foram exatamente iguais a um deles. Isto instigou Mendel a promover cruzamentos entre tais descendentes e, para sua surpresa, apareceram descendentes, pertencentes as duas classes cruzadas na geração inicial, com uma proporção de 3 de um tipo para 1 do outro. Foi aí que surgiu a idéia de dominante e recessivo e mais uma pergunta a ser respondida. Se a proporção citada entre os indivíduos da segunda geração de descendentes se confirmava para todos os casos de 7 das características estudadas, o que estaria por trás de tal resultado? Naquela oportunidade, Mendel contou com a valiosa colaboração de um outro monge que tinha um conhecimento mais profundo do que ele sobre a base matemática para explicar as combinações dos fatores determinantes da herança das ervilhas.

7 A PRIMEIRA LEI DE MENDEL OU PRINCÍPIO DA SEGREGAÇÃO SIMPLES Graças ao modelo matemático proposto pelo companheiro de mosteiro, Mendel pode compreender que cada um dos dois aspectos diferenciados de um mesmo caráter era determinado por um fator, que teria que ser combinado aos pares para poder produzir uma descendência, na segunda geração, com uma proporção de 3:1. Deste modo, se o primeiro tipo era determinado por um fator designado pela letra A e o outro tipo era designado pela letra a, seriam possíveis as combinações AA, Aa, aa e aa, em iguais proporções. Tal conclusão terminou levando a uma outra, segundo a qual A sendo determinante do tipo dominante e a sendo determinante do tipo recessivo, todas as combinações com A pertenceriam ao mesmo tipo (dominante) e seriam encontradas numa freqüência de 75%, enquanto o tipo recessivo só estaria representado pela combinação aa e se apresentaria numa freqüência de 25%. No enunciado do seu primeiro princípio, Mendel fez referência à pureza dos gametas, ou seja, que cada gameta só conteria um fator determinante da herança e que ao participar da fecundação, permitiria o seu pareamento com o fator proveniente do outro gameta. Partindo de tal raciocínio, cada gameta teria a metade do número de fatores genéticos existentes no indivíduo que os produzira (mais tarde, isto seria caracterizado como carga haplóide), enquanto as demais células deste teria o dobro dos fatores existentes em um dos seus gametas (o que seria caracterizado como carga diplóide). A versão final do princípio enunciado dizia que: cada caráter é condicionado por um par de fatores que se segrega de uma forma simples ou pura durante a formação dos gametas. A NOÇÃO DE MONOHIBRIDISMO E DOMINÂNCIA COMPLETA Se levarmos em conta a visão mendeliana, monohibridismo, por conceito, corresponde a mistura de dois fatores genéticos na determinação de um mesmo caráter biológico, sem considerar se tais fatores pareados são semelhantes ou diferentes. No caso de serem semelhantes se diz que o indivíduo é homozigoto, enquanto que sendo diferentes caracterizam o indivíduo heterozigoto. Por outro lado, a dominância completa decorre da ação de um fator genético sobre outro,

8 alternativo, que só consegue se manifestar na ausência do primeiro. Assim sendo, os homozigotos podem ser classificados como dominantes ou recessivos, enquanto os heterozigotos são de um único tipo, onde os fatores pareados (hoje conhecidos como alelos) são diferentes entre si. MONOHIBRIDISMO MENDELIANO COM DOMINÂNCIA COMPLETA (Esquemas) 1. PLANTA DE ERVILHA COM PORTE ALTO (AA) SEMENTES PLANTIO PLANTAS DESCENDENTES COM PORTE ALTO (100 %) A A A AA AA A AA AA 2. PLANTA DE ERVILHA COM PORTE ANÃO (aa) SEMENTES PLANTIO PLANTAS DESCENDENTES COM PORTE ANÃO (100 %) A a a Aa aa a Aa aa 3. PLANTA DE ERVILHA COM PORTE ALTO (AA) CRUZADA COM PLANTA DE ERVILHA COM PORTE ANÃO SEMENTES PLANTIO PLANTAS DESCENDENTES COM PORTE ALTO (Aa) (100 %) A a A Aa Aa A Aa Aa 4. PLANTA DE ERVILHA COM PORTE ALTO (Aa) SEMENTES PLANTIO PLANTAS DESCENDENTES COM PORTE ALTO (75 %) E PLANTAS DESCENDENTES COM PORTE ANÃO (25 %) A a A AA Aa a aa aa MONOHIBRIDISMOS COM PROPORÇÕES ALTERADAS

9 Apesar de Mendel só ter conhecido a dominância completa, outros estudiosos conseguiram demonstrar a existência de outros mecanismos de herança no monohibridismo. Um destes mecanismos foi o de dominância incompleta ou ausência de dominância, no qual um dos alelos envolvidos na determinação do caráter deixa de se expressar, ou não expressa efeito algum. Na dominância incompleta, ocorrem três fenótipos correspondentes a três genótipos diferentes; nela fica caracterizada a herança intermediária, segundo a qual, o heterozigoto apresenta um produto gênico quantitativamente intermediário às classes extremas dos homozigotos; não admite o uso dos termos dominante e recessivo para qualquer dos homozigotos e é recomendado usar uma notação diferente representada por expoentes numéricos para distinguir os alelos do mesmo gene (ver no quadro abaixo exemplo da distribuição dos pêlos no caule dos tomateiros). h 1 h 2 h 1 h 1 h 1 (ausência de pêlos) h 2 h 2 h 1 (pêlos esparsos) h 1 h 2 (pêlos esparsos) h 2 h 2 (pêlos abundantes) Outro mecanismo de herança pós mendeliano é o da codominância, o qual, a exemplo da ausência de dominância, também proporciona o surgimento de três fenótipos diferentes entre os descendentes de heterozigotos. É diferenciado do mecanismo de herança citado anteriormente pelo fato dos fenótipos apresentarem variação qualitativa com relação aos produtos de expressão gênica. A herança dos grupos sanguíneos do Sistema MN constitui um exemplo onde pode ser identificada a presença de dois produtos gênicos diferentes nos heterozigotos, como pode ser observado no quadro abaixo. L M L N L M L M L M (grupo M) L M L N (grupo MN) L N L M L N (grupo MN) L N L N (grupo N) Em ambos os casos exemplificados anteriormente, ocorre uma proporção fenotípica igual a proporção genotípica, ou seja, de 1 : 2 :1, o que corresponde, em termos percentuais, a 25 % para um dos homozigotos, 50 % para os heterozigotos e 25 % para o outro homozigoto. Além desses casos, também pode ocorrer alelo letal para um determinado caráter, o que pode se refletir na proporção esperada para os descendentes de heterozigotos; se o alelo for letal recessivo, a proporção fenotípica entre os descendentes de heterozigotos será de 3 : 0, pois os homozigotos recessivos serão eliminados da população; se o alelo for letal dominante, a proporção fenotípica será de 0 : 1, pois não ocorrerão as classes de homozigoto dominante e heterozigoto. Convém destacar que o alelo letal pode apresentar ausência de dominância e, neste caso, a proporção fenotípica dos descendentes de heterozigotos será de 2 : 1, visto que das três classes de combinações genotípicas apenas duas poderão estar representadas entre os indivíduos da população. Um exemplo de alelo letal com co-dominância é o caso da anemia falciforme, onde a proporção fenotípica, entre os descendentes de heterozigotos, é de 1 : 2 e pode ser visto no quadro abaixo.

10 Hb A Hb S Hb A Hb S Hb A Hb A (hemoglobina A) Normal Hb S Hb A (hemoglobinas A e S) Traço falcêmico Hb A Hb S (hemoglobinas A e S) Traço falcêmico Hb S Hb S (hemoglobina S) Anemia falciforme Letal em baixa tensão de O 2 onde não haja tratamento adequado ALELISMO MÚLTIPLO Se caracteriza por três ou mais alelos de um mesmo gene na população, podendo incluir diferentes mecanismos de ação gênica tais como dominância completa e co-dominância. Um exemplo típico é o que ocorre com o sistema sanguíneo ABO, onde cada um dos três grupos que empresta seu nome para o sistema é determinado por um alelo diferente entre três existentes na população. Na série alélica em questão, I A = I B > i, ou seja I A e I B são co-dominantes e ao mesmo tempo dominam i. É importante frisar que, em organismos superiores diplóides, os alelos são combinados dois a dois nos indivíduos, como pode ser visto no quadro abaixo. Alelos Genótipos Fenótipos I A I B I A I A I A i I B I B I B i Grupo A Grupo B I A e I B I A I B Grupo AB i ii Grupo O DIHIBRIDISMO COM DOMINÂNCIA COMPLETA (Mendeliano) Após realizar experimentos que resultaram no enunciado do Princípio da Segregação Simples, Mendel resolveu combinar duas características por planta de ervilha para verificação dos descendentes e deste modo realizou aquilo que terminou ficando conhecido como dihibridismo. Como estudou as mesmas características que havia estudado nos cruzamentos monohíbridos, o dihibridismo mendeliano se caracterizou por um mecanismo de dominância completa para os genes envolvidos. Um aspecto diferencial surgido foi o de que a segregação de cada par de gene envolvido era independente e por isso o princípio resultante ficou conhecido como da Segregação Independente ou 2ª Lei de Mendel. Para melhor ilustrar, representamos, em seguida, o cruzamento de ervilhas considerando a cor e a forma do grão. Geração Parental Ervilha amarela e lisa X Ervilha verde e rugosa

11 VVRR vvrr Geração Filial 1 (F 1 ) Ervilhas amarelas e lisas (100 %) VvRr (autofecundadas) Geração Filial 2 (F 2 ) Ervilhas amarelas e lisas (56,25 %) VVRR, VvRR, VVRr, VvRr (01) (02) (02) (04) Ervilhas amarelas e rugosas (18,75 %) VVrr, Vvrr (01) (02) Ervilhas verdes e lisas (18,75 %) vvrr, vvrr (01) (02) Ervilhas verdes e rugosas ( 6,25 %) Vvrr (01) Portanto, a proporção fenotípica na geração F 2 de um dihibridismo com dominância completa é de 9 : 3 : 3 : 1. Com o desenvolvimento da estatística foi possível fazer a previsão dos descendentes de dihíbridos a partir dos produtos das probabilidades dos descendentes dos monohibridismos envolvidos, conforme pode ser visto no esquema abaixo. Monohibridismo 1 Monohibridismo 2 Ervilha amarela x Ervilha verde Ervilha lisa x Ervilha rugosa Geração F 1 Ervilhas amarelas (100 %) Ervilhas lisas (100 %) Geração F 2 3 Ervilhas amarelas : 1 Ervilha verde 3 Ervilhas lisas : 1 Ervilha rugosa Produto Dihíbrido 9 amarelas lisas : 3 amarelas rugosas : 3 verdes lisas : 1 verdes rugosas OBSERVAÇÃO:Segregação Independente também se aplica aos tri e polihibridismos. ALTERAÇÕES DAS PROPORÇÕES FENOTÍPICAS NO DIHIBRIDISMO Como foi afirmado anteriormente, a proporção fenotípica na F 2 de um cruzamento dihíbrido com dominância completa é de 9 : 3 : 3 : 1. No entanto, tal proporção pode ser alterada em função da ocorrência de outros mecanismos de herança envolvidos no dihibridismo, tais como dominância incompleta, codominância, alelo letal, epistasia, etc. A partir de agora, vamos observar várias situações que sirvam para exemplificar alterações na proporção fenotípica em relação ao dihibridismo mendeliano. Situação 1. Dominância completa no 1º lócus Dominância incompleta no 2º lócus Prop.Fenot. No Monohibridismo 3 : 1 1:2:1 Prop.Fenot. No Dihibridismo 3 : 6 : 3 : 1 : 2 : 1 Situação 2. Dominância completa no 1º lócus Alelo letal recessivo no 2º lócus Prop.Fenot. No Monohibridismo 3 : 1 3 : 0

12 Prop.Fenot. No Dihibridismo 9 : 3 Situação 3. Dominância incompleta no 1º lócus Co-dominância no 2º lócus Prop.Fenot. No Monohibridismo 1 : 2 : 1 1 : 2 :1 Prop.Fenot. No Dihibridismo 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1 Situação 4. Dominância incompleta no 1º lócus Alelo letal recessivo no 2º lócus Prop.Fenot. No Monohibridismo 1 : 2 : 1 3 : 0 Prop.Fenot. No Dihibridismo 3 : 6 : 3 Situação 5. Epistasia dominante. Ex: Cor do fruto em abóbora A_ B_ 9 + A_ bb 3 = 12 amarelos aa B_ 3 alaranjados aa bb 1 verde escuro Situação 6. Epistasia recessiva Ex: Cor da flor do feijoeiro macassar (caupi) A_ B_ 9 violeta escuras A_ bb 3 violeta claras aa B_ 3 + aa bb 1 = 4 brancas Situação 7. Epistasia dominante recessiva Ex: Cor da plumagem das galinhas A_ B_ 9 + A_ bb 3 + aa bb 1 = 13 brancas aa B_ 3 coloridas Situação 8. Epistasia duplamente dominante Ex: Forma da cápsula da semente da planta bolsa de pastor (Bursa pastoris) A_ B_ 9 + A_ bb 3 + aa B_ 3 = 15 triangulares aa bb 1 ovóide

13 Situação 9. Epistasia duplamente recessiva Ex: Surdez congênita em humanos A_ B_ 9 com audição normal A_ bb 3 + aa B_ 3 + aa bb 1 = 7 surdos LIGAÇÃO GÊNICA (LINKAGE) Até agora, só vimos situações de dihibridismo onde os dois genes determinantes estavam situados em cromossomos diferentes, ou seja, onde os genes não estavam ligados. A partir disso, precisamos demonstrar a ocorrência de ligação entre dois genes, a qual se caracteriza pelos mesmos estarem situados em um mesmo cromossomo. Na ligação gênica, o que determina a freqüência dos gametas, e conseqüentemente a freqüência dos descendentes, é a freqüência do crossing-over. Tal freqüência depende da distância entre os tais genes ligados, de modo que quanto maior a distância maior a freqüência de gametas recombinantes, ou seja com combinações resultantes de crossing-over. Para melhor ilustração veja o exemplo abaixo. A B 16 u.m. se os genes A e B distam 16 unidades mapa (u.m.) então a taxa de crossing-over será de 16 %, ou seja 16 % das espermatogônias ou das ovogônias sofre rão crossing-over. Se o genótipo tiver os genes ligados na posição cis ( AB / ab ), os gametas do indivíduo estarão assim distribuídos: PARENTAIS AB = 42 % ab = 42 % RECOMBINANTES Ab = 8 % ab = 8 % Se o genótipo tiver os genes ligados na posição trans ( Ab / ab ), os gametas do indivíduo estarão assim distribuídos: PARENTAIS Ab = 42 % ab = 42 % RECOMBINANTES AB = 8 % ab = 8 % Levando em conta a taxa de crossing-over de 16 %, o reflexo da ligação sobre a descendência pode ser visto através do cruzamento abaixo. AB / ab x ab / ab

14 AB / ab = 42 % ab / ab = 42 % Ab / ab = 8 % ab / ab = 8 % Se atribuirmos funções para cada um dos genes, tais como as que se seguem, teremos: A = ervilha alta a = ervilha anâ B = vagem completa b = vagem constricta Alta c/vagem completa anâ c/vagem constricta AB / ab x ab / ab Descendentes Altas c/vagens completas 42 % Anãs c/vagens constrictas 42 % Altas c/vagens constrictas 8 % Anãs c/vagens completas 8 % O Sistema ZW E m muitas aves (inclusive os nossos conhecidos galos e galinhas), borboletas e alguns peixes, a composição cromossômica do sexo é oposta à que acabamos de estudar: o sexo homogamético é o masculino, enquanto as fêmeas são heterogaméticas. Também a simbologia utilizada, nesse caso, para não causar confusão com o sistema XY, é diferente: os cromossomos sexuais dos machos são representados por Z Z, enquanto nas fêmeas os cromossomos sexuais são representados por Z W. N as abelhas, a determinação sexual difere acentuadamente da que até agora foi estudada. N esses insetos, o sexo não depende da presença de cromossomos sexuais, e sim da ploidia. A ssim, os machos (zangões) são sempre haplóides, enquanto as fêmeas são diplóides. A rainha é a única fêmea fértil da colméia, e por meiose, produz centenas de óvulos, muitos dos quais serão fecundados. Óvulos fecundados originam zigotos que se desenvolvem em fêmeas. S e na fase larval, essas fêmeas receberem uma alimentação especial, trasnformar-se-ão em novas rainhas. Caso contrário, se desenvolverão em operárias, que são estéreis. Abelhas e Partenogênese O s óvulos não fecundados desenvolvem-se por mitose em machos haplóides. Esse processo é chamado de partenogênese (do grego, partheno = virgem, gênesis = origem), ou seja, é considerado um processo de desenvolvimento de óvulos não-fertilizados em indivíduos adultos haplóides. Determinação do sexo em plantas G rande parte das plantas produz flores hermafroditas, que contém tanto estruturas reprodutoras masculinas como femininas. Plantas desse tipo são monóicas (do grego mono, um, e oikos, casa), termo que significa uma casa para dois sexos. Outras espécies têm sexos separados, com plantas que produzem flores masculinas e plantas que produzem flores femininas. Essas espécies são denominadasdióicas (do grego di, duas, e oikos, casa), termo que significa duas casas, uma para cada sexo.

15 N as plantas dióicas os sexos são determinados de forma semelhante a dos animais. O espinafre e o cânhamo, por exemplo, têm sistema XY de determinação do sexo; já o morando segue o sistema Z W. Organismos que não tem sistema de determinação do sexo O s organismos monóicos (hermafroditas) não apresentam qualquer sistema de determinação cromossômica ou genética de sexo. Todos os indivíduos da espécie têm, basicamente, o mesmo cariótipo. Esse é o caso da maioria das plantas e de animais como minhocas, caramujos e caracóis. Herança de genes localizados no cromossomo X Herança ligada ao sexo em drosófila E m 1 910, M organ estudou uma macho de drosófila portador de olho branco, originado de uma mutação do olho selvagem, que tem cor marrom avermelhada. O cruzamento desse macho de olho branco (white) com fêmeas de olho selvagem originou, na geração F 1, apenas descendentes de olho selvagem. O cruzamento de machos e fêmeas da geração F 1 resultou em uma geração F 2 constituída por fêmeas de olho selvagem, machos de olho selavagem e machos de olho branco. A proporção de moscas de olho selvagem e moscas de olho branco foi de aproximadamente 3:1, o que permitiu concluir que a característica olho branco era hereditária e recessiva. M organ voltou sua atenção para o fato de não ter nascido nenhuma fêmea de olho branco na geração F 2. I sso indicava que a característica em questão tinha alguma relação com o sexo dos indivíduos. N a sequência dos experimentos, M organ cruzou machos de olho branco com as suas próprias filhas, que eram heterozigotas em relação à cor do olho. D esse cruzamento surgiram fêmeas e machos de olho selvagem, e fêmeas e machos de olho branco, na proporção 1:1:1:1. E sse resultado mostrou que o caráter olho branco podia aparecer também nas fêmeas. Como explicar, então a ausência de fêmeas de olho branco na geração F 2 do primeiro cruzamento?

16 E m 1 911, M organ concluiu que os resultados dos cruzamentos envolvendo o loco da cor do olho, em drosófila, podiam ser explicados admitindo-se que ele estivesse localizado no cromossomo X. O macho de olho branco original teria fornecido seu cromossomo X, portador do alelo recessivo mutante w (X w ), a todas as filhas que receberam seu outro cromossomo X das mães, portadoras do alelo selvagem W (X W ). A s fêmeas da geração F 1 seriam, portanto, heterozigotas X W X w. Já os machos de F 1 receberam o cromossomo X das fêmeas selvagens puras (X W ). S ua constituição gênica seria, portanto X W Y. A hipótese de M organ foi confirmada pela análise de outros genes de drosófila, cuja herança seguia o mesmo padrão. A lém disso, permitiu também explicar a herança de genes relacionados com o sexo em outras espécies. Os genes localizados no cromossomo X, que não têm alelo correspondente no cromossomo Y seguem o que se denomina herança ligada ao sexo ou herança ligada ao X. Herança ligada ao sexo H abitualmente, classificam-se os casos de herança relacionada com o sexo de acordo com a posição ocupada pelos genes, nos cromossomos sexuais. Para tanto, vamos dividi-los em regiões: A porção homóloga do cromossomo X possui genes que têm correspondência com os genes daporção homóloga do cromossomo Y. P ortanto, há genes alelos entre X e Y, nessas regiões. Os genes da porção heteróloga do cromossomo X não encontram correspondência com os genes da porção heteróloga do cromossomo Y. Logo, não há genes alelos nessas regiões, quando um cromossomo X se emparelha com um cromossomo Y. H erança ligada ao sexo é aquela determinada por genes localizados na região heteróloga do cromossomo X. Como as mulheres possuem dois cromossomos X, elas têm duas dessas regiões. Já os homens, como possuem apenas um cromossomo X (pois são XY), têm apenas um de cada gene. Um gene recessivo presente no cromossomo X de um homem irá se manifestar, uma vez que não há um alelo dominante que impeça a sua expressão.

17 N a espécie humana. os principais exemplos de herança ligada ao sexo são: Daltonismo T rata-se da incapacidade relativa na distinção de certas cores que, na sua forma clássica, geralmente cria confusão entre o verde e o vermelho. É um distúrbio causado por um gene recessivo localizado na porção heteróloga do cromossomo X, o gene X d, enquanto o seu alelo dominante X D determina a visão normal. A mulher de genótipo X D X d, embora possua um gene para o daltonismo, não manifesta a doença, pois se trata de um gene recessivo. Ela é chamada de portadora do gene para o daltonismo. O homem de genótipo X d Y, apesar de ter o gene X d em dose simples, manifesta a doença pela ausência do alelo dominante capaz de impedir a expressão do gene recessivo. Genótipo X D X D X D X d X d X d X D Y X d Y Fenótipo mulher normal mulher normal portadora mulher daltônica homem normal homem daltônico O homem X d Y não é nem homozigoto ou heterozigoto: é hemizigoto recessivo, pois do par de genes ele só possui um. O homem de genótipo X D Y é hemizigoto dominante. Se v ocê consegue distinguir perfeitamente o número 74 entre as bolinhas da figura acima, então v ocê não é daltônico. Hemofilia É um distúrbio da coagulação sangüínea, em que falta o fator V III, uma das proteínas envolvidas no processo, encontrado no plasma das pessoas normais. A s pessoas hemofílicas têm uma tendência a apresentarem hemorragias graves depois de traumatismos banais, como um pequeno ferimento ou uma extração dentária. O tratamento da hemofilia consiste na administração do fator V III purificado ou de derivados de sangue em que ele pode ser encontrado (transfusões de sangue ou de plasma). P elo uso frequente de sangue e de derivados, os pacientes hemofílicos apresentam uma elevada incidência de A IDS e de hepatite tipo B, doenças transmitidas através dessas vias.

18 A hemofilia atinge cerca de pessoas. É condicionada por um gene recessivo, representado por h, localizado no cromossomo X. É pouco freqüente o nascimento de mulheres hemofílicas, já que a mulher, para apresentar a doença, deve ser descendente de um hímen doente (X hy ) e de uma mulher portadora (X H Xh) ou hemofílica (X hxh). C omo esse tipo de cruzamento é extremamente raro, acredita-se que praticamente inexistiriam mulheres hemofílicas. No entanto, já foram relatados casos de hemofílicas, contrariando assim a noção popular de que essas mulheres morreriam por hemorragia após a primeira menstruação (a interrupção do fluxo menstrual deve-se à contração dos vasos sanguíneos do endométrio, e não a coagulação do sangue). Herança holândrica, ligada ao cromossomo Y ou herança restrita ao sexo O cromossomo Y possui alguns genes que lhe são exclusivos, na porção encurvada que não é homóloga ao X. E sses genes, também conhecidos como genes holândricos, caracterizam a chamada herança restrita ao sexo. N ão há duvidas de que a masculinização está ligada ao cromossomo Y. Um gene que tem um papel importante nesse fato é o TDF ( iniciais de testis-determining factor), também chamado de SRY(iniciais de sex-determining region of Y chromossome), que codifica o fator determinante de testículos. O gene TDF já foi identificado e está localizado na região não-homóloga do cromossomo Y. T radicionalmente, a hipertricose, ou seja, presença de pelos no pavilhão auditivo dos homens, era citada como um exemplo de herança restrita ao sexo. No entanto, a evidência que a hipertricose deve-se a uma herança ligada ao Y está sendo considerada inconclusiva, pois, em algumas famílias estudadas, os pais com hiperticose tiveram filhos homens com e sem pêlos nas bordas das orelhas. Na herança restrita ao sexo verdadeira: Todo homem afetado é filho de um homem também afetado; todos os seus filhos serão afetados, e as filhas serão normais. Herança autossômica influenciada pelo sexo N essa categoria, incluem-se as características determinadas por genes localizados nos cromossomos autossomos cuja expressão é, de alguma forma, influenciada pelo sexo do portador. Genótipo No homem Na mulher CC calvo calva Cc calvo não-calva cc não-calvo não-calva N esse grupo, há diversas modalidades de herança, das quais ressaltaremos a mais conhecida, a dominância influenciada pelo sexo, herança em que, dentro do par de genes autossômicos, um deles é dominante nos homens e recessivo nas mulheres, e o inverso ocorre com o seu alelo. N a espécie humana, temos o caso da calvície.

19 O utras formas de herança autossômica influenciada pelo sexo são a penetrância influenciada pelo sexo e a expressividade influenciada pelo sexo. N a espécie humana, a ocorrência de malformações de vias urinárias apresenta uma penetrância muito maior entre os homens do que entre as mulheres. Elas, portanto, ainda que possuam o genótipo causador da anormalidade, podem não vir a manifestá-la. A expressividade também pode ser influenciada pelo sexo. U m exemplo bem conhecido é o do lábio leporino, falha de fechamento dos lábios. Entre os meninos, a doença assume intensidade maior que nas meninas, nas quais os defeitos geralmente são mais discretos. B asicamente, há duas evidências que permitem suspeitar de um caso de herança relacionada com o sexo: 1 º) Quando o cruzamento de um macho afetado com uma fêmea não afetada gera uma descendência diferente do cruzamento entre um macho não afetado com uma fêmea afetada. 2 º) Quando a proporção fenotípica entre os descendentes do sexo masculino forem nitidamente diferentes da proporção nos descendentes do sexo feminino.