Guarda su YouTube il video La genetica - Le tre leggi di Mendel e rispondi alle domande: chi fu Mendel? Che cosa riuscì a chiarire senza conoscere nulla sui geni? Che cosa affermano le tre leggi di Mendel?
Compito di realtà
Il diabete: un falso genetico
Il diabete è una malattia che causa un aumento dei livelli di glucosio (glicemia) nel sangue per una ridotta o assente produzione di insulina. Non si tratta di una malattia a trasmissione genetica; esiste però una predisposizione familiare, soprattutto nel caso del diabete di tipo 2. Che cos’è l’insulina? Da quale ghiandola viene prodotta? Informati sui due tipi più comuni di diabete (1 e 2). Completa il compito ricercando quali sono i principali fattori di rischio che determinano l’insorgenza del diabete di tipo 2 e quali comportamenti adottare per prevenirla.
1 Mendel e l’ereditarietà di un carattere
Nel 1865 il monaco, matematico e naturalista Gregor Mendel, considerato oggi il “padre della genetica”, condusse una serie di esperimenti diventati famosi, nell’orto del monastero di Altbrünn, nell’odierna Repubblica Ceca. Egli dimostrò che la trasmissione dei caratteri da genitori a figli è governata da regole precise che permettono di prevedere l’esito degli incroci.
Come si eredita un carattere?
Gli esperimenti che Mendel condusse sono un vero esempio di rigore scientifico: egli usò le piantine di pisello perché avrebbe potuto controllare gli incroci sfruttando il caratteristico tipo di riproduzione. Osserva le illustrazioni.
I fiori delle piante di pisello hanno i petali avvolti intorno agli organi sessuali maschili (stami) e femminili (pistillo); in questo modo il polline feconda gli ovuli dello stesso fiore in un raro caso di autoimpollinazione. A fecondazione avvenuta il fiore si apre ma a questo punto non possono più avvenire incroci casuali. Mendel controllò gli incroci attraverso l’impollinazione artificiale: egli apriva un fiore e ne tagliava gli stami per impedire l’autofecondazione ( 1 ) poi, usando un pennellino, cospargeva lo stimma di quello stesso fiore con il polline di un’altra pianta scelta per l’incrocio ( 2 ).
Le piante di pisello inoltre presentavano, per ogni carattere, due varietà molto diverse tra loro e facilmente identificabili. Osserva la tabella.
Per il carattere “colore del fiore” si ha la varietà rossa o quella bianca, il “colore del seme” può essere giallo o verde, la “forma del seme” liscia o rugosa e così via. La scelta di queste piante si dimostrò davvero adatta allo studio della trasmissione dei caratteri. Mendel selezionò per molti anni piante che presentavano, per un certo carattere, la stessa varietà, per esempio “fiore rosso” o “fiore bianco”, e le fece autoimpollinare, ottenendo linee “pure”. Poi impollinò piante a “fiore rosso” con piante a “fiore bianco”, piante a “seme giallo” con piante a “seme verde” e così via per tutti gli altri caratteri. I risultati sono schematizzati nella tabella seguente che utilizza il linguaggio della genetica moderna, dove gli organismi genitori sono indicati come generazione parentale (P) e gli organismi nati dal loro incrocio, come generazione filiale (F1); il simbolo x indica l’incrocio.
Incrociando piante a “fiore rosso” con piante a “fiore bianco” si ottenevano solo piante a “fiore rosso” e lo stesso tipo di dati si aveva per l’incrocio relativo agli altri caratteri: colore del seme, forma del seme ecc. Mendel chiamò dominante il fattore che si manifestava dopo l’incrocio e recessivo il fattore che non si manifestava; inoltre chiamò ibridi gli individui nati dall’incrocio tra le “linee pure”. Enunciò quindi la legge della dominanza, nota anche come prima legge di Mendel: gli individui nati dall’incrocio tra due linee pure per un certo carattere manifestano tutti uno solo dei due fattori presenti nella generazione parentale, quello dominante.
Come interpretare i risultati ottenuti?
Mendel intuì che per ottenere dai suoi esperimenti delle risposte attendibili, doveva osservare un gran numero di casi e quindi applicare ai risultati sperimentali la matematica. Utilizzò le piante della prima generazione filiale (F1) e lasciò che si autoimpollinassero, raccolse i semi e li seminò. Nella tabella vedi schematizzati i risultati.
Su un totale di 929 piante ottenute nella seconda generazione filiale (F2), 705 avevano fiori rossi e 224 fiori bianchi. La varietà “fiore bianco” era ricomparsa. Se calcoli la percentuale di piante a “fiore bianco” rispetto al totale delle piante ottenute avrai:
In pratica nel 25% delle piante di seconda generazione filiale ricompariva il fattore recessivo, il 75% manifestava il fattore dominante. Mendel ottenne gli stessi risultati anche per gli altri caratteri. Per spiegare che cosa fosse successo, ipotizzò che ogni carattere fosse determinato da una coppia di fattori: nel corredo ereditario della generazione parentale, le piante “pure” a fiore rosso dovevano presentare due fattori uguali dominanti e quelle “pure” a fiore bianco, due fattori uguali recessivi. Gli ibridi di prima generazione filiale, pur avendo fiore rosso, dovevano possedere nel corredo ereditario un fattore dominante, per il rosso, e uno recessivo, per il bianco. Il fattore per il bianco non era scomparso ma era stato solo “nascosto” dal fattore dominante, per il rosso. Nella seconda generazione filiale i due fattori, dominante e recessivo, si separavano. Mendel enunciò quindi la sua seconda legge, conosciuta come legge della segregazione (separazione): dall’incrocio tra due individui ibridi nascono sia individui che manifestano il fattore recessivo, sia individui che manifestano il fattore dominante. Il fattore recessivo si separa (si segrega) quindi da quello dominante.
per saperne di più
Gregor Mendel
Gregor Mendel (1822-1884) ricevette gli ordini sacerdotali nel 1847 e visse nel monastero di Altbrünn in Boemia, l’odierna Repubblica Ceca. Qui intraprese i suoi famosi esperimenti sulle piante di pisello. I risultati delle ricerche condotte su oltre 30.000 piante e la formulazione delle tre leggi sull’ereditarietà dei caratteri furono resi noti in una relazione intitolata Ricerche sugli ibridi delle piante del 1865. Il mondo scientifico di allora si disinteressò di questi risultati: così Mendel, scoraggiato, si dedicò all’osservazione meteorologica e all’apicultura. Gli scritti di Mendel furono riscoperti nel 1900, contemporaneamente, da tre studiosi di biologia, ad Amsterdam, a Tübingen e a Vienna. Tutti e tre vi trovarono conferma nelle loro osservazioni sull’ereditarietà dei caratteri.
