Gregor Mendel e l'ereditarietà dei caratteri

L’ereditarietà dei caratteri è il processo attraverso il quale le caratteristiche materne e paterne sono 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. Su queste infatti 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 e la ereditarietà dei caratteri

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 inveve 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.

Prima legge di  Mendel

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

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.

Terza legge di Mendel

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: gli scienziati dell’epoca pertanto li ignorarono.

Le leggi di Mendel alla base della ereditarietà dei caratteri

Solo a seguito della scoperta dei cromosomi, si riuscì a dare una spiegazione scientifica alle intuizioni di Mendel e le leggi 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.