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| Gregor Mendel |
Gregor
Johann Mendel. Nasceu em Heinzendorf bei Odrau, a 20 de Julho de
1822, e, faleceu em Brno, a 6 de Janeiro de 1884. Mendel foi um monge
agostiniano, botânico e meteorologista austríaco. Aperfeiçoando-se
no estudos das ciências naturais e da física, foi nomeado professor
no liceu de Brunn e subdiretor do Observatório e do Jardim Botânico.
Neste jardim fez experiências fundamentais sobre a hibridação das
plantas e introduziu no estudo dos fenômenos hereditários uma
precisão matemática. Durante a sua vida, Mendel publicou dois
grandes trabalhos agora clássicos: "Ensaios com Plantas
Híbridas" (Versuche über Pflanzen-hybriden),
que não abrangia mais de trinta páginas impressas e "Hierácias
Obtidas Pela Fecundação Artificial". As Leis de
Mendel (ou Mendelismo) são a base da moderna
genética e foram estabelecidas a partir do cruzamento de ervilhas.
(1). 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. Após 1868, as tarefas administrativas mantiveram-no
tão ocupado que não pode dar continuidade às suas pesquisas,
vivendo o resto da sua vida em relativa obscuridade. É conhecido
como "Pai da Genética" atualmente.
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| Estátua de Gregor Mendel no convento de Brno. (Imagem: Coeli). |
Nasceu
em Heinzendorf bei Odrau (hoje chamada Vražné, no distrito de Nový
Jičín), região de Troppau (hoje chamada Opava), na Silésia, que
então pertencia ao Império Austríaco. Foi batizado a 22 de Julho,
data que muitas vezes se confunde com a sua data de nascimento, e era
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, aos 21 anos, a entrar num mosteiro da Ordem de
Santo Agostinho em 1843 (atual mosteiro de Brno, hoje na República
Checa) pois não tinham dinheiro para suportar o custo dos estudos.
Obedecendo ao costume ao tornar-se monge, optou um outro nome:
"Gregor". Então Mendel tinha a seu cargo a supervisão dos
jardins do mosteiro. Estudou ainda, durante dois anos, no Instituto
de Filosofia de Olmütz (hoje Olomouc, República Checa) e na
Universidade de Viena (1851-1853). Mas Mendel não só se interessou
nas plantas, ele também era meteorologista e estudou as teorias da
evolução. Ao longo da sua vida foi membro, diretor e fundador de
muitas sociedades locais: diretor 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. Morreu a 6 de Janeiro de 1884, em Brno, no antigo Império
Austro-Húngaro hoje República Checa de uma doença renal crônica;
um homem à frente do seu tempo, mas ignorado durante toda a sua
vida.
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| Busto de Gregor Mendel. (Imagem: Michal Maňas). |
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 devida à existência de um par de
unidades elementares de hereditariedade, agora conhecidas como genes.
Após
o estudo com ervilhas, Mendel dedicou-se ao estudo das abelhas,
tentando estender as suas conclusões para os animais. Produziu uma
estirpe híbrida entre abelhas do Egipto e da América do Sul que
produziam um mel considerado excelente, contudo eram muito
agressivas, picando muitas pessoas dos arredores, e foram destruídas.
Mendel continuou a dedicar-se ao passatempo de apicultura, mesmo após
ser eleito abade do Mosteiro de Brno, tendo inclusive fundado a
Sociedade de Apicultura de Brno.
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| Hugo de Vries |
As
descobertas de Mendel, apesar de muito importantes, permaneceram
praticamente ignoradas até 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
sua morte. Foram "redescobertas" por um grupo de
cientistas, um alemão - Carl Franz Joseph Erich Correns,
um austríaco - Erich von Tschermak-Seysenegg e outro
neerlandês - Hugo de Vries. Originalmente pensava-se
que o austríaco Erich von Tschermark teria sido um dos
"redescobridores" mas nunca mais foi aceito. Sua teoria foi
essencial para a síntese evolutiva moderna.
Mendel
é a abreviatura padrão usada para indicar Gregor Mendel como
autoridade na descrição e classificação científica de um nome
botânico.
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Genética
Mendeliana (Mendelismo)
A
genética
mendeliana,
herança
mendeliana
ou Mendelismo
é um conjunto de princípios relacionados à transmissão
hereditária das características de um organismo a seus filhos.
Consiste na base principal da genética clássica. Originou-se dos
trabalhos de Mendel publicados em 1865 e 1866, os quais foram
considerados controversos inicialmente, e redescobertos em 1900.
Somente quando incorporada à teoria do cromossomo de Thomas
Hunt Morgan
em 1915 foi que a Genética
mendeliana
se tornou a essência da genética clássica.
Baseado
em trabalhos já existentes acerca de hibridização de plantas
ornamentais, mas que não haviam sido bem-sucedidos, tais como o
trabalho de Joseph
Gottlieb Kölreuter,
Joseph
Gartner,
e outros, Mendel decidiu estudar
o mesmo problema. O primeiro cuidado
que teve foi selecionar devidamente o material de estudo; para isso,
estabeleceu alguns critérios e procurou material que se lhes
adequassem. Tais critérios consistiam principalmente em encontrar
plantas de caracteres nitidamente distintos e facilmente
diferenciáveis; que essas plantas cruzassem bem entre si, e que os
híbridos delas resultantes fossem igualmente férteis e se
reproduzissem bem; e, por fim, que fosse fácil protegê-las contra
polinização estranha. Baseado nesses critérios, depois de várias
análises, Mendel escolheu algumas variedades e espécies de ervilhas
(Pisum
sativum),
conseguindo um total de sete pares de caracteres distinto. Vamos
chamar de linhagem os descendentes de um ancestral comum. Mendel
observou que as diferentes linhagens, para os diferentes caracteres
escolhidos, eram sempre puras,
isto é, não apresentavam variações ao longo das gerações. Por
exemplo, a linhagem que apresentava sementes da cor amarela produziam
descendentes que apresentavam exclusivamente a semente amarela. O
mesmo caso ocorre com as ervilhas com sementes verdes. Essas duas
linhagens eram, assim, linhagens puras. Mendel resolveu então
estudar esse caso em especifico. A flor de ervilha é uma flor típica
da família das Leguminosae.
Apresenta cinco pétalas, duas das quais estão opostas formando a
carena, em cujo interior ficam os órgãos reprodutores masculinos e
femininos. Por isso, nessa família, a norma é haver autofecundação;
ou seja, o grão de pólen da antera de uma flor cair no pistilo da
própria flor, não ocorrendo fecundação cruzada. Logo para cruzar
uma linhagem com a outra era necessário evitar a autofecundação.
Mendel escolheu alguns pés de ervilha de semente amarela e outros de
semente verde, emasculou as flores ainda jovens, ainda não-maduras.
Para isso, retirou das flores as anteras imaturas, tornando-as, desse
modo, completamente femininas. Depois de algum tempo, quando as
flores se desenvolveram e estavam maduras, polinizou as flores de
ervilha amarela com o pólen das flores de ervilha verde, e
vice-versa. Essas plantas constituem portanto as linhagens
parentais.
Os descendentes desses cruzamentos constituem a primeira
geração
em estudo designada por geração F¹,
assim como as seguintes são designadas por F²,
F³,
etc.
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| O mosteiro agostiniano em Brno, onde Mendel trabalhou e fez as suas experiências. (Photograph taken by Gareth Simkins - also known as User:Parmesan). |
A
primeira
lei de Mendel,
chamada de lei
da segregação
ou lei
da pureza dos gametas,
pode ser enunciada da seguinte forma: na formação dos gametas, os
pares de fatores se segregam.
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| Diagrama mostrando os sete caracteres observados por Mendel. (Imagem: Mariana Ruiz LadyofHats) |
Todas as sementes obtidas em F¹,
foram amarelas (por serem dominantes e as verdes recessivas),
portanto iguais a um dos pares. Uma vez que todas as sementes eram
iguais, Mendel plantou-as e deixou que as plantas quando
florescessem, se auto-fecundassem, produzindo assim a geração F².
As sementes obtidas na geração F²
foram verdes e amarelas, na proporção de 3 para 1, sempre 3
amarelas para 1 verde. Inclusive na análise de dois caracteres
simultaneamente, Mendel sempre caía na proporção final de 3:1.
Para explicar a ocorrência de somente sementes amarelas em F¹ os
dois tipos em F²,
Mendel começou admitindo a existência de fatores que passassem dos
pais para os filhos por meio dos gametas. Cada fator seria
responsável pelo aparecimento de um caráter. Assim, existiria um
fator que condiciona o caráter amarelo e que podemos representar por
A
(maiúsculo), e um fator que condiciona o caráter verde e que
podemos representar por a
(minúsculo). Quando a ervilha amarela pura é cruzada com uma
ervilha verde pura, o híbrido F¹
recebe o fator A
e o
fator a,
sendo portanto, portador de ambos os fatores. As ervilhas obtidas em
F¹
eram todas amarelas, isso quer dizer que, por ter o fator A
(maiúsculo), esse se manifestou, sendo assim chamado de "dominante".
Mendel chamou de "recessivo"
a
(minúsculo)
o fator que não se manifesta em F¹.
Utiliza-se sempre a letra do caráter recessivo para representar
ambos os caráteres, sendo maiúscula a letra do dominante e
minúscula a do recessivo. Continuando a análise, Mendel contou em
F²,
o número de indivíduos com caráter recessivo, e verificou que eles
ocorrem sempre na proporção de 3 dominantes para 1 recessivo.
Mendel chegou a conclusão que o fator para verde só se manifesta em
indivíduos puros, ou seja com ambos os fatores iguais à a
(minúsculo). Em F¹
as plantas possuíam tanto os fatores A
quanto o fator a
sendo, assim, necessariamente amarelas. Podemos representar os
indivíduos da geração F¹
como Aa
(heterozigoto e, naturalmente, dominante). Logo para poder formar
indivíduos aa
(homozigotos recessivos) na geração F²
os gametas formados na fecundação só poderiam ser aa.
Esse fato não seria possível se a geração desse origem a gametas
com fatores iguais aos deles (Aa).
Isso só seria possível se ao ocorrer a fecundação houvesse uma
segregação dos fatores A
e a
presentes na geração F¹,
esses fatores seriam misturados entre os fatores A
e a
provenientes do pai e os fatores A
e a
provenientes da mãe. Os possíveis resultados sendo: AA,
Aa
e aa.
Esse fato foi posteriormente explicado pela meiose, que ocorre
durante a formação dos gametas. Mendel havia criado então sua
teoria sobre a hereditariedade e da segregação dos fatores.
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| Quadro de Punnett descrevendo um dos cruzamentos de Mendel, entre parentes que são heterozigotos de alelos de cores roxa/branca. (Imagem: Madprime). |
A
Segunda
Lei de Mendel
é também conhecida como Lei
da Segregação Independente dos Genes.
Mendel em seus experimentos também cruzou plantas que diferiam em
relação a dois pares de alelos. Neste cruzamento, que objetivava
esclarecer a relação de diferentes pares de alelos, ele cruzou
plantas que possuíam sementes amarelas e lisas com plantas que
possuíam sementes verdes e rugosas. A progênie F1
resultante entre o cruzamento dos progenitores homozigota é formada
por híbridos (heterozigotos) para dois pares de genes. A progênie
F1
(GgWw) é formada por diíbridos e, por extensão, o cruzamento GGWW
x ggww é um cruzamento diíbrido. Sabia-se, graças à experiências
anteriores, que os alelos que determinavam sementes amarelas e lisas
eram dominantes e sobre seus respectivos alelos, que produziam
sementes verdes e rugosas. Assim, considerando dois deles tinham-se
as informações:
- Caráter cor dos cotilédones:
- já tinha sido observado que o padrão amarelo (V_) apresentava dominância sobre o padrão verde (vv); - Caráter aspecto da casca da semente:
- neste caso, já se observa que o padrão de casca lisa (R_) era dominante sobre o tipo casca rugosa (rr).
Os
cruzamentos foram realizados no mesmo esquema da elaboração da
primeira lei. A geração parental (P) utilizava duas plantas
homozigóticas para as características estudadas, assim uma
duplo-dominante (AA) era cruzada com um duplo-recessiva (aa).
Desse cruzamento surgiu um híbrido heterozigótico (Aa).
Mendel selecionou dois caracteres das sete estudadas na primeira lei
para comparação, ervilhas amarelas (AA) e lisas (BB)
(duplo-dominante) e ervilhas verdes (aa) e rugosas (bb)
(duplo-recessiva). No primeiro cruzamento (F1) todas as
ervilhas obtidas eram amarelas (Aa) e lisas (Bb). Na
segunda geração (F2) foram obtidas ervilhas amarelas (A_)
e lisas (B_), amarelas (A_) e rugosas (bb),verdes
(aa) e lisas (B_) e verdes (aa) e rugosas (bb),
Na proporção, respectivamente, 9:3:3:1 (P) AA/aa + BB/bb (F1)
Aaxaa= Aa Bbxbb= Bb (F2) AaxAa= AA/Aa/Aa/aa BbxBb= BB/Bb/Bb/bb.
Gametas
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AB
|
Ab
|
aB
|
ab
|
|---|---|---|---|---|
AB
|
AABB
|
AABb
|
AaBB
|
AaBb
|
Ab
|
AABb
|
AAbb
|
AaBb
|
Aabb
|
aB
|
AaBB
|
AaBb
|
aaBB
|
aaBb
|
ab
|
AaBb
|
Aabb
|
aaBb
|
aabb
|
A_:
Dominante (cor Amarela). B_: Dominante (forma Lisa). aa:
Recessivo (cor Verde). bb: Recessivo (forma Rugosa).
Obs.:
Foram obtidos dezesseis resultados entre os cruzamentos dos possíveis
tipos de cromossomos. Obs.2: A proporção obtida na experiência decorre da soma do número de ocorrências. Exemplo:
Amarela e Lisa (A_B_)- 1/16x9= 9/16.
Assim
na geração F2
constata-se a existência de quatro fenótipos distintos, sendo dois
idênticos da geração parental e dois novos (A_bb
e aaBabba_).
Todos os resultados confirmaram que os genes de cada carácter
passavam de forma independente dos demais, ou seja, o fenótipo
dominante - amarelo - não era transmitido obrigatoriamente com o
fenótipo dominante - liso, o mesmo ocorreu com a transmissão dos
fenótipos recessivos - verde e rugoso - para os descendentes. A
segunda Lei de Mendel também denominada de lei da segregação
independente foi criada por Gregor Mendel diz que, as diferenças de
uma característica são herdadas independentemente das diferenças
em outras características.
- Co-dominância
- Alelos múltiplos
- Genes Letais
Importância dos estudos de Mendel
Embora
as conclusões de Mendel tenham se baseado em trabalhos com uma única
espécie de planta, os princípios enunciados nas duas leis
aplicam-se a todos os organismos de reprodução sexuada. Pode-se
tomar como exemplo um caso de herança animal. Cobaias pretas
homozigotas cruzadas com cobaias brancas homozigotas originarão
descendentes pretos heterozigotos, que cruzados entre si, originarão
cobaias pretas e brancas na proporção 3:1. Mendel criou a base da
genética moderna. Embora seus estudos tenham permanecidos obscuros
até o século XX eles influenciaram a biologia como um todo dando
origem a todos os estudos posteriores sobre hereditariedade e
genética.
Cronologia
Placa Memorial de Gregor Mendel (República Tcheca). (Imagem: Michal Maňas). 1822 - No dia 20 de Julho, nasce Gregor Johann Mendel na Silésia, na região de Troppau, filho de uma família de camponeses.- 1841-1843 - Estuda dois anos no Instituto Filosófico em Olomouc.
- 1843-1854 - Torna-se professor de ciências naturais na Escola Superior de Brno
- 1843 - Entra no mosteiro de Brno, onde passará a maior parte da sua vida e onde fará as suas famosas experiências.
- 1847 - É ordenado sacerdote.
- 1851-1853 - Estuda dois anos na Universidade de Viena história natural.
- 1853 - De volta ao mosteiro, dá aulas principalmente de Física.
- 1856 - Inicia as suas experiências nos jardins do mosteiro onde cruza as ervilhas e diferentes árvores.
- 1862 - com alguns colegas do mosteiro funda a Sociedade de Ciências Naturais.
- 1863 - Acaba as suas experiências em animais e plantas que duraram cerca de sete anos.
- 1865 - A 8 de Março e a 8 de Fevereiro apresenta à sociedade local o seu trabalho: "Ensaios com Plantas Híbridas".
- 1866 - Pública oficialmente o seu livro tendo muito pouco impacto na comunidade científica.
- 1868 - É eleito abade do mosteiro, após o que nunca mais pôde continuar as suas pesquisas devido às numerosas tarefas administrativas.
- 1871 - É nomeado presidente da Sociedade de Apicultura de Brno.
- 1873 - Mendel demite-se do cargo.
- 1874 - É reeleito, mas por razões pessoais não ocupa o cargo.
- 1884 - Morre a 6 de Janeiro de 1884 em relativa obscuridade, aos 61 anos de idade.
- 1900 - Os botânicos Carl Franz Joseph Erich Correns (Alemanha), Erich Tschermak (Áustria) e Hugo de Vries (Países Baixos) redescobrem o trabalho de Mendel, demonstrando a sua importância e estabelecendo as Leis de Mendel.
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| Gregor Johann Mendel |
