Gregor Mendel e l'ereditarietà dei caratteri

L’ereditarietà dei caratteri è il processo attraverso il quale le caratteristiche materne e paterne vengono trasmesse ai figli. Queste caratteristiche formano il patrimonio ereditario di ciascun individuo e la sua trasmissione non avviene a caso. Il primo a scoprirlo fu Gregor Mendel attorno al 1866.

Gregor Mendel (1822-1884) era un monaco naturalista austriaco nel monastero di Brno, in Moravia. Insegnava scienze naturali nell’Università locale e trascorreva il suo tempo libero a coltivare il giardino del convento. Proprio questa attività lo portò a scegliere per i suoi esperimenti le piantine di pisello odoroso, sulle quali era facile osservare la riproduzione, perché, di norma, in esse la fecondazione avviene per autoimpollinazione tra il polline e l’ovulo di uno stesso fiore.

Mendel iniziò con la fecondazione artificiale incrociata:

Mendel e l'ereditarietà dei caratteri

  • prima della maturazione, per evitare l’autoimpollinazione, Mendel apriva il fiore di una piantina e ne asportava, tagliandole, le antere (gli organi maschili);
  • poi, con un pennello raccoglieva il polline da un’altra piantina (con cui intendeva controllare l’incrocio) e lo trasferiva nel fiore prima privato delle antere, spennellandolo sul pistillo;
  • aspettava quindi che il polline fecondasse l’ovario e quando si trasformava in frutto, prelevava i semi e li piantava.

Otteneva così piante di pisello di linea pura con le quali iniziò i suoi esperimenti di fecondazione artificiale incrociata.

Mendel incrociò piante di linea pura a fiori rossi con piante di linea pura a fiori bianchi e piante di linea pura a seme giallo con piante di linea pura a semi verdi.

Ereditarietà dei caratteri - la prima legge di Mendel

Mendel osservò che i discendenti della prima generazione erano tutte piante a fiori rossi o tutte piante a seme giallo: i caratteri “fiori bianchi” o “seme verde” sembravano scomparsi. Chiamò dominante il carattere che si manifestava (fiore rosso, seme verde, seme rugoso, stelo basso ecc.). Chiamò ibridi i discendenti di questa prima generazione che dei due caratteri antagonisti presentavano solo il dominante, ma non erano più puri.

Mendel espose questi risultati nella legge della dominanza o prima legge di Mendel: da incroci tra individui differenti per una singola coppia di caratteri antagonisti nascono individui in cui compare soltanto uno dei due caratteri, quello dominante.

Mendel continuò i suoi esperimenti utilizzando le piantine ibride ottenute nella prima generazione, facendo impollinare gli ibridi a fiori rossi e quelli a semi gialli. Le piante che ne derivavano, alcune presentavano il carattere dominante (fiore rosso o seme giallo) e altre quello recessivo (fiore bianco o seme verde) e sempre nel rapporto costante 3 : 1.

Ereditarietà dei caratteri - la seconda legge di Mendel

Mendel espose questi risultati nella legge della disgiunzione dei caratteri o seconda legge di Mendel: nella discendenza degli ibridi ricompare il carattere recessivo e i due caratteri si presentano separati nel rapporto costante di 3 : 1.

Mendel proseguì ancora nei suoi esperimenti incrociando a questo punto piante che differivano contemporaneamente per due coppie di caratteri: piante con piselli a semi gialli e lisci (dominanti) e piante con piselli a semi verdi e rugosi (recessivi).

Ereditarietà dei caratteri - la terza legge di Mendel

Nella prima generazione, F1, ottenne ovviamente tutte piante con semi gialli e lisci → i caratteri dominanti.

Successivamente, per autoimpollinazione di questi ultimi individui, ottenne la seconda generazione, F2, formata da quattro diversi tipi di piante in un rapporto ben preciso:

  • 9 : 16 piante con seme giallo e liscio;
  • 3 : 16 piante con seme verde e liscio;
  • 3 : 16 piante con seme giallo e rugoso;
  • 1 : 16 con seme verde e rugoso.

Ne dedusse che tutti i caratteri si trasmettevano in maniera indipendente combinandosi in tutti i modi possibili, anche in modo diverso (giallo-rugoso e verde-liscio) da quello dei genitori.

Mendel espose questi risultati nella legge dell’indipendenza dei caratteri o terza legge di Mendel: dall’incrocio di due individui che differiscono per due o più carattteri si ottengono individui nei quali i caratteri si trasmettono in modo indipendente l’uno dall’altro secondo la prima e la seconda legge, e quindi combinati in tutti i modi possibili.

Mendel visse quando ancora non si conosceva la struttura nucleare delle cellule, non riuscì quindi a spiegare i suoi risultati, che vennero ignorati dagli scienziati dell’epoca. Solo a seguito della scoperta dei cromosomi, si riuscì a dare una spiegazione scientifica alle intuizioni di Mendel e le leggi di Mendel (legge della dominanza o prima legge di Mendel, legge della disgiunzione dei caratteri o seconda legge di Mendel, legge dell’indipendenza dei caratteri o terza legge di Mendel) divennero le tre leggi su cui si basa la genetica → il ramo della biologia che studia i caratteri ereditari e i meccanismi che ne regolano la trasmissione.